专利名称：用于通过电磁辐射处理反应介质的设备的制作方法
用于通过电磁辐射处理反应介质的设备本发明涉及一种通过电磁辐射处理反应介质的设备，其包括用于传递电磁辐射的 设备。更特别是，本发明涉及一种处理设备，该处理设备包括电磁辐射发生器、包含反应 介质的反应器、以及用于将发生器产生的电磁辐射传递到包含在所述反应器内的反应介质 的装置，所述装置包括用来传递发生器的电磁辐射的波导，以及配置用于可以将由波导所 传递的电磁能传送到反应介质的连接装置。这些处理设备特别公知为用于反应介质的热处理的设备，而“热处理”指的是通 过加热进行的多种处理，例如蒸发、干燥、烘烤，经由介电损失通过加热根据辐射、反应或化 学合成提取溶剂悬浮物内的天然产品(考虑到分析或制造化学复合物)，脱水、焙烤、脱色、 聚合、交联、利用超临界流体处理、离解、去除挥发性成分等，以及与加热同时进行的多种处 理，例如混合或磨削。对于这些处理，如何使用微波或高频类型的电磁辐射是特别公知的。微波电磁辐 射涉及波，其频率在大约300MHz和大约30GHz之间，优选在400MHz和IOGHz之间，并且最 好在915MHz和2. 45GHz之间。高频电磁辐射涉及波，其频率在大约IOOkHz和大约300MHz 之间，优选在13MHz和28GHz之间。这些处理设备可应用于多种类型的反应介质，包括固体、液体或气体状态的单一 试剂或可变比例的多种试剂的混合物，具有或没有催化剂，所述介质包括至少一种对辐射 敏感的成分。反应介质可以是固体类型(例如颗粒或粉末类型)、气体、等离子、液体类型 (具有吸收电磁辐射的溶剂和/或溶质)。由于涉及波导的几何形状，本发明特别适用于微波电磁辐射，以及用于这种类型 辐射的多种应用。如
图1所示，这种通过电磁辐射处理反应介质的设备包括_微波电磁辐射发生器100，该微波电磁辐射发生器100例如并以非限定方式为磁 电管发生器或半导体发生器；-反应器200，该反应器200包含所述反应介质，其中反应器可采用容器或连续管 线的形状，用以循环所述反应介质；以及-用于将发生器产生的电磁辐射传递到包含在所述反应器200中的反应介质的装 置 300。此传递装置包括-用于传递电磁辐射的装置400，该装置400定位在发生器100的输出端，并与所 述反应器200连接，从而将电磁能量传递到反应器，这些传递装置当然适用于电磁辐射，并 且例如可包括传统上用于微波领域的波导；-连接装置500，该连接装置500被设置用于允许将来自波导400的电磁能量传送 到反应介质；-调整装置800，为了最佳地将电磁能量传送到反应介质，该调整装置800根据反 应介质的某些物理_化学参数，或甚至其基于时间的变化(例如溶剂、化学试剂、催化剂的
4合成物的介电特性、传导性或极性)来设计。在操作时，发生器100产生给定频率的电磁辐射，例如2450MHz，波导400引导所产 生的电磁辐射，本领域普通技术人员公知的连接装置500确保能量传送到反应器200并由 此传送到反应介质，并且最终调整装置800确保能量(特别是被传递的功率)最佳地传送 到所述反应介质。连接装置通常包括用于将能量施加给反应介质的施加装置，现在称为能量施加 器，对其的选择取决于所使用的辐射(高频和微波辐射)、待处理的介质的尺寸特性及其处 理模式。对于高频施加器，特别公知的是下面的施加器-电容施加器，该电容施加器形成有两个电容板，在所述两个电容板之间施加高频 电压；-感应施加器，该感应施加器用于处理充分传导的材料，这些施加器包括由高频电 流供电的螺线圈；-用于相对平的材料的具有交替杆的施加器，该施加器包括管状或杆状电极；_用于螺旋状的材料的具有交替环或回路的施加器，该施加器形成所述电极。这些施加器的主要缺陷在于它们很小或者不适用于确保能量一致地传送到液体 中。对于微波施加器，特别公知的是下面的施加器-具有单一模式空腔类型的局部场的施加器；-具有多模式空腔类型的扩散场的施加器；-具有辐射天线引导类型的近场的施加器。对于具有局部场或扩散场的施加器，它们需要反应器至少部分地包括对于波是可 透过(即不吸收波)的材料，例如聚四氟乙烯或石英，所述反应器定位在施加器空腔内。含 有反应介质的反应器接着经受来自外部的电磁辐射。具有单一模式局部场的施加器形成有具有预定尺寸的单一模式空腔，空腔根据沿 波导方向上的辐射以发射频率共振。此单一模式空腔使得电磁场在空腔内相对均勻地分 布。然而，采用这种类型的单一模式施加器，待处理的材料量受到空腔以及波导的尺寸的限 制。