一种微波就地加热机及其微波加热墙的制作方法

本发明涉及道路养护设备技术领域，具体涉及一种微波就地加热机用微波加热墙，还涉及一种具有此微波加热墙的微波就地加热机。

背景技术：

加热机用于沥青路面的加热软化，就地加热技术是就地热再生的一项核心技术，目前国内外厂家的加热机主要存在以下几方面缺陷：

(1)路面烤焦、环境污染。路面加热机多采用燃油/气明火加热、燃气红外线加热或柴油热风循环加热方式，沥青路面加热温度不易准确控制，易造成沥青路面1mm～5mm表层沥青的老化和焦化，再生后路面的路用性能下降，且施工过程多伴有大量的有毒蓝烟，存在严重的环境污染问题；

(2)加热深度不够，工况适应性差。现有路面加热机加热深度为30mm～50mm深，导致再生厚度仅能局限于30mm～50mm，深层的病害得不到很好的处理，工况适应性差；

(3)加热深度过深，深层级配发生改变。采用2.45ghz频率微波加热沥青路面技术，其加热深度可达150mm，而实际就地热再生深度均小于80mm，故80mm～150mm沥青层的加热能量全部浪费，能源利用率偏低，且车辆驶过后易造成深层沥青材料的推挤，使原路面级配发生改变，影响再生路面质量。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供了一种微波就地加热机及其微波加热墙，采用5.8ghz频率磁控管微波加热技术，沥青路面有效加热深度75mm～80mm，具有高效节能环保、加热深度适中、层间温度梯度小、加热均匀优点。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种微波就地加热机用微波加热墙，其特征是，包括微波加热框架，微波加热框架内部均匀排列有若干排微波加热组件，每个微波加热组件包括微波发生磁控管、波导天线和透波保护板，微波发生磁控管用于产生5.8ghz频率的微波能，微波发生磁控管的微波放射口下方连接波导天线，波导天线的下方水平设置透波保护板。

进一步的，微波加热墙包括主微波加热墙和两个分别位于主微波加热墙左右侧位置的副微波加热墙，主微波加热墙与两侧副微波加热墙的结构相同，两个副微波加热墙与主微波加热墙相铰接，以使副微波加热墙相对主微波加热墙实现90°翻转。

进一步的，微波发生磁控管采用水冷式微波磁控管，冷却介质为水、导热油或冷却液。

进一步的，相邻排的微波发生磁控管排放顺序相同，每排中相邻微波发生磁控管的出液管和进液管相连通，冷却介质流经进液管和出液管对微波发生磁控管进行液冷式降温。

进一步的，依次排放的副、主、副微波加热墙之间采用串联的冷却管道进行液冷散热。

进一步的，在微波加热墙的四周布置有微波屏蔽装置，所述微波屏蔽装置包括从内到外依次设置的扼流槽弹片、柔性屏蔽链网ⅰ和柔性屏蔽链网ⅱ。

进一步的，扼流槽弹片至波导天线的直线距离为40mm～50mm，扼流槽弹片抑制片高度为波导天线波长λg/4，柔性屏蔽链网ⅰ至波导天线的直线距离为80mm～90mm，柔性屏蔽链网ⅱ至柔性屏蔽链网ⅰ的直线距离为30mm。

进一步的，在微波加热墙的四周布置有微波泄漏检测装置，所述微波泄漏检测装置，包括依次相连的信号采集天线、阻抗匹配电路、检波电路、放大电路和报警指示灯，信号采集天线将泄漏出来的微波信号耦合后输入到阻抗匹配电路，阻抗匹配电路将所接收的信号传向检波电路，检波电路将非微波发出的频段信号滤去后送至放大电路，放大将信号进行处理后与预设定值进行放大、比较、判定并将判定结果信号输入到报警电路中，报警电路根据结果决定是否报警提示。

