一种用于微波真空干燥的可拆卸盒型窗的制作方法

本发明涉及微波真空干燥技术领域，特别是涉及一种用于微波真空干燥的可拆卸盒型窗。

背景技术：

微波真空干燥技术是微波系统与真空系统的结合，不仅可以降低干燥温度，而且能够加快干燥速度，具有快速、高效、低温等特点。该技术特别适用于食品、药品、生物制品等热敏物料的干燥。在微波真空干燥时，为了保证干燥腔体中的真空度，需要使用微波密封窗。微波密封窗一方面能够让微波能量顺利通过，另一方面能够保持干燥腔体中的气压或真空度，并避免干燥腔体中的水蒸气进入微波发生器。

盒型窗作为微波密封窗的一种，因其带宽较宽，承受功率大，工艺成熟，得到了广泛应用。传统的盒型窗是在矩形波导中间插入一段圆波导，在圆波导中间焊接介质窗片，如图1所示。由于介质窗片与圆波导外框是金属钎焊连接的，所以这种盒型窗的密封性能较好，但也存在焊接工艺复杂、成品率低、不可拆卸、无法返修、维护成本较高等缺点。特别是考虑到用于工业微波干燥的微波波段一般为p波段(915mhz)和s波段(2450mhz)，密封窗的尺寸增大以后，介质窗片的焊接难度极大增加，工艺复杂，可靠性降低。

技术实现要素：

(一)要解决的技术问题

鉴于上述技术问题，本发明提供了一种用于微波真空干燥的可拆卸盒型窗。

(二)技术方案

根据本发明的一个方面，提供了一种用于微波真空干燥的可拆卸盒型窗，其包括：第一窗体、第二窗体、介质窗片、连接件，第一窗体包括相互连接的第一波导和第一圆波导；第二窗体包括相互连接的第二波导和第二圆波导；介质窗片位于第一圆波导和第二圆波导之间；连接件用于将所述介质窗片夹紧固定。

(三)有益效果

从上述技术方案可以看出，本发明用于微波真空干燥的可拆卸盒型窗至少具有以下有益效果其中之一：

(1)本发明的可拆卸盒型窗免去了介质窗片和圆波导外框的钎焊工序，降低了制作难度，且结构更为简单、装配方便、可靠性高；

(2)本发明通过在介质窗片和圆波导段之间增加密封垫，实现真空密封，结构简单，密封的可靠性较高；

(3)本发明通过在两段圆波导段之间增加退火的金属垫，实现两段圆波导段的电连接，结构简单，电磁屏蔽的可靠性较高；

(4)本发明在可拆卸盒型窗靠近干燥腔体的一侧填充疏水透波材料，可以有效地隔离水蒸气，而不影响微波的传输；

(5)由于盒型窗是可拆卸的，所以当盒型窗中的部分零件发生损坏时，可以方便地拆卸和维护，降低了盒型窗的维护成本。

附图说明

图1为现有技术中传统盒型窗的平面结构。

图2为本发明实施例中可拆卸盒型窗的外观示意图。

图3为本发明实施例中可拆卸盒型窗的结构示意图。

图4为图3的局部放大结构示意图。

图5为图3的左视示意图。

图6为本发明实施例中可拆卸盒型窗的另一结构示意图。

图7为图6的局部放大结构示意图。

图8为本发明实施例中可拆卸盒型窗的另一结构示意图。

图9为图8的局部放大结构示意图。

图10为本发明实施例中连接件未拧紧时的安装间隙示意图。

【主要元件】

1-第一窗体；

11-第一矩形波导法兰；

12-第一矩形波导；

13-第一圆波导；

14-第一连接法兰；

141-第一连接法兰孔；

142-配合凸台；

2-第二窗体；

21-第二矩形波导法兰；

22-第二矩形波导；

23-第二圆波导；

24-第二连接法兰；

241-第二连接法兰孔；

242-配合台阶；

243-填充凹槽；

3-介质窗片；

4-金属垫；

5-密封垫；

6-连接件；

7-疏水透波材料；

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。

在本发明的示例性实施例中，提供了一种用于微波真空干燥的可拆卸盒型窗。图2为本发明实施例中可拆卸盒型窗的外观示意图、图3为本发明实施例中可拆卸盒型窗的结构示意图、图4为图3的局部放大结构示意图、图5为图3的左视示意图。如图2-5所示，本发明用于微波真空干燥的可拆卸盒型窗包括：第一窗体1、第二窗体2、介质窗片3、连接件6。介质窗片3设置在第一窗体1和第二窗体2之间，通过连接件6将介质窗片3夹紧固定。其中，第一窗体1包括相互连接的第一矩形波导12和第一圆波导13，第二窗体2包括相互连接的第二矩形波导22和第二圆波导23，介质窗片3设置在第一圆波导13和第二圆波导23之间，利用连接件6将介质窗片3夹紧固定在第一圆波导13和第二圆波导23之间。