对于工业应用，为了具有足够的产量，需要提供复杂和昂贵的设备，其包括多个平行放 置的单一模式的施加器，并且需要具有用于反应介质的复杂的循环系统。另外，可传送的电 磁能量受到待处理产品和辐射之间的界面处的容积限制。具有多模式类型的扩散场的施加器另一方面提供电磁场在空腔内的不均勻的分 布，存在热点。这种分布限制了在多模式类型的施加器中处理的样品的体积，并且为了确保 微波加热的一致性，还需要设置成样品运动或搅动。单一模式类型或多模式类型的这些施加器的共同缺陷在于为了不吸收波，它们 需要反应器为适当材料。除了制造特别复杂和昂贵之外，对于波是可透过的这些反应器的 尺寸和形状是受限的，由此将通过波的处理局限于某些反应或某些反应介质，并且排除了 反应器的形状和长度会具有重要作用的其它反应。同样注意到，对于必须单独在高压下进 行或者没有通过电磁辐射产生的加热的反应来说，这些对于波可透过的反应器通常难以经 受高压。
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单一模式类型或多模式类型的这些施加器共有的其它缺陷是由于在反应器中获 得恒定电场的困难造成的，并最终由于空腔几何形状取决于辐射频率从而使得具有局部场 的施加器只能在给定的单一频率下操作的事实造成的。对于具有近场的施加器，它们特别由欧洲专利申请EP0329338的现有技术得知， 该申请披露一种在高压环境下通过微波陶瓷粉末用于处理的装置，其中近场施加器被制成 辐射天线。此装置包括形成高压共振空腔的反应器，在其内部微波辐射通过部分地延伸到 空腔内的线性天线引入。本申请人提交的专利申请FR08/01541同样描述一种近场类型的施加器，其至少 部分地延伸到反应器内部，反应器形成共振空腔，电磁辐射通过施加器引入其中。在此文 件中，施加器包括至少一个具有用于将电磁能量朝着反应介质传送的接口的有耗损的传递 线。近场类型的施加器解决了单一模式或多模式类型的施加器的部分缺陷，主要由于 它们使得辐射直接朝着反应器内部传递，由此避免使用具有所有所述局限性的对波可透过 的反应器。调整装置800以公知方式包括-短路活塞810，该短路活塞包括与波导400的轴线垂直放置的例如铜或铝的金属 板，所述短路活塞810定位在与发生器100相对的波导400的端部490处，并且因此在反应 器200的下游，从而为波导400内存在的固定波形成边界条件；-可变连接虹膜820，该可变连接虹膜在发生器100和短路活塞810之间定位在波 导400内，并且更特别是在反应器200的上游。以公知方式，为了短路活塞810和连接虹膜820都可在波导400内平移运动，从而 在波导400内获得具有可调节长度的共振空腔，并因此调整和优化电磁能量到反应介质的 传递。另外，短路活塞810和连接虹膜820相对于反应器200定位，从而允许固定波在反应 器200上对中，即固定波的波腹在反应器200的定位与最大幅值一致。如图1所示，现有技术的处理设备包括逐一对准的元件，即波发生器100、连接虹 膜820、化学反应器200、连接装置500和短路活塞810沿着线性波导400在同一直线中定 位。在这种构造中，传递装置300据说与线性波导400和对准的调整装置800对准连接虹 膜820和短路活塞810定位在与所示反应器2连接的装置500的任一侧。这种对准配置具有某些缺陷，特别是对于沿着波导400驱动短路活塞810和连接 虹膜820的植入装置来说。实际上，这种对准配置需要使用两个不同的伺服马达，分别为 第一马达Ml和第二马达M2，用于分别驱动短路马达810和连接虹膜820平移；这两个马达 M1、M2通过用于控制马达Ml和M2的装置(未示出)来同步。由于两个马达M1、M2以及使 得这些马达同步的控制装置，使用两个M1、M2因此增加了这种传递装置的成本。另外，这些 马达增加了波导周围的拥挤，并且会另外限制对反应器200和连接装置500的接近，对于连 续操作的反应器特别不利。这些马达因此对在该设备上工作的操作者造成困扰，特别是希 望接近反应器以便更换反应器、引入产品或提取产品以便分析的操作者。对于这种线性传递装置不能考虑单个马达的使用。实际上，需要在所示单个马达 和调整装置800的两个机动构件(短路活塞810和连接虹膜820)之间使用平移连接机械 装置，所述机械平移连接装置例如采用沿着波导400在反应器200的任一侧循环的连接杆
