本发明专利技术提供了一种高温微波加热装置，包括一个反应腔，位于所述反应腔的底部的至少一个微波馈口和与所述微波馈口的另一端连通的微波源，一根用于承载被加热物并带动被加热物沿Z方向运动的金属丝传送带。所述微波馈口的形状为矩形，其宽边沿X方向，与所述传送带的金属丝的轴线方向平行。所述传送带穿过所述反应腔。本发明专利技术可以用于家用烤炉，也可以用于高温处理各种材料，比如铁氧体和锂金矿等。比如铁氧体和锂金矿等。比如铁氧体和锂金矿等。
【技术实现步骤摘要】
一种高温微波加热装置
[0001]本专利技术涉及均匀高效微波加热或者干燥领域，具体涉及一种高温微波加热装置。
技术介绍
[0002]微波加热可以代替各种传统加热方式。微波设备利用微波能加热各种材料，包括但不限于木材、粮食、药材、调料、乳制品等。在微波化学领域，微波能量被用于加快各种化学反应。微波能还被用于纳米材料、人造金刚石等各种新材料的生产。
[0003]隧道炉是一种可以连续对材料进行加热或者干燥的生产设备。微波隧道炉采用整体加热方式，代替传统的电加热或燃气等传导加热方式，可以将生产速度提高数倍到数十倍，具有远大应用前景。微波隧道炉一般包括反应腔,至少一个微波馈口和与所述微波馈口连通的微波源，至少一根用于承载被加热物并带动被加热物运动的传送带。所述传送带穿过所述反应腔。每只微波源通过一个微波馈口向所述微波馈口输入微波能量。
[0004]尽管有其原理上的优势，微波隧道炉在国际国内的应用还处在起步阶段。严重限制微波能应用的三个关键技术问题：加热的不均匀问题、加热的低能效问题和微波源的失配烧毁问题。
[0005]传统的微波隧道炉中，反应腔多为矩形腔，其三个方向上的尺寸都远大于微波源的工作波长。反应腔的长度和宽度很大，是提高生产能力所需要的。反应腔的高度很大，原因之一是为了便于清理。在这种反应腔之类的任何空腔内，电磁波将以该空腔的各种固有模式的形式共振存在，多个模式共同被激励，空间某些位置处的电场的幅值很大，另一些位置处的幅值很小。在2450MHz的典型微波能应用频率，这些电场集中处之间的距离为工作波长的一半，为62毫米左右，导致被加热物在对应尺度上的不均匀。
[0006]为了解决微波加热的均匀性问题，国际国内同行进行了不懈的努力。但是，到目前为止，由于问题的高度复杂性，微波界对这一问题尚缺乏清晰的理论指导，三维电磁仿真模拟也因为计算量巨大而难以完成。同时，反应腔中的电场分布的控制和被加热物内部温度分布的测量也很困难。因此，全世界的同行都在一条“不确定性”的道路上寻求问题的答案。在增加微波源的数目到几十个到几百个的前提下，人们采用不同形状的微波馈口，将微波源布置在反应腔的内顶面、内底面，甚至内左面和内右面，改变矩形波导微波馈口处电场的极化方向，同时采用不同频率的微波源，采用频谱尽量宽的微波源
…
。人们试图通过增加方案的复杂性来改善加热的均匀性。这种方法缺乏理论指导,主要依赖不断试错的调试。微波微波炉，特别是大型微波隧道炉中的三大瓶颈问题，即加热的不均匀性问题、加热的低能效问题和微波源的失配烧毁问题，一直没有得到很好的解决。
技术实现思路
[0007]本专利技术的目的在于，提供一种创新性方案，解决传统微波隧道炉中存在的加热不均匀性问题、加热能效太低和微波源容易被烧毁的问题。
[0008]为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：一种高温微波加热装置，包括一
个反应腔，位于所述反应腔的沿
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Y方向的底部并与所述反应腔连通的至少一个微波馈口和与所述微波馈口连通的微波源。一般情况下，一个所述微波馈口和一只所述微波源分别被设置在一段波导的两端。所述高温微波加热装置还包括至少一根用于承载被加热物并带动被加热物沿Z方向运动的传送带。所述传送带的宽边沿X方向，所述传送带穿过所述反应腔。
[0009]为了确保该设备可以工作在高温，比如500℃，1000℃,1500℃，甚至2000℃，所述传送带为金属丝传送带。所述传送带包括至少10根沿Z方向的相邻的金属丝。该传送带由轴线与X方向间的夹角小于40度的金属丝构成。较佳的设计,该传送带由轴线与X方向间的夹角为0度。该传送带为由这种相邻的金属丝构成的整体形状为轴线沿X方向的一个环。在X方向和
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X方向各设有若干根侧边链。在一个方向上侧边链的根数为一根，也可以根据需要设置为多根。金属丝在X方向和
‑
X方向与侧边链连接。根据需要，金属丝的两端在X方向和
