微波發(fā)生裝置及帶有該微波發(fā)生裝置的微波高溫氣壓裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種微波發(fā)生裝置及帶有該微波發(fā)生裝置的微波高溫氣壓裝置。微波發(fā)生裝置，包括用于發(fā)出微波的微波源、用于承壓和透射微波的透波耐壓件和用于承壓和傳輸電磁波并饋能的耐壓波導(dǎo)，微波源的饋能天線置于透波耐壓件中，饋能天線與透波耐壓件共同接入到波導(dǎo)內(nèi)，耐壓波導(dǎo)的內(nèi)壁面圍合形成微波諧振腔，以使微波源產(chǎn)生的微波透過(guò)透波耐壓件進(jìn)入耐壓波導(dǎo)并在耐壓波導(dǎo)內(nèi)形成諧振傳輸?shù)侥繕?biāo)腔體內(nèi)。通過(guò)透波耐壓件與耐壓波導(dǎo)的組合結(jié)構(gòu)進(jìn)行微波傳輸位置的抗壓，有效防止氣壓外泄的情況，保證目標(biāo)腔體的氣體壓力和內(nèi)部溫度，能夠有效阻擋氣流通過(guò)耐壓波導(dǎo)進(jìn)入到微波源中造成的微波源功能失效。
【專利說(shuō)明】微波發(fā)生裝置及帶有該微波發(fā)生裝置的微波高溫氣壓裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及合成分解設(shè)備領(lǐng)域，特別地，涉及一種微波發(fā)生裝置。此外，本實(shí)用新型還涉及一種包括上述微波發(fā)生裝置的微波高溫氣壓裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]微波氣壓裝置是微波能應(yīng)用于化工合成或分解、材料制備工藝的一種新型裝置，能有效促進(jìn)化學(xué)合成、固化，提高燒結(jié)材料性能，目前已在消解技術(shù)中得到廣泛應(yīng)用。目前，微波裝置的饋入方式和饋入結(jié)構(gòu)主要有三種方式:方式一:采用常規(guī)微波裝置的波導(dǎo)-盲板饋入方式，采用耐壓試管將試劑和物料密封。方式二:采用改變盲板尺寸和結(jié)構(gòu)的方式來(lái)提高微波氣壓裝置的耐壓能力。方式三是采用微波天線替代盲板的方式實(shí)現(xiàn)。微波裝置的饋入方法和饋入結(jié)構(gòu)是實(shí)現(xiàn)氣壓的關(guān)鍵和難點(diǎn)，而受饋入方式和饋入結(jié)構(gòu)的限制，饋入結(jié)構(gòu)難以保證饋入部分的抗壓性能，遭受過(guò)高的壓力容易造成氣流從微波裝置泄漏，使得內(nèi)部壓力持續(xù)下降、熱量流失率高，同時(shí)滲漏的氣流容易沖擊微波源，導(dǎo)致微波源的功能失效；微波氣壓裝置目前難以實(shí)現(xiàn)1200°C以上的高溫?zé)Y(jié)，導(dǎo)致物料的合成、分解或者制備不完全，得到的產(chǎn)品雜質(zhì)含量高，成品品質(zhì)不高，無(wú)法滿足應(yīng)用要求。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0003]本實(shí)用新型目的在于提供一種微波發(fā)生裝置及帶有該微波發(fā)生裝置的微波高溫氣壓裝置，以解決現(xiàn)有微波裝置的饋入結(jié)構(gòu)難以保證饋入部分的抗壓性能，遭受過(guò)高的壓力容易造成氣流從微波裝置泄漏，使得內(nèi)部壓力持續(xù)下降、熱量流失率高，同時(shí)滲漏的氣流容易沖擊微波源，導(dǎo)致微波源的功能失效的技術(shù)問(wèn)題。
[0004]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案如下:
[0005]一種微波發(fā)生裝置，包括用于發(fā)出微波的微波源、用于承壓和透射微波的透波耐壓件和用于承壓和傳輸電磁波并饋能的耐壓波導(dǎo)，微波源的饋能天線置于透波耐壓件中，饋能天線置與透波耐壓件共同接入到耐壓波導(dǎo)內(nèi)，耐壓波導(dǎo)的內(nèi)壁面圍合形成微波諧振腔，以使微波源產(chǎn)生的微波透過(guò)透波耐壓件進(jìn)入耐壓波導(dǎo)并在耐壓波導(dǎo)內(nèi)形成諧振傳輸?shù)侥繕?biāo)腔體內(nèi)。
[0006]進(jìn)一步地，透波耐壓件通過(guò)壓緊裝置緊壓在耐壓波導(dǎo)內(nèi)；壓緊裝置的底部貼合有密封墊片。
[0007]進(jìn)一步地，透波耐壓件為管口帶環(huán)形凸緣的圓底試管狀結(jié)構(gòu)，環(huán)形凸緣用于提供壓緊裝置固定和緊壓密封在透波耐壓件上的作用平面；透波耐壓件的開口朝向微波源方向布置，壓緊裝置緊壓在環(huán)形凸緣上；壓緊裝置上開設(shè)有用于使透波耐壓件的開口與微波源連通的通孔；通孔與透波耐壓件的開口相匹配。
