本發(fā)明涉及一種容器的出料方法，這種容器內(nèi)存放有只能通過提高其溫度而使其自由流動的粘性或固態(tài)物料;本發(fā)明還提出了使該方法可付諸實施的設(shè)備。

有一些生產(chǎn)是建立在便于運輸?shù)脑蟽Υ婧痛撕笤谔幚碇行牡某隽匣A(chǔ)上的，而這種原料的特點是：要把其從容器中取出需要付出昂貴的代價而且處理效率差。

就蜂蜜生產(chǎn)而言，生產(chǎn)者把他們的蜂蜜運載到幾個集中劃定的、以便為零售進(jìn)行包裝的加工廠。蜂蜜是一種過飽和溶液，在存在作為形成結(jié)晶核的雜質(zhì)情況下，其內(nèi)的葡萄糖組分就會結(jié)晶。產(chǎn)品的這種不純性和伴隨著運輸所致的振動，往往導(dǎo)致運到加工廠的蜂蜜處于凝固狀態(tài)。若為了降低成本而要反復(fù)使用裝載容器，以及要對蜂蜜進(jìn)行處理和裝瓶的話，則必須首先使其液化，以便從運輸容器中取出。通常，液化是在使容器經(jīng)過一段足以使結(jié)晶糖返回至溶液狀態(tài)的升溫時間的條件下發(fā)生的。在此處理階段，所需消耗的能量是相當(dāng)大的。總之，現(xiàn)有技術(shù)是不經(jīng)濟的而人們想望更有效的處理方法。

另一種被大量運輸、并在運輸過程中會固化的物資是油脂。為實現(xiàn)出料，現(xiàn)已將這類容器設(shè)有加熱線圈，以使油脂保持于液態(tài)，但這些做法的代價昂貴。

瀝青是一種只有將其加熱至200℃左右高溫時方可從其容器內(nèi)有效取出的高粘性材料。通常要經(jīng)運輸并經(jīng)加熱才能有效地從其運載容器取出的其他粘性液體還有糖蜜，可可豆油，各種涂料和樹脂。

通常這類容器采用帶有一個排出口的金屬殼體。若要對最簡單容器（例如普通“44加倉”圓桶）內(nèi)的某種粘性物質(zhì)進(jìn)行熱處理的話，必需配備其容量可容納一個或多個容器的熱室、熱處理槽、保溫套。用這種方法加熱，容器的大小在客觀上受到與其搬運有關(guān)的實際問題所限制。這種容器的大小可隨著內(nèi)部熱交換結(jié)構(gòu)的設(shè)置而大大增加。內(nèi)部熱交換結(jié)構(gòu)的研制則提高了容器成本，而且實踐表明：容器的使用壽命會隨著附加元件的增多而降低，而且在這類容器的清洗過程中存在著更復(fù)雜的問題。

本發(fā)明的一個目的是為提供一種方法和裝置-借此方法和裝置可在不需要通常的外部加熱裝置情況下，使現(xiàn)有容器比以往更有效地卸空，而且內(nèi)部無需建立較大容器的熱交換，因而可利用結(jié)構(gòu)簡單的大容積存放容器并以比以往更有效和效率更高的方式進(jìn)行卸載。本發(fā)明的其他目的和優(yōu)點將在此后會看得更清楚。

本發(fā)明借助如下方法實現(xiàn)其目的，即通過一個入口或一個和排出口相組合的入口注入微波能量，以便用直接加熱方式實現(xiàn)該存放物料的液化。本發(fā)明提出一種能實施該方法并同時能使液化了的物料流出的設(shè)備，從而實現(xiàn)容器內(nèi)容物的出料。

為更清楚地確立本發(fā)明的特點，現(xiàn)參照附圖作更具體地描述，附圖中：

圖1表示根據(jù)本發(fā)明出料設(shè)備的一種基本形式的元部件的配置;

圖2表示一個濾波器的結(jié)構(gòu);

圖3表示一種耦合裝置;

圖4表示根據(jù)本發(fā)明的一個出料設(shè)備的元件配置;

圖5表示可用于圖1設(shè)備中的一個液體排出口的組分部分;

圖6和7表示一個耦合裝置，借此可將圖5的液體排出口連到一個需排空的容器;