6的形状。这种平移连接装置当然对于这种设备来说是不能接受的，这是由于它们形成在波 导外部并沿着波导循环的部件，并且它们会对沿着波导并且更特别是在反应器200上工作 的操作者形成困扰。另外，短路活塞810和连接虹膜820会大幅隔开，有时隔开几米，使得 连接装置必须在长距离上延伸，这会不利于短路活塞810和连接虹膜820之间的连接精度。这些线性传递装置的另一缺陷在于为了满足特别是在化学实验室有效的安全标 准，公知的是提供长的传递线，从而将波发生器100移动离开反应器200，由此通过可能的 混凝土壁的介入以某个距离使其隔离。发生器100的这种分离或运动离开的目的在于特别 在反应器200包含溶剂或其它挥发性材料时，并且在其与发生器100处且特别是发生器电 源处产生的火花接触而能够着火或甚至爆炸时，提供防火或防爆的保护。例如，注意到磁电 管需要12-15kV的高压电源。为了在波导中避免这些电闪现象的出现，同样公知的是如何 通过为波导填充例如氮的天然气体来提供波导的惰性化。另外，应该注意到这种分开距离适用于防止发生器及其电源受到反应器200内所 含产品的化学侵蚀，特别是在其引入反应器200的过程中。但是，这种分开距离所具有的后果是具有适当长度的传递装置特别昂贵并且繁 琐，这是由于它在接收传递装置的空间内需要大的长度，或者甚至需要两个相邻的空间。这 种线性拥挤还会对在这种装置上进行操作的操作者造成困扰，这是由于为了在多个元件上 进行调整而围绕装置行走很困难。还可以通过文件DE2822370A1、W001/11952A和US2007/131678的教导来说明现 有技术。文件DE2822370A1描述一种包括波导的微波处理装置，波导将发生器的微波辐射 传递给通过液滴分配器直接引入波导的材料液滴，其中波导包括大致“U”形的弯曲区段。 W001/11952A和US2007/131678描述一种包括电磁辐射传递装置的处理装置，传递装置包 括将辐射从发生器传递给反应介质的波导，该反应介质在直接在波导内延伸的传输路径上 循环，其中波导包括大致“U”形的弯曲区段。这三个文件描述的装置是单一模式类型的局 部场施加器的类型，其中波导内部形成单一模式空腔，其具有所述的所有缺陷。本发明的目的主要在于解决上述的所有或部分缺陷，为此本发明包括一种用于通 过电磁辐射处理反应介质的设备，其包括电磁辐射发生器、含有所述反应介质的反应器、以 及用于将由发生器产生的电磁辐射传递到包含在所述反应器中的反应介质的装置，所述装 置包括用来传递所述发生器的电磁辐射的波导以及配置成使得由波导所传递的电磁能量 传送到反应介质内的连接装置，其特征在于，所述波导包括特别是基本上为“U”形的弯曲 区段，形成所述波导的返回回路，并且该设备包括分离壁，通过分离壁将发生器与反应器隔 离，所述反应器与波导的弯曲区段连接，并且所述弯曲区段至少部分地在分离壁的与所述 发生器相对的一侧上延伸。因此，波导具有更加紧凑而且不再是单纯线性的形式。采用这种形式，因此可能提 供在室内需要较少空间的更加紧凑的热处理装置，并且其处理更加容易。采用这种形式，如下所述，还可能在所述返回回路的每个分支上植入可变连接虹 膜和短路活塞类型的活动调整构件，由此使其在空间上彼此相对定位，而没有反应器的实 际介入。这种形式还特别适用于将发生器与反应器隔离，而不需要在这些元件之间的大间 距，并因此满足防火和防爆的安全标准。
这种设备因此特别紧凑，并且可以设想到可以在同一空间内排列多个设备。在化学实验室内，例如对于化学分析来说，处理装置的使用者可处理能够着火或 甚至爆炸的挥发性产品。这种分离壁适用于通过将反应器与例如发生器及其电源的电气装 置隔离来避免这种危险，而不使得整个装置占据大的空间。因此，通过本发明，使用者可以处理反应器，特别是更换反应器，以及对化学产品 进行引入或采样，同时有效地保护使得没有着火和/或爆炸的风险。另外，使用者不关心设备的电气部分，即发生器及其电源，而是首先希望容易接近 反应器。采用传统的一列式构造，使用者有时必须靠近电磁能量传递装置，存在与该设备及 其部件碰撞的危险。采用本发明，由于电气部分和反应器之间的明显的分离，因此可以解决 有助于接近反应器的问题，而没有干扰电气部分的任何危险。实际上反应器经由连接装置与波导的弯曲区段连接。因此，在波导穿过分离壁与反应器连接之后，由于其返回回路的构造，波导可再次 经过该壁的另一侧，并且因此具有与发生器在同一侧的一部分，由此占据更加紧凑的空间。通过这种构造，因此可能将反应器与在反应器上游定位在波导开始处的元件和在 反应器下游定位在波导结束处的元件都隔离，如下面描述那样。根据一个特征，连接装置包括用于将能量施加到反应介质的施加装置，并且此施 加装置优选为近场类型的施加器，其至少部分地延伸到反应器内部，所述反应器形成共振 空腔，电磁辐射通过施加器引入其中。因此，整个连接/施加部分定位在分离壁的与发生器相对的一侧，从而在连接装 置上容易地进行操作，整个连接/施加部分定位在施加装置上，特别可以直接浸入反应器， 从而将电磁辐射传递到反应介质。在特别的实施例中，施加器包括至少一个耗损传递线，其具有用于将电磁能量朝 着反应介质传送的接口。具有耗损传递线的这种施加器具有法国专利申请FR08/01541所描述的许多优 点，对于更多的细节，可以有利地参考该申请。有利地，波导包括彼此相对并分别连接到所述弯曲区段的第一和第二端的第一和