对于第一窗体1和第二窗体2，考虑到其形状复杂以及盒型窗对材料导电率的要求，可以使用铝材成型加工和氩弧焊焊接相结合的方法制作。由于氩弧焊的工艺比较成熟，第一窗体1和第二窗体2的可靠性高，并且大大减少了盒型窗中的零件数目。对于介质窗片3，考虑到抽真空时的强度要求和介电损耗要小，一般可选用氧化铝瓷和聚四氟乙烯板材。对于连接件6，主要包括螺栓、螺母、弹垫和平垫。

第一窗体1还包括第一连接法兰14，其设置在第一圆波导13上。相应地，第二窗体2还包括第二连接法兰24，其设置在第二圆波导23上。第一连接法兰14包括第一连接法兰孔141，第二连接法兰24包括第二连接法兰孔241，第一连接法兰孔141与第二连接法兰孔241对齐，并使用连接件6联接。

在一实施例中，第一窗体1还包括第一矩形波导法兰11，与第一矩形波导12连接，用于实现可拆卸盒型窗的对外连接。相应地，第二窗体2还包括第二矩形波导法兰21，与第二矩形波导22连接，用于实现可拆卸盒型窗的对外连接。

本发明的可拆卸盒型窗还包括金属垫4，设置在第一连接法兰14与第二连接法兰24之间，实现第一圆波导13与第二圆波导23的电连接，避免电磁泄漏。具体地，金属垫4设置在第一连接法兰14的配合凸台142的底部，与第二连接法兰24的配合台阶242相接触。

对于金属垫4，需要对其进行退火处理。退火后的金属垫，弹性模量和屈服强度均降低，在连接件6拉紧时，更容易变形，能够保证第一窗体1和第二窗体2的可靠电连接，避免微波泄漏。作为一种具体实施方式，金属垫可以为无氧铜垫或紫铜垫。

本发明的可拆卸盒型窗还包括密封垫5，设置在介质窗片3与第二连接法兰24之间，实现可拆卸盒型窗对外连接时的真空密封。具体地，密封垫5设置在第二连接法兰24的填充凹槽243中。

对于密封垫5，可以选用聚四氟垫圈或者氟橡胶的o型圈，其压缩量一般为10％～30％。

在另一实施例中，如图6、7所示，第一连接法兰14与介质窗片3之间、介质窗片3与第二连接法兰24之间均设置密封垫5，实现双侧密封，这种结构的优点是密封效果更好，对可拆卸盒型窗的安装方向没有要求(对于图3、4所示的盒型窗结构，进行微波真空干燥时为了达到更好的干燥效果，一般将第二窗体与干燥腔体连接)，具体地，密封垫5分别设置在第一连接法兰14上与密封垫5配合的台阶上、以及第二连接法兰24的填充凹槽243中。

在另一实施例中，如图8、9所示，密封垫5与介质窗片3一体成型，可减少零件数量，提高可靠性。

本发明的可拆卸盒型窗还包括疏水透波材料7。考虑到微波真空干燥的过程中，干燥腔体中会产生大量的水蒸气，为避免水蒸气进入盒型窗并凝结成小水滴导致炸窗，可以在盒型窗靠近干燥腔体的一侧填充疏水透波材料7，可以有效地隔离水蒸气，同时不影响微波的传输，如图3所示。

对于疏水透波材料7，其对微波的吸收非常微弱，不影响微波的传输；而且表面疏水，吸水率很低，可以有效隔离水蒸气。优选地，疏水透波材料7可以为发泡聚乙烯板或聚四氟乙烯板。

本发明的可拆卸盒型窗的具体安装方式如下：先将密封垫5填充在第二连接法兰24的填充凹槽243中，然后将介质窗片3放入到第二连接法兰24的配合台阶242中，这时介质窗片3紧贴密封垫5，与配合台阶242的底边有一定间隙，间隙大小为a，如图10所示。接着，将已退火的金属垫4放到第一连接法兰14的配合凸台142的底部，然后将配合凸台142插入配合台阶242，对齐第一连接法兰孔141和第二连接法兰孔241，使第一矩形波导法兰11和第二矩形波导法兰21宽边齐平，并使用连接件6联接。在连接件6未开始拧紧时，金属垫4和配合台阶242有一定间隙，间隙大小为b，如图10所示。最后，将连接件6均匀拧紧，金属垫4和配合台阶242压实，无间隙，如图4所示。此外，需要将疏水透波材料7填充到第二矩形波导22中。