[0008]進(jìn)一步地，透波耐壓件的內(nèi)徑沿軸向等徑或者沿軸向漸變徑。
[0009]進(jìn)一步地，壓緊裝置的上部沿通孔的外緣布設(shè)有用于插放微波源防止微波泄漏的安裝凸臺(tái)。
[0010]進(jìn)一步地，透波耐壓件的壁體為高純石英壁、氧化鋁壁、氮化硅壁、微晶玻璃壁、聚四氟乙烯壁、全氟烷氧基樹脂壁、改性聚四氟乙烯壁、聚醚醚酮樹脂壁中的至少一種。
[0011]根據(jù)本實(shí)用新型的另一方面，還提供了一種微波高溫氣壓裝置，其包括上述微波發(fā)生裝置。
[0012]進(jìn)一步地，包括爐體和爐門，爐門密封連接在爐體的開口上，爐體上連有用于向爐體內(nèi)加壓的加壓裝置，爐體包括用于承壓和隔離微波的金屬承壓層以及設(shè)于金屬承壓層外用于冷卻爐體的冷卻護(hù)套，爐體的內(nèi)腔中裝有用于物料燒結(jié)并減少熱量流失的保溫盒體，微波發(fā)生裝置設(shè)置在爐體上，以使微波發(fā)生裝置所產(chǎn)生的微波通過(guò)耐壓波導(dǎo)傳輸?shù)綘t體內(nèi)。
[0013]進(jìn)一步地，爐體的金屬承壓層對(duì)應(yīng)于微波發(fā)生裝置的耐壓波導(dǎo)的位置上開設(shè)有用于微波饋入的裂縫或者通槽；爐門上設(shè)置有用于與爐體密封配合以實(shí)現(xiàn)爐體高壓密封的密封圈；爐體上開設(shè)有加壓進(jìn)氣口和排氣口。
[0014]進(jìn)一步地，爐體上設(shè)置有壓力傳感器和熱電偶測(cè)溫座；壓力傳感器與爐門連接的部位設(shè)置有抑波裝置，抑波裝置為帶單孔或密布孔的金屬板；爐體外還設(shè)有用于控制爐體內(nèi)溫度和氣體壓力的PLC控制器。
[0015]本實(shí)用新型具有以下有益效果:
[0016]本微波發(fā)生裝置，目標(biāo)腔體的微波饋入口采用耐壓波導(dǎo)進(jìn)行微波饋入，利用微波從透波耐壓件壁體透入的方式將來(lái)自于微波源所發(fā)出的微波饋入到耐壓波導(dǎo)內(nèi)腔中，利用耐壓波導(dǎo)的壁體和透波耐壓件的壁體承受來(lái)自于目標(biāo)腔體的氣體壓力，有效防止氣壓從微波饋入口泄漏，通過(guò)透波耐壓件與耐壓波導(dǎo)的組合結(jié)構(gòu)進(jìn)行微波傳輸位置的抗壓，有效防止氣流外泄的情況，從而保證目標(biāo)腔體的氣體壓力和內(nèi)部溫度，同時(shí)能夠有效阻擋氣流通過(guò)耐壓波導(dǎo)進(jìn)入到微波源中造成的微波源功能失效；微波源發(fā)出的微波透過(guò)透波耐壓件進(jìn)入到耐壓波導(dǎo)內(nèi)，并在耐壓波導(dǎo)的內(nèi)壁面圍合形成微波諧振腔內(nèi)形成諧振，并將微波傳遞到目標(biāo)腔體內(nèi)，實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)腔體內(nèi)的微波饋能。
[0017]除了上面所描述的目的、特征和優(yōu)點(diǎn)之外，本實(shí)用新型還有其它的目的、特征和優(yōu)點(diǎn)。下面將參照?qǐng)D，對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0018]構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分的附圖用來(lái)提供對(duì)本實(shí)用新型的進(jìn)一步理解，本實(shí)用新型的示意性實(shí)施例及其說(shuō)明用于解釋本實(shí)用新型，并不構(gòu)成對(duì)本實(shí)用新型的不當(dāng)限定。在附圖中:
[0019]圖1是本實(shí)用新型優(yōu)選實(shí)施例的微波發(fā)生裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖2是本實(shí)用新型優(yōu)選實(shí)施例的帶微波發(fā)生裝置的微波高溫氣壓裝置的結(jié)構(gòu)示意圖之一；
[0021]圖3是本實(shí)用新型優(yōu)選實(shí)施例的帶微波發(fā)生裝置的微波高溫氣壓裝置的結(jié)構(gòu)示意圖之_.。圖例說(shuō)明:
[0022]1、微波源；2、透波耐壓件；201、環(huán)形凸緣；202、圓底試管狀結(jié)構(gòu)；3、耐壓波導(dǎo)；4、壓緊裝置；5、通孔；6、安裝凸臺(tái)；7、爐體；701、冷卻護(hù)套；702、金屬承壓層；8、爐門；9、保溫盒體；10、加壓進(jìn)氣口 ；11、排氣口 ；12、密封墊片；13、壓力傳感器；14、熱電偶測(cè)溫座。

