管状波导施用装置的制造方法
【专利摘要】一种微波加热设备，其具有形成加热腔室的管状波导施用装置，并且具有用于将待处理的制品维持在所述腔室的中心轴线附近的微波透射的定中心元件。制品在与微波传播方向相同或者相反的方向上传输通过所述腔室。在制品进出口处进入所述腔室内的圆柱形扼流装置防止微波泄漏，并允许用于大制品的大的开口。在某些方式中，在所述腔室内与管状施用装置共轴的低损耗内管被用于将待加热制品限制在腔室中心轴线的附近，以被具有TM01场图的微波有效地加热。
【专利说明】
管状波导施用装置
技术领域
[0001] 本发明通常设及微波加热设备，并且更特别地，设及使用微波来加热或干燥制品 的波导施用装置。
【背景技术】
[0002] 微波经常被用于工业过程W加热或干燥制品。例如，美国专利No. 4，497，759公开 了一种波导系统，用于介电加热连续地供给经过管状波导施用装置的拉成杆的晶体状聚合 物。狭窄的波导施用装置所具有的内径为95.6mm，运就将其限制为应用于小直径的制品，例 如拉制的聚合物杆。对于其中单独的制品或制品串被连续地供给经过波导施用装置的连续 加热和干燥过程来说，开口被提供在施用装置的相对端部，用于制品进出。但是，微波福射 也可W经过所述开口泄漏，特别是当所述开口大W适应大直径制品时。
【发明内容】
[0003] 体现本发明特征的微波加热设备的一种实施方式包括管状波导施用装置，其具有 第一端和相对的第二端W及圆形横截面。管状施用装置在第一端和第二端之间形成加热腔 室。波导供给件在第一端处连接于微波源和管状波导施用装置之间，W使微波从第一端传 播经过管状波导施用装置到第二端，在加热腔室内具有TMoi场图。第一圆柱形微波扼流装置 与管状波导施用装置在第一端处串联连接，并且第二圆柱形微波扼流装置与管状波导施用 装置在第二端处串联连接。第一和第二圆柱形微波扼流装置具有用于待加热制品的开口 端，从而进出管状波导施用装置。沿着加热腔室的长度设置的透射微波的定中屯、元件将制 品限制在加热腔室中屯、轴线的附近。
[0004] 另一种实施方式的微波加热设备包括管状波导施用装置，其具有第一端和相对的 第二端，并在第一端和第二端之间形成加热腔室，W及沿着其中屯、线的轴。微波源将微波能 量供给至管状波导施用装置内。透射微波的内管被置于加热腔室内，与管状波导施用装置 共轴。沿着加热腔室的长度设置的透射微波的定中屯、元件保持内管与管状波导施用装置共 轴。
【附图说明】
[0005] 本发明的运些特征在下文的说明书、所附的权利要求和附图中更加详细地描述， 其中：
[0006] 图1为体现本发明的特征的管状波导施用装置的等距视图；
[0007] 图2为图1的波导施用装置的分解图；
[0008] 图3A和3B为图1的施用装置中的扼流装置的等距视图和横截面侧视图；
[0009] 图4A和4B为体现本发明的特征的管状波导施用装置的侧视图和俯视图；
[0010]图5A和5B为图4A和4B的波导施用装置的出口端部分的放大图；
[0011]图6为体现本发明特征的包括透射的制品导向内管的另一种实施方式的管状波导 施用装置的侧视图；
[0012] 图7为图6的波导施用装置的入口端的放大图；
[0013] 图8为图6的波导施用装置中内管的支撑部分的放大图；
[0014] 图9为用于图6的波导施用装置的内管的支撑环的等距视图；
[0015] 图10A和10B为图6的波导施用装置的内管中的引导导管的等距视图和横截面视 图；并且
[0016] 图11为体现本发明特征的包括螺旋输送器的另一种实施方式的管状波导施用装 置的分解等距视图。
【具体实施方式】
[0017] 在图1和2中示出体现本发明的特征的微波加热设备，其包括管状波导施用装置。 在本实施例中所示的施用装置20包括串联设置的五个管状波导节段22-26。每个波导节段 在每个端部处具有圆形凸缘28。但是施用装置可W由单一的波导节段或者任意数量的端对 端连接的节段构成。陶瓷杆支撑件30夹在连续的波导节段的面对的凸缘28之间。陶瓷杆32 由电绝缘材料制成，例如氧化侣，陶瓷杆延伸穿过杆支撑件30内的孔，并延伸进入和穿过当 所述节段螺栓连接在一起时形成的圆柱形腔室34。在施用装置的中间节段24的外侧上的支 撑件36还提供接收延伸穿过腔室34的陶瓷杆32的端部的孔。基本上透射微波的陶瓷杆用作 支撑制品串并将它们界定在施用装置的中屯、轴的附近内的定中屯、元件。所述制品串由输送 设备输送通过腔室34,例如机动化的卷筒供给和收集系统(未示出）或者任何适用于正被加 热的特定制品的输送器。
