一种大功率组合应用的微波回环腔体

摘要

本发明公开了一种大功率组合应用的微波腔体，包括腔外环、腔内环和微波源，腔内环设置在腔外环中，且在二者之间形成物料空间，腔外环的外表面和腔内环的内表面设置多个微波源，在腔外环和腔内环上的微波源共同作用下对物料空间中的物料加热。本发明的微波腔体将现有的微波从腔体由外向内单向组合引入能量的方式，改变为从腔外环微波适当聚能和腔内环微波适当发散的双向方式，使得微波场分布和加热均匀性有很大改善，同样空间和面积，本发明的微波腔体可馈微波组合能量几乎增加一倍，大大拓展了现行单台微波设备的可组合功率容量空间。

权利要求

1.一种大功率组合应用的微波回环腔体，其特征在于，包括腔外环、腔内环和微波源，所述腔外环和腔内环为中空柱形，腔内环设置在腔外环中，且在二者之间形成物料空间，腔外环的外表面和腔内环的内表面设置多个微波源，在腔外环和腔内环上的微波源共同作用下对物料空间中的物料加热。

2.如权利要求1所述的大功率组合应用的微波回环腔体，其特征在于，所述腔外环和腔内环之间焊接或者通过固定装置连接。

3.如权利要求2所述的大功率组合应用的微波回环腔体，其特征在于，所述固定装置为腔外环内表面设置的沿径向延伸的卡接套，该卡接套与所述腔内环的外表面大小相配，腔内环套装在卡接套中并固定。

4.如权利要求1所述的大功率组合应用的微波回环腔体，其特征在于，所述腔外环和腔内环的横截面的形状为多边形、矩形、圆形或者椭圆形。

5.如权利要求1所述的大功率组合应用的微波回环腔体，其特征在于，所述腔外环和腔外环之间至少有一面留有容纳物料的间隙。

6.如权利要求5所述的大功率组合应用的微波回环腔体，其特征在于，所述腔外环和腔外环之间为环形空间。

7.如权利要求1所述的大功率组合应用的微波回环腔体，其特征在于，所述腔外环上的微波源与腔内环上的微波源一一相对设置，所述微波源在2450MHz±50MHz和

915MHz±15MHz两个频率段下工作；所述微波源在2450MHz±50MHz频率下工作，每个所述微波源的功率为0.8kW、1.0kW、2.0kW、3.0kW、5.0kW、10.0kW、15kW或30kW；所述微波源在

915MHz±15MHz频率下工作，每个所述微波源的功率为5.0kW、20.0kW、30.0kW、75.0kW或

100.0kW。

8.如权利要求1所述的大功率组合应用的微波回环腔体，其特征在于，所述腔外环一端封闭，另一端设置有可开阖的密封门，所述腔内环一端与腔外环封闭一端密封连接，腔内环的另一端通过所述密封门密封，物料从带有密封门一端进入所述物料空间或取出。

9.如权利要求8所述的大功率组合应用的微波回环腔体，其特征在于，所述腔外环封闭一端设置有与所述腔内环的中空部分相对应的通孔。

10.如权利要求1所述的大功率组合应用的微波回环腔体，其特征在于，所述腔外环两端分别设置有前、后端板，腔内环的长度与前、后端板之间的距离相配，腔内环焊接在前、后端板之间，所述前端板上设置有进料口，所述后端板上设置有出料口，物料从进料口进入所述物料空间，从出料口取出。

说明书

一种大功率组合应用的微波回环腔体

技术领域

[0001] 本发明涉及一种微波腔体，尤指一种大功率组合应用的微波回环腔体。

背景技术

[0002] 微波腔体是实现将微波能量引入并以各种特定模式分布以便与被加工材料相互作用的金属空腔。它是微波能应用的核心主体。多年来，已广泛应用的微波腔体有：用于家用微波炉、间歇和连续运行工业微波炉的矩形腔体；圆柱形和椭圆形腔体；多边形腔体及其它一些特殊应用的异形腔体等。它们的共同点是：微波能是从腔体的单边或多边由外向内单向组合引入能量。鉴于特定频率下微波的穿透深度有限、微波腔体四周有限的金属面限制了更多，更大微波功率的组合以及在此条件下实现微波加热均匀性十分困难等缺点，大大阻碍了微波能这一先进技术的产业化应用发展。一方面，微波能设备制造厂家很难开发出功率达数百千瓦又能满足用户要求的设备。另一方面，用户出于产业化发展的要求希望单台设备微波功率远远大于制造能力。

发明内容

[0003] 针对现有技术存在的问题，本发明提供一种将现有的微波从腔体的单边或多边由外向内单向组合引入能量，变为从腔体外环和内环双向组合引入能量的微波腔体。

[0004] 为实现上述目的，本发明的微波腔体，包括腔外环、腔内环和微波源，腔内环设置在腔外环中，且在二者之间形成物料空间，腔外环的外表面和腔内环的内表面设置多个微波源，在腔外环和腔内环上的微波源共同作用下对物料空间中的物料加热。