【具體實(shí)施方式】
[0023]以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明，但是本實(shí)用新型可以由所限定和覆蓋的多種不同方式實(shí)施。
[0024]圖1是本實(shí)用新型優(yōu)選實(shí)施例的微波發(fā)生裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實(shí)用新型優(yōu)選實(shí)施例的帶微波發(fā)生裝置的微波高溫氣壓裝置的結(jié)構(gòu)示意圖之一；圖3是本實(shí)用新型優(yōu)選實(shí)施例的帶微波發(fā)生裝置的微波高溫氣壓裝置的結(jié)構(gòu)示意圖之二。
[0025]如圖1所示，本實(shí)施例的微波發(fā)生裝置，包括用于發(fā)出微波的微波源1、用于承壓和透射微波的透波耐壓件2和用于承壓和傳輸電磁波并饋能的耐壓波導(dǎo)3，微波源I的饋能天線置于透波耐壓件2中，饋能天線與透波耐壓件2共同接入到耐壓波導(dǎo)3內(nèi)，耐壓波導(dǎo)3的內(nèi)壁面圍合形成微波諧振腔，以使微波源I產(chǎn)生的微波透過(guò)透波耐壓件2進(jìn)入耐壓波導(dǎo)3并在耐壓波導(dǎo)3內(nèi)形成諧振傳輸?shù)侥繕?biāo)腔體內(nèi)。本微波發(fā)生裝置，目標(biāo)腔體的微波饋入口采用耐壓波導(dǎo)3進(jìn)行微波饋入，利用微波從透波耐壓件2壁體透入的方式將來(lái)自于微波源I所發(fā)出的微波饋入到耐壓波導(dǎo)3內(nèi)腔中，利用耐壓波導(dǎo)3的壁體和透波耐壓件2的壁體承受來(lái)自于目標(biāo)腔體的氣體壓力，有效防止氣壓從目標(biāo)腔體的微波饋入口泄漏，通過(guò)透波耐壓件2與耐壓波導(dǎo)3的組合結(jié)構(gòu)進(jìn)行微波傳輸位置的抗壓，有效防止氣壓外泄的情況，從而保證目標(biāo)腔體的氣體壓力和內(nèi)部溫度，同時(shí)能夠有效阻擋氣流通過(guò)耐壓波導(dǎo)3進(jìn)入到微波源I中造成的微波源I功能失效；微波源I發(fā)出的微波透過(guò)透波耐壓件2進(jìn)入到耐壓波導(dǎo)3內(nèi)，并在耐壓波導(dǎo)3的內(nèi)壁面圍合形成微波諧振腔內(nèi)形成諧振，并將微波傳遞到目標(biāo)腔體內(nèi)，實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)腔體內(nèi)的微波饋能。
[0026]如圖1所示，本實(shí)施例中，透波耐壓件2通過(guò)壓緊裝置4緊壓在耐壓波導(dǎo)3內(nèi)。從而提高微波源I將微波饋入到耐壓波導(dǎo)3過(guò)程中的密封性，提高整個(gè)微波發(fā)生裝置密封強(qiáng)度，有效防止目標(biāo)腔體中高壓氣體從微波饋入位置向外泄漏，提高微波發(fā)生裝置的安裝部位的密封性能和結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。壓緊裝置4的底部貼合有密封墊片12。從而提高連接位置的氣密性。優(yōu)選地，壓緊裝置4通過(guò)沿環(huán)周向并等間距布置的5-8個(gè)螺栓固定在耐壓波導(dǎo)3上，用以壓緊透波耐壓件2.。
[0027]如圖1所示，本實(shí)施例中，透波耐壓件2為管口帶環(huán)形凸緣201的圓底試管狀結(jié)構(gòu)202。環(huán)形凸緣201用于提供壓緊裝置4固定和緊壓密封在透波耐壓件2上的作用平面。透波耐壓件2的開口朝向微波源I方向布置，壓緊裝置4緊壓在環(huán)形凸緣201上。通過(guò)設(shè)置環(huán)形凸緣201以提高壓緊過(guò)程中的接觸面積，提高連接部位的氣密性。透波耐壓件2的圓底試管狀結(jié)構(gòu)202的開口朝向微波源1，而圓底朝向耐壓波導(dǎo)3，在受到目標(biāo)腔體傳遞過(guò)來(lái)的氣體壓力時(shí)，通過(guò)圓底結(jié)構(gòu)抗壓，圓底結(jié)構(gòu)擴(kuò)大了與氣流的接觸面積，并且通過(guò)逐步擴(kuò)大的外徑尺寸將受到的氣流壓力逐級(jí)分解，抗壓能力更強(qiáng)。壓緊裝置4上開設(shè)有用于使透波耐壓件2的開口與微波源I連通的通孔5，通孔5與透波耐壓件2的開口相匹配。從而減小微波源I透過(guò)透波耐壓件2向耐壓波導(dǎo)3饋能的阻礙，提高微波饋入率。通孔5的孔徑為20mm-30mm。優(yōu)選地，通孔5的孔徑為26_。