对于安装过程中提到的间隙a和间隙b，间隙a的物理意义为连接件6拧紧后密封垫5的最大压缩量；间隙b的物理意义为连接件6拧紧后密封垫5压缩量大于金属垫4压缩量的差值。为保证气密和避免电磁泄漏，一般取a值为0.5mm，b值为0.05mm。

可拆卸盒型窗装配完毕后，第一圆波导13和第二圆波导23共同构成盒型窗中的圆波导段，介质窗片3靠连接件6夹紧固定在圆波导段中，密封垫5的主要作用是配合介质窗片3实现真空密封，金属垫4的主要作用是连接第一窗体1和第二窗体2，避免窗体的电磁泄漏。第一矩形波导法兰11、第二矩形波导法兰21按照波导法兰的相应标准制作，是盒型窗的对外连接接口。第一矩形波导12、第二矩形波导22主要起到传输微波、连接圆波导和矩形波导法兰的作用。

至此，已经结合附图对本实施例进行了详细描述。依据以上描述，本领域技术人员应当对本发明一种用于微波真空干燥的可拆卸盒型窗有了清楚的认识。

需要说明的是，在附图或说明书正文中，未绘示或描述的实现方式，均为所属技术领域中普通技术人员所知的形式，并未进行详细说明。此外，上述对各元件和方法的定义并不仅限于实施例中提到的各种具体结构、形状或方式，本领域普通技术人员可对其进行简单地更改或替换，例如：

(1)第一矩形波导法兰11、第二矩形波导法兰21还可以采用圆形法兰、方形法兰等形式。

(2)第一矩形波导12、第二矩形波导22还可以采用圆形波导、方形波导、扁矩形波导等形式。

还需要说明的是，本文可提供包含特定值的参数的示范，但这些参数无需确切等于相应的值，而是可在可接受的误差容限或设计约束内近似于相应值。实施例中提到的方向用语，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等，仅是参考附图的方向，并非用来限制本发明的保护范围。此外，除非特别描述或必须依序发生的步骤，上述步骤的顺序并无限制于以上所列，且可根据所需设计而变化或重新安排。并且上述实施例可基于设计及可靠度的考虑，彼此混合搭配使用或与其他实施例混合搭配使用，即不同实施例中的技术特征可以自由组合形成更多的实施例。

综上所述，本发明提供了一种用于微波真空干燥的可拆卸盒型窗，在本发明中，将传统盒型窗中的圆波导段一分为二，介质窗片置于两段圆波导段的配合界面上，并通过在圆波导段上设计连接法兰，压紧圆波导段和介质窗片。其中，介质窗片与圆波导段之间有密封垫，依靠连接件压紧密封垫实现盒型窗的真空密封；两段圆波导段之间有金属垫，依靠连接件压紧金属垫实现两段圆波导段的电连接，避免电磁泄漏。

采用此方式制成的盒型窗，免去了介质窗片和圆波导外框的钎焊工序，结构更为简单，装配容易，可靠性高。此外，由于这种盒型窗是可拆卸的，所以当盒型窗中的部分零件发生损坏(比如介质窗片破裂)时，可以方便地拆卸和维护，降低了盒型窗的维护成本。

应该注意的是上述实施例对本发明进行说明而不是对本发明进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。本发明可以借助于包括有若干不同元件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干装置的单元权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。单词第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序。可将这些单词解释为名称。

再者，说明书与权利要求中所使用的序数例如“第一”、“第二”、“第三”等的用词，以修饰相应的元件，其本身并不意含及代表该元件有任何的序数，也不代表某一元件与另一元件的顺序、或是制造方法上的顺序，该些序数的使用仅用来使具有某命名的一元件得以和另一具有相同命名的元件能作出清楚区分。

应注意，贯穿附图，相同的元素由相同或相近的附图标记来表示。在以下描述中，一些具体实施例仅用于描述目的，而不应该理解为对本发明有任何限制，而只是本发明实施例的示例。在可能导致对本发明的理解造成混淆时，将省略常规结构或构造。应注意，图中各部件的形状和尺寸不反映真实大小和比例，而仅示意本发明实施例的内容。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。