一种小型宽频微波高温加热装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及微波加热装置技术领域，特别涉及一种小型宽频微波高温加热装置。
【背景技术】
[0002]微波作为一种高效的加热方法早已为人们所熟知，并得到了广泛的应用。目前，微波化学已经成为研究微波场中物质特性及其相互作用的一门新兴前沿交叉学科。微波能够加快化学反应速度，提高化学反应的产出率。
[0003]微波热处理是利用微波将材料与微波场相互作用，微波被材料吸收并转化为热能，从材料内部对其整体进行加热的一种热处理方法。利用微波进行热处理，具有节能、加热快速无热滞、与物质相互作用等优点，因此微波在热处理、合成等领域得到了越来越广泛的应用。
[0004]然而不同的介质在不同的温度下对电磁波的吸收程度不同，这是由于不同介质的介电常数以及损耗角都是随不同工作频率和温度的变化而不同。所以需要设计工作频带宽的微波反应装置，来研究被加热物在不同工作频率、不同温度下对微波的吸收能力。
[0005]目前利用波导结构来传输微波的微波加热炉的频带有限，且体积过大。利用同轴电缆来传输微波的微波加热炉，由于阻抗匹配不易和传输功率过小而无法实现高温加热。
【实用新型内容】
[0006]本实用新型针对现有技术中微波传输损耗大、频带窄、体积大、功率小的缺点，提出了一种工作频带宽、体积小、功率大的小型宽频微波高温加热装置。
[0007]本实用新型的技术方案:
[0008]—种小型宽频微波高温加热装置，包括加热炉、微波源及微波传输装置，所述的加热炉包括炉体(I)及设在炉体(I)上端的炉盖(2)，炉体(I)内设有内腔(1-2)，内腔(1-2)内设有热电偶(3)，内腔(1-2)的周围设有螺旋天线(1-3)，螺旋天线(1-3)的中心线与热电偶
(3)的轴线平行或垂直，螺旋天线(1-3)穿出炉体(I)并与微波传输装置连接，微波传输装置与微波源(4)连接;炉盖(2)上设有进气管(2-1)和排气管(2-2);内腔(1-2)与炉体(I)之间设有保温层(1-1);所述炉体(I)与炉盖(2)之间设有密封装置(12)和微波屏蔽装置(13)，密封装置(12)位于微波屏蔽装置(13)的内侧，密封装置(12)采用橡胶密封圈制成，微波屏蔽装置(13)采用铜网带微波屏蔽圈制成。
[0009]优选的，所述的螺旋天线(1-3)的中心线与热电偶(3)的轴线重合或垂直。
[0010]优选的，所述的内腔(1-2)为圆柱型腔体，内腔(1-2)为氧化铝材质、石英玻璃材质或莫来石材质。
[0011]优选的，所述微波源(4)包括控制电路(4-1)及与控制电路(4-1)连接的发射端(4-2);所述微波传输装置包括发射端谐振腔(5)及微波传输管(6)，发射端谐振腔(5)的一端与发射端(4-2)连接，发射端谐振腔(5)的另一端与微波传输管(6)连接，发射端谐振腔(5)内设有与发射端(4-2)连接的发射端发射天线(8)，发射端发射天线(8)的另一端连接设在微波传输管(6)内的微波传输中心线(7)，微波传输中心线(7)的另一端与螺旋天线(1-3)连接。微波传输管(6)的横截面为圆形，其内径(12为4> 1.0cm < d2 < Φ 2.0cm，微波传输中心线
(7)的横截面为圆形，其外径di为Φ0.1cm < di < Φ0.56cm。
[0012]优选的，所述的发射端谐振腔(5)、微波传输管(6)及微波传输中心线(7)均为金属材质;微波传输中心线(7)置于微波传输管(6)的中心位置，微波传输中心线(7)的周围填充有耐高温绝缘层(9)。优选的，所述炉体(I)为圆柱型，且为金属材质，其直径d为Φ9.34 Sd
<Φ39.38cm，高度大于或等于其直径;所述螺旋天线(1_3)为金属材质，其螺旋直径D为Φ1.98cm<D< Φ8.2ο?;微波源(4)的微波工作频率 f 为 915 MHz<f <9132 MHz。
[0013]优选的，所述炉体(I)为不锈钢材质，其直径d为Φ11.00cm;螺旋天线(1-3)的螺旋直径D为Φ 1.98cm、螺旋天线(1-3 )的圈数为8圈，微波源(4)的微波工作频率f为6000MHz。微波传输管(6)内径山为Φ 1.0cm，微波传输中心线(7)外径Cl1为Φ 0.183cm。耐高温绝缘层(9)为聚四氟乙稀(Polytetrafluoroethy Iene)层。
[0014]优选的，所述炉体(I)为无氧铜材质，其直径d为Φ13.0Ocm;螺旋天线(1-3)的螺旋直径为Φ 4.20 cm、螺旋天线(1-3 )的圈数为1圈，微波源(4 )的微波工作频率f为2450MHz。微波传输管(6)内径d2为Φ 1.5cm，微波传输中心线(7)外径di为Φ0.274cm，耐高温绝缘层
(9)为氧化招陶瓷(Alumina ceramics)层。