[0028]如圖1所示，本實(shí)施例中，透波耐壓件2的內(nèi)徑沿軸向等徑或者沿軸向漸變徑。優(yōu)選地，透波耐壓件2采用漸變徑結(jié)構(gòu)。當(dāng)采用漸變徑的圓底試管狀結(jié)構(gòu)時(shí)，管口內(nèi)徑與管尾內(nèi)徑相差3mm-5mm，從而提高透波耐壓件2的抗壓能力，同時(shí)使得處于透波耐壓件內(nèi)腔的微波源天線免受氣壓影響而正常工作。
[0029]如圖1所示，本實(shí)施例中，壓緊裝置4的上部沿通孔5的外緣布設(shè)有用于插放微波源I防止微波泄漏的安裝凸臺(tái)6。優(yōu)選地,安裝凸臺(tái)6的凸臺(tái)高度為Imm,寬度為3mm。用于嵌入微波源I的底部，并與微波源I底部的銅墊壓緊配合連接，有效防止微波泄漏。
[0030]如圖1所示，本實(shí)施例中，透波耐壓件2的壁體為高純石英壁、氧化鋁壁、氮化硅壁、微晶玻璃壁、聚四氟乙烯壁、全氟烷氧基樹脂壁(PFA)、改性聚四氟乙烯壁(TFM)、聚醚醚酮樹脂壁(PEEN)中的至少一種。透波耐壓件2的壁體可以采用一種類型的壁體，或者采用多種類型的壁體進(jìn)行相互疊合?？梢愿鶕?jù)不同的裝配需要，以及壓力需要，選擇不同的壁體結(jié)構(gòu)以及壁厚，從而保證整體結(jié)構(gòu)在使用過(guò)程中的氣體壓力以及腔體內(nèi)的溫度。
[0031]如圖1、圖2和圖3所示，本實(shí)施例的微波高溫氣壓裝置，包括上述微波發(fā)生裝置。
[0032]如圖1、圖2和圖3所示，本實(shí)施例中，包括爐體7和爐門8，爐門8密封連接在爐體7的開口上，爐體7上連有用于向爐體7內(nèi)加壓的加壓裝置，爐體7包括用于承壓和隔離微波的金屬承壓層702以及設(shè)于金屬承壓層702外用于冷卻爐體7的冷卻護(hù)套701，爐體7的內(nèi)腔中裝有用于物料燒結(jié)并減少熱量流失的保溫盒體9，微波發(fā)生裝置設(shè)置在爐體7上，以使微波發(fā)生裝置所產(chǎn)生的微波通過(guò)耐壓波導(dǎo)3傳輸?shù)綘t體7內(nèi)。爐體7由外而內(nèi)包括有兩層結(jié)構(gòu)，通過(guò)內(nèi)層的金屬承壓層702保證爐體7的形狀，并起到承壓和隔離微波的作用，防止微波向外輻射造成污染，通過(guò)外層的冷卻護(hù)套701降低整個(gè)爐體7的表面溫度，防止?fàn)t體7溫度升高導(dǎo)致爐體7變形導(dǎo)致爐體7的密封能力下降；通過(guò)爐體7上設(shè)置的微波發(fā)生裝置向爐體7內(nèi)均勻饋能，對(duì)處于保溫盒體9內(nèi)的物料進(jìn)行微波燒結(jié)，通過(guò)保溫盒體9減少熱量向外擴(kuò)散和流失，保證保溫盒體9內(nèi)的燒結(jié)溫度，持續(xù)、充分地對(duì)保溫盒體9內(nèi)的物料進(jìn)行高溫?zé)Y(jié)，反應(yīng)轉(zhuǎn)換率高，從而達(dá)到完全合成、分解或者制備物料的目的，得到的產(chǎn)品的品質(zhì)高。優(yōu)選地，在爐體7內(nèi)表面還設(shè)置有一層抗腐層。
[0033]如圖1、圖2和圖3所示，本實(shí)施例中，爐體7的金屬承壓層702對(duì)應(yīng)于微波發(fā)生裝置的耐壓波導(dǎo)3的位置上開設(shè)有用于微波饋入的裂縫或者通槽；爐門8上設(shè)置有用于與爐體7密封配合以實(shí)現(xiàn)爐體7高壓密封的密封圈；爐體7上開設(shè)有加壓進(jìn)氣口 10和排氣口11。
[0034]如圖1、圖2和圖3所示，本實(shí)施例中，爐體7上設(shè)置有壓力傳感器13和熱電偶測(cè)溫座14。熱電偶測(cè)溫座14也可以替換為紅外測(cè)溫座。壓力傳感器13與爐門8連接的部位設(shè)置有抑波裝置，抑波裝置為帶單孔或密布孔的金屬板；爐體7外還設(shè)有用于控制爐體7內(nèi)溫度和氣體壓力的PLC控制器。壓力監(jiān)測(cè)中采用濾波處理避免壓力傳感器13受微波干擾。進(jìn)氣和出氣采用電動(dòng)控制閥門，可通過(guò)PLC實(shí)現(xiàn)自動(dòng)恒壓控制。
[0035]本實(shí)施例中，爐門8包括用于承壓的金屬承壓壁以及設(shè)于金屬承壓壁外用于冷卻爐門8的冷卻層。優(yōu)選地，爐門8還包括設(shè)于承壓壁內(nèi)用于抗腐的抗腐層。爐門8通過(guò)鎖緊緊固裝置封蓋在爐體7的開口上。