[0018] 通过矩形波导供给件38在第一管状波导节段22的入口端40处，微波源例如W 915MHz或2450MHz将微波37注入波导施用装置20内。微波沿着波导20由入口端40传播至位 于最后的波导节段26的远端处的出口端41。微波在与腔室轴线平行的传播方向42上行进通 过腔室34。未被制品吸收的微波能量通过矩形波导区段39离开最后节段26,到达虚载荷，防 止反射回到所述腔室。但是其还能够在没有虚载荷的情况下运行，并允许微波能量朝向微 波源反射返回，并且W运种方式，使得施用装置的有效长度加倍。矩形波导供给件38的定义 供给件的Η平面的长边垂直于腔室的轴线44, W在腔室内产生微波场图，其主要为TMoi模式， 并具有一些TEoi。轴对称的TMoi场帮助对沿着管状施用装置中屯、输送的制品提供均匀地加 热和干燥施用装置。
[0019] 位于腔室34每个端部处的圆柱形微波扼流装置46在第一个和最后一个波导节段 22、26处通过适配器48与施用装置串联连接。空气通风室半部50、51围绕适配器48安装，并 通过安装片52相互连接并连接至适配器48。每个通风室具有端口 54。为了保持腔室34干燥， 空气由鼓风机被吹送进入所述端口之一，穿过有小孔的适配器4的往着腔室长度流动，并通 过出口适配器排放并排出另一个端口。入口管和出口管56、57提供开口 58、59，W允许制品 进出管状腔室。被波导施用装置20处理的制品，例如要干燥的材料串，沿着轴线44沿着传播 方向42或者与传播方向42相反地被连续地拉动通过所述腔室。陶瓷杆32拾取制品串中的凹 部，W保持其基本上定中屯、在施用装置的轴线44上。开口58、59可W具有241mm(9.5in)的直 径，W容纳大尺寸制品。
[0020] 每个扼流装置46(在图3A和3B中W半部的形式示出）包括六个分区段的圆形环60， 其由扼流装置的内壁62径向向内地延伸。所述环可W是连续的环面，但是当它们被分区段 成由间隙63分离的弓形区段时，便于扼流装置的制造。分区段的环60为导电的，其沿着扼流 装置共轴地设置在间隔开的位置处，例如设置在微波频率的大约每四分之一波长(λ/4)处。 连续的分区段的环之间的间隙在本实施例中示出为在圆周方向上偏移W防止它们轴向对 齐。在915MHz系统中，在扼流装置的轴向方向上，所述环的宽度W约为71mm(2.8in);所述环 在径向方向上的高度Η为约73mm(2.9in)。凸缘64、65在圆柱形扼流装置46的每个端部处连 接至适配器48上的凸缘W及入口和出口管56、57。扼流装置防止微波能量通过在管56、57的 端部中的开口 58、59泄漏。对于安装通过在915MHz系统中具有152mm(6in)或更小的直径或 者在2450MHz系统中具有57mm(2.25in)或更小的直径的扼流装置的狭窄制品来说，可W使 用不具有环的直管扼流装置。
[0021] 在图4A和4B中示出另一种方式的管状微波施用装置。所述施用装置70类似于图1 的施用装置20，但是直径更小并且长度更短，而且经设计W在2450M化下运行。通风室72在 相对的端部74、75处被连接至施用装置70。如在图5A和5B中所示的，由通风室72所围绕的圆 形波导的端部为具有小孔的，空气通过多个孔76在一端部处吹进施用装置的腔室内，并在 另一端部处通过通风室72被吹出。
[0022] 在图6中示出另一种方式的管状波导施用装置。所述施用装置80由形成内部加热 腔室82的两端开口的圆形波导构成。内管84为基本上透射微波的，沿着施用装置的中屯、线 延伸W包含所要加热或烹任的制品。尽管仅W实施例的方式示出图6的施用装置，但是透射 微波的内管可W在所描述的任意施用装置中使用。输送设备(未示出）输送制品通过施用装 置80。例如，输送设备可W是输送制品串的卷绕系统，或者在腔室的中屯、轴附近由内管支撑 的狭窄的传送带。管84由低损耗微波材料构成，例如氧化侣、石英、聚丙締或者其它低损耗 塑料。透射微波的定中屯、环86的外径约等于施用装置80的内径，其在腔室82内间隔布置。