基于微波的沥青混合料加热装置

本发明属于路面修复处理，尤其涉及一种基于微波的沥青混合料加热装置。

背景技术：

1、随着微波技术的日渐成熟，微波技术已经不仅仅存在于传统的雷达、通讯等方面，而在如今的各项应用中，微波技术已经作为一项新能源被研发出更多的应用方向。而在最近的微波加热调研中制造销售商的反馈是传统的热风加热远不如微波加热，在文献调研中也显示微波加热速度和效果较热传导为主（热风）的传统加热方式更好。

2、传统的沥青混合料的加热方式主要采用热对流的方式，其缺点是靠近热源面的材料温度偏高，而且在沥青混合料内部以靠近热源面的材料通过热传导传热方式进行加热，在这种加热方式下不但需要很长的加热时间，而且由于沥青混合料本身的特性，与热源靠近的表面往往会因为温度过高而提前老化，影响沥青混合料的使用性能。

3、微波加热为沥青混合料的快速加热提供了技术支撑。但是，由于用于修复地面的沥青混合料初始状态均为固体，如何将沥青混合料的均匀加热至方便摊铺的半流体状，成为技术人员亟待解决的问题。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种基于微波的沥青混合料加热装置，旨在解决现有技术中沥青混合料传统加热方式存在时间长、加热不均影响沥青混合料使用性能的技术问题。

2、为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：

3、一种基于微波的沥青混合料加热装置，包括用于放置沥青混合料的箱体，所述箱体上下均布设用于安装波导管的波导口、且波导口交错设置,所述波导管与微波磁控管相连；所述沥青混合料能够在箱体内平铺或旋转，所述微波发生器产生的微波能够通过波导口覆盖式辐射全部沥青混合料；所述箱体为圆柱体、长方体或正十二面球体。

4、优选的，所述箱体为圆柱体时，所述箱体的底部设有能够旋转的承台，所述承台由箱体外部的动力部件驱动，所述沥青混合料放置在承台上；所述箱体上下的波导管采用以圆心为中心、以波导管长度d的整数倍为半径，进行同心圆环状布置，所述波导管位于同心圆环内且无叠加重合。

5、进一步的，所述波导管按照同心圆环状布置方法为：

6、第一级布置时，在半径为1个波导管长度的圆内，布置波导管不超过两个，且两个波导管在同一个直径上；

7、下一级布置时，波导管布置在以1倍波导管长度为圆环内径且以2倍波导管长度为圆环外径的圆环上，波导管长度方向的中心线与半径方向重合；

8、以此类推，第i级布置时，波导管布置在以i-1倍波导管长度为圆环内径且以i倍波导管长度为圆环外径的圆环上，波导管长度方向的中心线与半径方向重合；

9、波导管在箱体上、下方布设时，以圆环为单位均匀布置。

10、优选的，所述波导管在同心圆环上布置数量的确定方法如下：

11、所述承台的转动中心与圆柱状箱体的中心同轴，当承台旋转带动沥青混合料转动加热时，已知角速度相同，

12、第i个圆环需要布设波导管总面积s管与所处圆环的面积s环比值ρ不变，即ρ=s管/s环

13、第i个圆环的环形面积为s环=πd2[i2-（i-1）2]=πd2（2i-1）；

14、波导管面积为s管=ndw；

15、令波导管总面积与所处圆环的面积的比值为定值ρ*，那么，第i个圆环上布置的波导管个数为n=[ρ*πd（2i-1）]/w；

16、其中，d为波导管的长度，w为波导管的宽度。

17、优选的，所述箱体为长方体时，所述箱体内设有搅波器，用于周期性地改变磁控管的负载状态；所述搅波器搅波器设置于安装波导管的箱体内壁上。

18、优选的，所述沥青混合料的中部设有十字形金属隔板，所述金属隔板固定于放置沥青混合料的承台或支架上，用于将沥青混合料分隔开。

19、优选的，所述箱体内沥青混合料的空间布设要求如下：

20、第一、沥青混合料禁止上下紧贴叠放，若一次性加热试块数量较少时，沥青混合料平铺开，且相邻沥青混合料的水平间隔不小于5cm，沥青混合料与金属板之间的距离不小于5cm，沥青混合料距离波导口距离为40cm～60cm；

21、第二、当一次性加热沥青混合料较多时，沥青混合料上下间隔放置于支架上，沥青混合料的上下空间间隔不小于5cm，通过错落叠放来增加加热效果。

22、优选的，所述支架为由聚氟乙烯板材制作而成的多层平板架。

23、优选的，所述沥青混合料的尺寸为300mm×300mm×50mm；所述波导管选用矩形波导bj26主模为te10模，单个波导管所对应微波磁控管的功率为：1kw。