[0036]本實(shí)施例中，冷卻層和/或冷卻護(hù)套701采用水冷或者氣冷。金屬承壓層702和/或金屬承壓壁采用高強(qiáng)不銹鋼層或者合金層。內(nèi)膽層和/或門內(nèi)層采用聚四氟乙烯層、全氟烷氧基樹脂層(PFA)、改性聚四氟乙烯層(TFM)、聚醚醚酮樹脂層(PEEK)、透波工程塑料層中的至少一種。內(nèi)膽層和/或門內(nèi)層可以采用單一的聚四氟乙烯層、全氟烷氧基樹脂層、改性聚四氟乙烯層、聚醚醚酮樹脂層或者透波工程塑料層，形成單層或疊合層的內(nèi)膽層和/或門內(nèi)層。內(nèi)膽層和/或門內(nèi)層可以采用聚四氟乙烯層、全氟烷氧基樹脂層、改性聚四氟乙烯層、聚醚醚酮樹脂層、透波工程塑料層中的至少兩種層相互疊合，形成疊合層的內(nèi)膽層和/或門內(nèi)層。優(yōu)選地，金屬承壓層和/或金屬承壓壁采用高強(qiáng)不銹鋼層，內(nèi)膽層和/或門內(nèi)層采用聚四氟乙烯層。優(yōu)選地，內(nèi)膽層和/或門內(nèi)層采用聚四氟乙烯層，形成爐體7的聚四氟乙烯內(nèi)膽。保溫盒體9的壁體采用耐火度> 1700°C的陶瓷纖維壁，為長(zhǎng)方體或圓桶狀。燒結(jié)區(qū)在保溫盒體9的中心位置。內(nèi)膽層、門內(nèi)層以及保溫盒體9的組合方式是影響保溫系統(tǒng)保溫效果的關(guān)鍵因素，良好的保溫結(jié)構(gòu)，可將物料轉(zhuǎn)化的熱量盡可能地留在燒結(jié)區(qū)域以實(shí)現(xiàn)需要的燒結(jié)溫度、提高微波能效率，同時(shí)盡可能減少熱量的傳遞，以保證保溫盒體9外壁溫度在聚四氟乙烯內(nèi)膽的正常使用溫度內(nèi)，從而可保證聚四氟乙烯內(nèi)膽的承壓能力。上述壁體材料均為現(xiàn)有的材料。
[0037]本實(shí)施例中，保溫盒體9外形為長(zhǎng)方體或者圓柱體。保溫盒體9的盒體中心位置設(shè)置用于物料燒結(jié)的燒結(jié)區(qū)。保溫盒體9的壁體采用耐火度> 1700°C的陶瓷纖維壁體。燒結(jié)區(qū)在保溫盒體9的中心位置。保溫盒體9的設(shè)計(jì)方式是影響保溫系統(tǒng)保溫效果的關(guān)鍵因素，良好的保溫機(jī)構(gòu)，可將物料轉(zhuǎn)化的熱量盡可能地留在燒結(jié)區(qū)域以實(shí)現(xiàn)需要的燒結(jié)溫度、提高微波能效率，同時(shí)盡可能減少熱量的傳遞。上述壁體材料均為現(xiàn)有的材料。
[0038]本實(shí)施例中，保溫盒體9的工作區(qū)域位于腔體內(nèi)微波諧振形成的微波場(chǎng)中心。使得微波發(fā)生裝置的微波饋能直接導(dǎo)向保溫盒體9的燒結(jié)區(qū)域，使得燒結(jié)區(qū)域內(nèi)的物料得到充分的微波燒結(jié)，從而提高物料的轉(zhuǎn)化率。
[0039]微波通過(guò)微波發(fā)生裝置中的微波源I產(chǎn)生微波，并透過(guò)透波耐壓件2進(jìn)入耐壓波導(dǎo)3，在耐壓波導(dǎo)3內(nèi)形成諧振并傳輸送入爐體7內(nèi)。高溫是通過(guò)將微波發(fā)生裝置產(chǎn)生的微波，透過(guò)透波耐壓件2并通過(guò)耐壓波導(dǎo)3饋入到爐體7內(nèi)，將微波盡量少損耗地饋入爐體7中，與爐體7內(nèi)物料耦合產(chǎn)生熱量。通過(guò)保溫系統(tǒng)將熱量維持在合成、燒結(jié)區(qū)域內(nèi)，從而實(shí)現(xiàn)溫度上升。高壓是通過(guò)高強(qiáng)度鋼爐體、緊貼于爐體內(nèi)壁的聚四氟乙烯內(nèi)膽、爐蓋處的平板法蘭機(jī)械密封以及保溫系統(tǒng)共同實(shí)現(xiàn)的。其中，高強(qiáng)度鋼質(zhì)爐體除裂縫天線饋入口的數(shù)根狹窄的縫隙外，其它的接口如進(jìn)氣口、出氣口、測(cè)溫口、壓力檢測(cè)口以及爐門位置，均已有成熟技術(shù)可實(shí)現(xiàn)密封。因此，設(shè)備的耐壓能力是由高強(qiáng)度鋼爐體和緊貼爐體內(nèi)壁上的聚四氟乙烯內(nèi)膽組合來(lái)實(shí)現(xiàn)的。另外，由于聚四氟乙烯的使用溫度不能超過(guò)250°C，因此良好的保溫系統(tǒng)可以盡量降低反應(yīng)區(qū)域的熱量散失，從而保證聚四氟乙烯內(nèi)膽的環(huán)境溫度低于其正常使用溫度，以確保聚四氟乙烯層的耐壓能力。