第二直线区段。因此，直线区段可相对于彼此基本上平行或倾斜，关键在于它们彼此相对，从而能 够在这些区段之间放入用于驱动活动调整构件的装置，如随后描述那样。由此，应该理解到 直线区段各自沿着主要方向延伸，并且各自由沿着相应的主要方向延伸的至少一个所谓的 直线壁限定，直线区段之一的直线壁面向另一个直线区段的直线壁。因此，通常可动安装有短路活塞的反应器下游的波导部分面向反应器上游的波导 部分定位，从而在这些部分可以形成简单且不繁琐的机械连接，迄今为止这在单纯线性构 造的情况下是不可能的，其中这些波导部分都与反应器的实际插入部成一直线。有利地，直线区段是平行的，即这些区段的主要方向是平行的，特别有助于与简单 和廉价部件连接。根据一个实施例，传递装置包括被设计用于确保对应用于所述反应介质的电磁辐 射进行调整的调整装置，所述调整装置包括在波导中定位在所述弯曲区段的两侧的两个活 动调整构件，传统上为可变连接虹膜和短路活塞。
因此，波导的这种特别构造(即具有返回回路)使得活动调整构件彼此面对定位， 并不如同单纯线性构造那样以排成直线的方式定位。因此，例如短路活塞的第一活动调整构件可以在第一直线区段内平移运动，并且 例如可变连接虹膜的第二活动调整构件可以在第二直线区段内平移运动。由于这些区段是平行并彼此面对的，两个活动调整构件可以通过具有单个马达的 简单装置以同步方式移动，而没有任何复杂的同步装置。根据一个特征，调整装置包括用于驱动两个移动构件平移的装置，所述驱动装置 与两个调整构件直接连接，从而使其在波导内平移。有利地，驱动装置包括马达，以及机械地连接两个活动调整构件的连接部件，所述 连接部件通过所述马达平移移动。这种驱动装置只通过根据本发明形成返回回路的弯曲区段才是可行的，为此将连 接部件以及马达定位在两个直线区段之间就足够了，而不损害反应器周围的集聚，并且因 此对于只在反应器上操作的操作者不会产生困扰。在特别的实施例中，第二直线区段与第三直线区段连接，该第三直线区段相对于 所述第二区段倾斜并用来连接到所述发生器，从而波导在发生器的输出端处相继地包括第 三直线区段、第二直线区段、弯曲区段和第一直线区段。为了改善传递装置的紧凑性以及该装置的紧凑性，有利的是第二和第三直线区段 在第一平面中延伸，并且弯曲区段和第一直线区段在第二平面中延伸，该第二平面相对于 所述第一平面倾斜非零的角度，特别是该角度基本上为90°。因此，传递装置在宽度、长度和高度上而不只是在单个方向上具有平衡的尺寸，由 此使得紧凑性和根据所述装置要被置入的空间的局限性而进行的尺寸调整得到改善。根据本发明的其它有利的特征-活动调整构件都定位在分离壁的与所述反应器相对的一侧，第一和第二直线区 段至少部分地在分离壁的该侧延伸；-用于驱动两个活动调整构件平移的装置定位在分离壁的与所述反应器相对的一 侧。根据特别实施例，该设备包括隔室，在所述隔室中至少定位有所述发生器，所述隔 室包括所述分离壁。根据一个特征，隔室通过用例如氩、二氧化碳或氮的惰性气体填充来惰性化，并且 接着密封隔离以避免惰性气体泄漏。惰性化指的是通过不可燃烧和不能氧化的气体或气体 混合物来代替例如爆燃型空气的技术。这种惰性化技术还可在处理包括可燃烧、爆炸性物质的反应介质的情况下或者在 处理过程中能够产生这种物质的情况下用于将波导和/或连接装置和/或反应器中的所有 或部分置于一种空气下。对于波导的惰性化，窗口可定位在波导内；所述窗口包括对于波可 透过的隔离材料，例如石英。根据另一特征，隔室特别在分离壁上包括屏蔽，该屏蔽设计用来对所述隔室外部 的人员和/或仪表进行保护，使不受到所述隔室内爆炸和/或着火的任何危险。在特殊实施例中，该设备包括至少用于监测和/或控制所述设备的所有或部分部 件的装置。
