專利名稱：一種大功率組合應(yīng)用的微波回環(huán)腔體的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種微波腔體，尤指一種大功率組合應(yīng)用的微波回環(huán)腔體。
背景技術(shù)：
微波腔體是實現(xiàn)將微波能量引入并以各種特定模式分布以便與被加工材料相互 作用的金屬空腔。它是微波能應(yīng)用的核心主體。多年來，已廣泛應(yīng)用的微波腔體有用于家 用微波爐、間歇和連續(xù)運行工業(yè)微波爐的矩形腔體；圓柱形和橢圓形腔體；多邊形腔體及 其它一些特殊應(yīng)用的異形腔體等。它們的共同點是微波能是從腔體的單邊或多邊由外向 內(nèi)單向組合引入能量。鑒于特定頻率下微波的穿透深度有限、微波腔體四周有限的金屬面 限制了更多，更大微波功率的組合以及在此條件下實現(xiàn)微波加熱均勻性十分困難等缺點， 大大阻礙了微波能這一先進技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用發(fā)展。一方面，微波能設(shè)備制造廠家很難開 發(fā)出功率達數(shù)百千瓦又能滿足用戶要求的設(shè)備。另一方面，用戶出于產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的要求希 望單臺設(shè)備微波功率遠遠大于制造能力。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提供一種將現(xiàn)有的微波從腔體的單邊或多邊由 外向內(nèi)單向組合引入能量，變?yōu)閺那惑w外環(huán)和內(nèi)環(huán)雙向組合引入能量的微波腔體。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的微波腔體，包括腔外環(huán)、腔內(nèi)環(huán)和微波源，腔內(nèi)環(huán)設(shè)置 在腔外環(huán)中，且在二者之間形成物料空間，腔外環(huán)的外表面和腔內(nèi)環(huán)的內(nèi)表面設(shè)置多個微 波源，在腔外環(huán)和腔內(nèi)環(huán)上的微波源共同作用下對物料空間中的物料加熱。進一步，所述腔外環(huán)和腔內(nèi)環(huán)之間一體連接或者分體連接。進一步，所述腔外環(huán)和腔內(nèi)環(huán)之間焊接或者鉚接或者通過固定裝置連接。進一步，所述固定裝置為腔外環(huán)內(nèi)表面設(shè)置的沿徑向延伸的卡接套，該卡接套與 所述腔內(nèi)環(huán)的外表面大小相配，腔內(nèi)環(huán)套裝在卡接套中并固定。進一步，所述腔外環(huán)和腔內(nèi)環(huán)為中空柱形，其橫截面的形狀為多邊形、矩形、圓形 或者橢圓形。進一步，所述腔外環(huán)和腔外環(huán)之間至少有一面留有容納物料的間隙。進一步，所述腔外環(huán)和腔外環(huán)之間為環(huán)形空間。進一步，所述腔外環(huán)上的微波源與腔內(nèi)環(huán)上的微波源一一相對設(shè)置。進一步，所述腔外環(huán)一端封閉，另一端設(shè)置有可開闔的密封門，所述腔內(nèi)環(huán)一端與 腔外環(huán)封閉一端密封連接，腔內(nèi)環(huán)的另一端通過所述密封門密封，物料從帶有密封門一端 進入所述物料空間或取出。進一步，所述腔外環(huán)封閉一端設(shè)置有與所述腔內(nèi)環(huán)通道相對應(yīng)的通孔。進一步，所述腔外環(huán)兩端分別設(shè)置有前、后端板，腔內(nèi)環(huán)的長度與前、后端板之間 的距離相配，腔內(nèi)環(huán)焊接在前、后端板之間，所述前端板上設(shè)置有進料口，所述后端板上設(shè) 置有出料口，物料從進料口進入所述物料空間，從出料口取出。