[0040]微波、高溫、高壓結(jié)合:可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)微波高溫?zé)Y(jié)或合成過(guò)程中加壓操作。以結(jié)構(gòu)陶瓷為例，其燒結(jié)溫度高，且微波真空燒結(jié)及微波常壓燒結(jié)得到的產(chǎn)品密度相對(duì)較低，不能滿足高性能結(jié)構(gòu)陶瓷的密度要求，進(jìn)而影響其使用性能。因此在高溫?zé)Y(jié)的前提下增加氣壓壓力燒結(jié)，可得到密度很高的燒結(jié)件。可見，所單獨(dú)使用微波-高溫，則無(wú)法到達(dá)需要的產(chǎn)品密度。另外，若單獨(dú)使用微波-壓力操作時(shí)，溫度達(dá)不到需要的高度，密度依然無(wú)法提高。因此微波、高溫、壓力結(jié)合可實(shí)現(xiàn)高性能高密度件的燒結(jié)。實(shí)際上，現(xiàn)已有微波高溫加壓設(shè)備，但其具體的加壓方式與氣體加壓不同，該類設(shè)備是采用液壓加壓方式進(jìn)行。此方式主要存在零件外形尺寸受模具限制，反應(yīng)物料在高溫下易與模具發(fā)生反應(yīng)等問(wèn)題。對(duì)于外形復(fù)雜的零件，液壓燒結(jié)法受模具限制，往往需要將材料熱壓燒結(jié)成圓餅狀，然后用金剛石砂輪切割、磨削成需要的外形，效率較低。因此，微波、高溫、氣壓壓力燒結(jié)可以直接對(duì)復(fù)雜的零件進(jìn)行燒結(jié)并能夠滿足各項(xiàng)燒結(jié)需要，較目前的微波液壓燒結(jié)的效率高，加工周期短。
[0041]壓力實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵是微波發(fā)生裝置結(jié)構(gòu)的改變。這是因?yàn)椋w設(shè)備的耐壓能力，除了微波發(fā)生系統(tǒng)之外，其它系統(tǒng)的耐壓能力可以有成熟的解決方案。如爐體采用加厚的高強(qiáng)度鋼，爐門、測(cè)溫系統(tǒng)采用機(jī)械密封等。而微波發(fā)生系統(tǒng)，是由微波源I和波導(dǎo)構(gòu)成，其中波導(dǎo)可以采用簡(jiǎn)單的增加壁厚的方式來(lái)提高耐壓能力形成耐壓波導(dǎo)3，但是微波源I難以做到。因此，需要在微波源I的前方設(shè)置壓力密封。因此，本實(shí)用新型采用在微波源天線安插口設(shè)置透波耐壓件2，目的是用透波耐壓件2將壓力密封在耐壓波導(dǎo)3和爐體7內(nèi)，而在微波源I的位置，仍然為正常的常壓運(yùn)行。其中，透波耐壓件2采用陶瓷壁體、聚四氟乙烯壁體、全氟烷氧基樹脂壁體(PFA)、改性聚四氟乙烯壁體(TFM)、聚醚醚酮樹脂壁體(PEEK)、透波工程塑料壁體等介電常數(shù)低、介質(zhì)損耗低的結(jié)構(gòu)壁體，具有既耐壓又透波的特點(diǎn)。
[0042]實(shí)施時(shí)，高溫微波氣壓裝置包括爐體7、微波發(fā)生裝置、保溫系統(tǒng)、測(cè)溫裝置、氣壓系統(tǒng)和PLC控制器。其中微波發(fā)生裝置、測(cè)溫裝置、氣壓裝置均連接于爐體上，保溫裝置位于爐體7內(nèi)，PLC控制器位于爐體7外。其中，爐體7包括高強(qiáng)度鋼(金屬承壓層702)以及緊貼于高強(qiáng)度鋼壁體外的冷卻護(hù)套701。爐門8位置采用平板法蘭加密封墊圈(密封圈)進(jìn)行機(jī)械密封。上述裝置可實(shí)現(xiàn)大尺寸工作區(qū)間的壓力密封。
[0043]微波發(fā)生裝置的結(jié)構(gòu)為耐壓結(jié)構(gòu)，可以耐受1MPa壓力。該結(jié)構(gòu)主要由耐壓波導(dǎo)3、透波耐壓件2、壓緊裝置4和微波源I組成，其裝配方式如圖3所示。微波源I產(chǎn)生的微波，透過(guò)透波耐壓件2進(jìn)入耐壓波導(dǎo)3，在耐壓波導(dǎo)3形成諧振并傳輸，最后送入不銹鋼腔體(金屬承壓層702)內(nèi)。其中透波耐壓件2采用特種陶瓷壁體、聚四氟乙烯壁體、全氟烷氧基樹脂壁體(PFA)、改性聚四氟乙烯壁體(TFM)、聚醚醚酮樹脂壁體(PEEK)、透波工程塑料壁體等介電常數(shù)低、介質(zhì)損耗低的結(jié)構(gòu)壁體。微波發(fā)生裝置依應(yīng)用工藝需要可在爐體側(cè)面，以平行布局、垂直布局等方式進(jìn)行布局。
[0044]反應(yīng)過(guò)程所需的高壓是通過(guò)壓縮機(jī)將氧氣、惰性氣體從爐門管道通過(guò)加壓進(jìn)氣口10送入爐體實(shí)現(xiàn)氣體壓力。其中透波耐壓件2用于同時(shí)實(shí)現(xiàn)微波能的傳輸和壓力密封。
[0045]保溫系統(tǒng)采用置于爐體7內(nèi)的保溫盒體9，保溫盒體9的壁體采用耐火度> 1700°C的陶瓷纖維壁體，為長(zhǎng)方體或圓桶狀。燒結(jié)區(qū)在保溫盒體9的中心位置。良好的保溫系統(tǒng)，可將物料轉(zhuǎn)化的熱量盡可能地留在燒結(jié)區(qū)域以實(shí)現(xiàn)需要的燒結(jié)溫度、提高微波能效率，同時(shí)盡可能減少熱量的傳遞。
