一种基于微波辅助加热的搅拌釜的制作方法

本发明涉及搅拌设备技术领域，具体涉及一种基于微波辅助加热的搅拌釜。

背景技术：

搅拌釜的广义理解即有物理或化学反应的容器，通过对容器的结构设计与参数配置，与反应釜性能原理一样，实现工艺要求的加热、蒸发、冷却及低高速的混配功能。

如申请号为“201820360140.3”的实用新型专利申请涉及一种加热均匀的搅拌釜，包括釜体，釜体包括侧壁、底壁以及顶盖，釜体内设置有搅拌桨，釜体顶端设置有用于驱动搅拌桨工作的电机；侧壁下端以及底壁内设置有空腔，空腔内有用于导热的导热液以及若干组用于加热导热液的加热装置，加热装置为电加热棒，釜体内底壁上设置有呈u形的搅拌叶片，搅拌叶片中间位置与搅拌桨底端固定连接，搅拌叶片中间位置底端与釜体内壁通过轴承转动连接，搅拌叶片两端设置有多道弯折。

现有技术及上述专利技术中，一般采用电加热棒等传统加热方式进行加热，但部分物料在搅拌过程中发生反应，对温度要求严格，温度的偏差会影响搅拌效果，存在不安全因素，而传统的加热过程是通过热传导和对流传热来传递能量的，机械合金化进程缓慢，通常需要几十个小时，甚至上百个小时，效率低,这种过程除了能量传递速率和能量利用率低之外，由于是接触式的传热，所以设计结构也会非常复杂。

众所周知，微波加热是利用微波的能量特征，对物体进行加热的过程。微波是频率在300兆赫到300千兆赫的电磁波。被加热介质物料中的水分子是极性分子，它在快速变化的高频电磁场作用下，其极性取向将随着外电场的变化而变化，造成分子的运动和相互摩擦效应。此时微波场的场能转化为介质内的热能，使物料温度升高，产生热化和膨化一系列物化过程而达到微波加热干燥的目的。微波对介质材料是瞬时加热升温，因此具有快速加热的特点。另一方面，微波的输出功率随时可调，介质温升可无惰性的随之改变，不存在“余热”现象，极有利于自动控制和连续化生产的需要。

然而目前还没有将微波应用到搅拌釜的相关装置。因此，对于本领域技术人员而言，如何开发一种基于微波辅助加热的搅拌釜，这具有比较现实的意义。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种基于微波辅助加热的搅拌釜，以解决背景技术存在的至少一个技术问题。

为解决上述问题，本发明提供了一种基于微波辅助加热的搅拌釜，包括搅拌釜体和搅拌轴，所述搅拌轴伸入搅拌釜体的一端上设置有搅拌叶片，所述搅拌釜体顶端设置有用于驱动搅拌轴和搅拌叶片工作的外置电机，所述搅拌轴的另一端穿过搅拌釜体的顶壁与所述外置电机连接，其特征在于：包括微波辅助系统和控制系统，所述微波辅助系统包括微波馈口、微波发射源和微波电源，所述微波馈口、微波发射源和微波电源依次连接，所述控制系统包括控制柜和设置在控制柜表面的控制面板，所述搅拌釜体包括外层的微波屏蔽层和内层的保温透波层，所述微波馈口设置在搅拌釜体的侧壁且与搅拌釜体内腔封闭式紧固连接，所述微波电源与所述控制系统连接，所述搅拌釜体内设有用于检测所述搅拌釜体内部温度的温度传感器，所述温度传感器与所述控制系统连接。

作为上述基于微波辅助加热的搅拌釜的进一步改进，所述外置电机为减速电机。

作为上述基于微波辅助加热的搅拌釜的进一步改进，所述搅拌釜体包括上壳体和下壳体，所述上壳体可拆卸地密封扣盖在所述下壳体上，所述上壳体与所述下壳体之间形成有密封的微波加热腔。

作为上述基于微波辅助加热的搅拌釜的进一步改进，所述温度传感器为热电偶；或，所述温度传感器为红外在线温度探测器，所述搅拌釜体的侧壁设有红外探测口，所述红外在线温度探测器通过所述红外探测口检测所述搅拌釜体内部温度。