進一步，所述微波源包括激勵波導(dǎo)、磁控管、磁控管供電電源及控制接口。進一步，所述腔外環(huán)和腔內(nèi)環(huán)上設(shè)置有與所述微波源相對應(yīng)的微波窗口。進一步，所述微波源在2450MHz 士 50MHz和915MHz 士 15MHz兩個頻率段下工作。進一步，所述微波源在M50MHZ士50MHz頻率下工作，每個所述微波源的功率為 0. 8kW、l. Okff,2. Okff,3. Okff,5. OkffUO. OkffU5kff 或 30kW。進一步，所述微波源在915MHz士 15MHz頻率下工作，每個所述微波源的功率為 5. Okff, 20. Okff, 30. Okff, 75. Okff 或 100. OkW。本發(fā)明的大功率組合應(yīng)用的微波腔體與現(xiàn)有微波腔體相比，將現(xiàn)有的微波從腔體 的單邊或多邊由外向內(nèi)單向組合引入能量變?yōu)閺那惑w外環(huán)和內(nèi)環(huán)雙向組合引入能量。這一 改變帶來如下優(yōu)點1.與現(xiàn)行所有微波腔體比較，同樣空間和面積，本發(fā)明的微波腔體可饋微波組合 能量幾乎增加一倍，單臺微波系統(tǒng)組合的微波功率范圍小至數(shù)千瓦、數(shù)十千瓦，大到數(shù)百以 至數(shù)千千瓦，500-5000kW/M50MHz可很容易實現(xiàn)，大大拓展了現(xiàn)行單臺微波設(shè)備的可組合 功率容量空間。2.在特定頻率，相同的微波穿透深度條件下，物料厚度可增加一倍。3.在相同微波功率電平條件下，設(shè)備占用面積和空間大大減小。4.在環(huán)形腔體條件下，理論分析、數(shù)值模擬和試驗證明，鑒于外環(huán)微波饋能的適當(dāng) 聚能和內(nèi)環(huán)微波饋能的適當(dāng)發(fā)散共同作用下，微波場分布和加熱均勻性有很大改善。5.鑒于上述優(yōu)點，微波能在工業(yè)加熱、干燥、解凍、合成、萃取、裂解、高溫?zé)Y(jié)及微 波等離子體等領(lǐng)域應(yīng)用的優(yōu)越性更將充分發(fā)揮，應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⒏鼘捦卣?，特別是對更大規(guī)模 產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用將會有巨大的促進作用，帶來巨大的經(jīng)濟和社會效益。


圖Ia為本發(fā)明實施例1中微波腔體長度方向的剖視圖
圖Ib為本發(fā)明實施例1中微波腔體截面方向的剖視圖
圖2a為本發(fā)明實施例2中微波腔體長度方向的剖視圖
圖2b為本發(fā)明實施例2中微波腔體截面方向的剖視圖
圖3a為本發(fā)明實施例3中微波腔體長度方向的剖視圖
圖3b為本發(fā)明實施例3中微波腔體截面方向的剖視圖
圖4a為本發(fā)明實施例4中微波腔體長度方向的剖視圖
圖4b為本發(fā)明實施例4中微波腔體截面方向的剖視圖
圖5a為本發(fā)明實施例5中微波腔體長度方向的剖視圖
圖5b為本發(fā)明實施例5中微波腔體截面方向的剖視圖
圖6a為本發(fā)明實施例6中微波腔體長度方向的剖視圖
圖6b為本發(fā)明實施例6中微波腔體截面方向的剖視圖
圖7為本發(fā)明微波源的組成示意圖。
具體實施方式

實施例1
如圖Ia和圖Ib所示，本實施例中回環(huán)形腔體為矩形，包括腔外環(huán)1、腔內(nèi)環(huán)2和微 波源，腔內(nèi)環(huán)2焊接固定在腔外環(huán)1中，腔外環(huán)1和腔內(nèi)環(huán)2之間形成環(huán)形物料空間5，根據(jù) 被處理的物料量，腔外環(huán)1的外表面和腔內(nèi)環(huán)2內(nèi)表面設(shè)置設(shè)置有多個一一相對設(shè)置的微 波源11、21，腔外環(huán)1和腔內(nèi)環(huán)2上均設(shè)置有與微波源相對應(yīng)的微波窗口 6，腔外環(huán)1的兩 端設(shè)置有前、后腔蓋3、4，前、后腔蓋3、4上分別設(shè)置有進料口 31和出料口 41。如圖7所示，微波源由特定頻率和功率下標準的激勵波導(dǎo)71、磁控管72、相應(yīng) 的磁控管供電電源73及控制接口 74構(gòu)成。特定頻率包括微波能應(yīng)用的兩個頻率段為 2450MHz 士 50MHz 和 915MHz 士 15MHz。特定功率在 2450MHz 頻率段包括0. 8kW、l. Okff,2. Okff, 3. Okff,5. OkffUO. 0kW、15kW 禾口 30kW(單個微波功率源)。在 915MHz 頻率段包括5. Okff, 20. Okff,30. Okff,75. OkW和100. OkW(單個微波功率源)。微波源的數(shù)量根據(jù)選定微波頻率、 被處理物料量和所需微波功率大小通過計算確定。其組合的微波功率范圍至數(shù)千瓦、數(shù) 十千瓦到數(shù)千千瓦，大大拓展了現(xiàn)行單臺微波設(shè)備的可組合功率容量空間。微波窗口 6的尺寸、材料及數(shù)量根據(jù)引入微波功率大小和特定的頻率 (2450MHz/915MHz)設(shè)計確定。