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监测和/或控制装置可适用于监测和/或控制连接装置。因此，处理设备似乎是一个箱体，波导用来接收反应器的部分从中伸出(在这种 情况下，是弯曲区段)，使得使用者可在反应器上容易和安全地工作，而不受到发生器的困 扰，不会由于疏忽而作用在发生器上，或者非常简单地不会看到发生器。因此，除了从隔室 伸出的波导的部分之外，使用者只区分隔室和大部分定位在隔室内部以监测和/或控制处 理设备的部件的装置(例如屏幕或面板)。本发明的这个方面是特别有利的，由于设备的制造商会将可以逐一排列的一个或 多个模块形式的装置和紧凑隔室输送到实验室，而不必分开输送元件以用于随后在实验室 安装。利用加热设备的这种设计，其在实验室内安装过程中因此可能省略某些复杂步骤。另外，并且如上所述，使用者可通过控制活动调整构件的同步移动来简单地控制 电磁辐射的调整；所述活动调整构件与其驱动装置一起定位在隔室内，使得使用者看不到 其操作，也没有对其干扰的风险。参考附图，本发明的其它特征和优点将在阅读随后的非限定示例性实施例的详细 描述时变得清楚，附图中图1是公知类型的电磁辐射处理设备的示意正视图；图2是根据本发明的电磁辐射处理设备的示意正视图；图3是根据本发明的电磁辐射处理设备的立体图；图4是装备图2的设备的根据本发明的传递装置的立体图；图5是图4的装置的波导的弯曲区段的立体图，所述区段与反应器连接；图6是图4的传递装置的立体图，表示弯曲区段和两个直线区段，活动调整构件可 动地安装在每个直线区段内，所述直线区段表示有透明壁，用以表示所述活动调整构件；图7是反应器和波导的局部纵向截面图，更特别地表示施加装置和波导之间的连 接。根据本发明通过电磁辐射处理反应介质的设备包括-电磁波或辐射发生器1，有利的是微波发生器；-反应器2，该反应器包含所述反应介质；以及_用于将发生器产生的电磁辐射传递到所述反应器2所含的反应介质的装置3。传递装置3包括-波导4，该波导定位在发生器1的输出端并与所述反应器2连接，从而以便将电 磁能量传递到反应介质；-连接装置5，该连接装置配置用于将产生的并由波导4传递的电磁能量传送到反 应介质；以及-调整装置8，该调整装置被设计用于确保对应用于反应介质的电磁能量进行调 整，并根据介质使得能量传送优化。调整装置8包括-第一活动调整构件81，该第一活动调整构件由短路活塞构成，该短路活塞包括 与波传播方向垂直放置的例如铜或铝的金属板，所述短路活塞81定位在与发生器1相对并 且因此在反应器2的下游的波导4的自由端49处；-第二活动调整构件82，该第二活动调整构件由可变连接虹膜构成，该可变连接虹膜定位在波导4中的发生器1和短路活塞81之间，并特别是在反应器2上游。反应器2通常包括通过介电损耗而加热的反应混合物，其目的特别地在于生产产 品的物理化学反应的化学品，从而进行分析、合成、提取等。另外，具有大致管状形状的反应 器2的长度根据待传递能量以及产品的介电性能来调节，从而将介电场限制在小于击穿电 压的数值。此反应器2可设置有热绝缘，从而限制热损失。这种化学反应器还可设置有一 个或多个入口 20和出口 21，使得不同反应试剂和/或产品得以注入，并使得反应介质的不 同部分得以采样。反应器2还可包括通过液体冷却剂循环的冷却系统，从而控制反应介质 的温度。反应器2沿着与波的传播方向垂直或平行的方向延伸。在图2、3和5所示的实施 例中，反应器2相对于波导4横向延伸，从而与波的传播方向垂直。例如具有矩形截面的波导4在其自由端49和其连接到发生器1的端部46之间包 括一系列具有相同截面的区段，在此例中-第一直线区段41，其中可动地安装有短路活塞81；-弯曲区段40，反应器2连接到该弯曲区段上，所述弯曲区段40具有大致“U”形 形状，并形成波导4的180°返回回路；-第二直线区段42，其中安装有可变连接虹膜；并且最终-第三直线区段43，该第三直线区段相对于第二直线区段42形成直角，并且与发 生器1的输出端连接，其上安装有隔离件11，用来保护发生器1不受到回波的影响。注意到出于对称的原因，反应器2以及连接装置5定位在与可变连接虹膜82以及 短路活塞81相同的距离处。因此，反应器2与“U”形弯曲区段40的顶部连接，并且两个活 动调整构件81、82与该顶部的距离相同。在此构造中，短路活塞81和连接隔膜82相对于 反应器2定位，从而允许固定波在反应器2上对中，即固定波的波腹在反应器2的定位与最 大幅值一致波在发生器1的输出端处被连续引导，在第三直线区段43内沿着方向Z，在第二直 线区段42内沿着方向X，并且最后在第一直线区段内沿着方向X，但是在经过恰好形成波返 回回路的弯曲区段40之后，在第二直线区段42内沿着与传播方向相反的方向上引导。