管狀波導施用裝置的制造方法
【專利摘要】一種微波加熱設備，其具有形成加熱腔室的管狀波導施用裝置，并且具有用于將待處理的制品維持在所述腔室的中心軸線附近的微波透射的定中心元件。制品在與微波傳播方向相同或者相反的方向上傳輸通過所述腔室。在制品進出口處進入所述腔室內(nèi)的圓柱形扼流裝置防止微波泄漏，并允許用于大制品的大的開口。在某些方式中，在所述腔室內(nèi)與管狀施用裝置共軸的低損耗內(nèi)管被用于將待加熱制品限制在腔室中心軸線的附近，以被具有TM01場圖的微波有效地加熱。
【專利說明】
管狀波導施用裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明通常設及微波加熱設備，并且更特別地，設及使用微波來加熱或干燥制品 的波導施用裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 微波經(jīng)常被用于工業(yè)過程W加熱或干燥制品。例如，美國專利No. 4，497，759公開 了一種波導系統(tǒng)，用于介電加熱連續(xù)地供給經(jīng)過管狀波導施用裝置的拉成桿的晶體狀聚合 物。狹窄的波導施用裝置所具有的內(nèi)徑為95.6mm，運就將其限制為應用于小直徑的制品，例 如拉制的聚合物桿。對于其中單獨的制品或制品串被連續(xù)地供給經(jīng)過波導施用裝置的連續(xù) 加熱和干燥過程來說，開口被提供在施用裝置的相對端部，用于制品進出。但是，微波福射 也可W經(jīng)過所述開口泄漏，特別是當所述開口大W適應大直徑制品時。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003] 體現(xiàn)本發(fā)明特征的微波加熱設備的一種實施方式包括管狀波導施用裝置，其具有 第一端和相對的第二端W及圓形橫截面。管狀施用裝置在第一端和第二端之間形成加熱腔 室。波導供給件在第一端處連接于微波源和管狀波導施用裝置之間，W使微波從第一端傳 播經(jīng)過管狀波導施用裝置到第二端，在加熱腔室內(nèi)具有TMoi場圖。第一圓柱形微波扼流裝置 與管狀波導施用裝置在第一端處串聯(lián)連接，并且第二圓柱形微波扼流裝置與管狀波導施用 裝置在第二端處串聯(lián)連接。第一和第二圓柱形微波扼流裝置具有用于待加熱制品的開口 端，從而進出管狀波導施用裝置。沿著加熱腔室的長度設置的透射微波的定中屯、元件將制 品限制在加熱腔室中屯、軸線的附近。
[0004] 另一種實施方式的微波加熱設備包括管狀波導施用裝置，其具有第一端和相對的 第二端，并在第一端和第二端之間形成加熱腔室，W及沿著其中屯、線的軸。微波源將微波能 量供給至管狀波導施用裝置內(nèi)。透射微波的內(nèi)管被置于加熱腔室內(nèi)，與管狀波導施用裝置 共軸。沿著加熱腔室的長度設置的透射微波的定中屯、元件保持內(nèi)管與管狀波導施用裝置共 軸。
【附圖說明】
[0005] 本發(fā)明的運些特征在下文的說明書、所附的權(quán)利要求和附圖中更加詳細地描述， 其中：
[0006] 圖1為體現(xiàn)本發(fā)明的特征的管狀波導施用裝置的等距視圖；
[0007] 圖2為圖1的波導施用裝置的分解圖；
[0008] 圖3A和3B為圖1的施用裝置中的扼流裝置的等距視圖和橫截面?zhèn)纫晥D；
[0009] 圖4A和4B為體現(xiàn)本發(fā)明的特征的管狀波導施用裝置的側(cè)視圖和俯視圖；
[0010]圖5A和5B為圖4A和4B的波導施用裝置的出口端部分的放大圖；
[0011]圖6為體現(xiàn)本發(fā)明特征的包括透射的制品導向內(nèi)管的另一種實施方式的管狀波導 施用裝置的側(cè)視圖；
[0012] 圖7為圖6的波導施用裝置的入口端的放大圖；
[0013] 圖8為圖6的波導施用裝置中內(nèi)管的支撐部分的放大圖；
[0014] 圖9為用于圖6的波導施用裝置的內(nèi)管的支撐環(huán)的等距視圖；
[0015] 圖10A和10B為圖6的波導施用裝置的內(nèi)管中的引導導管的等距視圖和橫截面視 圖；并且
[0016] 圖11為體現(xiàn)本發(fā)明特征的包括螺旋輸送器的另一種實施方式的管狀波導施用裝 置的分解等距視圖。
【具體實施方式】
