CN201860474U - 微波加热馈能天线及包含其的微波真空干燥装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种微波加热馈能天线及微波真空干燥装置，微波真空干燥装置包括箱体、进料口、炉门、波导、抑制微波能泄漏的抑制部分、以及设置在该箱体的一壁面上用于与该波导连接的微波加热馈能天线，该微波加热馈能天线包括与该波导的接口连接的波导法兰；整体为平板状的谐振腔，该谐振腔的腔壁上设置有将微波辐射出该谐振腔的孔阵列；其中，该波导法兰位于该谐振腔的一角上，且该波导与该谐振腔之间的激励角度为45°。本实用新型的馈能天线为多孔平板式结构，当干燥装置或加热装置采用该种多孔平板式结构馈能天线后，比现有的微波加热装置中的微波馈能天线具有更高的微波功率输出效率，并能够改善微波加热的均匀性。

Description

微波加热馈能天线及包含其的微波真空干燥装置

技术领域

本实用新型涉及工业微波加热技术领域，具体地说，是关于微波加热馈能天线及包含其的微波真空干燥装置。

背景技术

在微波能应用技术领域中，广泛使用着国际微波能协会(IMPI)推荐的两个主要频段，即915MHz及2450MHz频段。数十年来，微波能在工业、农业、生活领域已被广泛采用，箱式加热器特别是隧道式加热器，由于进料出口大，并能连续加工，是工业上普遍采用的一种结构形式。在连续性生产的各种隧道型多模腔式加热器中，又分为大功率单管馈能式及数量众多的小功率磁控管分布馈能式两种结构，前者需要数十千瓦甚至一百千瓦的工业专用的大功率连续波磁控管，其价格昂贵；而分布馈能的小功率磁控管，可采用廉价的微波炉用磁控管。因此，长期以来，微波设备制造商们更多采用小功率、多馈口的馈能方案，生产出各种结构和功能的隧道型多模腔式微波应用器。多馈口有管子众多、模式单一的缺点，尤其功率较大时各辐射口附近极易产生电磁互耦现象，导致各相邻磁控管输出功率的下降，耦合效率降低，严重时会使磁控管损坏，且不容易控制。大功率虽然价格昂贵，但是能源转化效率高，电磁互耦相对容易控制的特点。并且随着微波工业的发展，大功率工业磁控管的价格也在下降。大功率磁控管馈能的难点是如何保证馈能的均匀性。

目前，有采用裂缝天线馈能的微波加热器，裂缝天线是在波导的壁上开裂缝，以切割波导内壁表面电流，产生激励，从而馈能，其裂缝天线的微波能在传输过程中逐渐减弱，是前端和后端物料所得到的能量不一样。而公告号为“CN86103424A”、名称为“利用裂纹天线馈能的微波加热器”的中国发明专利申请，其馈能器波导采用了U型结构，这能在一定程度上解决上述问题，但是裂缝天线的波导尺寸决定了它有一定的馈能范围，这样加热器在传送带横截面上的均匀性还是不能保证。

因此，寻找一种大功率馈能既可保证加热时的均匀性，同时又可提高微波耦合效率的微波加热馈能天线具有重要的学术上和实用上的价值和意义。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是，提供一种大功率馈能既可保证加热时的均匀性，同时又可提高微波耦合效率的微波加热馈能天线。

为了实现上述目的，本实用新型的微波加热馈能天线，用于与波导连接，包括

与该波导的接口连接的波导法兰；以及

整体为平板状的谐振腔，该谐振腔的腔壁上设置有将微波辐射出该谐振腔的孔阵列；

其中，该波导法兰位于该谐振腔的一角上，且该波导与该谐振腔之间的激励角度为45°。

上述的微波加热馈能天线，其中，该波导法兰与该谐振腔为一体结构。

上述的微波加热馈能天线，其中，该谐振腔采用TM_mno模或TE_mon模，该TM_mno模或TE_mon模由m列×n行基本场型体元构成，其中，m、n为整数，该基本场型体元的尺寸为a₀×a₀×h，a₀为TM₁₁₀场型体单元尺寸。

上述的微波加热馈能天线，其中，该孔阵列位于该谐振腔的其中一腔壁的中央，且该孔阵列中的每一孔的直径为25～35mm。

上述的微波加热馈能天线，其中，该孔阵列为M行×N列，其中，M＝(1.3-1.5)×m，N＝(1.3-1.5)×n，M、N为整数。

上述的微波加热馈能天线，其中，在该孔阵列中，孔与孔之间的上下左右间距为0.5a₀。

上述的微波加热馈能天线，其中，该接口具有方形法兰，该波导法兰具有与该方形法兰相对应的连接部，当该波导法兰与接口连接时，该连接部与该方形法兰之间设置有用于真空密封的密封件和橡胶垫片、及防止微波泄漏的密封圈。

上述的微波加热馈能天线，其中，该密封件采用聚四氟乙烯、石英玻璃板或Al₂O₃陶瓷制成。

进一步地，本实用新型还提供一种微波真空干燥装置，包括箱体、进料口、炉门、波导、抑制微波能泄漏的抑制部分、以及设置在该箱体的一壁面上用于与该波导连接的微波加热馈能天线，该微波加热馈能天线包括

与该波导的接口连接的波导法兰；以及

整体为平板状的谐振腔，该谐振腔的腔壁上设置有将微波辐射出该谐振腔的孔阵列；

其中，该波导法兰位于该谐振腔的一角上，且该波导与该谐振腔之间的激励角度为45°。

上述的微波真空干燥装置，其中，在该箱体的长度方向上，具有均匀分布的偶数个该微波加热馈能天线，且该偶数个微波加热馈能天线成对设置，其中，每对微波加热馈能天线关于该箱体的中轴线对称。

