本發(fā)明涉及一種隧道式帶回轉(zhuǎn)功能多模微波諧振腔。

背景技術(shù)：

微波是頻率在300MHz-300GHz的電磁波，波長(zhǎng)范圍在0.1cm-100cm之間，國(guó)際規(guī)定，民用較多的頻率有915MHz，2450MHz，我國(guó)家用微波爐的功率是2450MHz。微波通過(guò)作用于極性分子物質(zhì)，被加熱材料內(nèi)部分子或原子在微波場(chǎng)內(nèi)做高頻振動(dòng)，產(chǎn)生“內(nèi)摩擦熱”使微波能量以熱量的形式傳遞給分子或原子，從而升高整個(gè)物料溫度，不須任何熱傳導(dǎo)過(guò)程，就能使物料內(nèi)外同時(shí)加熱和升溫，加熱速度快，僅需傳統(tǒng)加熱方式能耗的幾分之一或幾十分之一就可達(dá)到同等加熱水平，所以微波加熱設(shè)備屬于節(jié)能環(huán)保類產(chǎn)品，物質(zhì)在微波場(chǎng)中所產(chǎn)生的熱量大小與物質(zhì)種類及其介電特性有很大關(guān)系，極性物質(zhì)介電損耗高，單位時(shí)間內(nèi)在微波場(chǎng)內(nèi)的升溫速率要遠(yuǎn)高于非極性物質(zhì)。微波諧振腔是實(shí)現(xiàn)微波與物料相互作用的空間，可分為單模微波諧振腔、多模微波諧振腔，多模微波諧振腔結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，損耗少。家用微波爐就是一種典型的多模微波諧振腔，是由一定厚度鐵板或不銹鋼板經(jīng)折彎、點(diǎn)焊形成的密閉空間金屬結(jié)構(gòu)，六個(gè)反射面，一個(gè)微波能饋入口。工業(yè)和實(shí)驗(yàn)室用多數(shù)微波設(shè)備是長(zhǎng)方體箱式結(jié)構(gòu)或由家用微波爐改裝而成，其微波輻照均勻性方面尚不夠優(yōu)良。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服傳統(tǒng)立方箱式結(jié)構(gòu)微波諧振腔輻射均勻性不好的缺點(diǎn)，提出一種隧道式帶回轉(zhuǎn)功能多模微波諧振腔，比傳統(tǒng)長(zhǎng)方體箱式微波諧振腔有更多的反射面，利用高頻結(jié)構(gòu)仿真軟件HFSS模擬定位了4個(gè)微波饋能口位置，4只共計(jì)4KW微波管分別從不同方向饋入微波能，經(jīng)過(guò)電磁波饋能模擬，改善了該微波諧振腔能量分布，諧振腔內(nèi)微波能聚焦點(diǎn)（熱點(diǎn)）明顯減少，同時(shí)該諧振腔中間部位設(shè)計(jì)有管道安裝位置，可裝配低微波吸收材料如陶瓷、玻璃制成的管道，安裝完畢的管道可在回轉(zhuǎn)裝置的帶動(dòng)下旋轉(zhuǎn)，使管內(nèi)物料接受微波輻照更加均勻。

本發(fā)明提出的一種隧道式帶回轉(zhuǎn)功能多模微波諧振腔，回轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)、饋能部分和微波泄漏防護(hù)、測(cè)溫及氣體進(jìn)排系統(tǒng)和六棱主腔體16組成，其中：

六棱主腔體16內(nèi)部?jī)啥擞闪嵌松w9密封，其表面設(shè)有波導(dǎo)10和紅外測(cè)溫探頭11，所述波導(dǎo)10用于放置微波管，所述紅外測(cè)溫探頭11用于測(cè)量陶瓷管12表面溫度；六棱主腔體16內(nèi)壁的六個(gè)面為六個(gè)反射面；

回轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)由軸承1、調(diào)速電機(jī)2、鏈輪3、左陶瓷管外套筒4、軸承座6、右陶瓷管外套筒13和陶瓷管12組成，陶瓷管12兩端穿過(guò)六角端蓋9和六棱主腔體16，陶瓷管12的兩端分別套于左陶瓷管外套筒4和右陶瓷管外套筒13內(nèi)，左陶瓷管外套筒4和右陶瓷管外套筒13分別與相應(yīng)的軸承1配合，軸承1安裝于軸承座６內(nèi)，左陶瓷管外套筒4與鏈輪3配合，鏈輪3與調(diào)速電機(jī)2相連，完成陶瓷管12轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)作；六棱主腔體16兩端外部和相應(yīng)的軸承座6之間通過(guò)六角法蘭7固定連接；

饋能部分由第一饋能口17、第二饋能口18、第三饋能口19和第四饋能口20組成，所述第一饋能口17、第二饋能口18、第三饋能口19和第四饋能口20的位置由高頻結(jié)構(gòu)仿真軟件HFSS模塊軟件計(jì)算得到，根據(jù)得到的第一饋能口17、第二饋能口18、第三饋能口19和第四饋能口20的數(shù)據(jù)，設(shè)置相應(yīng)的微波管放置位置；

