CN112040583A - 一种用于改善高温炉微波均匀性的平板孔阵馈能结构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于改善高温炉微波均匀性的平板孔阵馈能结构，它包括馈能波导（1）、阻抗匹配结构（2）、大尺寸微波馈能谐振腔（3）、平板孔阵结构（4）、微波扩散结构（5）、微波作用腔（6）、高温炉窑结构（7）、被加热物料（8）。本发明结构设计合理，使微波能量分散开从而均匀地通过保温材料，能有效改善高温炉的微波场均匀性，可解决保温材料烧蚀问题，延长微波场内保温材料的使用寿命，提高高温炉长期运行的可靠性，实现微波高温项目的工业化应用。
Description
技术领域
本发明属于微波高温炉领域，具体涉及一种用于改善高温炉微波均匀性的平板孔阵馈能结构，用于解决高温炉中分散微波场强、改善微波均匀性，实现微波高温炉的长期工业化应用。
背景技术
在高温工业化微波设备中，通常采用氧化铝陶瓷纤维类保温材料，此类材料具有良好的耐高温、隔热、保温性能，在常温下通常也具有较好的透波特性。但是，此类材料在微波电场强度较高的情况下会出现明显的吸波现象，且当材料工作温度升高时，这种吸波现象也会随之加剧，导致其烧蚀、熔化，不能正常工作。因此，在大功率高温工业化微波设备中，合理设计馈能方式，使微波能量分散、均匀地通过保温材料，避免在局部出现过高的微波电场强度分布，可以保护保温材料不被微波烧毁，对保障微波设备的运行尤为重要。
发明内容
发明目的：本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种利用在大尺寸微波馈能谐振腔表面开阵列孔的馈能装置，相比于传统的矩形波导和喇叭天线的馈能装置，本套馈能装置可以使馈能波导中的微波能量分散至大尺寸微波馈能谐振腔中，然后通过其表面大小不一的孔阵将微波能量馈入微波作用腔内，实现多点馈能的效果，使微波能量分散而均匀地馈入微波作用腔内。孔阵中各个孔的开孔位置应与馈能谐振腔中微波电场强度波峰出现的位置对应，调节开孔尺寸大小可以调整微波作用腔中的微波能量分布。
技术方案：为了实现以上目的，本发明采取的技术方案为：
一种用于改善高温炉微波均匀性的平板孔阵馈能结构，它包括依次连通的馈能波导、阻抗匹配结构、大尺寸微波馈能谐振腔、微波扩散结构和微波作用腔；微波作用腔内设置有高温炉窑结构，高温炉窑结构内设有待加热物料；
所述的阻抗匹配结构位于馈能波导与大尺寸微波馈能谐振腔之间，用于对馈能波导与微波作用腔进行阻抗匹配，减小反射，使微波能量从馈能波导馈入微波作用腔；
平板孔阵结构设置在大尺寸微波馈能谐振腔与微波作用腔之间，平板孔阵结构的金属表面上开设有若干个孔，用于将微波均匀地从大尺寸微波馈能谐振腔馈入微波作用腔中；开孔位置应与大尺寸微波馈能谐振腔中微波电场强度波峰出现的位置对应，开孔尺寸大小会影响微波馈能的均匀性，可通过电磁场仿真计算分析设计。
微波扩散结构位于大尺寸微波馈能谐振腔与高温炉之间，可使经过大尺寸微波馈能谐振腔及平板孔阵结构分散后的微波能量通过微波扩散结构再次分散后进入高温炉。可进一步提升微波能量的分散效果、提升微波馈能均匀性。此外，微波扩散结构也具有阻抗匹配的效果，有减小反射的作用。
以上所述的一种用于改善高温炉微波均匀性的平板孔阵馈能结构，其特征在于，馈能波导用于将微波能量从微波发生器传输至微波馈能结构。
作为优选方案，以上所述的一种用于改善高温炉微波均匀性的平板孔阵馈能结构，大尺寸微波馈能谐振腔的尺寸比馈能波导大，用于将从微波能量从较集中的馈能波导分散至较大的区域；大尺寸微波馈能谐振腔的厚度大于半个微波波长，其长宽尺寸可根据所需微波谐振模式设计。
作为优选方案，以上所述的一种用于改善高温炉微波均匀性的平板孔阵馈能结构，微波作用腔与大尺寸微波馈能谐振腔连接，微波能量经过馈能结构将微波能量分散开后，通过馈能波导进入微波作用腔。
作为优选方案，以上所述的一种用于改善高温炉微波均匀性的平板孔阵馈能结构，高温炉窑结构主要是用于将被加热物料加热至1000°C-1100°C，用于完成高温冶炼、还原等反应。
有益效果，与现有技术相比，其显著优点在于：
本发明提供的用于改善高温炉微波均匀性的平板孔阵馈能结构，结构设计合理，采用在大尺寸微波馈能谐振腔表面开阵列孔的馈能装置，相比于传统的矩形波导和天线的馈能装置，本结构可以通过其表面不一样的孔阵将微波能量馈入微波作用腔内，实现多点馈能的效果，使微波能量分散而均匀地馈入微波作用腔内；本发明结构使微波能量分散开从而均匀地通过保温材料，能有效改善高温炉的微波场均匀性，可解决保温材料烧蚀问题，延长微波场内保温材料的使用寿命，提高高温炉长期运行的可靠性，实现微波高温项目的工业化应用。