[0017] 在圖1和2中示出體現(xiàn)本發(fā)明的特征的微波加熱設備，其包括管狀波導施用裝置。 在本實施例中所示的施用裝置20包括串聯(lián)設置的五個管狀波導節(jié)段22-26。每個波導節(jié)段 在每個端部處具有圓形凸緣28。但是施用裝置可W由單一的波導節(jié)段或者任意數(shù)量的端對 端連接的節(jié)段構(gòu)成。陶瓷桿支撐件30夾在連續(xù)的波導節(jié)段的面對的凸緣28之間。陶瓷桿32 由電絕緣材料制成，例如氧化侶，陶瓷桿延伸穿過桿支撐件30內(nèi)的孔，并延伸進入和穿過當 所述節(jié)段螺栓連接在一起時形成的圓柱形腔室34。在施用裝置的中間節(jié)段24的外側(cè)上的支 撐件36還提供接收延伸穿過腔室34的陶瓷桿32的端部的孔?；旧贤干湮⒉ǖ奶沾蓷U用作 支撐制品串并將它們界定在施用裝置的中屯、軸的附近內(nèi)的定中屯、元件。所述制品串由輸送 設備輸送通過腔室34,例如機動化的卷筒供給和收集系統(tǒng)(未示出）或者任何適用于正被加 熱的特定制品的輸送器。
[0018] 通過矩形波導供給件38在第一管狀波導節(jié)段22的入口端40處，微波源例如W 915MHz或2450MHz將微波37注入波導施用裝置20內(nèi)。微波沿著波導20由入口端40傳播至位 于最后的波導節(jié)段26的遠端處的出口端41。微波在與腔室軸線平行的傳播方向42上行進通 過腔室34。未被制品吸收的微波能量通過矩形波導區(qū)段39離開最后節(jié)段26,到達虛載荷，防 止反射回到所述腔室。但是其還能夠在沒有虛載荷的情況下運行，并允許微波能量朝向微 波源反射返回，并且W運種方式，使得施用裝置的有效長度加倍。矩形波導供給件38的定義 供給件的Η平面的長邊垂直于腔室的軸線44, W在腔室內(nèi)產(chǎn)生微波場圖，其主要為TMoi模式， 并具有一些TEoi。軸對稱的TMoi場幫助對沿著管狀施用裝置中屯、輸送的制品提供均勻地加 熱和干燥施用裝置。
[0019] 位于腔室34每個端部處的圓柱形微波扼流裝置46在第一個和最后一個波導節(jié)段 22、26處通過適配器48與施用裝置串聯(lián)連接?？諝馔L室半部50、51圍繞適配器48安裝，并 通過安裝片52相互連接并連接至適配器48。每個通風室具有端口 54。為了保持腔室34干燥， 空氣由鼓風機被吹送進入所述端口之一，穿過有小孔的適配器4的往著腔室長度流動，并通 過出口適配器排放并排出另一個端口。入口管和出口管56、57提供開口 58、59，W允許制品 進出管狀腔室。被波導施用裝置20處理的制品，例如要干燥的材料串，沿著軸線44沿著傳播 方向42或者與傳播方向42相反地被連續(xù)地拉動通過所述腔室。陶瓷桿32拾取制品串中的凹 部，W保持其基本上定中屯、在施用裝置的軸線44上。開口58、59可W具有241mm(9.5in)的直 徑，W容納大尺寸制品。
[0020] 每個扼流裝置46(在圖3A和3B中W半部的形式示出）包括六個分區(qū)段的圓形環(huán)60， 其由扼流裝置的內(nèi)壁62徑向向內(nèi)地延伸。所述環(huán)可W是連續(xù)的環(huán)面，但是當它們被分區(qū)段 成由間隙63分離的弓形區(qū)段時，便于扼流裝置的制造。分區(qū)段的環(huán)60為導電的，其沿著扼流 裝置共軸地設置在間隔開的位置處，例如設置在微波頻率的大約每四分之一波長(λ/4)處。 連續(xù)的分區(qū)段的環(huán)之間的間隙在本實施例中示出為在圓周方向上偏移W防止它們軸向?qū)?齊。在915MHz系統(tǒng)中，在扼流裝置的軸向方向上，所述環(huán)的寬度W約為71mm(2.8in);所述環(huán) 在徑向方向上的高度Η為約73mm(2.9in)。凸緣64、65在圓柱形扼流裝置46的每個端部處連 接至適配器48上的凸緣W及入口和出口管56、57。扼流裝置防止微波能量通過在管56、57的 端部中的開口 58、59泄漏。對于安裝通過在915MHz系統(tǒng)中具有152mm(6in)或更小的直徑或 者在2450MHz系統(tǒng)中具有57mm(2.25in)或更小的直徑的扼流裝置的狹窄制品來說，可W使 用不具有環(huán)的直管扼流裝置。