内 管84接收于定中屯、环86的中屯、孔内（图9)，所述定中屯、环86作用为定中屯、元件，在腔室内支 撑并定中屯、内管。如在图7中所示的，微波87通过矩形波导供给件88在施用装置的入口端89 附近被引导进施用装置80内。通过在管的端部部分中形成的孔90,空气还被供给经过矩形 波导供给件88,进入加热腔室82,并进入内管84的内部，从而沿着施用装置的长度形成气流 92。如图6所示，内管84在其相对端部93具有类似的孔90，空气通过所述孔被抽出内管，并经 过矩形波导负载区段94,所述负载节段94通到虚载荷和空气排出口。当然，通过将空气吹进 出口端93内并由入口端89抽出，气流可W与微波传播方向95和制品流动方向96相反地设 置。
[0023] 如图8-10中最佳地所示，支撑内管84的定中屯、环86具有通孔97,从而允许空气W 较小的阻力流经加热腔室82。Te打on⑩导管98在环86的位置处被压装配进内管84的内部， W防止所述环84使管变形，并使下垂搁浅的制品再定中屯、。如同定中屯、环86,导管98同样作 用为定中屯、元件，其具有穿过它们的外壳的空气孔99, W允许空气穿过所述管。每个导管98 具有中屯、孔100,其外周使得在管84中前进的制品串再次定中屯、。导管98的端部从外径朝向 中屯、孔100向内逐渐变细，从而将不具有尖锐边缘的渐进的导向表面101提供至进入导管的 孔的制品串。尽管导管98的出口端被示出为是逐渐变细的并且不是必须的，但是运使得导 管是对称的，用于可逆地组装。
[0024] 在图11中示出另一种方式的管状波导施用装置。施用装置104在下部制品进入端 通过短支撑件106并在上部制品出口端处通过高支撑件107被支撑在斜面上。就像图6的波 导施用装置80,图11的使用装置104具有微波透射内管108,气如在图6中所示的被支撑在由 Ξ个环形波导节段110A-C和波导端部节段112、113形成的内部加热腔室内。但是加热腔室 可W由一个、两个、或多于Ξ个的波导节段构成。内管108和波导节段110A-C在图11中所示 为被去除的，从而显示腔室的内部。例如，通过连接至下端波导节段112的矩形波导供给件 114进入腔室内的微波能量流动通过圆形波导节段110A-C和上端波导节段113,并离开输出 矩形负载区段116,到达虚载荷。在下端和上端的扼流装置部分118、119削弱了微波泄漏。传 输设备，在本实施例中为螺旋输送器或者螺旋推运器120,通过位于上端处的马达122和齿 轮124旋转，它使得浆料或微粒材料输送通过加热腔室。螺旋推运器120拉动所要处理的材 料通过料斗126底部中的开口，并将其向上输送经过波导施用装置104。微波处理的材料下 落通过出口开口，进入在施用装置的上端处的斜道128。
【主权项】
1. 一种微波加热设备，包括： 管状波导施用装置，其具有第一端和相对的第二端以及圆形横截面并且在所述第一端 和第二端之间形成加热腔室，并且具有的轴线沿着所述加热腔室的中心线； 微波源； 波导供给件，其在第一端处连接在所述微波源和所述管状波导施用装置之间，以使微 波从第一端传播穿过所述管状波导施用装置到第二端，在所述加热腔室内具有TMQ1场图； 在第一端处与所述管状波导施用装置串联连接的第一圆柱形微波扼流装置和在第二 端处与所述管状波导施用装置串联连接的第二圆柱形微波扼流装置，其中所述第一和第二 圆柱形微波扼流装置具有开口端，用于使要加热的制品通过所述第一和第二圆柱形微波扼 流装置进出所述管状微波施用装置； 透射微波的定中心元件，其沿着所述加热腔室的长度设置，以将制品限制在加热腔室 的轴线的附近。2. 根据权利要求1所述的微波加热设备，其特征在于，每个所述第一和第二圆柱形微波 扼流装置包括圆柱形内壁和多个传导性圆环，每个所述传导性圆环沿着所述圆柱形微波扼 流装置的长度以间隔开的位置从圆柱形内壁径向向内地延伸。3. 根据权利要求2所述的微波加热设备，其特征在于，每个所述传导性圆环包括间隔开 一定间隙的多个弓形区段。4. 根据权利要求3所述的微波加热设备，其特征在于，连续的传导性圆环的所述弓形区 段之间的间隙是在圆周方向上偏移的。5. 根据权利要求1所述的微波加热设备，其特征在于，进一步包括虚载荷，其在第二端 处连接至所述管状波导施用装置，以防止反射。6. 