微波泄漏防護(hù)、測(cè)溫及氣體進(jìn)排系統(tǒng)包括行程開(kāi)關(guān)8、布風(fēng)板15、進(jìn)氣管5和排氣管14，所述行程開(kāi)關(guān)８固定于六棱主腔體16外表面，所述行程開(kāi)關(guān)８用于監(jiān)控六角法蘭7，左陶瓷管外套筒４連接進(jìn)氣管５，右陶瓷管外套筒13通過(guò)布風(fēng)板15連接排氣管14。

本發(fā)明中，鏈輪3和調(diào)速電機(jī)2間采用鏈條傳動(dòng)或齒輪嚙合傳動(dòng)等中任一種。

本發(fā)明中，所述六角法蘭7采用六角圓形或六角形法蘭等代替。

本發(fā)明中，所述第一饋能口17、第二饋能口18、第四饋能口20的開(kāi)口長(zhǎng)短邊方向與六棱主腔體16半展開(kāi)圖（圖2）長(zhǎng)短邊平行，第三饋能口19與開(kāi)口長(zhǎng)短邊方向與六棱主腔體16半展開(kāi)圖（圖2）長(zhǎng)短邊垂直。

本發(fā)明中，當(dāng)將六棱主腔體（16）的六個(gè)反射面全部展開(kāi)，處于同一平面時(shí)，所述第一饋能口17與第二饋能口18長(zhǎng)邊中心線距離為90-100mm，第二饋能口18長(zhǎng)邊中心線與第三饋能口19短邊中心線距離為145-155mm，第四饋能口20長(zhǎng)邊中心線與第三饋能口19短邊中心線距離為85-95mm，第一饋能口17與第四饋能口20長(zhǎng)邊中心線距離為150-160mm。

本發(fā)明中，左陶瓷管外套筒4，右陶瓷管外套筒13，六角端蓋9，六角法蘭7，六棱主腔體16，波導(dǎo)10，進(jìn)氣管5，排氣管14和布風(fēng)板15采用不銹鋼制成。

本發(fā)明的有益效果在于：本發(fā)明是六棱主腔體16內(nèi)微波輻照均勻性較好，微波聚焦熱點(diǎn)少，微波能量分布相對(duì)比較均勻。兩組由螺栓連接配合的六角法蘭7由4只行程開(kāi)關(guān)8監(jiān)控其配合嚴(yán)密程度。布風(fēng)板15，左右陶瓷管外套筒、法蘭與進(jìn)出氣管及法蘭緊密配合，能夠使微波泄露量下降到國(guó)家微波安全泄露量范圍之內(nèi)，

本發(fā)明主要出發(fā)點(diǎn)是改善微波輻照均勻性和易于實(shí)現(xiàn)流態(tài)化作業(yè)。首先，增加微波諧振腔反射面，設(shè)計(jì)了六棱柱形多模微波諧振腔主體結(jié)構(gòu)，比傳統(tǒng)長(zhǎng)方體箱式結(jié)構(gòu)多兩個(gè)反射面，增加了微波反射次數(shù)，其次采取多個(gè)微波管從不同方向饋能的方案，利用高頻結(jié)構(gòu)仿真軟件HFSS模擬設(shè)計(jì)并優(yōu)化饋能口位置，使諧振微波分散更均勻，不易形成微波聚焦熱點(diǎn)，最后，設(shè)計(jì)能夠使物料在諧振腔內(nèi)旋轉(zhuǎn)的裝置，盡量使物料接受相對(duì)均一的微波能量。由該多模微波諧振腔制成的微波設(shè)備，可以進(jìn)行高溫微波熱解、炭化、新材料合成等工作，在環(huán)保領(lǐng)域，適用于處理農(nóng)林固廢、廢橡膠、廢塑料、廢印刷線路板等，也可滿足各類中低溫微波化學(xué)反應(yīng)的需求。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)圖示。

圖2為本發(fā)明饋能口圖示，六棱主腔體16半展開(kāi)圖。

圖3為本發(fā)明多模微波諧振腔微波能量分布圖。

圖4為本發(fā)明多模微波諧振腔中部陶瓷管壁面微波能量分布圖。

圖中標(biāo)號(hào)：１為軸承，２為調(diào)速電機(jī)，３為鏈輪，４為左陶瓷管外套筒，５為進(jìn)氣管，６為軸承座，７為六角法蘭，８為行程開(kāi)關(guān)，９為六角端蓋，10為波導(dǎo)，11為紅外測(cè)溫探頭，12為陶瓷管，13為右陶瓷管外套筒，14為排氣管，15為布風(fēng)板，16為六棱主腔體，17為第一饋能口，18為第二饋能口，19為第三饋能口，20為第四饋能口。

具體實(shí)施方式

下面通過(guò)實(shí)施例結(jié)合附圖進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明。