[0021] 在圖4A和4B中示出另一種方式的管狀微波施用裝置。所述施用裝置70類似于圖1 的施用裝置20，但是直徑更小并且長度更短，而且經(jīng)設計W在2450M化下運行。通風室72在 相對的端部74、75處被連接至施用裝置70。如在圖5A和5B中所示的，由通風室72所圍繞的圓 形波導的端部為具有小孔的，空氣通過多個孔76在一端部處吹進施用裝置的腔室內(nèi)，并在 另一端部處通過通風室72被吹出。
[0022] 在圖6中示出另一種方式的管狀波導施用裝置。所述施用裝置80由形成內(nèi)部加熱 腔室82的兩端開口的圓形波導構(gòu)成。內(nèi)管84為基本上透射微波的，沿著施用裝置的中屯、線 延伸W包含所要加熱或烹任的制品。盡管僅W實施例的方式示出圖6的施用裝置，但是透射 微波的內(nèi)管可W在所描述的任意施用裝置中使用。輸送設備(未示出）輸送制品通過施用裝 置80。例如，輸送設備可W是輸送制品串的卷繞系統(tǒng)，或者在腔室的中屯、軸附近由內(nèi)管支撐 的狹窄的傳送帶。管84由低損耗微波材料構(gòu)成，例如氧化侶、石英、聚丙締或者其它低損耗 塑料。透射微波的定中屯、環(huán)86的外徑約等于施用裝置80的內(nèi)徑，其在腔室82內(nèi)間隔布置。內(nèi) 管84接收于定中屯、環(huán)86的中屯、孔內(nèi)（圖9)，所述定中屯、環(huán)86作用為定中屯、元件，在腔室內(nèi)支 撐并定中屯、內(nèi)管。如在圖7中所示的，微波87通過矩形波導供給件88在施用裝置的入口端89 附近被引導進施用裝置80內(nèi)。通過在管的端部部分中形成的孔90,空氣還被供給經(jīng)過矩形 波導供給件88,進入加熱腔室82,并進入內(nèi)管84的內(nèi)部，從而沿著施用裝置的長度形成氣流 92。如圖6所示，內(nèi)管84在其相對端部93具有類似的孔90，空氣通過所述孔被抽出內(nèi)管，并經(jīng) 過矩形波導負載區(qū)段94,所述負載節(jié)段94通到虛載荷和空氣排出口。當然，通過將空氣吹進 出口端93內(nèi)并由入口端89抽出，氣流可W與微波傳播方向95和制品流動方向96相反地設 置。
[0023] 如圖8-10中最佳地所示，支撐內(nèi)管84的定中屯、環(huán)86具有通孔97,從而允許空氣W 較小的阻力流經(jīng)加熱腔室82。Te打on⑩導管98在環(huán)86的位置處被壓裝配進內(nèi)管84的內(nèi)部， W防止所述環(huán)84使管變形，并使下垂擱淺的制品再定中屯、。如同定中屯、環(huán)86,導管98同樣作 用為定中屯、元件，其具有穿過它們的外殼的空氣孔99, W允許空氣穿過所述管。每個導管98 具有中屯、孔100,其外周使得在管84中前進的制品串再次定中屯、。導管98的端部從外徑朝向 中屯、孔100向內(nèi)逐漸變細，從而將不具有尖銳邊緣的漸進的導向表面101提供至進入導管的 孔的制品串。盡管導管98的出口端被示出為是逐漸變細的并且不是必須的，但是運使得導 管是對稱的，用于可逆地組裝。
[0024] 在圖11中示出另一種方式的管狀波導施用裝置。施用裝置104在下部制品進入端 通過短支撐件106并在上部制品出口端處通過高支撐件107被支撐在斜面上。就像圖6的波 導施用裝置80,圖11的使用裝置104具有微波透射內(nèi)管108,氣如在圖6中所示的被支撐在由 Ξ個環(huán)形波導節(jié)段110A-C和波導端部節(jié)段112、113形成的內(nèi)部加熱腔室內(nèi)。但是加熱腔室 可W由一個、兩個、或多于Ξ個的波導節(jié)段構(gòu)成。內(nèi)管108和波導節(jié)段110A-C在圖11中所示 為被去除的，從而顯示腔室的內(nèi)部。例如，通過連接至下端波導節(jié)段112的矩形波導供給件 114進入腔室內(nèi)的微波能量流動通過圓形波導節(jié)段110A-C和上端波導節(jié)段113,并離開輸出 矩形負載區(qū)段116,到達虛載荷。在下端和上端的扼流裝置部分118、119削弱了微波泄漏。傳 輸設備，在本實施例中為螺旋輸送器或者螺旋推運器120,通過位于上端處的馬達122和齒 輪124旋轉(zhuǎn)，它使得漿料或微粒材料輸送通過加熱腔室。螺旋推運器120拉動所要處理的材 料通過料斗126底部中的開口，并將其向上輸送經(jīng)過波導施用裝置104。微波處理的材料下 落通過出口開口，進入在施用裝置的上端處的斜道128。