根据权利要求1所述的微波加热设备，其特征在于，所述波导供给件包括径向地连接 至所述管状波导施用装置的矩形波导，并且其中，所述矩形波导具有垂直于所述管状波导 施用装置的轴线的Η平面。7. 根据权利要求1所述的微波加热设备，其特征在于，进一步包括共轴地延伸穿过所述 加热腔室的透射微波的内管。8. 根据权利要求7所述的微波加热设备，其特征在于，包括使得所述内管沿着所述管状 波导施用装置的轴线定中心的透射微波的定中心元件。9. 根据权利要求8所述的微波加热设备，其特征在于，所述定中心元件为定中心环，每 个所述定中心环具有约等于所述管状波导施用装置的内径的外径，并且具有接收所述内管 的中心孔，以沿着所述管状微波施用装置的轴线支撑所述内管。10. 根据权利要求9所述的微波加热设备，其特征在于，所述内管和所述定中心环具有 空气孔，以允许空气流动穿过所述加热腔室。11. 根据权利要求8所述的微波加热设备，其特征在于，进一步包括在所述定中心元件 的位置处安装在所述内管中的多个透射微波的导管，每个所述导管具有与所述管状波导施 用装置共轴的中心孔，用于接收和定中心在所述加热腔室内的制品串。12. 根据权利要求11所述的微波加热设备，其特征在于，所述内管和所述导管具有空气 孔，以允许空气流动穿过所述内管。13. 根据权利要求11所述的微波加热设备，其特征在于，所述导管具有轴向相对的端 部，所述端部从所述内管朝向所述中心孔向内逐渐变细。14. 根据权利要求8所述的微波加热设备，其特征在于，所述定中心元件为陶瓷杆。15. 根据权利要求7所述的微波加热设备，其特征在于，所述内管由低损耗微波材料制 成，所述低损耗微波材料选自包括氧化铝、石英和聚丙烯的组。16. 根据权利要求7所述的微波加热设备，其特征在于，进一步包括输送设备，所述输送 设备包括接收在所述内管中的螺旋推运器，以输送制品穿过所述加热腔室。17. -种微波加热设备，包括： 管状波导施用装置，其具有第一端和相对的第二端并且在所述第一端和第二端之间形 成加热腔室，并且具有的轴线沿着所述加热腔室的中心线； 微波源，其将微波能量供应进所述管状波导施用装置内； 透射微波的内管，其设置在所述加热腔室内，与所述管状波导施用装置共轴； 透射微波的定中心元件，其沿着所述加热腔室的长度设置，以维持所述内管与所述管 状波导施用装置共轴。18. 根据权利要求17所述的微波加热设备，其特征在于，所述定中心元件为定中心环， 每个所述定中心环具有约等于所述管状波导施用装置的内径的外径，并且具有接收所述内 管的中心孔，以沿着所述管状微波施用装置的轴线支撑所述内管。19. 根据权利要求18所述的微波加热设备，其特征在于，所述内管和所述定中心环具有 空气孔，以允许空气流动穿过所述加热腔室。20. 根据权利要求19所述的微波加热设备，其特征在于，进一步包括连接至所述管状波 导施用装置的第一端的空气通风室，并且其中，在所述内管中的所述空气孔被设置在所述 管状波导施用装置的第一端和第二端处，并且所述空气通风室使得气流通过在第一端处的 空气孔供应进所述内管并且通过在第二端处的空气孔排出。21. 根据权利要求17所述的微波加热设备，其特征在于，进一步包括在所述定中心元件 的位置处安装在所述内管中的多个透射微波的导管，每个所述导管具有与所述管状波导施 用装置共轴的中心孔，用于容纳并定中心在所述加热腔室中的制品串。22. 根据权利要求21所述的微波加热设备，其特征在于，所述内管和所述导管具有空气 孔，以允许空气流动穿过所述内管。23. 根据权利要求21所述的微波加热设备，其特征在于，所述导管具有轴向相对的端 部，所述端部从所述内管朝向所述中心孔向内逐渐变细。24. 根据权利要求17所述的微波加热设备，其特征在于，所述内管由低损耗微波材料制 成，所述低损耗微波材料选自包括氧化铝、石英和聚丙烯的组。25. 根据权利要求17所述的微波加热设备，其特征在于，进一步包括输送设备，所述输 送设备包括接收在所述内管中的螺旋推运器，用于输送制品穿过所述加热腔室。
【文档编号】B29C55/22GK105980125SQ201480064643
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2014年10月20日
【发明人】W·D·威尔伯, D·B·舒平
【申请人】工业微波系统有限公司