附图说明
图1是本发明提供的一种用于改善高温炉微波均匀性的平板孔阵馈能结构的俯视图。
图2是本发明提供的一种用于改善高温炉微波均匀性的平板孔阵馈能结构的主视图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。
如图1和图2所示，一种用于改善高温炉微波均匀性的平板孔阵馈能结构，其特征在于，它包括依次连通的馈能波导1、阻抗匹配结构2、大尺寸微波馈能谐振腔3、微波扩散结构5和微波作用腔6；微波作用腔6内设置有高温炉窑结构7，高温炉窑结构7内设有待加热物料8；
所述的阻抗匹配结构2位于馈能波导1与大尺寸微波馈能谐振腔3之间，用于对馈能波导1与微波作用腔6进行阻抗匹配，减小反射，使微波能量从馈能波导1馈入微波作用腔6；
平板孔阵结构4设置在大尺寸微波馈能谐振腔3与微波作用腔6之间，平板孔阵结构4的金属表面上开设有若干个孔，用于将微波均匀地从大尺寸微波馈能谐振腔3馈入微波作用腔6中；开孔位置与大尺寸微波馈能谐振腔3中微波电场强度波峰出现的位置对应，开孔尺寸大小会影响微波馈能的均匀性，可通过电磁场仿真计算分析设计；
微波扩散结构5位于大尺寸微波馈能谐振腔3与高温炉7之间，可使经过大尺寸微波馈能谐振腔3及平板孔阵结构4分散后的微波能量通过微波扩散结构5再次分散后进入高温炉7。可进一步提升微波能量的分散效果、提升微波馈能均匀性。此外，微波扩散结构也具有阻抗匹配的效果，有减小反射的作用。
其中大尺寸微波馈能谐振腔3的尺寸比馈能波导1大，用于将从微波能量从较集中的馈能波导1分散至较大的区域；大尺寸微波馈能谐振腔3的厚度大于半个微波波长，其长宽尺寸可根据所需微波谐振模式设计。
微波作用腔6与大尺寸微波馈能谐振腔3连接，微波能量经过馈能结构将微波能量分散开后，通过馈能波导1进入微波作用腔6。
以上所述的一种用于改善高温炉微波均匀性的平板孔阵馈能机构，高温炉窑结构7主要是用于将被加热物料8加热至1000℃-1100摄氏度，用于完成高温冶炼、还原等反应。
本发明提供的一种用于改善高温炉微波均匀性的平板孔阵馈能结构，可广泛应用于焦煤的加热，通过平板孔阵的馈能结构，将微波能量分散开从而均匀地通过保温材料，解决了保温材料大量吸收微波从而烧蚀的问题，促使微波能量透过保温材料均匀地作用在焦煤上，大大提高了焦煤的加热效率，缩短了焦煤的加热时间，得到的焦炭品质优良。
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，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (4)
1.一种用于改善高温炉微波均匀性的平板孔阵馈能结构，其特征在于，它包括依次连通的馈能波导（1）、阻抗匹配结构（2）、大尺寸微波馈能谐振腔（3）、微波扩散结构（5）和微波作用腔（6）；微波作用腔（6）内设置有高温炉窑结构（7），高温炉窑结构（7）内设有待加热物料（8）；
所述的阻抗匹配结构（2）位于馈能波导（1）与大尺寸微波馈能谐振腔（3）之间，用于对馈能波导（1）与微波作用腔（6）进行阻抗匹配，减小反射，使微波能量从馈能波导（1）馈入微波作用腔（6）；
平板孔阵结构（4）设置在大尺寸微波馈能谐振腔（3）与微波作用腔（6）之间，平板孔阵结构（4）的金属表面上开设有若干个孔，用于将微波均匀地从大尺寸微波馈能谐振腔（3）馈入微波作用腔（6）中；
微波扩散结构（5）位于大尺寸微波馈能谐振腔（3）与高温炉（7）之间，可使经过大尺寸微波馈能谐振腔（3）及平板孔阵结构（4）分散后的微波能量通过微波扩散结构（5）再次分散后进入高温炉（7）。
2.根据权利要求1所述的一种用于改善高温炉微波均匀性的平板孔阵馈能结构，其特征在于，大尺寸微波馈能谐振腔（3）的尺寸比馈能波导（1）大，用于将从微波能量从较集中的馈能波导（1）分散至较大的区域；大尺寸微波馈能谐振腔（3）的厚度大于半个微波波长。
3.根据权利要求1所述的一种用于改善高温炉微波均匀性的平板孔阵馈能结构，其特征在于，微波作用腔（6）与大尺寸微波馈能谐振腔（3）连接，微波能量经过馈能结构将微波能量分散开后，通过馈能波导（1）1进入微波作用腔（6）。
4.根据权利要求1所述的一种用于改善高温炉微波均匀性的平板孔阵馈能结构，其特征在于，高温炉窑结构（7）加热温度1000℃-1100°C。
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