微波加熱裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種利用工業(yè)微波加熱與干燥的微波加熱裝置。其目的是提供一種新型的微波加熱裝置，利用新型的微波功率傳輸與饋能方式，避免了多個(gè)磁控管產(chǎn)生相互耦合現(xiàn)象，從而既提高了磁控管的輸出功率與效率，又提高了磁控管的工作壽命和可靠性，不但提高了產(chǎn)量，還降低了裝置的維護(hù)成本，并大大節(jié)約了能源。一種微波加熱裝置，包括：可旋轉(zhuǎn)的金屬外筒和設(shè)置有微波功率輻射源的金屬內(nèi)筒，所述金屬外筒內(nèi)形成一個(gè)同軸的環(huán)形腔，所述環(huán)形腔內(nèi)設(shè)有支撐管，在支撐管上安設(shè)有至少一組微波隙縫天線組，所述微波隙縫天線組由多根環(huán)繞支撐管角向均勻排列的微波隙縫天線構(gòu)成，波導(dǎo)激勵(lì)器通過(guò)波導(dǎo)法蘭盤(pán)與所述微波隙縫天線連接，微波磁控管插入波導(dǎo)激勵(lì)器中。
【專利說(shuō)明】微波加熱裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及微波能應(yīng)用【技術(shù)領(lǐng)域】，具體來(lái)說(shuō)，是涉及一種利用工業(yè)微波加熱與干燥的微波加熱裝置，特別適用于高產(chǎn)量的物料干燥處理與生產(chǎn)，例如對(duì)稻谷、小麥、玉米等糧食作物及茶葉、煙草等經(jīng)濟(jì)作物的脫水、干燥、殺蟲(chóng)、加工等環(huán)節(jié)。
【背景技術(shù)】
[0002]在工業(yè)微波加熱技術(shù)應(yīng)用中，通常釆用箱型多模腔微波加熱方法，例如類似于家用微波爐那種非連續(xù)生產(chǎn)方式，需要逐爐間歇地加熱和處理，另一種就是隧道型連續(xù)的生產(chǎn)作業(yè)方式，物料在傳送帶上均勻地進(jìn)入到隧道加熱爐或加熱窯中，在微波功率作用下，物料邊行走邊吸收微波功率，從而產(chǎn)生溫升，而使物料中的水份不斷散發(fā)并被排除出去，從而達(dá)到干燥的烘干目的。幾十年來(lái)，上述兩種類型的微波加熱烘干技術(shù)己得到廣泛應(yīng)用，被烘干的物料涉及各種礦物，化工原料，建筑材料，茶葉，煙草，中西藥材，糧食作物，橡膠材料
及制品，紙張，紡織品，包裝材料，.......等。對(duì)于后者這種連續(xù)作業(yè)的隧道爐，由于其微
波饋能方法的設(shè)計(jì)不當(dāng)，當(dāng)釆用多個(gè)磁控管單獨(dú)聯(lián)合向爐內(nèi)饋能時(shí)，由于各磁控管之間不可避免地存在著相互耦合現(xiàn)象，這種結(jié)構(gòu)不僅使單個(gè)磁控管效率低下，影響功率輸出，還會(huì)造成磁控管的壽命縮短甚至損壞。其次，這種設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)會(huì)使作用于物料上的微波電場(chǎng)分布很不均勻，同時(shí)由于被烘干物料靜態(tài)地堆積在傳送帶上，從而影響整體加熱與烘干效果，使產(chǎn)量受到限制，不能做到高產(chǎn)的目的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是提供一種新型的微波加熱裝置，利用新型的微波功率傳輸與饋能方式，避免了多個(gè)磁控管產(chǎn)生相互耦合現(xiàn)象，從而既提高了磁控管的輸出功率與效率，又提高了磁控管的工作壽命和可靠性，不但提高了產(chǎn)量，還降低了裝置的維護(hù)成本，并大大節(jié)約了能源。