實(shí)施例１：如圖1所示，六棱主腔體16兩端外部是由兩組由螺栓固定到一起的共計(jì)4只六角法蘭7固定，六角法蘭安裝配合密封程度由4只行程開(kāi)關(guān)8監(jiān)控，六棱主腔體16內(nèi)部左右兩端由兩個(gè)六角端蓋9密封。外部安裝的4個(gè)波導(dǎo)10可安裝4只1KW的微波管，紅外測(cè)溫探頭11監(jiān)控陶瓷管12表面溫度，六角法蘭7與軸承座6由6只螺栓固定，軸承座內(nèi)有安裝好軸承1，軸承1與左陶瓷管外套筒4、右陶瓷管外套筒13配合，左陶瓷管外套筒4、右陶瓷管外套筒13分別由圓法蘭與進(jìn)氣管5，排氣管14相連，內(nèi)部與陶瓷管12相配合，在陶瓷管外套筒13與排氣管14間有布風(fēng)板15，具有布?xì)夂头乐刮⒉ㄐ孤┑墓δ堋Ｗ筇沾晒芡馓淄?外與鏈輪3配合，鏈輪3與調(diào)速電機(jī)由傳動(dòng)鏈相連，完成轉(zhuǎn)動(dòng)功能。

如圖2所示，六棱主腔體16上半部微波饋能口展開(kāi)圖，共四個(gè)饋能口，第一饋能口17、第二饋能口18、第三饋能口19和第四饋能口20，所述第一饋能口17、第二饋能口18、第三饋能口19和第四饋能口20的位置由高頻結(jié)構(gòu)仿真軟件HFSS軟件模擬計(jì)算得到，第一饋能口17、第二饋能口18、第四饋能口20開(kāi)口方向一致，其長(zhǎng)短邊方向與六棱主腔體16上半部展開(kāi)圖長(zhǎng)短邊相互平行，各饋能口間距離如圖2所示，第三饋能口19開(kāi)口方向與六棱主腔體16上半部展開(kāi)圖長(zhǎng)短邊相互垂直，與其它饋能口間距離如圖2所示，第一饋能口17與第二饋能口18長(zhǎng)邊中心距為95mm，第二饋能口18長(zhǎng)邊與第三饋能口19短邊中心距151mm，第四饋能口20長(zhǎng)邊與第三饋能口19短邊中心距89mm，第四饋能口20與第一饋能口17長(zhǎng)邊中心距為157mm。

如圖3所示，多模微波諧振腔底部壁面微波能量分布圖，中間灰白色部分為微波能量分布最多的區(qū)域，淺灰色部分為能量分布相對(duì)較少的區(qū)域，深灰色部分為能量分布最少的區(qū)域，從圖中可以看出，多數(shù)微波能量分布在每個(gè)反射壁面的中部區(qū)域，高能量和低能量過(guò)渡區(qū)域比較平緩，無(wú)過(guò)多的集中過(guò)熱和過(guò)冷點(diǎn)，總體可得出能量分布相對(duì)均勻。

如圖4所示，多模微波諧振腔中部陶瓷管壁面微波能量分布圖，中間灰白色部分為微波能量分布最多的區(qū)域，淺灰色部分為能量分布相對(duì)較少的區(qū)域，深灰色部分為能量分布最少的區(qū)域，從圖中可以看出，深灰色和灰白色部分分布非常少，多數(shù)區(qū)域?qū)儆跍\灰色，高能量和低能量區(qū)域?qū)儆谄交^(guò)渡，無(wú)過(guò)多的集中過(guò)熱和過(guò)冷點(diǎn)，總體可得出能量分布相對(duì)均勻，能夠使陶瓷管內(nèi)物料接受相對(duì)均勻的微波輻照。

本發(fā)明的工作過(guò)程如下：

陶瓷管12穿過(guò)軸承1、六角端蓋9、左陶瓷外套筒4和右陶瓷外套筒13進(jìn)入六棱主腔體16內(nèi)，在陶瓷管12內(nèi)放入一定質(zhì)量的物料，設(shè)定好紅外測(cè)溫儀11的工作溫度、調(diào)速電機(jī)2轉(zhuǎn)速和經(jīng)波導(dǎo)10輻射入六棱主腔體16內(nèi)的微波輸入功率，固定好左陶瓷外套筒4和右陶瓷外套筒13，用螺栓緊固六角法蘭7和軸承座6，同時(shí)保證行程開(kāi)關(guān)8處于閉合狀態(tài)，將載氣管接入進(jìn)氣管5，同時(shí)設(shè)定好進(jìn)氣流量，啟動(dòng)調(diào)速電機(jī)2，確保鏈輪3能夠平穩(wěn)轉(zhuǎn)動(dòng)，啟動(dòng)到微波工作狀態(tài)，加熱陶瓷管12內(nèi)的物料，產(chǎn)生的揮發(fā)氣體在載氣的帶動(dòng)下經(jīng)布風(fēng)板15和排氣管14排出。