作为上述基于微波辅助加热的搅拌釜的进一步改进，所述微波屏蔽层材质为金属。

作为上述基于微波辅助加热的搅拌釜的进一步改进，所述搅拌釜体内设有用于检测所述搅拌釜体内部压力的压力传感器，所述搅拌釜体的顶壁设有泄压口和置于泄压口内的控制阀门，所述压力传感器和所述控制阀门分别与所述控制系统连接。

作为上述基于微波辅助加热的搅拌釜的进一步改进，所述微波馈口的数量为多个，多个微波馈口沿周向对称分布在所述搅拌釜体的侧壁上。

作为上述基于微波辅助加热的搅拌釜的进一步改进，所述保温透波层材质为陶瓷或者透波树脂。

作为上述基于微波辅助加热的搅拌釜的进一步改进，所述保温透波层材质为二氧化硅粉、二氧化硅气凝胶粉末和水玻璃按质量比混合，其中二氧化硅粉占10-20份、二氧化硅气凝胶粉末占10-20份，水玻璃占60-80份，均匀混合后进行浇注成形，然后在1200-1500摄氏度进行烧结处理得到所述保温透波层。

作为上述基于微波辅助加热的搅拌釜的进一步改进，所述搅拌轴与搅拌釜体的接口处设有轴封装置。

本发明的基于微波辅助加热的搅拌釜，采用微波辅助，而微波加热是一种非接触式的冷加热源，它不需要与被加热体接触，而且也不需要大量的绝热材料和保温材料设计，且微波加热本身具有良好的非热效应，即能够促进原子之间的扩散，有利于合金化的进程和扩散程度，可以大幅提高生产效率，缩短生产时间，同时使搅拌叶片可以在转动的同时对物料进行加热，使物料受热更加均匀。

此外，本发明的基于微波辅助加热的搅拌釜，可以应用于所有固相参与的反应，如固液反应、气固反应和固固反应等，能够在实现温度的较为精确控制的前提下，让固相参与的反应更加充分和均匀，也适用于高质量粉末材料制备和特殊化学反应工程的应用。另外，本发明具有绿色环保，环境友好，以电能二次能源为动力，不存在污染和高能耗的问题。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1为本发明第一实施例的基于微波辅助加热的搅拌釜的结构示意图。

图2为本发明第二实施例的基于微波辅助加热的搅拌釜的结构示意图。

图3为本发明第三实施例的基于微波辅助加热的搅拌釜的结构示意图。

附图中：

1-搅拌釜体2-搅拌轴3-搅拌叶片

4-外置电机5-微波馈口6-微波发射源

7-微波电源8-控制柜9-控制面板

10-保温透波层11-红外在线温度探测器12-红外探测口

13-泄压口14-轴封装置

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。

请参阅附图。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。

在本发明的描述中，需要说明的是，出现的术语所指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，否则对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

请参阅图1至图3所示，一种基于微波辅助加热的搅拌釜，包括搅拌釜体1、搅拌轴2、微波辅助系统和控制系统，所述搅拌轴2伸入搅拌釜体1的一端上设置有搅拌叶片3，所述搅拌釜体1顶端设置有用于驱动搅拌轴2和搅拌叶片3工作的外置电机4，所述搅拌轴2的另一端穿过搅拌釜体1的顶壁与所述外置电机4连接，所述微波辅助系统包括微波馈口5、微波发射源6和微波电源7，所述微波馈口5、微波发射源6和微波电源7依次连接，所述控制系统包括控制柜8和设置在控制柜8表面的控制面板9，所述搅拌釜体1包括外层的微波屏蔽层和内层的保温透波层10，所述微波馈口5设置在搅拌釜体1的侧壁且与搅拌釜体1内腔封闭式紧固连接，所述微波电源7与所述控制系统连接，所述搅拌釜体1内设有用于检测所述搅拌釜体1内部温度的温度传感器，所述温度传感器与所述控制系统连接。