[0004]本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的:
[0005]一種微波加熱裝置，包括:可旋轉(zhuǎn)的金屬外筒和設(shè)置有微波功率輻射源的金屬內(nèi)筒，所述外筒內(nèi)形成一個(gè)同軸的環(huán)形腔，所述環(huán)形腔內(nèi)設(shè)有支撐管，在支撐管上安設(shè)有至少一組微波隙縫天線組，所述微波隙縫天線組由多根環(huán)繞支撐管角向均勻排列的微波隙縫天線構(gòu)成，波導(dǎo)激勵(lì)器通過(guò)波導(dǎo)法蘭盤(pán)與所述微波隙縫天線連接，微波磁控管插入波導(dǎo)激勵(lì)器中。
[0006]其中，每組微波隙縫天線組包含6-12根微波隙縫天線，這些微波隙縫天線沿內(nèi)支撐管外側(cè)均勻地排列在圓周上，例如當(dāng)設(shè)有6根時(shí)，兩根相鄰微波隙縫天線波導(dǎo)橫斷面寬邊中心線相隔60°，當(dāng)設(shè)有12根時(shí)，兩根相鄰微波隙縫天線波導(dǎo)橫斷面寬邊中心線則相隔30°。所述微波隙縫天線采用縱向半波長(zhǎng)隙縫在相應(yīng)波段的標(biāo)準(zhǔn)波導(dǎo)管單側(cè)寬邊上沿軸向配置，并分布于軸線兩側(cè)，所述隙縫的中心線離波導(dǎo)中心線距離不等，每條隙縫長(zhǎng)為半波長(zhǎng)，每相鄰兩條隙縫沿軸向的中心距為半波導(dǎo)波長(zhǎng)。[0007]縫寬與傳輸功率有關(guān)，兩相鄰隙縫的中心距為半波導(dǎo)波長(zhǎng)。這種隙縫天線最大特點(diǎn)是每條隙縫輻射出來(lái)的微波功率都是相等的。這種微波隙縫天線保證了微波功率沿加熱腔軸向分布的均勻性。
[0008]當(dāng)所述微波隙縫天線組多于一組時(shí)，相鄰的微波隙縫天線組兩兩在端部對(duì)接形成微波隙縫天線組鏈，相鄰的兩組微波隙縫天線組在對(duì)接端部通過(guò)金屬短路板相接形成隔離板。這樣可以使其相互隔離，各自分別從每根微波隙縫天線的始端饋電，互不干擾。
[0009]進(jìn)一步地，所述金屬外筒的內(nèi)壁上鑲有介質(zhì)括板，所述微波隙縫天線組的外部設(shè)有一個(gè)由低損耗的微波介質(zhì)制成的空心防塵套筒，所述空心防塵套筒的外部設(shè)有介質(zhì)螺旋翼片。在旋轉(zhuǎn)時(shí)可將環(huán)形腔內(nèi)底部物料括至頂部由其自重落下，跌落到空心防塵套筒外的介質(zhì)螺旋翼片上，當(dāng)外筒旋轉(zhuǎn)一圈時(shí)，物料將在內(nèi)筒的介質(zhì)螺旋翼片間沿軸向向前推進(jìn)一個(gè)螺距的距離，因此，只要外筒旋轉(zhuǎn)，環(huán)形腔內(nèi)的物料將沿軸向均勻地前進(jìn)走料，直至出料孔，并由出料口落入到下部的傳送帶上。優(yōu)選所述鑲于外筒的內(nèi)壁上的介質(zhì)括板的數(shù)量為6-8 根。
[0010]上述的空心防塵套筒、介質(zhì)螺旋翼片和介質(zhì)括板均由低損耗的微波介質(zhì)材料制成，例如聚四氟乙烯或聚丙烯等，保證了微波在其中的良好穿透性，吸波損耗極小。
[0011]進(jìn)一步地，在所述環(huán)形腔的兩端和外筒之間設(shè)有金屬端板，所述金屬端板的內(nèi)外兩側(cè)均設(shè)有由兩段1/4波長(zhǎng)抗流槽構(gòu)成的微波抗流裝置，使得該處雖有較大的機(jī)械間隙，但對(duì)微波來(lái)說(shuō)具有電性能上的短路功效，防止微波功率由此間隙向外泄漏；在進(jìn)料口和出料口處分別設(shè)有微波抑制器，所述微波抑制器由若干截止波導(dǎo)小方格或小圓孔形成，防止環(huán)形腔內(nèi)微波從進(jìn)料口及出料口逸出，保證了整個(gè)裝罝的微波的安全性，保證了在操作位上工作人員的微波衛(wèi)生學(xué)要求，整個(gè)裝置符合國(guó)家微波安全標(biāo)準(zhǔn)。