根据本发明的特殊实施例，并且出于便于制造的原因，这些区段40-43是逐一牢 固地固定在一起的不同部件。为了将区段40-43固定在一起，在此实施例中为其各自提供 凸缘45 ；这些凸缘45例如用于彼此栓接在一起。另外，为了确保第二直线区段42和第三 直线区段43之间的连接，在这些区段42、43之间以直角设置弯曲区段430，有利地具有圆弧 形状。如图4所示，第二直线区段42和第三直线区段43在第一平面Pl内延伸，该第一 平面Pl与图3和4所示的参考系统(XYZ)的(XZ)平面平行。另外，弯曲区段40和第一直 线区段41在第二平面P2内延伸，该第二平面P2与平面(XY)平行，并因此垂直于所述第一 平面P1。还注意到，弯曲区段40、第一直线区段41和第二直线区段42都在相同平面P2内 延伸。因此，如图3所示，反应器2沿着平行于轴线Z并因此垂直于平面P2的主要方向 AA'延伸，从而反应器2不在第一直线区段41和第二直线区段42之间延伸。如图2示意所示，调整装置8包括用于驱动短路活塞81和可变连接虹膜82平移运动的装置80，所述驱动装置80与两个活动调整构件81、82直接连接，从而使其在波导4 内平移。短路活塞81和可变连接虹膜82之间的直接连接通过机械连接两个移动构件81、 82的连接部件84来实现，此连接部件84可通过与其直接连接的马达83平移移动。如图6所示，连接部件84包括具有小厚度的平的细长部分，其具有两个相对端部 841和842，每个端部分别抵靠第一直线区段41和第二直线区段42的壁410，420。连接部件84的第一端部841通过未示出的例如螺钉/螺栓组件型或铆钉的连接 装置连接到短路活塞81，该连接装置经过为此在第一直线区段41的所述壁410内制成的槽 85。具有椭圆形形状的该槽85与此第一直线区段41中波的传播方向相一致的X方向平行 延伸。 连接部件84的第二端部842通过其他连接装置连接到可变连接虹膜82，该连接装 置经过为此在第二直线区段42的所述壁420内制成的槽85。同样具有椭圆形形状的该槽 85与此第二直线区段41中波的传播方向相一致的X方向平行延伸。槽85具有预定长度， 从而限制活动调整构件81、82在对应于槽85的端部的两个边界之间移动。连接部件84两个端部841、842之间包括中央部分840，该中央部分与使得所述部 件84沿着X方向平移运动的单个马达83直接连接。如图3所示，根据本发明的处理设备可包括具有分离壁92的隔室9，所述分离壁 92将发生器1与反应器2分开；该壁92在垂直于所述两个平面Pl和P2的平面(YZ)中延 伸。波导4经过分离壁92两次，使得-弯曲区段40定位在反应器2的侧部90，即定位在隔室9的外侧；以及-直线区段41、42、43定位在发生器1的侧部91，即在隔室9内部。弯曲区段40和直线区段41和42之间的结合部在分离壁92处形成，相应的凸缘 45实质上定位在此壁92的平面内。因此，弯曲区段40的分别与第一直线区段41和第二直 线区段42连接的各自端部403和404定位在该壁92的平面内。参考图3，隔室9包括位于地面的基座93，并且分离壁92形成介于反应器2和发 生器1之间的所述隔室9的侧壁。沿着垂直方向Z具有管状形状的反应器2至少部分地在 发生器1旁边延伸。特别地通过波导4的调整形状而实现的这种配置，减小了地面上的拥 挤，这是由于发生器1和反应器2并排定位。另外，隔室9可包括轨道94，该轨道94连接在底座93上并用来保持该装置的例如 发生器1的部分部件的升高。隔室9包括顶壁95，该顶壁上定位有用于监测和/或控制处理装置的所有或部分 部件(例如发生器1、调整装置8，并且更特别是例如马达83的其驱动装置8，以及连接装置 5)的装置10。这些监测和/或控制装置10可例如采取监测和控制屏幕的形式。隔室9还可包括未示出的其它侧壁，从而相对于外部密封隔室。隔室9因此可通 过使其填充例如氩、二氧化碳或氮的惰性气体来惰性化，并密封隔离。另外，波导4的一部 分还可通过使其填充惰性气体来惰性化，隔离窗口(未示出)可放置在波导4内，例如在弯 曲区段40的每个端部403和404处；所述窗口包括隔离材料，并对于波是可透过的，例如石 英。通过根据本发明的设备，该设备的使用者特别感兴趣的是反应器2，而不是用于产