相应的，本发明还提供了一种微波就地加热机，包括底盘行走系统，底盘行走系统上承载有机架，机架从前向后依次设有驾驶室、副发动机、发电机组和变压器箱，其特征是，在机架的下方还设有多组上述的微波加热墙，发电机组和变压器箱为微波加热墙提供工作电源。

进一步的，主微波加热墙的顶端面通过伸缩套管连接机架底部，副微波加热墙的底端通过可伸缩的液压杆与机架底部相连，在液压杆伸缩运动时可使副微波加热墙相对主微波加热墙实现90°翻转。

与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：

1)本发明的微波加热墙采用5.8ghz频率磁控管微波加热技术，沥青路面有效加热深度75mm～80mm，加热过程无烟无焰，沥青无老化、焦化现象，解决了传统红外和热风加热方式易烤焦沥青路面导致环境污染和路用性能下降的难题；同时克服了现有采用2.45ghz频率微波加热沥青路面过深、深层路面材料易碾压推挤、能源利用率低、层间温度梯度大的缺陷，具有高效节能环保、加热深度适中、层间温度梯度小、加热均匀等优点；

2)采用独特的串联液冷散热技术，冷却介质为水、导热油或冷却液，散热均匀不存在死角，可有效控制液温，改善磁控管等关键元器件工作稳定性；

3)采用扼流槽弹片+柔性屏蔽链网多层屏蔽组合，对高频和低频电磁场都具有良好的屏蔽效果；

4)在微波加热墙的四周设有微波泄漏检测装置，当检测到有微波泄漏时可进行报警，提高设备的安全性。

附图说明

图1是本发明微波就地加热机的主视图；

图2是本发明微波就地加热机的俯视图；

图3是本发明微波就地加热机的立体图(左前45°)；

图4是本发明微波就地加热机的立体图(右后45°)；

图5是本发明微波就地加热机的行车状态图；

图6是微波加热墙加热网面结构示意图；

图7是图6的a-a剖视图；

图8是图6的b-b剖视图；

图9是图6的c-c剖视图；

图10是水冷式微波磁控管结构示意图；

图11是本发明微波磁控管的冷却管道结构示意图；

图12是本发明微波屏蔽装置布置示意图；

图13是本发明微波柔性屏蔽链网结构安装示意图；

图14是本发明微波泄漏检测装置工作原理图；

图15是现有技术中2.45ghz磁控管加热沥青路面随时间温升变化曲线图；

图16是本发明的5.8ghz磁控管加热沥青路面随时间温升变化曲线图。

附图标记：1、底盘行走系统，2、机架，3、发电机组，4、变压器箱，5、微波加热墙，5-1、微波加热框架，5-2、伸缩套筒，5-3、微波发生磁控管，5-3-1、电源接口，5-3-2、散热套，5-3-3、进液管，5-3-4、出液管，5-3-5、微波放射口，5-4、冷却管道，5-4-1、冷却管ⅰ，5-4-2、冷却管ⅱ，5-4-3、冷却管ⅲ，5-4-4、冷却管ⅳ，5-5、波导天线，5-6、透波保护板，5-7、微波屏蔽装置，5-7-1、扼流槽弹片，5-7-2、柔性屏蔽链网ⅰ，5-7-3、柔性屏蔽链网ⅱ，5-8、微波泄漏检测装置，5-8-1、信号采集天线，5-8-2、阻抗匹配电路，5-8-3、检波电路，5-8-4、放大电路，5-8-5、报警指示灯，5-9、主微波加热墙，5-10、副微波加热墙，6、冷却系统，7、副发动机，8、驾驶室；

l1、相邻波导天线左右前后距离，l2、透波保护板至沥青路面距离，l3、扼流槽弹片至波导天线的直线距离，l4、柔性屏蔽链网ⅰ至波导天线的直线距离，l5、柔性屏蔽链网ⅰ至柔性屏蔽链网ⅱ的直线距离，h、扼流槽弹片的抑制片高度，r、柔性屏蔽链网的最大网孔半径。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