微波窗口的數(shù)量一般情況下是與微波源的數(shù)量一致，即每 個微波源對應(yīng)一個微波窗口。特殊情況下，一個微波源可設(shè)計兩個或更多的微波窗口。微 波窗口、材料及數(shù)量和微波功率大小以及特定頻率的選擇原則是保證微波功率盡可能多的 進入微波腔體，而窗口本身不吸收或消耗微波功率，即盡可能對微波透明。本實施例中腔內(nèi)環(huán)2和腔外環(huán)1之間采用焊接連接，可選擇的也可采用在腔外環(huán) 1的內(nèi)壁設(shè)置沿徑向延伸的卡接套，將腔內(nèi)環(huán)2套裝在腔外環(huán)1上的卡接套中，使得腔內(nèi)環(huán) 2固定在腔外環(huán)1中。腔外環(huán)1與腔內(nèi)環(huán)2之間也可以采用其它常規(guī)的方式連接。除此之 外，腔外環(huán)1與腔內(nèi)環(huán)2之間固定時，可以相互不接觸形成環(huán)形物料空間5，也可以保證至少 一面不接觸留出物料空間，其它面相接觸固定的方式，互相接觸的面上可以不設(shè)置微波源， 只在物料空間處的腔外環(huán)1和腔內(nèi)環(huán)2壁上設(shè)置微波源。腔外環(huán)1和腔內(nèi)環(huán)2上微波源的 位置也可以根據(jù)需要隨意設(shè)置，只需保證腔外環(huán)1上的微波源設(shè)置在其外表面，腔內(nèi)環(huán)2上 的微波源設(shè)置在其內(nèi)表面即可。本實施例中的微波腔適于連續(xù)式處理運行工作方式，按目前通用的設(shè)計方法設(shè)計 進料口 31和出料口 41的結(jié)構(gòu)尺寸及物料輸送系統(tǒng)，保證進出物料暢通和微波泄漏達到國 家標準；同樣，如被處理料是液體或氣體，則需設(shè)計相應(yīng)的盛裝容器，進一步考慮液體或氣 體的密封等；根據(jù)所確定的微波回環(huán)腔體的類型結(jié)構(gòu)和尺寸和被處理物料的形態(tài)、特點和 要求選擇微波回環(huán)腔體和相關(guān)部件的制造材質(zhì)(如銅、鋁或不繡鋼等)和制造方法，保證達 到設(shè)計要求。本實施例中的微波腔體采用環(huán)形物料空間，使得腔外環(huán)和腔內(nèi)環(huán)上的表面上均可 以布置微波源，與現(xiàn)有微波腔體相比，同樣的體積下，由于在腔內(nèi)環(huán)也可以設(shè)置相應(yīng)數(shù)量的 微波源，大大拓展了現(xiàn)行微波設(shè)備的可組合功率容量空間。此外，將現(xiàn)有的微波從腔體由外 向內(nèi)單向組合引入能量的方式，改變?yōu)閺那煌猸h(huán)微波適當(dāng)聚能和腔內(nèi)環(huán)微波適當(dāng)發(fā)散的雙 向方式，使得微波場分布和加熱均勻性有很大改善。實施例2如圖加和圖2b所示，本實施例只是在微波腔體的外形做出相應(yīng)改變，即將矩形變 為圓形，其它結(jié)構(gòu)均與實施1中相同。
實施例3如圖3a和圖北所示，本實施例只是在微波腔體的外形做出相應(yīng)改變，即將矩形變 為多邊形，其它結(jié)構(gòu)均與實施1中相同。實施例4如圖如和圖4b所示，為了適應(yīng)間歇式的運行工作方式，本實施例取消了實施例1 中前、后腔蓋上的進料口和出料口，在腔體一端采用可開闔爐門8替代，進料和出料均在爐 門8側(cè)進行，為了美觀和密封性能的考慮，爐門外形設(shè)計成與腔外環(huán)截面形狀相同。另外， 腔外環(huán)另一端設(shè)計一通孔32，便于對腔內(nèi)環(huán)中的微波源進行檢修，此處也可以不設(shè)置通孔 32采用與實施例1中相同的封死設(shè)置方式。實施例5如圖fe和圖恥所示，本實施例只是在微波腔體的外形做出相應(yīng)改變，即將矩形變 為圓形，其它結(jié)構(gòu)均與實施4中相同。實施例6如圖6a和圖6b所示，本實施例只是在微波腔體的外形做出相應(yīng)改變，即將矩形變 為多邊形，其它結(jié)構(gòu)均與實施4中相同。需要指出的是根據(jù)本發(fā)明的具體實施方式
所做出的任何變形，均不脫離本發(fā)明的 精神以及權(quán)利要求記載的范圍。
權(quán)利要求
1.一種大功率組合應(yīng)用的微波回環(huán)腔體，其特征在于，包括腔外環(huán)、腔內(nèi)環(huán)和微波源， 腔內(nèi)環(huán)設(shè)置在腔外環(huán)中，且在二者之間形成物料空間，腔外環(huán)的外表面和腔內(nèi)環(huán)的內(nèi)表面 設(shè)置多個微波源，在腔外環(huán)和腔內(nèi)環(huán)上的微波源共同作用下對物料空間中的物料加熱。
