一种往复移动式高温微波加热炉制造技术

本发明专利技术公开一种往复移动式高温微波加热炉。包括矩形谐振腔，波导，加热保温移动装置，电气控制系统和温度测量装置；试样批量放置在加热保温移动装置上，电气控制系统包括用于驱动加热保温移动装置往复移动的动力机构，动力机构通过PP推拉杆将动力传输给加热保温移动装置，PP推拉杆和矩形谐振腔之间设有微波抑制管；温度测量装置用于测量试样的温度，电气控制系统根据温度测量装置测量的温度控制加热保温移动装置的往复移动，使得加热试样处于不断变化的位置、不断扰动腔内电场，实现微波均匀加热。本发明专利技术的微波炉结构简单合理、安装方便，可以很好地改善试样微波加热均匀性，极大地提高了生产效率。地提高了生产效率。地提高了生产效率。

【技术实现步骤摘要】
一种往复移动式高温微波加热炉


[0001]本专利技术属于高温微波加热领域，具体涉及一种往复移动式高温微波加热炉。

技术介绍

[0002]针对陶瓷、金属化合物、非金属化合物以及有机物的高温加热有传统加热方式(如电阻式加热炉或者燃烧式加热炉)和电磁加热方式(如微波加热炉)。传统加热方式最大的缺点在于热量通过热传导由外到内正温度梯度加热，需要炉内气氛温度必须大于被加热物料预期温度，因此加热缓慢，加热过程冗长，造成极大的能源浪费。微波加热作为电磁加热方式的一种，是利用材料介质损耗产生热量使材料由内向外实现自体加热的一种高效加热方式，在物料体积合理条件下甚至可以实现内外同时加热，因此大大缩短了加热时间。研究表明微波加热炉烧结氧化锆可以在90分钟内完成烧结，而传统加热方式需要长达27小时才能完成烧结。但是，微波加热仍然存在一个致命的缺点，那就是加热的不均匀性。微波加热的不均匀性通常来源于电场分布的不均匀。一般说来，微波腔体中总会存在电场较强的区域与电场较弱的区域。当被加热物体一部分位于电场较强的区域而另一部分位于电场较弱的区域时，就会导致各个部分所产生的热量不同，最终造成加热的不均匀甚至热失控。这种不均匀性在加热多个试样或大体积试样时更加明显。正是这一缺点大大限制了微波加热技术的进一步发展与应用。因此如何提高微波加热试样温度分布均匀性已然成为国内外研究学者密切关注的问题。
[0003]针对这一问题，国内外学者开展了大量的研究工作，提出了众多的新颖的技术方案。大致可以概括为以下两个方面：其一，针对性地设计微波加热设备，旨在使谐振腔内电场分布均匀。譬如四川大学杨丰铭、朱铧丞等人设计了一种四馈口微波加热炉，采用四个微波馈口配合扫频加热方式减少了端口之间的能量相互耦合，提高了微波加热均匀性。(“一种提高加热均匀性和效率的四端口微波腔体结构设计”，杨丰铭，真空电子技术，第五期，第66
‑
69页，2019年)；譬如通过引入多个微波源馈入并结合微波模式搅拌器，当微波馈入腔体内，模式搅拌器搅拌电场，使电场分布不断改变，从而改善微波加热均匀性(CN 201585163 U)；采用数个辅助微波源配合数个变频微波源均匀布置在炉体外侧，通过变频加热方式改善加热均匀性(CN 104869679 B)。其二，引入旋转转盘或传送带等实现动态加热，旨在使物料各部分吸收的能量均匀。譬如专利(CN 102062422 A)通过在微波炉底部安装一旋转转盘，使物体可以在炉腔内旋转加热，改善了微波加热均匀性。专利(CN 204388587 U)采用小车连续送出物料的传动方式，解决了微波加热的运动加热问题，改善了微波加热均匀性。除此之外，譬如四川大学叶菁华等设计一种可移动金属壁的微波加热多模腔，在加热过程中，通过单向移动金属壁，实现了腔体内电场分布的不断改变，从而达到了提高微波加热均匀性的目的(“微波多模腔金属边界移动对加热的影响研究”，叶菁华，四川大学学报(自然科学版)，第55卷，第1期，第81
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88页，2018年)。
[0004]以上的方案，如通过单向移动金属壁，实现腔内电场不断改变而提高均匀性，实现起来比较繁琐同时难度也较大。其他的一些方案比如多馈口配合扫频加热、加装模式搅拌
器、旋转转盘等仅仅用于小体积试样微波均匀加热，无法实现批量试样或大体积试样微波均匀加热。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种往复移动式高温微波加热炉；该微波炉能够实现批量试样或大体积试样均匀加热，提高加热效率与加热质量。