圖8和9表示用于圖1系統(tǒng)中的一個微波傳播器;和

圖10和11表示根據(jù)本發(fā)明出料設(shè)備的元部件的其他配置方案。

圖1所示待排空液體容器14，在其一側(cè)具有其開口較低的排出口支座，容器內(nèi)液體需加熱使其可自由流動。位于下方的耦合裝置13可被擰入容器排出口。耦合裝置13同具有T形接頭形狀的液體出口12連接，借助于液體排泄通道15使流出容器14的流體通過聯(lián)結(jié)件13可排放到諸如加工廠、二次容器等處，容器14是待排放的容器。

液體引出管12為通過耦合裝置13，將微波能量注入容器14提供了保證，從而完成其內(nèi)容物的加熱。為提供微波能量，微波發(fā)生器10可通過一個合適的耦合部件11將微波饋入液體引出管12。

為使微波能量不能漏出排放通道15，可在其端部加一個微波濾波器16。這種濾波器的組成部分放在下面討論。

在研制上述類型設(shè)備的過程中，可采用的允許頻段是按規(guī)定來設(shè)定的，以致工作的幾何形狀受到嚴(yán)格的限制。通常的“44加侖”和“4加侖”圓筒標(biāo)準(zhǔn)容器所配備的排泄孔是不適于饋送允許波長的微波的，因為相對于要饋入容器的給定波長此排泄孔太小。這個問題可用多種方法解決，以下提出其中一種解決方案。

微波發(fā)生器10可采用為加熱應(yīng)用所制造的普通磁控管。該磁控管可直接安裝在液體引出管12上，以便將能量注入其內(nèi)，也可通過一根同軸電纜遠(yuǎn)距地連到液體引出管12，將能量饋送到液體引出管12中的一個注入裝置。當(dāng)磁控管需要冷卻時，其部件結(jié)構(gòu)既笨重又不便于直接裝到液體引出管12上，那么最好的方式就是將其并入一個遙控單元。對某些應(yīng)用場合來說，例如對大容積圓桶，需要高能量以及適當(dāng)匹配一系列微波傳輸部件的這類問題可能使磁控管直接安裝到液體引出管是合乎人們?yōu)楹喕B接問題的需要的。

在可用遠(yuǎn)距微波發(fā)生器的地方，可將其配置在一個活動機殼內(nèi)。因此，液體引出管可以是易于裝卸和擰入容器排出口的一種比較簡單的結(jié)構(gòu)，這樣就能用標(biāo)準(zhǔn)同軸電纜的聯(lián)接裝置來形成一個微波注入裝置。

為了獲得較高的微波能量，可將一個以上的發(fā)生器連到液體引出管12上。需要考慮的是要避免多個源之間的有害的交叉耦合。交叉電磁場能使兩個發(fā)生器有效地將微波饋入一個容器。當(dāng)磁控管輸出是具有相當(dāng)大的脈沖間隔的脈沖時，則可調(diào)節(jié)兩個磁控管的脈沖串的定時，以免重疊。

液體引出管12可以是一個T形接頭，并帶有一個被加工成合適尺寸的T形接頭帽，以使微波從注入點朝容器14傳播。當(dāng)容器14是一種定做的結(jié)構(gòu)時，T形接頭的傳輸通道可通過同樣大小的開孔直接饋入容器。否則采用如圖4所示的耦合裝置。

圖2表示一個可加到排出通道15一端的濾波器16。該濾波器可裝備一個十字形網(wǎng)板17，用于分隔排出液體的排泄管，使液體能通過排泄裝置流出，但其通道太小，以致不能傳輸所用波長上的微波。很明顯，為滿足通行的最小泄漏標(biāo)準(zhǔn)的要求，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可選擇隔板的大小和長度。

圖3示出了一種耦合裝置13，可用于將液體引出管12連到一個帶有開孔的容器，考慮到穿過那里的微波波長，此開口太小。套筒13用于安裝出口T形接頭帽，螺紋頸18是為擰入容器排泄口而設(shè)。窄頸18及其長度處于反射微波，而不是傳輸微波的狀態(tài)，可應(yīng)用任何激勵傳輸?shù)臉?biāo)準(zhǔn)化技術(shù)。圖3中，把開口四等分的相互垂直的板即用于達(dá)到這種效果。