12生和传递电磁能量的系统，例如进行化学分析，在其面向只有(至少部分地)封闭隔室5以 及监测和控制屏幕10，反应器2从所述封闭隔室中伸出。对于不需要对化学品采取任何特 殊防范措施或者只有少量防范措施的使用者，以及可在反应器2上更容易更换或工作而对 于用来产生和传递电磁能量的线路没有任何损坏风险的使用者来说，有助于分析操作。注意到根据本发明的处理装置在纵向X、横向Y和垂直方向Z上具有优化和平衡的 聚集。与那些主要沿直线定位的装置相比，该装置的纵向尺寸由此减小了。对于连接装置5，它们包括用于将能量施加到反应介质的施加装置7，现在称为能 量施加器，对于其的选择取决于所使用的辐射(高频和微波)、待处理介质的尺寸特性及其 处理方法。如图7所示，施加装置7包括近场类型的施加器70，其至少部分地延伸到反应器2 的内部，反应器2由此形成共振空腔，电磁辐射通过近场施加器70引入所述共振空腔中。这种近场施加器至少制成具有用于将电磁能量传送到反应介质的接口的耗损传 递线70。法国专利申请FR080/01541描述了这种类型的耗损传递线，并且对于与耗损传递 线相关的更多细节，对该文件的参考会很有帮助。耗损传递线70包括通过绝缘体73至少部分地彼此绝缘的至少一个第一电导体71 和至少一个第二电导体72，绝缘体73具有适当的介电特性，第一导体71用来一方面连接到 发生器1，并且另一方面连接到反应介质，使得产生的电磁能量施加到所述反应介质。第二 导体72在这里形成反应器2的外壁23，其中定位有所述反应介质，该反应介质可例如在循 环通道78内循环，循环通道78由在对于波是可透过的材料的中空主体内制成的凹槽限定， 并且介电绝缘体73至少部分地包括反应介质。耗损传递线70与波导4连接。为此，波导4包括在这里是弯曲区段40的连接区 段；所述连接弯曲区段40通常延伸到耗损传递线70。波导4的弯曲区段40内部限定耗损 传递线70的第一导体71延伸到其内部的连接空腔401 ；所述第一导体71在所述连接空腔 401内被剥离，即没有绝缘体围绕。因此，第一导体71在所述第一导体71接收通过波导4 传送的电磁辐射的连接空腔401内与波导4来连接。当然，所述的示例性实施例不具有任何限制含义，并且可对根据本发明的设备进 行其它的细化和改进，而不偏离本发明的范围，其中可以形成其它波导形式。例如，弯曲区段可采取与反应器连接的直线中央区段的形状，在其各端部处以直 角设置弯曲区段，其有利地具有圆弧形状，类似于所述的直角弯曲区段730。两个直角弯曲 区段沿着相同方向并在相同取向上定位，从而通过直线区段和以直角弯曲的两个区段相关 而形成的弯曲区段具有大致“U”形的形状。
权利要求
一种用于通过电磁辐射处理反应介质的设备，其包括电磁辐射发生器(1)、含有所述反应介质的反应器(2)、以及用于将由发生器(1)产生的电磁辐射传递到包含在所述反应器(2)中的反应介质的装置(3)，所述装置(3)包括用来传递所述发生器(1)的电磁辐射的波导(4)以及被配置以使得由波导(4)所传递的电磁能量传送到反应介质的连接装置(5)，其特征在于，所述波导(4)包括特别是基本上为“U”形的弯曲区段(40)，从而形成所述波导(4)的返回回路，并且该设备包括分离壁(92)，通过该分离壁(92)将发生器(1)与反应器(2)隔离，所述反应器(2)与波导(4)的弯曲区段(40)连接，并且所述弯曲区段(40)至少部分地在分离壁(92)的与所述发生器(1)相对的一侧(90)延伸。
2.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述连接装置(5)包括用于将能量施加到反 应介质的施加装置(7)。
3.如权利要求2所述的设备，其特征在于，所述施加装置(7)是近场类型的施加器 (70)，其至少部分地延伸到形成共振空腔的反应器(2)的内部，电磁辐射由所述施加器 (70)引入共振空腔中。
4.如权利要求3所述的设备，其特征在于，所述施加器包括至少一个具有用于将电磁 能量朝着反应介质传送的接口的耗损传递线(70)。
5.如权利要求1-4中任一项所述的设备，其特征在于，所述波导(4)包括彼此相对并 分别连接到所述弯曲区段(40)的第一端部(403)和第二端部(404)的第一直线区段(41) 和第二直线区段(42)，所述直线区段(41、42)相对于彼此基本上平行或倾斜。
6.如前述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，它包括调整装置(8)，该调整装 置(8)被设计用来确保对应用于所述反应介质的电磁辐射进行调整，所述调整装置(8)包 括在波导(4)中定位在所述弯曲区段(40)的两侧的两个活动调整构件(81、82)。