[0005] 进一步，所述腔外环和腔内环之间一体连接或者分体连接。

[0006] 进一步，所述腔外环和腔内环之间焊接或者铆接或者通过固定装置连接。

[0007] 进一步，所述固定装置为腔外环内表面设置的沿径向延伸的卡接套，该卡接套与所述腔内环的外表面大小相配，腔内环套装在卡接套中并固定。

[0008] 进一步，所述腔外环和腔内环为中空柱形，其横截面的形状为多边形、矩形、圆形或者椭圆形。

[0009] 进一步，所述腔外环和腔外环之间至少有一面留有容纳物料的间隙。

[0010] 进一步，所述腔外环和腔外环之间为环形空间。

[0011] 进一步，所述腔外环上的微波源与腔内环上的微波源一一相对设置。

[0012] 进一步，所述腔外环一端封闭，另一端设置有可开阖的密封门，所述腔内环一端与腔外环封闭一端密封连接，腔内环的另一端通过所述密封门密封，物料从带有密封门一端进入所述物料空间或取出。

[0013] 进一步，所述腔外环封闭一端设置有与所述腔内环通道相对应的通孔。

[0014] 进一步，所述腔外环两端分别设置有前、后端板，腔内环的长度与前、后端板之间的距离相配，腔内环焊接在前、后端板之间，所述前端板上设置有进料口，所述后端板上设置有出料口，物料从进料口进入所述物料空间，从出料口取出。

[0015] 进一步，所述微波源包括激励波导、磁控管、磁控管供电电源及控制接口。

[0016] 进一步，所述腔外环和腔内环上设置有与所述微波源相对应的微波窗口。

[0017] 进一步，所述微波源在2450MHz±50MHz和915MHz±15MHz两个频率段下工作。

[0018] 进一步，所述微波源在2450MHz±50MHz频率下工作，每个所述微波源的功率为0.8kW、1.0kW、2.0kW、3.0kW、5.0kW、10.0kW、15kW或30kW。

[0019] 进一步，所述微波源在915MHz±15MHz频率下工作，每个所述微波源的功率为5.0kW、20.0kW、30.0kW、75.0kW或100.0kW。

[0020] 本发明的大功率组合应用的微波腔体与现有微波腔体相比，将现有的微波从腔体的单边或多边由外向内单向组合引入能量变为从腔体外环和内环双向组合引入能量。这一改变带来如下优点：

[0021] 1.与现行所有微波腔体比较，同样空间和面积，本发明的微波腔体可馈微波组合能量几乎增加一倍，单台微波系统组合的微波功率范围小至数千瓦、数十千瓦，大到数百以至数千千瓦，500-5000kW/2450MHz可很容易实现，大大拓展了现行单台微波设备的可组合功率容量空间。

[0022] 2.在特定频率，相同的微波穿透深度条件下，物料厚度可增加一倍。

[0023] 3.在相同微波功率电平条件下，设备占用面积和空间大大减小。

[0024] 4.在环形腔体条件下，理论分析、数值模拟和试验证明，鉴于外环微波馈能的适当聚能和内环微波馈能的适当发散共同作用下，微波场分布和加热均匀性有很大改善。

[0025] 5.鉴于上述优点，微波能在工业加热、干燥、解冻、合成、萃取、裂解、高温烧结及微波等离子体等领域应用的优越性更将充分发挥，应用领域将更宽拓展，特别是对更大规模产业化应用将会有巨大的促进作用，带来巨大的经济和社会效益。

附图说明

[0026] 图1a为本发明实施例1中微波腔体长度方向的剖视图；

[0027] 图1b为本发明实施例1中微波腔体截面方向的剖视图；

[0028] 图2a为本发明实施例2中微波腔体长度方向的剖视图；

[0029] 图2b为本发明实施例2中微波腔体截面方向的剖视图；

[0030] 图3a为本发明实施例3中微波腔体长度方向的剖视图；

[0031] 图3b为本发明实施例3中微波腔体截面方向的剖视图；

[0032] 图4a为本发明实施例4中微波腔体长度方向的剖视图；

[0033] 图4b为本发明实施例4中微波腔体截面方向的剖视图；

[0034] 图5a为本发明实施例5中微波腔体长度方向的剖视图；

[0035] 图5b为本发明实施例5中微波腔体截面方向的剖视图；

[0036] 图6a为本发明实施例6中微波腔体长度方向的剖视图；

[0037] 图6b为本发明实施例6中微波腔体截面方向的剖视图；

[0038] 图7为本发明微波源的组成示意图。

具体实施方式

[0039] 实施例1

[0040] 如图1a和图1b所示，本实施例中回环形腔体为矩形，包括腔外环1、腔内环2和微波源，腔内环2焊接固定在腔外环1中，腔外环1和腔内环2之间形成环形物料空间5，根据被处理的物料量，腔外环1的外表面和腔内环2内表面设置设置有多个一一相对设置的微波源11、21，腔外环1和腔内环2上均设置有与微波源相对应的微波窗口6，腔外环1的两端设置有前、后腔盖3、4，前、后腔盖3、4上分别设置有进料口31和出料口41。