上述实施例中，微波发射源6通过微波馈口5对搅拌釜体1内的物料进行加热，微波发射源6的频率和功率可以调节，控制系统通过微波电源7控制微波发射源6的输出功率。

利用微波对金属不起作用但容易通过陶瓷、塑料和纸制品的机理，保温透波层10材质可以为玻璃或者陶瓷或者树脂材料，在一种优选实施例中，所述保温透波层10为透波陶瓷材料制成，优选为莫来石纤维复合材料或刚玉莫来石复合材料。在另外一种优选实施例中，所述保温透波层10材质为二氧化硅粉、二氧化硅气凝胶粉末和水玻璃按质量比混合，其中二氧化硅粉占10-20份、二氧化硅气凝胶粉末占10-20份，水玻璃占60-80份，均匀混合后进行浇注成形，然后在1200-1500摄氏度进行烧结处理得到所述保温透波层10，该实施例中，气凝胶巨大的孔隙率使得其具有很好的透波性的同时，又具有非常优异的保温性。为了避免微波泄露，所述微波屏蔽层采用金属材质，为了便于包裹保温透波层10，微波屏蔽层里衬为光滑面，表面粗糙度小于3.0微米，这样设置，可以增加微波的反射率，即保证微波的加热效率。

上述实施例中，所述控制系统用于通过温度传感器和微波辅助系统控制搅拌釜体1内的反应温度，所述控制系统根据温度传感器的检测信号，再通过微波电源7控制微波发射源6的输出功率，从而达到控制搅拌釜体1内的反应温度的目的。作为温度传感器的一种具体实现方式，温度传感器为热电偶。在一种等同的技术方案中，温度传感器为红外在线温度探测器11，搅拌釜体1的侧壁设有红外探测口12，红外在线温度探测器11与红外探测口12的位置对应，红外在线温度探测器11通过红外探测口12检测搅拌釜体1内部温度，红外探测口12通常可以由带金属网的微晶玻璃组成。

可选的，控制系统与外置电机4连接，从而可以通过控制系统控制外置电机4的转速。优选的，外置电机4为减速电机，减速电机是指减速机和电机马达的集成体，减速电机的特点是效率及可靠性高，工作寿命长，维护简便，应用广泛等。

本发明的基于微波辅助加热的搅拌釜，采用微波辅助，而微波加热是一种非接触式的冷加热源，它不需要与被加热体接触，而且也不需要大量的绝热材料和保温材料设计，且微波加热本身具有良好的非热效应，即能够促进原子之间的扩散，有利于合金化的进程和扩散程度，可以大幅提高生产效率，缩短生产时间，同时使搅拌叶片3可以在转动的同时对物料进行加热，使物料受热更加均匀。

此外，本发明的基于微波辅助加热的搅拌釜，可以应用于所有固相参与的反应，如固液反应、气固反应和固固反应等，能够在实现温度的较为精确控制的前提下，让固相参与的反应更加充分和均匀，也适用于高质量粉末材料制备和特殊化学反应工程的应用。另外，本发明具有绿色环保，环境友好，以电能二次能源为动力，不存在污染和高能耗的问题。

在一种优选实施例中，所述搅拌釜体1包括上壳体和下壳体，所述上壳体可拆卸地密封扣盖在所述下壳体上，所述上壳体与所述下壳体之间形成有密封的微波加热腔。该实施例中，由于上壳体和下壳体上下可分离效果，便于对搅拌叶片3进行清洁，同时方便造型以及上壳体和下壳体的维修更换，可以满足不同用户的多种需求，上壳体和下壳体具有良好地密封性能，使得该搅拌釜具有良好地使用安全性。其中，上壳体和下壳体之间可以为对位卡扣连接，也可以为螺纹密封连接，优选的，上壳体和下壳体之间设有相互配合的台阶面，台阶面形成面密封，以确保微波加热腔内的密封安全效果，起到防止微波向外辐射的作用。优选的，所述搅拌叶片3可拆卸的设置在所述搅拌轴2，从而方便更换损坏的搅拌叶片3。