[0012]進(jìn)一步地，在出料口處安設(shè)有溫度檢測(cè)裝置和濕度檢測(cè)裝置，所述溫度檢測(cè)裝置和濕度檢測(cè)裝置與自動(dòng)控制調(diào)整系統(tǒng)電氣連接。由此本發(fā)明微波加熱裝置可以自動(dòng)調(diào)節(jié)物料的走料速度:物料從出料口落在傳送帶上，如果需要緩蘇過(guò)程，一次走料達(dá)不到脫水烘干要求時(shí)，可由傳送帶反向輸料至始端再次送入進(jìn)料口，重復(fù)加熱烘干過(guò)程，直至達(dá)到要求時(shí)為止。
[0013]本發(fā)明由于采用了上述技術(shù)方案，與傳統(tǒng)技術(shù)相比具有以下有益效果:本發(fā)明提出一種新的微波加熱裝置，采用圍繞支撐管均勻設(shè)置的多根微波隙縫天線構(gòu)成的微波隙縫天線組，由于整個(gè)同軸環(huán)形腔的加熱源是由微波隙縫天線組提供的，而每一根微波隙縫天線則由相應(yīng)功率的微波磁控管插入到相應(yīng)波導(dǎo)激勵(lì)器內(nèi)提供輻射功率的，微波功率沿徑向從內(nèi)筒向外筒輻射，保證了角向微波功率分布的均勻性，同時(shí)由于沿軸向在整個(gè)環(huán)形腔內(nèi)的等功率輻射微波隙縫天線的長(zhǎng)度與加熱腔的長(zhǎng)度相等，因此沿軸向也形成了均勻地功率輻射，由此形成了一個(gè)無(wú)論在徑向還是軸向都相當(dāng)均勻的功率分布的功率饋送系統(tǒng)，這樣既免除了多個(gè)磁控管產(chǎn)生的相互耦合現(xiàn)象，從而提高了每個(gè)磁控管的輸出功率與效率，也提高了磁控管的工作壽命和可靠性，還會(huì)使產(chǎn)量提高，使維護(hù)成本降低，并大大節(jié)約了能源。
[0014]本發(fā)明微波加熱裝置適用于現(xiàn)有民用微波工業(yè)加熱波段，包括且不限于2450MHz波段、915MHz波段或5800MHz波段?！緦＠綀D】

【附圖說(shuō)明】
[0015]通過(guò)以下本發(fā)明的實(shí)施例并結(jié)合附圖的描述，示出本發(fā)明的其它優(yōu)點(diǎn)和特征，該實(shí)施例以實(shí)例的形式給出，但并不限于此，其中:
[0016]圖1為本發(fā)明微波加熱裝置的縱向剖面視圖；
[0017]圖2為本發(fā)明微波加熱裝置中的隙縫天線與磁控管、波導(dǎo)激勵(lì)器的連接示意圖；
[0018]圖3為圖2所示結(jié)構(gòu)旋轉(zhuǎn)90度后的連接示意圖；
[0019]圖4為本發(fā)明微波加熱裝置中的隙縫天線組的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖5為本發(fā)明微波加熱裝置的金屬外筒與金屬端板間的抗流裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖6為圖5中所示抗流裝置的局部放大圖；