24、优选的，沥青混合料的复介电常数实部范围[2.7,7.48]和复介电常数虚部范围为[0.222,1.073]，相对磁导率为1，电导率为0s/m；沥青混合料的导热系数为0.936w/(m·k)，密度2.45×103kg/m3，恒压热容1.4×103j/（kg·k）。

25、采用上述技术方案所产生的有益效果在于：与现有技术相比，本发明通过在箱体内平铺或旋转的沥青混合料，利用箱体上下布设的波导管对内部的沥青混合料进行加热，微波发生器产生的微波能够通过上下布设的波导口能够覆盖式辐射全部沥青混合料，进而实现内部沥青混合料的快速加热；箱体可选择圆柱体、长方体或正十二面球体，优选正十二面球体，其次选用圆柱体，最后选用长方体。本发明借助箱体上下布设的波导管对沥青混合料进行快速均匀地加热，沥青混合料融化后方便快速摊铺修复路面，为现场施工提供理论支持。

技术特征：

1.一种基于微波的沥青混合料加热装置，其特征在于：包括用于放置沥青混合料的箱体，所述箱体上下均布设用于安装波导管的波导口、且波导口交错设置,所述波导管与微波磁控管相连；所述沥青混合料能够在箱体内平铺或旋转，所述微波发生器产生的微波能够通过波导口覆盖式辐射全部沥青混合料；所述箱体为圆柱体、长方体或正十二面球体。

2.根据权利要求1所述的基于微波的沥青混合料加热装置，其特征在于：所述箱体为圆柱体时，所述箱体的底部设有能够旋转的承台，所述承台由箱体外部的动力部件驱动，所述沥青混合料放置在承台上；所述箱体上下的波导管采用以圆心为中心、以波导管长度d的整数倍为半径，进行同心圆环状布置，所述波导管位于同心圆环内且无叠加重合。

3.根据权利要求2所述的基于微波的沥青混合料加热装置，其特征在于：所述波导管按照同心圆环状布置方法为：

4.根据权利要求3所述的基于微波的沥青混合料加热装置，其特征在于：所述波导管在同心圆环上布置数量的确定方法如下：

5.根据权利要求4所述的基于微波的沥青混合料加热装置，其特征在于：所述箱体为长方体时，所述箱体内设有搅波器，用于周期性地改变磁控管的负载状态；所述搅波器设置于安装波导管的箱体内壁上。

6.根据权利要求1所述的基于微波的沥青混合料加热装置，其特征在于：所述沥青混合料的中部设有十字形金属隔板，所述金属隔板固定于放置沥青混合料的承台或支架上，用于将沥青混合料分隔开。

7.根据权利要求6所述的基于微波的沥青混合料加热装置，其特征在于：所述箱体内沥青混合料的空间布设要求如下：

8.根据权利要求7所述的基于微波的沥青混合料加热装置，其特征在于：所述支架为由聚氟乙烯板材制作而成的多层平板架。

9.根据权利要求1所述的基于微波的沥青混合料加热装置，其特征在于：所述沥青混合料的尺寸为300mm×300mm×50mm；所述波导管选用矩形波导bj26主模为te10模，单个波导管所对应微波磁控管的功率为：1kw。

10.根据权利要求1所述的基于微波的沥青混合料加热装置，其特征在于：沥青混合料的复介电常数实部范围[2.7,7.48]和复介电常数虚部范围为[0.222,1.073]，相对磁导率为1，电导率为0s/m；沥青混合料的导热系数为0.936w/(m·k)，密度2.45×103kg/m3，恒压热容1.4×103j/（kg·k）。

技术总结
本发明公开了一种基于微波的沥青混合料加热装置，属于路面修复处理技术领域，包括用于放置沥青混合料的箱体，所述箱体上下均布设用于安装波导管的波导口、且波导口交错设置,所述波导管与微波磁控管相连；所述沥青混合料能够在箱体内平铺或旋转，所述微波发生器产生的微波能够通过波导口覆盖式辐射全部沥青混合料；所述箱体为圆柱体、长方体或正十二面球体。通过箱体上下布设的波导管覆盖式辐射全部沥青混合料，实现内部沥青混合料的快速加热。本发明借助箱体上下布设的波导管对沥青混合料进行快速均匀地加热，沥青混合料融化后方便快速摊铺修复路面，为现场施工提供理论支持。

技术研发人员：孙志棋,武祥林,李韶华,杨绍普,刘鹏飞,杨志浩,密延超,宋月辉,李英娜,李永乐
受保护的技术使用者：石家庄铁道大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14