[0046]氣壓系統(tǒng)包括進(jìn)氣系統(tǒng)、出氣系統(tǒng)、壓力檢測(cè)和控制系統(tǒng)。其中壓力檢測(cè)和控制系統(tǒng)由于壓力傳感器13會(huì)受微波干擾，因此在壓力檢測(cè)位置需要設(shè)置抑波裝置，此抑波裝置可以是單孔或密布圓形小孔的金屬板，可確保壓力檢測(cè)的準(zhǔn)確度。
[0047]爐體7從外到里是由冷卻護(hù)套701和不銹鋼爐腔(金屬承壓層702)構(gòu)成。不銹鋼爐腔(金屬承壓層702)與微波發(fā)生裝置相連接，不銹鋼爐腔(金屬承壓層702)與微波發(fā)生裝置的焊接面上設(shè)置有若干固定排列的縫隙，用于均勻饋入微波。爐體7承壓可達(dá)lOMPa。微波功率視具體工藝需要可采用2450MHz微波源I均勻組合分布的方式，或采用915MHz大功率微波源I進(jìn)行布局。
[0048]保溫盒體9置于聚四氟乙烯內(nèi)膽(內(nèi)膽層)內(nèi)，保溫盒體9采用耐溫1700°C以上的陶瓷纖維成型模塊，良好的保溫條件可減少熱量流失。
[0049]保溫盒體9的底部設(shè)置有用于從底部支撐保溫盒體9并帶動(dòng)保溫盒體9旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)支撐機(jī)構(gòu)。旋轉(zhuǎn)支撐機(jī)構(gòu)對(duì)保溫盒體9起固定和支撐的作用；旋轉(zhuǎn)支撐機(jī)構(gòu)帶旋轉(zhuǎn)功能，以利于保溫盒體9內(nèi)每個(gè)位置的物料均能均勻的受到微波輻射。旋轉(zhuǎn)支撐機(jī)構(gòu)包括貼合在保溫盒體9底部的底板、支撐在底板底部并延伸到爐體7外的轉(zhuǎn)桿以及設(shè)于爐體7外并用于驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)桿旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)。旋轉(zhuǎn)支撐機(jī)構(gòu)對(duì)保溫盒體9起固定和支撐的作用；旋轉(zhuǎn)支撐機(jī)構(gòu)帶旋轉(zhuǎn)功能，利于保溫盒體9內(nèi)每個(gè)位置物料均能均勻的受到微波輻射。轉(zhuǎn)桿與爐體7之間采用磁流體密封。其中磁流體密封具有以下優(yōu)點(diǎn):穩(wěn)定性好、不凝聚、不沉淀、不分解；飽和磁化強(qiáng)度高。
[0050]本實(shí)施例中，保溫盒體9的底部設(shè)置有用于從底部支撐保溫盒體9的支撐機(jī)構(gòu)。支撐機(jī)構(gòu)對(duì)保溫盒體9起固定和支撐的作用。支撐機(jī)構(gòu)包括貼合在保溫盒體9底部的底板以及支撐在底板底部并與爐體7內(nèi)部固接的支撐件。
[0051]氣壓控制系統(tǒng)包括壓力監(jiān)測(cè)、進(jìn)氣控制和出氣控制，其中壓力監(jiān)測(cè)中采用濾波處理避免壓力傳感器13受微波干擾，進(jìn)氣和出氣采用電動(dòng)控制閥門，可通過(guò)PLC控制器實(shí)現(xiàn)自動(dòng)恒壓控制。
[0052]冷卻系統(tǒng)用于爐體7冷卻、微波發(fā)生裝置冷卻和電控閥門冷卻,其中爐體7冷卻的目的是防止?fàn)t體7溫度過(guò)高產(chǎn)生變形從而影響密封性能。
[0053]爐門8上設(shè)置密封圈，用于實(shí)現(xiàn)爐體7的高壓密封。爐門8上設(shè)置加壓進(jìn)氣口 10、熱電偶測(cè)溫座14、排氣口 11、防爆閥門、壓力傳感器13?？赏ㄟ^(guò)PLC控制器實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度和氣體壓力的檢測(cè)、顯示和調(diào)節(jié)。
[0054]以上所述僅為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本實(shí)用新型，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，本實(shí)用新型可以有各種更改和變化。凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種微波發(fā)生裝置，其特征在于， 包括用于發(fā)出微波的微波源(I)、用于承壓和透射微波的透波耐壓件(2)和用于承壓和傳輸電磁波并饋能的耐壓波導(dǎo)(3)， 所述微波源(I)的饋能天線置于所述透波耐壓件(2)中，所述饋能天線與所述透波耐壓件(2)共同接入到所述耐壓波導(dǎo)(3)內(nèi)，所述耐壓波導(dǎo)(3)的內(nèi)壁面圍合形成微波諧振腔，以使所述微波源(I)產(chǎn)生的微波透過(guò)所述透波耐壓件(2)進(jìn)入所述耐壓波導(dǎo)(3)并在所述耐壓波導(dǎo)(3)內(nèi)形成諧振傳輸?shù)侥繕?biāo)腔體內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微波發(fā)生裝置，其特征在于， 所述透波耐壓件(2)通過(guò)壓緊裝置(4)緊壓在所述耐壓波導(dǎo)(3)內(nèi)； 所述壓緊裝置(4)的底部貼合有密封墊片(12)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的微波發(fā)生裝置，其特征在于， 所述透波耐壓件(2)為管口帶環(huán)形凸緣(201)的圓底試管狀結(jié)構(gòu)(202)，所述環(huán)形凸緣(201)用于提供所述壓緊裝置(4)固定和緊壓密封在所述透波耐壓件(2)上的作用平面；所述透波耐壓件(2)的開口朝向所述微波源(I)方向布置， 所述壓緊裝置(4)緊壓在所述環(huán)形凸緣(201)上； 所述壓緊裝置(4)上開設(shè)有用于使所述透波耐壓件(2)的開口與所述微波源(I)連通的通孔(5)； 所述通孔(5)與所述透波耐壓件(2)的開口相匹配。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的微波發(fā)生裝置，其特征在于，所述透波耐壓件(2)的內(nèi)徑沿軸向等徑或者沿軸向漸變徑。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的微波發(fā)生裝置，其特征在于，所述壓緊裝置(4)的上部沿所述通孔(5)的外緣布設(shè)有用于插放所述微波源(I)防止微波泄漏的安裝凸臺(tái)(6)。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的微波發(fā)生裝置，其特征在于，所述透波耐壓件(2)的壁體為高純石英壁、氧化鋁壁、氮化硅壁、微晶玻璃壁、聚四氟乙烯壁、全氟烷氧基樹脂壁、改性聚四氟乙烯壁、聚醚醚酮樹脂壁中的至少一種。
7.一種微波高溫氣壓裝置，其特征在于，包括權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的微波發(fā)生>j-U ρ?α裝直。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的微波高溫氣壓裝置，其特征在于， 包括爐體⑵和爐門(8)， 所述爐門(8)密封連接在所述爐體(7)的開口上， 所述爐體(7)上連有用于向所述爐體(7)內(nèi)加壓的加壓裝置， 所述爐體(7)包括用于承壓和隔離微波的金屬承壓層(702)以及設(shè)于所述金屬承壓層(702)外用于冷卻所述爐體(7)的冷卻護(hù)套(701)， 所述爐體(7)的內(nèi)腔中裝有用于物料燒結(jié)并減少熱量流失的保溫盒體(9)， 所述微波發(fā)生裝置設(shè)置在所述爐體(7)上，以使所述微波發(fā)生裝置所產(chǎn)生的微波通過(guò)所述耐壓波導(dǎo)(3)傳輸?shù)剿鰻t體(7)內(nèi)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的微波高溫氣壓裝置，其特征在于， 所述爐體(7)的所述金屬承壓層(702)對(duì)應(yīng)于所述微波發(fā)生裝置的所述耐壓波導(dǎo)(3)的位置上開設(shè)有用于微波饋入的裂縫或者通槽； 所述爐門(8)上設(shè)置有用于與所述爐體(7)密封配合以實(shí)現(xiàn)所述爐體(7)高壓密封的密封圈； 所述爐體(7)上開設(shè)有加壓進(jìn)氣口(10)和排氣口(11)。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的微波高溫氣壓裝置，其特征在于， 所述爐體(7)上設(shè)置有壓力傳感器(13)和熱電偶測(cè)溫座(14)； 所述壓力傳感器(13)與所述爐門(8)連接的部位設(shè)置有抑波裝置， 所述抑波裝置為帶單孔或密布孔的金屬板； 所述爐體(7)外還設(shè)有用于控制所述爐體(7)內(nèi)溫度和氣體壓力的PLC控制器。
【文檔編號(hào)】F27B5/00GK204100776SQ201420532953
【公開日】2015年1月14日 申請(qǐng)日期:2014年9月16日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月16日
【發(fā)明者】李德華, 潘慧娟, 向伯榮, 李斌 申請(qǐng)人:湖南華冶微波科技有限公司