圖4表示了待排空容器24，（其內(nèi)盛物需要加熱，以使其流動），在其側(cè)面下端帶有出口。耦合裝置23（下面會較詳細(xì)地描述）被擰入容器24的出口。耦合裝置23同一個具有T形接頭形狀的液體出口部件28連接，該T形結(jié)構(gòu)帶有一根排出管25，該管25與26處的一個開孔連通。來自容器24的流體能流出容器出口經(jīng)由耦合裝置23、通過出口部件28到排出管25，在26處排放。這一操作過程還要在下面作詳細(xì)說明。從26流出的流體可被饋送到另一種容器，例如進(jìn)入某種加工機械、等。出口部件28用于通過耦合裝置23將微波能量注入容器24，從而實現(xiàn)容器內(nèi)盛物的加熱。為提供微波能量，裝有一臺微波發(fā)生器，通過出口部件28向容器開孔軸向地饋送微波。

為使微波能量不致傳出排出口26，可給排出管25加一個微波濾波器。這樣一種排出口的部件要在下面討論。

在研制上述類型的設(shè)備過程中，可采用的允許頻率是按規(guī)定來設(shè)定的，以致工作的幾何形狀受嚴(yán)格的限制。通常的“44加侖”和“4加侖”圓筒標(biāo)準(zhǔn)容器所備有的排出孔是不適于饋送允許波長的微波的，相對于要饋入容器的給定波長，這個排出口太小。這個問題可用多種方法解決，以下提出其中的一種解決解方案。

微波發(fā)生器10可采用為加熱應(yīng)用所制造的普通磁控管。該磁控管可直接安裝在出口部件28的一端上，以便將能量注入其內(nèi)，或可象圖4所示和下面所說明的那樣，作遠(yuǎn)距安裝。當(dāng)磁控管要求冷卻時，其部件結(jié)構(gòu)既笨重又不能便于直接安裝到液體引出管22，因此最好的方式就是將其并入一個遙控單元。對某些應(yīng)用場合，例如對大容量圓桶來說，對高能量的需求以及為適當(dāng)匹配一系列微波傳輸部件而產(chǎn)生的各種問題可能使得將磁控管直接安裝到液體出口的做法合乎人們?yōu)楹喕B接問題的需要的。

在可用遠(yuǎn)距微波發(fā)生器的地方，可將其配置在一個活動機殼內(nèi)。那時，液體管道排出段可以是易于裝卸和擰入容器出口的一種比較簡單的結(jié)構(gòu)，這樣就能用標(biāo)準(zhǔn)同軸電纜的聯(lián)接裝置來形成一個微波注入裝置。

為了獲得較高的微波能量，可將一個以上的發(fā)生器連到波導(dǎo)節(jié)22。需要考慮的是防止多個源間的有害交叉耦合。交叉電磁場會使兩個發(fā)生器有效地將微波饋入一個容器。當(dāng)磁控管輸出是具有相當(dāng)大的脈沖間隔的脈沖時，則可調(diào)節(jié)兩個磁控管的脈沖串的定時，以免重疊。

圖4中磁控管10是經(jīng)由任何標(biāo)準(zhǔn)形式的連接件21，被連到波導(dǎo)節(jié)22的。為使磁控管10及其相應(yīng)電源和冷卻系統(tǒng)可方便地置于一個遙控單元，波導(dǎo)節(jié)22經(jīng)由一根軟波導(dǎo)33連到出口部件28，波導(dǎo)33可以是一根由螺旋重疊的蛇管構(gòu)成的金屬管，其相鄰蛇管以凹凸連接件方式可沿軸向稍微滑動，以便能實現(xiàn)一定程度的彎曲。這使由獨立單元提供的磁控管單元能容易地連接到圓桶上，而與彼此的位置無關(guān)。圖4中，軟波導(dǎo)33可通過法蘭對29，30和31，32（它們在使用中被螺栓連接在一起）連到波導(dǎo)節(jié)22和出口部件28。為將出口部件28連到連接裝置23，可配置一連接環(huán)27（對此，下面會更清楚）。