[0015]优选的，所述炉体(I)为金属铝材质，其直径d为Φ35.0Ocm;螺旋天线(1_3)的螺旋直径为Φ 8.2 cm、螺旋天线(1-3)的圈数15圈，微波源(4)的微波工作频率f为915MHz。微波传输管(6)内径d2为Φ 2.0cm，微波传输中心线(7)外径di为Φ 0.424cm，耐高温绝缘层(9)为石央玻璃层。
[0016]优选的，还包括PLC(1)及触摸屏(11)，所述热电偶(3)、微波源(4)均通过控制电路(4-1)与PLC (1 )连接，PLC通过数据总线与触摸屏(11)连接;所述控制电路(4-1)含有与输入端相连的手动开关、信号采集电路及开关信号电路。
[0017]本实用新型的有益效果:
[0018]本实用新型的小型宽频微波高温加热装置采用新颖的同轴式微波传输方式，利用螺旋天线在圆柱型微波谐振腔内进行辐射。该装置与传统的微波加热炉最大的不同在于其工作频带宽，在小尺寸的情况下该装置依然可以有效地保证微波的功率，对加热物实现高温加热。
[0019](I)本实用新型的微波传输装置通过发射端谐振腔、微波传输管、微波传输中心线将由发射端产生的微波传输到螺旋天线;然后辐射到加热炉内腔中，微波传输的效率高、损耗小。
[0020](2)本实用新型采用轴向模螺旋天线，天线的最大辐射方向在轴线方向。在此模式下，螺旋金属线上电流分布接近于行波。使得处在螺旋天线轴线方向的物料受到的微波辐射强度最大，并且均匀，提高了加热效率。
[0021](3)本实用新型的加热装置通过配置不同直径的螺旋天线和微波传输装置，可以覆盖从915-9132MHz整个频带，具有非常宽的微波工作频率。
[0022](4)本实用新型采用触摸屏与PLC通过人机界面实现各种加热功能，自动化程度高，操作简单。
【附图说明】
[0023]图1为本实用新型的结构不意图一；
[0024]图2为本实用新型中发射端与微波传输装置的结构示意图；
[0025]图3为图2的A向视图；
[0026]图4为本实用新型中螺旋天线的结构示意图；
[0027]图5为本实用新型中轴向模螺旋天线的示意图；
[0028]图6为本实用新型的结构示意图二。
[0029]图中:1-炉体、2-炉盖、3-热电偶、4-微波源、5-发射端谐振腔、6_微波传输管、7_微波传输中心线、8-发射端发射天线、9-耐高温绝缘层、10- PLC、11-触摸屏、12-密封装置、13-微波屏蔽装置、14-被加热物料、1-1-保温层、1-2-内腔、1-3-螺旋天线、2-1-进气管、2-2-排气管、4-1 -控制电路、4-2-发射端。
【具体实施方式】
[0030]实施例一:参见图1-3，一种小型宽频微波高温加热装置，包括加热炉、微波源及微波传输装置，加热炉包括炉体I及设在炉体I上端的炉盖2，炉盖2上设有进气管2-1和排气管2-2。炉体I为圆柱型，无氧铜材质制作，其直径d为Φ 13.00cm，炉体I高度尺寸与炉体I的直径尺寸相同。炉体I与炉盖2之间设有密封装置12和微波屏蔽装置13，密封装置12位于微波屏蔽装置13的内侧，密封装置12采用橡胶密封圈制成，微波屏蔽装置13采用铜网带微波屏蔽圈制成。
[0031]炉体I内设有内腔1-2，内腔1-2为圆柱型腔体且为氧化铝材质，内腔1-2内设有热电偶3，内腔1-2的周围设有螺旋天线1-3 ο螺旋天线1-3为金属材质，其螺旋直径D为Φ 4.20cm、圈数为10圈。螺旋天线1-3的中心线与热电偶3的轴线重合(参见图1-1)，螺旋天线1-3穿出炉体I并与微波传输装置连接，微波传输装置与微波源3连接，内腔(1-2)与炉体(I)之间设有保温层(1-1)。
[0032]微波源4包括控制电路4-1及与控制电路4-1连接的发射端4-2；微波传输装置包括发射端谐振腔5及微波传输管6，发射端谐振腔5的一端与发射端4-2连接，发射端谐振腔5的另一端与微波传输管6连接，发射端谐振腔5内设有与发射端4-2连接的发射端发射天线8，发射端发射天线8的另一端连接设在微波传输管6内的微波传输中心线7，微波传输中心线7的另一端与螺旋天线1-3连接。微波源4的微波工作频率f为2450MHz。
[0033]发射端谐振腔5、微波传输管6及微波传输中心线7均为金属材质;微波传输中心线7置于微波传输管6的中心位置，微波传输中心线7的周围填充有耐高温绝缘层9。
[0034]热电偶3、微波源3均通过控制电路4-1与PLC10连接，PLC通过数据总线与触摸屏11连接。控制电路4-1含有与输入端相连的一定数量的手动开关，信号采集电路和开关信号电路。微波源3通过PLC 10进行控制，使得该装置保温效果好、加热更加均匀。采用触摸屏11与PLC 10通过人机界面实现各种加热功能，操作简单，自动化程度高。
[0035]参见图4-5，根据电磁波理论，螺旋天线的性能是由其形状，几何特性决定的，而几何特性又是由其结构参数决定。图4中:L为螺旋天线的长度，D为螺旋直径，s为螺旋的圈间距。