为了避免搅拌釜体1内压力过大，搅拌釜体1内设有用于检测所述搅拌釜体1内部压力的压力传感器，所述搅拌釜体1的顶壁设有泄压口13和置于泄压口13内的控制阀门，所述压力传感器和所述控制阀门分别与所述控制系统连接，控制系统根据压力传感器的检测值控制控制阀门的开启，当然也可以在泄压口13处直接设置安全阀，当压力超过预设值时，安全阀自动开启。该实施例中，搅拌釜体1为压力容器，可以调节压力，上面有泄压口13，能够在同时实现温度和压强两个参数较为精确控制的前提下，让固相参与的反应更加充分和均匀，适用于高质量粉末材料制备和特殊化学反应工程的应用。本发明结合了微波加热的特点以及固相参与反应的特点，设计了一种不仅在常温常压下，也可以在高温高压环境下，较为精确的控制反应温度和压强等关键技术参数，又能保证密封良好前提下反应的充分进行，为生产过程的顺利进行和产品质量的稳定提高提供重要的硬件基础。

为了提高搅拌釜体1内微波场强的均匀性，如图所示，微波馈口5的数量为多个，多个微波馈口5沿周向对称分布在搅拌釜体1的侧壁上，相应的，微波发生装置的数量也为多个，一个微波发生装置连接一个微波馈口5，多个微波发生装置均与控制系统连接。

具体可选的，控制系统包括控制柜8和设置在控制柜8表面的控制面板9，控制面板9上设有用于显示参数的显示屏和按键等，搅拌釜体1侧壁的内表面沿周向包裹一层保温透波层10。具体可选的，搅拌轴2与搅拌釜体1的接口处设有轴封装置14，轴封装置14用于起到密封作用，以密封搅拌轴2与搅拌釜体1的接口处，如可以为旋转密封装置，旋转密封装置属于现有技术。

在一种优选实施例中，所述搅拌釜体1内壁上固定设置有若干个相互平行的挡板，所述挡板均延搅拌釜体1的轴向设置，且朝向搅拌轴2伸出，同一挡板位于搅拌釜体1底部的一端朝向搅拌轴2伸出的高度，小于该挡板位于搅拌釜体1顶部的一端朝向搅拌轴2伸出的高度。所述搅拌叶片3固定设置在搅拌轴2上，所述搅拌叶片3的长度方向延搅拌轴2的轴向设置，搅拌叶片3靠近搅拌釜体1底部一端的宽度大于搅拌叶片3远离搅拌釜体1底部一端的宽度。具体可选的，挡板均螺旋设置在搅拌釜体1内，且挡板位于搅拌釜体1底部的一端朝向搅拌轴2伸出的高度为3-10cm。挡板位于搅拌釜体1顶部的一端朝向搅拌轴2伸出的高度为5-15cm。该实施例中，利用同一挡板位于搅拌釜体1底部的一端朝向搅拌轴2伸出的高度，小于该挡板位于搅拌釜体1顶部的一端朝向搅拌轴2伸出的高度及搅拌叶片3靠近搅拌釜体1底部一端的宽度大于搅拌叶片3远离搅拌釜体1底部一端的宽度相配合，使得搅拌过程中物料很容易延搅拌釜体1内壁和挡板上升至搅拌釜体1上部，从而使得物料搅拌更加充分。

综上，本发明的基于微波辅助加热的搅拌釜，可以应用于所有固相参与的反应，如固液反应、气固反应和固固反应等，能够在实现温度的较为精确控制的前提下，让固相参与的反应更加充分和均匀，也适用于高质量粉末材料制备和特殊化学反应工程的应用。

本发明的基于微波辅助加热的搅拌釜，主要具有以下几方面的有益效果：

一、结构简单、使用方便，制造和维护成本低；

二、适用范围广，能够使用于所有具有固相参与的反应中；

三、使用条件广，既可以是常温常压下的反应，也可以是高温高压下的反应；

四、充分利用微波加热的特点，微波对介质材料是瞬时加热升温，微波加热具有加热均匀、加热速度快、热量损失小、操作方便、控制及时、反应灵敏等特点，同时微波的输出功率随时可调，介质温升可无惰性的随之改变，不存在“余热”现象，极有利于自动控制和连续化生产的需要，因而能够使得搅拌釜体内的温度更均匀，温度控制反应更灵敏；

五、本发明具有绿色环保，环境友好，以电能二次能源为动力，不存在污染和高能耗的问题。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。