2.如權(quán)利要求1所述的大功率組合應(yīng)用的微波回環(huán)腔體，其特征在于，所述腔外環(huán)和 腔內(nèi)環(huán)之間焊接或者鉚接或者通過固定裝置連接。
3.如權(quán)利要求2所述的大功率組合應(yīng)用的微波回環(huán)腔體，其特征在于，所述固定裝置 為腔外環(huán)內(nèi)表面設(shè)置的沿徑向延伸的卡接套，該卡接套與所述腔內(nèi)環(huán)的外表面大小相配， 腔內(nèi)環(huán)套裝在卡接套中并固定。
4.如權(quán)利要求1所述的大功率組合應(yīng)用的微波回環(huán)腔體，其特征在于，所述腔外環(huán)和 腔內(nèi)環(huán)為中空柱形，其橫截面的形狀為多邊形、矩形、圓形或者橢圓形。
5.如權(quán)利要求1所述的大功率組合應(yīng)用的微波回環(huán)腔體，其特征在于，所述腔外環(huán)和 腔外環(huán)之間至少有一面留有容納物料的間隙。
6.如權(quán)利要求5所述的大功率組合應(yīng)用的微波回環(huán)腔體，其特征在于，所述腔外環(huán)和 腔外環(huán)之間為環(huán)形空間。
7.如權(quán)利要求1所述的大功率組合應(yīng)用的微波回環(huán)腔體，其特征在于，所述腔外 環(huán)上的微波源與腔內(nèi)環(huán)上的微波源一一相對設(shè)置，所述微波源在M50MHz 士 50MHz和 915MHz士 15MHz兩個頻率段下工作；所述微波源在M50MHz士50MHz頻率下工作，每個所述 微波源的功率為 0. 8kW、l. Okff,2. Okff,3. Okff,5. OkffUO. OkW、15kW 或 30kW ；所述微波源在 915MHz士 15MHz頻率下工作，每個所述微波源的功率為5. Okff,20. Okff,30. Okff,75. Okff或 100.OkW。
8.如權(quán)利要求1所述的大功率組合應(yīng)用的微波回環(huán)腔體，其特征在于，所述腔外環(huán)一 端封閉，另一端設(shè)置有可開闔的密封門，所述腔內(nèi)環(huán)一端與腔外環(huán)封閉一端密封連接，腔內(nèi) 環(huán)的另一端通過所述密封門密封，物料從帶有密封門一端進入所述物料空間或取出。
9.如權(quán)利要求8所述的大功率組合應(yīng)用的微波回環(huán)腔體，其特征在于，所述腔外環(huán)封 閉一端設(shè)置有與所述腔內(nèi)環(huán)通道相對應(yīng)的通孔。
10.如權(quán)利要求1所述的大功率組合應(yīng)用的微波回環(huán)腔體，其特征在于，所述腔外環(huán)兩 端分別設(shè)置有前、后端板，腔內(nèi)環(huán)的長度與前、后端板之間的距離相配，腔內(nèi)環(huán)焊接在前、后 端板之間，所述前端板上設(shè)置有進料口，所述后端板上設(shè)置有出料口，物料從進料口進入所 述物料空間，從出料口取出。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種大功率組合應(yīng)用的微波腔體，包括腔外環(huán)、腔內(nèi)環(huán)和微波源，腔內(nèi)環(huán)設(shè)置在腔外環(huán)中，且在二者之間形成物料空間，腔外環(huán)的外表面和腔內(nèi)環(huán)的內(nèi)表面設(shè)置多個微波源，在腔外環(huán)和腔內(nèi)環(huán)上的微波源共同作用下對物料空間中的物料加熱。本發(fā)明的微波腔體將現(xiàn)有的微波從腔體由外向內(nèi)單向組合引入能量的方式，改變?yōu)閺那煌猸h(huán)微波適當(dāng)聚能和腔內(nèi)環(huán)微波適當(dāng)發(fā)散的雙向方式，使得微波場分布和加熱均勻性有很大改善，同樣空間和面積，本發(fā)明的微波腔體可饋微波組合能量幾乎增加一倍，大大拓展了現(xiàn)行單臺微波設(shè)備的可組合功率容量空間。
文檔編號H05B6/64GK102065591SQ20101054566
公開日2011年5月18日 申請日期2010年11月16日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月16日
發(fā)明者季天仁, 季宇 申請人:成都紐曼和瑞微波技術(shù)有限公司