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X方向可以位于最外侧的所述侧边链之内、齐平或之外。在X方向位于中间的两根侧边链之间的区域为被加热物放置区域。金属丝、侧边链组成金属丝传送带。沿Z方向相邻所述金属丝之间存在间隙且该间隙沿Z方向的尺寸都相等。为了防止所述金属丝传送带对微波的遮挡，构成所述传送带的金属丝的横截面尺寸必须足够小：所述金属丝在XZ平面上的投影尺寸小于所有微波源的工作波长的最小值的五分之一。如果采用频率为2450MHz的微波源，较佳的设计，该金属丝的最大横截面尺寸小于10毫米。进一步地，所述金属丝为横截面形状沿轴向不变的柱状体，其横截面的形状一般为矩形,也可以为圆形、正方形、椭圆形,或者其它多边形。为了防止在高微波功率是打火，所述金属丝的横截面外形中向外的尖角一般都被倒圆。
[0010]进一步地，沿Z方向相邻的所述金属丝之间的间隙的沿Z方向的最小尺寸大于所有微波源的工作波长的最小值的千分之五。相邻所述金属丝沿Z方向的最小间隙大于所述金属丝的横截面在XZ平面上的投影尺寸的一半。
[0011]由于微波需要通过所述金属丝向上传播,相邻金属丝之间的距离不能太小。对于一些用途，特别是特高温用途，比如微波陶瓷烧结和微波粉末冶金，我们可能需要在所述金属丝传送带上设置介质板或介质器皿，比如坩埚等，相邻金属丝沿Z方向的间距可以为所有微波源的工作波长的最小值的一倍甚至数十倍。这时，所述金属丝的一种作用在于推动所述介质板或介质器皿沿Z方向运动。
[0012]较佳的设计，所述微波馈口在XZ平面的横截面的形状都为矩形。所述矩形微波馈口的在XZ平面内的横截面有互相垂直的宽边和窄边。所述矩形微波馈口的横截面的宽边与X方向间的夹角小于40度。较佳的设计，所述矩形微波馈口的横截面的宽边与X方向间的夹角为0度。由于传送带的金属丝的轴线与矩形微波馈口的宽边方向的上述安排，当传送带中的金属丝沿Z方向运动时，所述金属丝轴向方向与矩形微波馈口中的电场方向是垂直的。这种设置最大程度地减小了传送带中的金属丝对微波馈口附近的微波的反射。
[0013]由此可以看出，为了应用到高温，本专利技术配置了金属结构的传送带。其中，该传送带的金属丝之间形成间隙，且该间隙在XZ平面内呈矩形，其宽边沿X方向，窄边沿Z方向；微波馈口在XZ平面的矩形的宽边沿X方向，其窄边沿Z方向。传送带的金属丝与微波馈口二者互相协同，需保障传送带在微波馈口沿Y方向的投影部分不设置任何沿Z方向的连接，以尽量减小金属丝对微波馈口附近的微波场的影响。微波能量可以穿过间隙对上方的被加热物进行加热。
[0014]为了很好地隔离不同的微波馈口，在反应腔的顶面的内表面上设置有二维加载金
属体或凹坑。在至少一个所述微波馈口的中心点附近，在XZ平面上的至少两个相互垂直的方向上有至少5个间距相等的加载金属体或凹坑。较佳的设计，在每一个所述微波馈口的中心点附近，在XZ平面上的至少两个相互垂直的方向上有至少5个间距相等的加载金属体或凹坑。这样，布置在反应腔底部的所有微波馈口之间因为二维加载金属体或凹坑的采用而被互相隔离。...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种高温微波加热装置，包括一个反应腔(1)，位于所述反应腔(1)的沿
‑
Y方向的底部并与所述反应腔(1)连通的至少一个微波馈口(2)和与所述微波馈口(2)连通的微波源(3)，至少一根用于承载被加热物(10)并带动被加热物(10)沿Z方向运动的传送带(4)；所述传送带(4)穿过所述反应腔(1)；所述传送带(4)包括至少10根沿Z方向相邻的轴线方向与X方向之间的夹角小于40度的金属丝(5)，分别设置在
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X方向和
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X方向的侧边链(51)；所述金属丝(5)在X方向和
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X方向与侧边链(51)相连；相邻所述金属丝(5)沿Z方向的间隙都相等；所述方向X，Y，和Z构成直角坐标系。2.根据权利要求1所述的一种高温微波加热装置，其特征在于，所述金属丝(5)的横截面在XZ平面上的投影尺寸小于所有微波源(3)的工作波长的最小值的五分之一。3.根据权利要求1所述的一种高温微波加热装置，其特征在于，相邻所述金属丝(5)沿Z方向的最小间隙大于所有微波源(3)的工作波长的最小值的千分之五。4.根据权利要求1所述的一种高温微波加热装置，其特征在于，...
【专利技术属性】
技术研发人员：王清源，
申请(专利权)人：无锡碳中科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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