在容器24為定做的結(jié)構(gòu)的情況下，T形接頭出口部件28可通過一個同樣大小的開口直接饋入容器。否則采用如圖6和7中那種連接裝置。

在圖5中，出口部件28是由帶端部連接法蘭29的外圓筒體35構(gòu)成，這個圓筒體帶著具有排放口26和螺紋端36的排出管25，螺紋端36可附裝任何所需的管道、噴咀等。因此，從微波來看，會沿著本體35的內(nèi)徑均勻分布;為了使微波能量不可能傳出排出管25，設(shè)置內(nèi)屏蔽層37，它在覆蓋排出管25的38處配備一種小孔結(jié)構(gòu)，以便液體可通過那里，而阻截微波通過。連接環(huán)27的前端接入容器，還可設(shè)置板39。這塊板可打有允許流體通過的孔并用一種微波可穿透的材料構(gòu)成。這將起到防止任何可能堵塞排出管口38的物料到達(dá)那點。在后端，可裝置一塊未打孔的板40，該板可穿透微波，以便阻止任何未從出口26流出的物料向波導(dǎo)回流。連接環(huán)27包括一個圍繞主體部件35的滾珠軸承裝置42上的螺紋環(huán)41。

圖6和7是表示一種耦合裝置23，該裝置可將容器的液體出口與出口部件28連接起來，考慮到要通過那里的微波波長，液體出口的開口太小。這里的問題是怎樣使所允許的波長下的微波能量通過標(biāo)準(zhǔn)容器的小排出孔。在2.45千兆赫頻率下，微波能量通過50毫米直徑的孔時會被反射，而不是通過那里傳輸。需要通過直徑為50毫米的輸出管口去傳輸2.45千兆赫微波的某種裝置，典型的是帶有螺帽的20毫米長的管道。除了要獲得通過的能量以外，還有另一些應(yīng)該滿足的技術(shù)要求。這些技術(shù)要求是：

1）過渡段應(yīng)良好匹配（也就是說，反射的能量應(yīng)最?。?。

2）過渡段必須在本實施例所用的攜帶2.45千兆赫微波的100毫米圓波導(dǎo)和圓桶的內(nèi)尺寸之間起一個變換段的作用。

3）正如下面所述，理想情況下在100毫米波導(dǎo)中存在兩種獨立的正交波形。過渡段必須對每個波起變換元件的作用，并使這兩個正交波之間具有最小耦合。

4）過渡段必須在傳送高功率時使連接中所采用的絕緣材料不起電弧，不會燒壞。

5）阻礙粘性物料流動的障礙應(yīng)保持最少。

6）過段例應(yīng)與被加熱的物料無關(guān)。

耦合裝置23的結(jié)構(gòu)是基于利用脊波導(dǎo)管的原理，以降低該波導(dǎo)的截止頻率。在耦合裝置23中，螺紋頸段47（被擰入一個同樣長度的附加的容器開口中）裝有波導(dǎo)脊43～46，正如圖所示，這些脊被配置成一種雙脊結(jié)構(gòu)，以便在圓波導(dǎo)34中進(jìn)行正交模式的傳輸。絕緣襯墊48有助于進(jìn)一步降低脊波導(dǎo)段的截止頻率。

更重要的是，足以保持能燃燒的有損耗材料不在穿過脊波導(dǎo)段的高電磁場區(qū)內(nèi)。為保證波導(dǎo)節(jié)間的平滑過渡這些脊是彎曲的，如在脊43上的49和50處那樣。由于脊峰43上的51處被連到波導(dǎo)壁，以使那里的接觸良好，從而避免了電弧放電問題?；ハ啻怪卑惭b的脊波導(dǎo)節(jié)43至46和絕緣襯墊48用來滿足上面提出的任務(wù)（1至6）的需要。為有助于實現(xiàn)最佳工作狀態(tài)，可裝備調(diào)節(jié)螺釘52和53。

在圖6和7中，絕緣襯墊48是與螺紋段47同軸配置的一個圓柱形塊體，其周圍留有空間，以備流體流過那里。該緣緣襯墊被連到各波導(dǎo)脊而成為一個整體結(jié)構(gòu)的部件。借助于波導(dǎo)節(jié)34所配置的螺紋法蘭54，可將耦合裝置23附裝到出口部件28，一為將這兩個元件連在一起，只需將部件28的連接環(huán)27擰到螺紋法蘭54上。