[0041] 如图7所示，微波源由特定频率和功率下标准的激励波导71、磁控管72、相应的磁控管供电电源73及控制接口74构成。特定频率包括微波能应用的两个频率段为：2450MHz±50MHz和915MHz±15MHz。特定功率在2450MHz频率段包括：0.8kW、1.0kW、2.0kW、
3.0kW、5.0kW、10.0kW、15kW和30kW(单个微波功率源)。在915MHz频率段包括：5.0kW、
20.0kW、30.0kW、75.0kW和100.0kW(单个微波功率源)。微波源的数量根据选定微波频率、被处理物料量和所需微波功率大小通过计算确定。其组合的微波功率范围至数千瓦、数十千瓦到数千千瓦，大大拓展了现行单台微波设备的可组合功率容量空间。

[0042] 微波窗口6的尺寸、材料及数量根据引入微波功率大小和特定的频率(2450MHz/915MHz)设计确定。微波窗口的数量一般情况下是与微波源的数量一致，即：每个微波源对应一个微波窗口。特殊情况下，一个微波源可设计两个或更多的微波窗口。微波窗口、材料及数量和微波功率大小以及特定频率的选择原则是保证微波功率尽可能多的进入微波腔体，而窗口本身不吸收或消耗微波功率，即尽可能对微波透明。

[0043] 本实施例中腔内环2和腔外环1之间采用焊接连接，可选择的也可采用在腔外环1的内壁设置沿径向延伸的卡接套，将腔内环2套装在腔外环1上的卡接套中，使得腔内环
2固定在腔外环1中。腔外环1与腔内环2之间也可以采用其它常规的方式连接。除此之外，腔外环1与腔内环2之间固定时，可以相互不接触形成环形物料空间5，也可以保证至少一面不接触留出物料空间，其它面相接触固定的方式，互相接触的面上可以不设置微波源，只在物料空间处的腔外环1和腔内环2壁上设置微波源。腔外环1和腔内环2上微波源的位置也可以根据需要随意设置，只需保证腔外环1上的微波源设置在其外表面，腔内环2上的微波源设置在其内表面即可。

[0044] 本实施例中的微波腔适于连续式处理运行工作方式，按目前通用的设计方法设计进料口31和出料口41的结构尺寸及物料输送系统，保证进出物料畅通和微波泄漏达到国家标准；同样，如被处理料是液体或气体，则需设计相应的盛装容器，进一步考虑液体或气体的密封等；根据所确定的微波回环腔体的类型结构和尺寸和被处理物料的形态、特点和要求选择微波回环腔体和相关部件的制造材质(如铜、铝或不绣钢等)和制造方法，保证达到设计要求。

[0045] 本实施例中的微波腔体采用环形物料空间，使得腔外环和腔内环上的表面上均可以布置微波源，与现有微波腔体相比，同样的体积下，由于在腔内环也可以设置相应数量的微波源，大大拓展了现行微波设备的可组合功率容量空间。此外，将现有的微波从腔体由外向内单向组合引入能量的方式，改变为从腔外环微波适当聚能和腔内环微波适当发散的双向方式，使得微波场分布和加热均匀性有很大改善。

[0046] 实施例2

[0047] 如图2a和图2b所示，本实施例只是在微波腔体的外形做出相应改变，即将矩形变为圆形，其它结构均与实施1中相同。

[0048] 实施例3

[0049] 如图3a和图3b所示，本实施例只是在微波腔体的外形做出相应改变，即将矩形变为多边形，其它结构均与实施1中相同。

[0050] 实施例4

[0051] 如图4a和图4b所示，为了适应间歇式的运行工作方式，本实施例取消了实施例1中前、后腔盖上的进料口和出料口，在腔体一端采用可开阖炉门8替代，进料和出料均在炉门8侧进行，为了美观和密封性能的考虑，炉门外形设计成与腔外环截面形状相同。另外，腔外环另一端设计一通孔32，便于对腔内环中的微波源进行检修，此处也可以不设置通孔32采用与实施例1中相同的封死设置方式。

[0052] 实施例5

[0053] 如图5a和图5b所示，本实施例只是在微波腔体的外形做出相应改变，即将矩形变为圆形，其它结构均与实施4中相同。

[0054] 实施例6

[0055] 如图6a和图6b所示，本实施例只是在微波腔体的外形做出相应改变，即将矩形变为多边形，其它结构均与实施4中相同。

[0056] 需要指出的是根据本发明的具体实施方式所做出的任何变形，均不脱离本发明的精神以及权利要求记载的范围。