如图1至图5所示，本发明的一种微波就地加热机，包括底盘行走系统1、机架2、发电机组3、变压器箱4、微波加热墙5、冷却系统6、副发动机7和驾驶室8；所述的底盘行走系统1的前后桥均采用驱动桥，上部承接机架2，并具备无级变速和全轮转向功能，发电机组3位于机架2的后部，变压器箱4设有若干组，位于机架2的左右两侧，相邻变压器箱4之间设有维修通道，微波加热墙5设有四组，均位于机架2的下方且可沿竖直方向升降，前轮和后轮中间设有两组，前轮之前和后轮之后分别设有一组，冷却系统6设有若干组，位于发电机组3的左右两侧，副发动机7位于机架2的前部，副发动机7左侧为驾驶室8。

每组微波加热墙5均包括主微波加热墙5-9和两个分别位于主微波加热墙左右侧位置的副微波加热墙5-10，两个副微波加热墙5-10与主微波加热墙5-9相铰接，参见图3和图4所示，主微波加热墙5-9的顶端通过伸缩套筒5-2与机架2底部相连，伸缩套筒5-2在伸缩运动时可实现微波加热墙5离地高度50mm～350mm的调节。副微波加热墙5-10的底端通过可伸缩的液压杆与机架底部相连，由于副微波加热墙5-10与主微波加热墙5-9相铰接，在液压杆伸缩运动时可使副微波加热墙5-10相对主微波加热墙5-9实现90°翻转。通过多个微波加热墙部件组合的方式，可依据实际需要调节加热地面的宽度。

主微波加热墙5-9与两侧副微波加热墙5-10的结构相同，下文就两者组成的整个微波加热墙进行详细描述，为了方便下文将直接称为微波加热墙(即整个微波加热墙的排列结构为副、主、副方式)。如图6至图9所述，微波加热墙包括微波加热框架5-1，所述微波加热框架5-1的顶部连接伸缩套筒5-2，伸缩套筒5-2的另一端连接机架2底部，如图6所示，微波加热框架5-1内部均匀排列有若干组微波加热组件，本发明中主微波加热墙5-9和两侧副微波加热墙5-10的长宽均相同，在微波加热框架5-1内部沿前后方向(长度方向)均匀设有三排微波加热组件，每个微波加热组件包括微波发生磁控管5-3、波导天线5-5和透波保护板5-6。此微波发生磁控管5-3用于产生5.8ghz频率的微波能，微波发生磁控管5-3的微波放射口5-3-5下方连接波导天线5-5，波导天线5-5的下方水平设置透波保护板5-6(具体可参见图7-图9)，本发明实施例中，波导天线5-5采用90°弯波导，透波保护板5-6的材质为聚四氟乙烯。波导天线5-5和透波保护板5-6用于传输5.8ghz频率的微波能。

本发明微波就地加热机工作时，发电机组3将柴油化学能转化成220v/380v电能，变压器箱4中设有低压变压器、高压变压器和整流二极管等，低压变压器用于给微波加热墙中微波发生磁控管5-3提供3.0v的灯丝电压，高压变压器和整流二级管构成的半波倍压整流电路给微波发送磁控管5-3提供4.65kv的阳极电压，将电能转化为源源不断的电磁能量，电磁能量通过波导天线5-5和透波保护板5-6介质以波的形式传输渗透到沥青路面介质内部，使介质损耗而发热，表现为沥青路面温度升高。此微波加热过程无烟无焰，沥青无老化、焦化现象，解决了传统红外和热风加热方式易烤焦沥青路面导致环境污染和路用性能下降的难题。

相邻微波加热组件中的波导天线5-5相邻左右前后距离l1均为30mm～50mm，透波保护板5-6至沥青路面距离l2为60mm～80mm，微波发生磁控管5-3加热沥青路面有效深度为75mm～80mm。