【主權(quán)項】
1. 一種微波加熱設備，包括： 管狀波導施用裝置，其具有第一端和相對的第二端以及圓形橫截面并且在所述第一端 和第二端之間形成加熱腔室，并且具有的軸線沿著所述加熱腔室的中心線； 微波源； 波導供給件，其在第一端處連接在所述微波源和所述管狀波導施用裝置之間，以使微 波從第一端傳播穿過所述管狀波導施用裝置到第二端，在所述加熱腔室內(nèi)具有TMQ1場圖； 在第一端處與所述管狀波導施用裝置串聯(lián)連接的第一圓柱形微波扼流裝置和在第二 端處與所述管狀波導施用裝置串聯(lián)連接的第二圓柱形微波扼流裝置，其中所述第一和第二 圓柱形微波扼流裝置具有開口端，用于使要加熱的制品通過所述第一和第二圓柱形微波扼 流裝置進出所述管狀微波施用裝置； 透射微波的定中心元件，其沿著所述加熱腔室的長度設置，以將制品限制在加熱腔室 的軸線的附近。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的微波加熱設備，其特征在于，每個所述第一和第二圓柱形微波 扼流裝置包括圓柱形內(nèi)壁和多個傳導性圓環(huán)，每個所述傳導性圓環(huán)沿著所述圓柱形微波扼 流裝置的長度以間隔開的位置從圓柱形內(nèi)壁徑向向內(nèi)地延伸。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的微波加熱設備，其特征在于，每個所述傳導性圓環(huán)包括間隔開 一定間隙的多個弓形區(qū)段。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的微波加熱設備，其特征在于，連續(xù)的傳導性圓環(huán)的所述弓形區(qū) 段之間的間隙是在圓周方向上偏移的。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的微波加熱設備，其特征在于，進一步包括虛載荷，其在第二端 處連接至所述管狀波導施用裝置，以防止反射。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的微波加熱設備，其特征在于，所述波導供給件包括徑向地連接 至所述管狀波導施用裝置的矩形波導，并且其中，所述矩形波導具有垂直于所述管狀波導 施用裝置的軸線的Η平面。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的微波加熱設備，其特征在于，進一步包括共軸地延伸穿過所述 加熱腔室的透射微波的內(nèi)管。8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的微波加熱設備，其特征在于，包括使得所述內(nèi)管沿著所述管狀 波導施用裝置的軸線定中心的透射微波的定中心元件。9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的微波加熱設備，其特征在于，所述定中心元件為定中心環(huán)，每 個所述定中心環(huán)具有約等于所述管狀波導施用裝置的內(nèi)徑的外徑，并且具有接收所述內(nèi)管 的中心孔，以沿著所述管狀微波施用裝置的軸線支撐所述內(nèi)管。10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的微波加熱設備，其特征在于，所述內(nèi)管和所述定中心環(huán)具有 空氣孔，以允許空氣流動穿過所述加熱腔室。11. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的微波加熱設備，其特征在于，進一步包括在所述定中心元件 的位置處安裝在所述內(nèi)管中的多個透射微波的導管，每個所述導管具有與所述管狀波導施 用裝置共軸的中心孔，用于接收和定中心在所述加熱腔室內(nèi)的制品串。12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的微波加熱設備，其特征在于，所述內(nèi)管和所述導管具有空氣 孔，以允許空氣流動穿過所述內(nèi)管。13. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的微波加熱設備，其特征在于，所述導管具有軸向相對的端 部，所述端部從所述內(nèi)管朝向所述中心孔向內(nèi)逐漸變細。14. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的微波加熱設備，其特征在于，所述定中心元件為陶瓷桿。15. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的微波加熱設備，其特征在于，所述內(nèi)管由低損耗微波材料制 成，所述低損耗微波材料選自包括氧化鋁、石英和聚丙烯的組。16. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的微波加熱設備，其特征在于，進一步包括輸送設備，所述輸送 設備包括接收在所述內(nèi)管中的螺旋推運器，以輸送制品穿過所述加熱腔室。17. -種微波加熱設備，包括： 管狀波導施用裝置，其具有第一端和相對的第二端并且在所述第一端和第二端之間形 成加熱腔室，并且具有的軸線沿著所述加熱腔室的中心線； 微波源，其將微波能量供應進所述管狀波導施用裝置內(nèi)； 透射微波的內(nèi)管，其設置在所述加熱腔室內(nèi)，與所述管狀波導施用裝置共軸； 透射微波的定中心元件，其沿著所述加熱腔室的長度設置，以維持所述內(nèi)管與所述管 狀波導施用裝置共軸。18. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的微波加熱設備，其特征在于，所述定中心元件為定中心環(huán)， 每個所述定中心環(huán)具有約等于所述管狀波導施用裝置的內(nèi)徑的外徑，并且具有接收所述內(nèi) 管的中心孔，以沿著所述管狀微波施用裝置的軸線支撐所述內(nèi)管。19. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的微波加熱設備，其特征在于，所述內(nèi)管和所述定中心環(huán)具有 空氣孔，以允許空氣流動穿過所述加熱腔室。20. 根據(jù)權(quán)利要求19所述的微波加熱設備，其特征在于，進一步包括連接至所述管狀波 導施用裝置的第一端的空氣通風室，并且其中，在所述內(nèi)管中的所述空氣孔被設置在所述 管狀波導施用裝置的第一端和第二端處，并且所述空氣通風室使得氣流通過在第一端處的 空氣孔供應進所述內(nèi)管并且通過在第二端處的空氣孔排出。21. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的微波加熱設備，其特征在于，進一步包括在所述定中心元件 的位置處安裝在所述內(nèi)管中的多個透射微波的導管，每個所述導管具有與所述管狀波導施 用裝置共軸的中心孔，用于容納并定中心在所述加熱腔室中的制品串。22. 根據(jù)權(quán)利要求21所述的微波加熱設備，其特征在于，所述內(nèi)管和所述導管具有空氣 孔，以允許空氣流動穿過所述內(nèi)管。23. 根據(jù)權(quán)利要求21所述的微波加熱設備，其特征在于，所述導管具有軸向相對的端 部，所述端部從所述內(nèi)管朝向所述中心孔向內(nèi)逐漸變細。24. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的微波加熱設備，其特征在于，所述內(nèi)管由低損耗微波材料制 成，所述低損耗微波材料選自包括氧化鋁、石英和聚丙烯的組。25. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的微波加熱設備，其特征在于，進一步包括輸送設備，所述輸 送設備包括接收在所述內(nèi)管中的螺旋推運器，用于輸送制品穿過所述加熱腔室。
【文檔編號】B29C55/22GK105980125SQ201480064643
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2014年10月20日
【發(fā)明人】W·D·威爾伯, D·B·舒平
【申請人】工業(yè)微波系統(tǒng)有限公司