[0022]圖7為本發(fā)明微波加熱裝置的進(jìn)料口和出料口的微波抑制器的一種實(shí)施方式的橫向剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖8為圖7中微波抑制器的縱向剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖9為本發(fā)明微波加熱裝置的進(jìn)料口和出料口的微波抑制器的另一種實(shí)施方式的橫向剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖10為圖9中微波抑制器的縱向剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0026]圖11為本發(fā)明微波加熱裝置中微波隙縫天線的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖12為本發(fā)明微波加熱裝置的一個(gè)實(shí)施例中的微波隙縫天線組在環(huán)形腔中的對(duì)接結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0028]作為本發(fā)明的一個(gè)較優(yōu)實(shí)施例，如圖1所示，包括可旋轉(zhuǎn)的金屬外筒2和設(shè)置有微波功率輻射源I的金屬內(nèi)筒，外筒2內(nèi)形成一個(gè)同軸的環(huán)形腔3，環(huán)形腔3內(nèi)設(shè)有支撐管4，在支撐管4上安設(shè)有微波隙縫天線組5，微波隙縫組5的外部設(shè)有一個(gè)由低損耗的微波介質(zhì)制成的空心防塵套筒6，空心防塵套筒6的外部設(shè)有介質(zhì)螺旋翼片7，螺距為30cm，在外筒2的內(nèi)壁上鑲有介質(zhì)括板8，高度為40cm，厚度為10mm?？招姆缐m套筒6、介質(zhì)螺旋翼片7和介質(zhì)括板8均由低損耗的微波介質(zhì)材料制成，例如聚四氟乙烯或聚丙烯等，保證了微波在其中的良好穿透性，吸波損耗極小。介質(zhì)括板8使得在旋轉(zhuǎn)時(shí)環(huán)形腔3內(nèi)底部物料括至頂部由其自重落下，跌落到空心防塵套筒6外的介質(zhì)螺旋翼片7上，物料通過(guò)設(shè)在環(huán)形腔3的兩端和外筒2之間的端板9處的進(jìn)料孔82進(jìn)入環(huán)形腔3內(nèi)，當(dāng)外筒2旋轉(zhuǎn)一圈時(shí)，物料將在內(nèi)筒的介質(zhì)螺旋翼片7間沿軸向向前推進(jìn)一個(gè)螺距的距離，因此，只要外筒2旋轉(zhuǎn)，環(huán)形腔3內(nèi)的物料將沿軸向均勻地前進(jìn)走料，直至出料孔84，并由出料口 11落入到傳送帶23上。本實(shí)施例中，介質(zhì)括板8的數(shù)量為6-8根。
[0029]本實(shí)施例中，微波加熱裝置采用頻率為2450MHz的工業(yè)用5kW連續(xù)波磁控管作為微波功率源，釆用BJ22波導(dǎo)管作為微波裂縫天線的饋能波導(dǎo)，其環(huán)形腔3的金屬外筒2的內(nèi)徑為1.5m，長(zhǎng)5m，空心防塵套筒6的內(nèi)徑為0.5m。
[0030]結(jié)合圖2-4所示，微波隙縫天線組5由多根環(huán)繞支撐管4角向均勻排列的微波隙縫天線51構(gòu)成，波導(dǎo)激勵(lì)器18通過(guò)波導(dǎo)法蘭盤(pán)19與微波隙縫天線51連接，微波磁控管17插入波導(dǎo)激勵(lì)器18中。
[0031]其中，每組微波隙縫天線組5包含6-12根微波隙縫天線51，如圖4所示，本實(shí)施例中每組微波隙縫天線組5包含了 6根微波隙縫天線51，這些微波隙縫天線51沿內(nèi)支撐4外側(cè)均勻地排列在圓周上，微波隙縫天線51采用縱向半波長(zhǎng)隙縫在相應(yīng)波段的標(biāo)準(zhǔn)波導(dǎo)管單側(cè)寬邊上沿軸向配置，并分布于軸線兩側(cè)，隙縫的中心線離波導(dǎo)中心線距離不等，每條隙縫長(zhǎng)為半波長(zhǎng)，每相鄰兩條隙縫沿軸向的中心距為半波導(dǎo)波長(zhǎng)。