7.如权利要求5和6所述的设备，其特征在于，例如短路活塞的第一活动调整构件(81)在所述第一直线区段(41)中平移运动，并且例如可变连接虹膜的第二活动调整构件(82)在所述第二直线区段(42)中平移运动。
8.如权利要求7所述的设备，其特征在于，所述调整装置(8)包括用于驱动两个调整构 件(81、82)平移的装置(80)，所述驱动装置(80)与两个活动调整构件(81、82)直接连接， 从而使该两个活动调整构件(81、82)在波导(4)中平移。
9.如权利要求8所述的设备，其特征在于，所述驱动装置(8)包括马达(83)和机械地 连接两个活动调整构件(81、82)的连接部件(84)，所述驱动装置(80)与两个活动调整构件 (81,82)直接连接，所述连接部件(84)由所述马达(83)平移移动。
10.如与权利要求5相结合的前述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，所述第 二直线区段(42)与第三直线区段(43)连接，该第三直线区段(43)相对于所述第二区段 (42)倾斜并用来连接到所述发生器(1)，从而波导(4)在发生器(1)的输出端处连续地包 括第三直线区段(43)、第二直线区段(42)、弯曲区段(40)和第一直线区段(41)。
11.如权利要求10所述的设备，其特征在于，所述第二直线区段(42)和所述第三直线 区段(43)在第一平面(Pl)中延伸，并且所述弯曲区段(40)和所述第一直线区段(41)在 第二平面(P2)中延伸，该第二平面(P2)相对于所述第一平面(Pl)倾斜非零的角度，特别 是该角度基本上为90°。
12.如与权利要求6相结合的前述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，两个活动调整构件(81、82)定位在分离壁(92)的与所述反应器(2)相对的一侧(91)，第一直线区 段(41)和第二直线区段(42)至少部分地在分离壁(92)的该侧(91)延伸。
13.如与权利要求8相结合的前述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，用于驱 动两个活动调整构件(81、82)平移的装置(80)定位在分离壁(92)的与所述反应器(2)相 对的一侧(91)。
14.如前述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，它包括隔室(9)，在所述隔室 (9)中至少定位有所述发生器(1)，所述隔室(9)包括所述分离壁(92)。
15.如权利要求14所述的设备，其特征在于，所述隔室(9)通过用例如氩、二氧化碳或 氮的惰性气体填充来惰性化。
16.如权利要求14或15所述的设备，其特征在于，所述隔室(9)特别在分离壁(92)上 包括屏蔽，其被设计用来对所述隔室(9)外部的人员和/或仪表进行保护，使不受到所述隔 室(9)内的任何爆炸和/或着火的危险。
17.如前述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，它包括至少用于监测和/或控 制所述设备的所有或部分部件(1 ；8 ；80 ；83)的装置(10)。
18.如权利要求17所述的设备，其特征在于，所述监测和/或控制装置(10)适用于监 测和/或控制所述连接装置(5)。
全文摘要
本发明涉及一种用于利用电磁辐射处理反应介质的设备，包括电磁辐射发生器(1)、包含所述反应介质的反应器(2)、以及用于将由发生器(1)产生的电磁辐射传递到包含在所述反应器(2)中的反应介质的装置(3)，所述装置(3)包括用来传递所述发生器(1)的电磁辐射的波导(4)以及被配置以使得由波导(4)所传递的电磁能量传送到反应介质的连接装置(5)，本发明的特征在于，所述波导(4)包括特别是基本上为“U”形的弯曲区段(40)，形成所述波导(4)的返回回路，并且该处理装置包括使得发生器(1)与反应器(2)隔离的分离壁(92)，所述反应器(2)与波导(4)的弯曲区段(40)连接，并且所述弯曲区段(40)至少部分地在分离壁(92)的与所述发生器(1)相对的一侧(90)延伸。本发明适用于涉及对反应介质热处理的设备的领域，特别是通过微波辐射。
文档编号H05B6/70GK101978778SQ200980109909
公开日2011年2月16日 申请日期2009年3月19日 优先权日2008年3月20日
发明者安德烈·格朗热, 让-玛丽·雅各米诺, 阿德里安·格朗德芒格 申请人:塞勒姆电子与微波工业应用研究公司