圖8和9概略地說明了一個微波傳播器的特性，其中波導(dǎo)節(jié)22上有兩個互相垂直安裝的磁控管55和56，每個磁控管分別將微波能量饋給互相垂直排列的標(biāo)準(zhǔn)型注入器57和58，以使每個注入器可同時地將微波饋入波導(dǎo)，從而將有用功率疊加（doubleup）起來。波導(dǎo)節(jié)22有一盲端（blankend）59。對一個2.45千兆赫系統(tǒng)和一個100毫米直徑的圓波導(dǎo)來說，注入器57定位于離盲端（59）56.5毫米處，而注入器58離盲端為146.5毫米。波導(dǎo)中的能量可引起電離，為防止出現(xiàn)這種不利現(xiàn)象，可產(chǎn)生一股穿過波導(dǎo)的空氣流。磁控管的冷卻風(fēng)扇（圖中未示出）也可將空氣饋送到注入器58前面的波導(dǎo)節(jié)里的小管口，同時用后壁59上的開孔60，將來自該波導(dǎo)節(jié)里的空氣排空。為排除這個區(qū)域內(nèi)的種種問題，一小股空氣流可能是有效的。借助法蘭32所提供的手段，可將微波傳送器連到該系統(tǒng)的其余部分中去。

上述設(shè)備的功能是為將微波饋送到欲出料的容器中，容器內(nèi)盛物以介質(zhì)加熱的方法吸收能量，其結(jié)果是液化了容器內(nèi)的固態(tài)或粘性物料，以使其流出容器出口，沿著T形接頭帽，往下進(jìn)入T形接頭支管排出。當(dāng)液化的物料沿著該裝置的一條與微波傳輸方向相反的路徑流動時，該液體的溫度被保持。為使該溫度不過分升高，必須將這些零件的長度限至最小，從而盡快地實現(xiàn)將物料卸離微波場。

對一個裝滿的容器來說，該設(shè)備的作用將是：由于在此操作所允許的波長下加熱發(fā)生在進(jìn)入容器的微波首先遇到的表面層范圍內(nèi)，所以將使其內(nèi)物料熔成一凹坑。隨著液體向下排泄，該凹坑的表面層之外將出現(xiàn)液化，而且隨著凹坑不斷增大，液體流出出口，直到容器被排空。當(dāng)容器接近排空時，為使該過程繼續(xù)至容器被排盡，則饋給容器的功率必需足以維持較大表面積下的加熱，使其達(dá)到液化溫度。當(dāng)起始階段，凹坑的表面積小這一能量級可能使物料過熱，對此，可考慮對饋送的功率電平進(jìn)行連續(xù)控制。針對各種物料考慮溫度條件是重要的，例如蜂蜜就可能單單將葡萄糖留存在容器內(nèi)，從而將尋找利用過度加熱法。較大的容器可通過操作多個象以上概述的那種微波出料裝置來排放;該裝置在許多個位置上的每個通向容器內(nèi)的開口具有各自漸增的凹坑，以使物料溶解和排出容器。

雖然上述設(shè)備是為應(yīng)用于具有單一圓形出口的現(xiàn)有容器而設(shè)計，但在定做容器的情況下也可用其他幾何形狀的容器。微波注入通道和液體流出口可以用一種成對圓筒形的上下結(jié)構(gòu)形式來隔開，液體通過位于微波入口下方的一個排出口流出液化凹坑的底部。只要將微波通道反著液體重力流方向稍稍向上偏一個角度，就可防止液體進(jìn)入其中。或借助一個類似于上面描述的T形接頭支管的下流管，可將這兩個通道互連。

為使定做的容器和標(biāo)準(zhǔn)存放桶兩者都可用同樣的出料設(shè)備來排放，可用一種具有兩部分結(jié)構(gòu)的容器耦合裝置，對較小開口所需尺寸由第一組成部分提供，當(dāng)要連接一個較大開口時，則接入第二組成部分，用以連接到較大開口上。

圖3的耦合裝置可以改用位于液體出口管上面的裝在該耦合裝置內(nèi)的同軸電纜，其作用是將微波直接注入容器內(nèi)。用此方法，解決了怎樣通過一個過小容器開口去饋送較長波長的微波的問題。為使饋送至同軸電纜的微波能量注入桶內(nèi)，可在耦合裝置的（沿容器方向）內(nèi)端，安裝一個例如探針的適當(dāng)傳輸裝置。本領(lǐng)域的技術(shù)人員對該探針可取的形式是清楚的。用經(jīng)由一根同軸電纜將微波功率饋送至容器開口的方法，克服了流出液體被傳到液體出口時被微波逐漸加熱的問題。