[0032]縫寬與傳輸功率有關(guān)，兩相鄰隙縫的中心距為半波導(dǎo)波長(zhǎng)。這種隙縫天線最大特點(diǎn)是每條隙縫輻射出來(lái)的微波功率都是相等的。這種微波隙縫天線保證了微波功率沿加熱腔軸向分布的均勻性。
[0033]如圖11所示，一條隙縫天線51共有26條縱向隙縫510，縫長(zhǎng)60mm，縫寬6mm，每
一隙縫510離波導(dǎo)中心線距離逐步增大，列表如下:
[0034]
【權(quán)利要求】
1.一種微波加熱裝置，其特征在于，包括:可旋轉(zhuǎn)的金屬外筒和設(shè)置有微波功率輻射源的金屬內(nèi)筒，所述金屬外筒內(nèi)形成一個(gè)同軸的環(huán)形腔，所述環(huán)形腔內(nèi)設(shè)有支撐管，在支撐管上安設(shè)有至少一組微波隙縫天線組，所述微波隙縫天線組由多根環(huán)繞支撐管角向均勻排列的微波隙縫天線構(gòu)成，波導(dǎo)激勵(lì)器通過(guò)波導(dǎo)法蘭盤(pán)與所述微波隙縫天線連接，微波磁控管插入波導(dǎo)激勵(lì)器中。
2.如權(quán)利要求1所述的微波加熱裝置，其特征在于:每組微波隙縫天線組包含6-12根微波隙縫天線。
3.如權(quán)利要求1所述的微波加熱裝置，其特征在于:所述微波隙縫天線采用縱向半波長(zhǎng)隙縫在相應(yīng)波段的標(biāo)準(zhǔn)波導(dǎo)管單側(cè)寬邊上沿軸向配置，并分布于軸線兩側(cè)，所述隙縫的中心線離波導(dǎo)中心線距離不等，每條隙縫長(zhǎng)為半波長(zhǎng)，每相鄰兩條隙縫沿軸向的中心距為半波導(dǎo)波長(zhǎng)。
4.如權(quán)利要求1所述的微波加熱裝置，其特征在于:所述微波隙縫天線組多于一組時(shí)，相鄰的微波隙縫天線組兩兩在端部對(duì)接形成微波隙縫天線組鏈，相鄰的兩組微波隙縫天線組在對(duì)接端部通過(guò)金屬短路板相接形成隔離板。
5.如權(quán)利要求1所述的微波加熱裝置，其特征在于:所述金屬外筒的內(nèi)壁上鑲有介質(zhì)括板，所述微波隙縫天線組的外部設(shè)有一個(gè)由低損耗的微波介質(zhì)制成的空心防塵套筒，所述空心防塵套筒的外部設(shè)有介質(zhì)螺旋翼片。
6.如權(quán)利要求5所述的微波加熱裝置，其特征在于:所述鑲于金屬外筒的內(nèi)壁上的介質(zhì)括板的數(shù)量為6-8根。
7.如權(quán)利要求5所述的微波加熱裝置，其特征在于:在所述環(huán)形腔的兩端和外筒之間設(shè)有金屬端板，所述金屬端板的內(nèi)外兩側(cè)均設(shè)有由兩段1/4波長(zhǎng)抗流槽構(gòu)成的微波抗流裝置。
8.如權(quán)利要求5所述的微波加熱裝置，其特征在于:在進(jìn)料口和出料口處分別設(shè)有微波抑制器，用于防止微波從進(jìn)料口或出料口逸出，所述微波抑制器由若干截止波導(dǎo)小方格或小圓孔形成。
9.如權(quán)利要求1所述的微波加熱裝置，其特征在于:在出料口處安設(shè)有溫度檢測(cè)裝置和濕度檢測(cè)裝置，所述溫度檢測(cè)裝置和濕度檢測(cè)裝置與自動(dòng)控制調(diào)整系統(tǒng)電氣連接。
10.一種如權(quán)利要求1-9中任一權(quán)利要求所述的微波加熱裝置，適用于現(xiàn)有民用微波工業(yè)加熱波段。
【文檔編號(hào)】H05B3/64GK103813498SQ201210460880
【公開(kāi)日】2014年5月21日 申請(qǐng)日期:2012年11月15日 優(yōu)先權(quán)日:2012年11月15日
【發(fā)明者】莫偉明, 張兆鏜, 劉銀寶, 應(yīng)偉國(guó), 陳瑞民 申請(qǐng)人:上海明光電子科技有限公司