微波发生磁控管易在工作时发热而损坏，需进行冷却降温处理，于是微波发生磁控管5-3采用现有技术中水冷式微波磁控管，其结构详见图10所示，上部设有电源接口5-3-1，下部为微波发射口5-3-5，在磁控管的中间圆筒部设有散热套5-3-2，散热套5-3-2的侧壁上连通有进液管5-3-3和出液管5-3-4，散热套5-3-2与微波发生磁控管5-3内置真空管过盈配合，进液管5-3-3和出液管5-3-4上下、左右错开，低温的冷却介质通过低液位的进液管5-3-3进入，高温的冷却介质通过高液位的出液管5-3-4流出。

整个微波加热墙的冷却管道如图11所示，对于单独的主微波加热墙5-9或副微波加热墙5-10来说，每排中相邻微波发生磁控管5-3的出液管5-3-4和进液管5-3-3相连通，相邻排的微波发生磁控管5-3排放顺序相同，即相邻排的一侧所有微波发生磁控管的出液管5-3-4相连通，对应的，另一侧所有的进液管5-3-3相连通。从图11中可知，副微波加热墙5-10中，位于微波加热框架5-1后方的三排微波发生磁控管5-3的进液管5-3-3相连通，相应的，位于前方的三排微波发生磁控管的出液管5-3-4相连通，对于主微波加热墙5-9而言，位于微波加热框架前方的三排微波发生磁控管的进液管相连通，相应的，位于后方的三排微波发生磁控管的出液管相连通。

为了使整个微波加热墙的冷却效果连通，在微波加热框架边缘处引入冷却管道5-4。为了方便描述，以微波就地加热机前进方向来看，将位于主微波加热墙5-9左侧的副微波加热墙5-10简记为左侧副微波加热墙，相应的，将位于主微波加热墙5-9右侧的副微波加热墙5-10简记为右侧副微波加热墙。冷却管道5-4包括连通左侧副微波加热墙后方三排微波发生磁控管的进液管的冷却管道i5-4-1、连左侧副微波加热墙前方三排微波发生磁控管的出液管及主微波加热墙前方三排微波发生磁控管的进液管的冷却管道ii5-4-2，连通主微波加热墙后方三排微波发生磁控管的出液管及右侧副微波加热墙后方三排微波发生磁控管的进液管的冷却管道iii5-4-3，以及连通右侧副微波加热墙前方三排微波发生磁控管的出液管的冷却管道iv5-4-4。冷却介质由上面所述的冷却系统6提供，冷却介质可采用水、导热油或汽车发动机用冷却液，用户可根据具体条件选择适合的冷却介质。水适用于环境温度10摄氏度以上场合。导热油适用于车载再生剂的辅助加热场合。汽车发动机用冷却液主要适用于北方寒冷地区，目的是防止因环境温度过低导致的冷却介质结冰，引发冷却失效造成元器件损坏，无法正常工作。。冷却介质按照图11中箭头指示方向流动，即冷却介质从冷却管i5-4-4进入左侧副微波加热墙中三排微波发生磁控管的进液管，冷却介质从左侧副微波加热墙的后方一直连通流道左侧副微波加热墙的前方，从出液管中流出经冷却管ii5-4-2进入主微波加热墙三排微波发生磁控管的进液管，在从主微波加热墙后方的出液管流出经冷却管iii5-4-3进入右侧副微波加热墙后方的进液管，最终从右侧副微波加热墙的前方出液管流出经冷却管iv5-4-4流回冷却系统6中。也就是说依次排放的副、主、副微波加热墙之间采用串联的冷却管道进行液冷散热。

水冷散热方式系统结构简单紧凑，方便安装和维修保养，可以有效解决风冷散热方式冷却性能差及风道设计加工困难等问题，散热均匀不存在死角，可有效控制冷却介质的温度，改善磁控管等关键元器件工作稳定性。