本發(fā)明的方法涉及將微波注入一個其內(nèi)盛有固態(tài)或粘物料的容器，該物料吸收預(yù)先選定波長的微波，以使暴露于該微波的表面層物料被加熱。這種物料在其被暴露表面的加熱過程將導(dǎo)致該物料的液化或粘度降低，使其隨著被注入微波將該物料熔化成不斷增大的凹坑而有效地流出容器。與其他工藝方法相比較，將這種物料加熱到獲得流出容器的那點溫度的時間減少了，因為用其他工藝方法通常必須對整個物料供以足夠的熱量使其實現(xiàn)流動時，才能開始容器的排空過程。用注入物料的全部加熱能量使其由內(nèi)向外熔化的方法產(chǎn)生了一個能量效率更高的容器出料過程。本方法的采用使得在沒有無益能量損耗情況下，能逐漸地排放。本發(fā)明還能應(yīng)用于只需部分排放而要保持一些物料留待以后使用的地方。對現(xiàn)有技術(shù)來說，為實現(xiàn)往外流，需要對全部物料，或說對相當(dāng)大部分物料進(jìn)行加熱。對只需排放一半的容器來說，仍要對全部內(nèi)盛物進(jìn)行加熱而浪費了由留在容器內(nèi)以備將來使用的物料所保存的熱量。

圖10中，已變成耦合裝置23的一個部件的出口25被裝在波導(dǎo)節(jié)34的向外側(cè)面上，該波導(dǎo)節(jié)34可在其端面用一塊聚四氟乙烯或別的微波傳輸板61封閉，以阻截物料流回到波導(dǎo)系統(tǒng)。這種配置將出口移到更接近于容器，以使液化了的物料處于微波場下的時間較少。為了能利用圖4的軟波導(dǎo)33，可設(shè)置一根連接管62。連接管62可具有用于同康奈克斯（Connex）型的管62連接的端面法蘭，其另一端可帶有一螺旋連接環(huán)27，以便同耦合裝置23上的螺紋接合。這種布局使耦合裝置23可擰入一個容器開口，并可用Connex法蘭盤將軟波導(dǎo)23附裝到連接管62。

圖11表示一種其中的容器24可倒置排空的配置方案。耦合裝置23被連接到一根帶有出口25的彎波導(dǎo)65，以便于物料的流出。出口25可裝備一濾波器66。彎波導(dǎo)65和耦合裝置23可通過Connex法蘭連接器63、64來連接。波導(dǎo)段69可配備一螺紋端，以便將其連接到具有連接環(huán)27的可調(diào)（tuning）波導(dǎo)段70，連接環(huán)27是為同波導(dǎo)段69進(jìn)行螺紋接合，而波導(dǎo)段69經(jīng)由Connex連接器67、68被裝到彎波導(dǎo)65?？烧{(diào)（Tuning）波導(dǎo)段70可通過Connex連接器29、30連到軟波導(dǎo)33。

在上述裝置中，來自容器的物料是經(jīng)由與微波饋入的同一孔流出的。設(shè)計一個帶有用于出料的獨立出口的容器是可能的，這樣，在容器和波導(dǎo)出口之間可能遭遇波導(dǎo)中的強電磁場而破壞的物料，可被隔離排放。圖4中，容器24可被制成沿鄰近入口處的側(cè)壁上帶有一個出口，而耦合裝置23被裝到該入口，因此在該圖示的配置中，已液化物料出正處于入口下方的側(cè)壁。換言之，出口25被向前移動成為容器的一個部件，而不是波導(dǎo)。這種配置使液化物料比其他可能采用的方法能更快地流出微波電磁場外。

作為前述方案的一種改型，可用第二種較小的“44加侖”桶口作為出口，微波注入較大孔，而流體則從這些桶上對置的直徑較小的標(biāo)準(zhǔn)孔流出。通?？蓪⑦@種桶側(cè)放，使小孔在最下面，較大孔在最上面，波導(dǎo)被連到較大孔以注入能量，引起內(nèi)盛物加熱和液化，從底孔排出。