[0006]实现本专利技术目的的技术解决方案为：一种往复移动式高温微波加热炉，包括矩形谐振腔，设置在矩形谐振腔上的波导，加热保温移动装置，电气控制系统和温度测量装置；
[0007]待加热的试样批量放置在加热保温移动装置上，电气控制系统包括用于驱动加热保温移动装置往复移动的动力机构，动力机构通过PP推拉杆将动力传输给加热保温移动装置，PP推拉杆和矩形谐振腔之间设有微波抑制管；所述温度测量装置用于测量试样的温度，电气控制系统根据温度测量装置测量的温度控制加热保温移动装置的往复移动，使得加热试样处于不断变化的位置、不断扰动腔内电场，最终实现微波均匀加热。
[0008]进一步的，所述波导为四个矩形波导，相邻的矩形波导相互呈90
°
正交布置。
[0009]进一步的，所述加热保温移动装置包括从下到上依次设置的不锈钢承重板，氧化铝石棉，陶瓷保温板和基板，试样批量放置在基板上部；
[0010]不锈钢承重板的底部设有多个滚轮，矩形谐振腔内部底面设有导轨，所述加热保温移动装置通过滚轮在导轨上移动实现往复运动。
[0011]进一步的，电气控制系统包括电机，滚珠丝杠机构和轴承座；
[0012]滚珠丝杠机构安装于轴承座上，PP推拉杆通过与丝杠螺纹配合的连接杆与滚珠丝杠机构连接，通过轴承将丝杠的旋转运动转变为加热保温移动装置的直线运动，电机与滚珠丝杠机构相连，整个加热保温移动装置的运动由电机驱动。
[0013]进一步的，还包括磁控管，磁控管安装在矩形波导上，矩形波导安装在矩形谐振腔上方，磁控管用于向谐振腔内发射微波。
[0014]本专利技术与现有技术相比，其显著优点在于：
[0015](1)本专利技术提出一种往复移动式高温微波加热炉设计方案。应用数值模拟手段研究了微波谐振腔馈口数目、馈口布局及谐振腔尺寸对腔内电场的影响规律，以升温特性和温度不均匀系数表征微波加热均匀性，最终确定了谐振腔体四馈口相互呈90
°
正交的布局设计方式，旨在消除馈口间微波能量耦合及在谐振腔内产生均匀分布的电场。
[0016](2)本专利技术可以很好地改善批量试样或大体积试样微波加热均匀性。由于微波电磁场传播特性，当微波谐振腔体确定时，腔体中总会存在电场较强的区域与电场较弱的区域。当被加热物体一部分位于电场较强的区域而另一部分位于电场较弱的区域时，就会导致各个部分所产生的热量不同，最终造成加热的不均匀甚至热失控。本专利技术通过设计保温移动装置，该装置包括保温部分与移动部分，保温部分采用低导热率的氧化铝石棉和陶瓷保温砖可以很好地减少热量散失；移动部分带动加热试样不断地在腔体内做往复移动使得加热试样处于不断变化的位置、不断扰动腔内电场，最终使得加热试样不同部分具有相同的损耗功率，以达到均匀加热的目的。
[0017](3)本专利技术结构简单、安装方便、可以极大地提高生产效率。
附图说明
[0018]图1为本专利技术往复移动式高温微波加热炉整体结构示意图。
[0019]图2为本专利技术微波加热炉炉腔三维示意图。
[0020]图3为本专利技术所设计的微波炉腔侧视图。
[0021]图4为本专利技术所设计的保温移动装置三维示意图。
[0022]图5为批量试样静态微波加热温度分布云图。
[0023]图6为不同时刻批量试样静态微波加热电场分布云图。
[0024]图7为批量试样往复移动微波加热温度分布云图。
[0025]图8为不同时刻本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种往复移动式高温微波加热炉，其特征在于，包括矩形谐振腔(2)，设置在矩形谐振腔(2)上的波导(1)，加热保温移动装置，电气控制系统和温度测量装置；待加热的试样批量放置在加热保温移动装置上，电气控制系统包括用于驱动加热保温移动装置往复移动的动力机构，动力机构通过PP推拉杆(13)将动力传输给加热保温移动装置，PP推拉杆(13)和矩形谐振腔(2)之间设有微波抑制管(14)；所述温度测量装置用于测量试样的温度，电气控制系统根据温度测量装置测量的温度控制加热保温移动装置的往复移动，使得加热试样处于不断变化的位置、不断扰动腔内电场，最终实现微波均匀加热。2.根据权利要求1所述的微波加热炉，其特征在于，所述波导为四个矩形波导，相邻的矩形波导相互呈90
°
正交布置。3.根据权利要求2所述的微波加热炉，其特征在于，所述加热保温移动装置包括从下到上依次设置的不锈钢承重板(7)，氧...

【专利技术属性】
技术研发人员：程寓，王子祥，殷增斌，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：