为了取得良好的微波屏蔽效果，采用柔性屏蔽链网+扼流槽弹片多层屏蔽体防护设计。在微波加热墙5的四周布置微波屏蔽装置5-7，参见图7-图9以及图12所示，所述微波屏蔽装置5-7由扼流槽弹片5-7-1、柔性屏蔽链网ⅰ5-7-2、柔性屏蔽链网ⅱ5-7-3组成，扼流槽弹片5-7-1有四组，均位于柔性屏蔽链网ⅰ5-7-2的内侧，充当微波泄漏的第一层防护，其至波导天线5-5的直线距离l3为40mm～50mm，扼流槽弹片5-7-1抑制片高度h为波导天线5-5波长λg/4，柔性屏蔽链网ⅰ5-7-2通过若干个螺栓环形固定在微波加热墙5的四周，其至波导天线5-5的直线距离l4为80mm～90mm，柔性屏蔽链网ⅱ5-7-3位于柔性屏蔽链网ⅰ5-7-2的外侧，通过若干个螺栓环形固定在微波加热墙5的四周，其至柔性屏蔽链网ⅰ5-7-2的直线距离l5为30mm，柔性屏蔽链网ⅰ5-7-2和柔性屏蔽链网ⅱ5-7-3的最大网孔半径r为6mm(参见图13所示)，采用柔性屏蔽链网+扼流槽弹片多层屏蔽组合后，微波加热墙外侧5cm位置的微波泄漏量可控制在2mw/cm²以内，取得良好的微波屏蔽效果。

此外，为了提高微波加热墙中各元件的安全性，在微波加热墙5的四周布置有微波泄漏检测装置5-8，所述的微波泄漏检测装置5-8，由依次相连的信号采集天线5-8-1、阻抗匹配电路5-8-2、检波电路5-8-3、放大电路5-8-4和报警指示灯5-8-5组成，具体电路参见图14所示。阻抗匹配电路包括串联的电容c1和电感l1，在电容c1和电感l1的节点串联电感l2接地。检波电路包括比较器u1构成的滤波器，放大电路包括比较器u2构成的比较器，此属于现有技术，具体电路原理图可参见图14。此微波泄漏检测装置工作时，信号采集天线5-8-1将泄漏出来的微波信号耦合后输入到阻抗匹配电路5-8-2，阻抗匹配电路5-8-2将所接收的信号传向检波电路5-8-3，检波电路5-8-3将非微波发出的频段信号滤去后送至放大电路5-8-4，放大电路5-8-4将接收的信号进行处理后与预设定值(检波电路5-8-3的输出值)进行放大、比较、判定并将判定结果信号输入到报警电路5-8-5中，报警电路5-8-5根据结果决定是否报警提示，如果放大电路5-8-4的监测结果达到了预设的门阀值，报警电路5-8-5进行报警指示，否则不会报警。

本发明微波就地加热机的工作原理如下：驾驶员进入驾驶室8中，启动微波就地加热机的发电机组3和副发动机7，在底盘行走系统1驱动下，作业速度一般3m/min左右，微波加热墙5离地高度为50mm～70mm，由发电机组3和变压器箱4为微波加热墙5提供工作电源，微波加热墙5中微波发送磁控管放射出5.8ghz频率微波对沥青路面进行加热，沥青路面加热深度75mm～80mm，将沥青路面加热提升至施工温度160℃～180℃。微波加热墙5易在工作时发热而损坏，启动冷却系统6提供冷却介质进行循环，对微波加热墙中磁控管进行冷却降温处理，有效解决了风冷散热方式冷却性能差及风道设计加工困难等问题，散热均匀不存在死角，可有效控制冷却液的温度，改善磁控管等关键元器件工作稳定性。

为了对比现有技术中2.45ghz频率微波的就地加热机与本发明中5.8ghz频率微波的就地加热机对沥青路面的加热效果，分别采用这两个设备对沥青路面加热1～6分钟，然后停止加热1分钟。效果可参见图15和图16所示，其中图15是现有技术中2.45ghz频率微波随时间温升变化曲线图，图16是本发明5.8ghz频率微波的随时间温升变化曲线图。从图中可以看出，本发明的微波就地加热机可在更短时间内迅速提升路面温度，路面相同深度处的温度更高，并且层间温度梯度小，加热均匀。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。