本实用新型的有益功效在于，馈能天线为多孔平板式结构，当干燥装置或加热装置采用该种多孔平板式结构馈能天线后，比现有的微波加热装置中的微波馈能天线具有更高的微波功率输出效率，并能够改善微波加热的均匀性。

以下结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细描述，但不作为对本实用新型的限定。

附图说明

图1为本实用新型的微波真空干燥装置的结构图；

图2为图1中的微波加热馈能天线的结构图；

图3为图2中的A向视图；

图4为图2中的b-b剖视图；

图5为波导法兰与波导的接口连接示意图。

其中，附图标记

100-微波真空干燥装置

10-微波加热馈能天线

11-波导法兰

111-连接部

1111-方形腔

1112-连接孔

12-谐振腔

121-腔壁

122-腔体

13-孔阵列

131-孔

14-密封件

15-橡胶垫片

16-密封圈

20-箱体

30-炉门

40-抑制檐

50-梳状抑制器

60-石墨抑制器

70-进料口

81-接口

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型技术方案进行详细的描述，以更进一步了解本实用新型的目的、方案及功效，但并非作为本实用新型所附权利要求保护范围的限制。

参阅图1本实用新型的微波真空干燥装置的结构图，本实用新型的微波真空干燥装置100包括箱体20、进料口70、炉门30、抑制微波能泄漏的抑制部分、以及设置在箱体20的一壁面上用于与波导连接的微波加热馈能天线10，抑制部分包括抑制檐40、梳状抑制器50和石墨抑制器60。

在实际使用中，微波真空干燥装置100的尺寸根据隧道型多模腔炉腔的宽度尺寸设计，微波加热馈能天线的个数也可根据需要设计，如在箱体20的长度方向上，设置均匀分布的偶数个该微波加热馈能天线，该偶数个微波加热馈能天线成对设置，其中，每对微波加热馈能天线关于箱体20的中轴线对称，这样不仅能满足提高总输出功率的要求，而且能提高均匀性。如图1所示的结构，微波加热馈能天线为两个，该两个微波加热馈能天线均匀分布在箱体20的一壁面上，且关于箱体20的中轴线对称。

由于本实用新型的微波真空干燥装置与现有技术的区别在于微波加热馈能天线，以下就对其做详细的描述。

如图2所示，微波加热馈能天线10包括波导法兰11和谐振腔12，波导法兰11位于谐振腔12的一角上，且波导与谐振腔之间的激励角度为45°，较佳地，波导法兰11与谐振腔12为一体结构，其材质为金属，如铝及铝合金或铜等。

结合参阅图3及图5，波导法兰11用于与波导的接口81(见图5)连接，在本实施例中，波导采用标准波导，波导的接口81具有方形法兰，为了利于微波加热馈能天线与波导连接，波导法兰11具有与该方形法兰相对应的连接部111，连接部111上具有方形腔1111和连接孔1112，通过螺栓将波导法兰11与接口81连接，且连接时，连接部111与方形法兰之间设置有用于真空密封的密封件14和橡胶垫片15、及防止微波泄漏的密封圈16，其中，密封件14可以采用聚四氟乙烯、石英玻璃板或Al₂O₃陶瓷制成。

结合参阅图4，谐振腔12整体为平板状，该谐振腔12的腔体122的截面为方形，且腔壁上设置有孔阵列13。其中，谐振腔12采用TM_mno模或TE_mon模，该TM_mno模或TE_mon模由m列×n行基本场型体元构成，其中，m、n为整数，该基本场型体元的尺寸为a₀×a₀×h，a₀为TM₁₁₀场型体单元尺寸。孔阵列13位于谐振腔12的其中一腔壁121的中央，且该孔阵列中的每一孔131的直径为25～35mm，该孔阵列13为M行×N列，其中，M＝(1.3-1.5)×m，N＝(1.3-1.5)×n，M、N为整数，在该孔阵列13中，孔与孔之间的上下左右间距为0.5a₀。本实施例中，波导为标准波导(根据微波源的工作频率为2450MHz设计)，从侧面角上导入，导入角度α为45°，谐振腔12的尺寸为519×519×54.6mm，孔131的直径为30mm，孔阵列13包括8×8个孔，孔131上下左右间距为43.25mm。

本实用新型的微波加热馈能天线10经电磁仿真计算，得到天线输入端的输入驻波比为S11＝-11dB，即SWR＝1.9，这与网络仪实际测到的非常符合，这使得波导与天线的耦合效率的理想值在90％以上，其功率均匀性好。

本实用新型的微波加热馈能天线的工作过程为：微波从标准波导经45°激励角度从侧面传入谐振腔，在谐振腔中以TM_mno模形成驻波，并从孔阵列中辐射出去。

综上可以看出：本实用新型的馈能天线为多孔平板式结构，且属于二次馈能，微波先通过波导传入谐振腔，在谐振腔中重新分布后再通过孔阵列馈入加热腔。这样保证了天线下方区域的均匀性，即保证了横截面上的均匀性。干燥装置或加热装置采用该种多孔平板式结构馈能天线后，比现有的微波加热装置中的微波馈能天线具有更高的微波功率输出效率，并能够改善微波加热的均匀性。

当然，本实用新型还可有其它多种实施例，在不背离本实用新型精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本实用新型作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本实用新型所附的权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种微波加热馈能天线，用于与波导连接，其特征在于，包括

与该波导的接口连接的波导法兰；以及

整体为平板状的谐振腔，该谐振腔的腔壁上设置有将微波辐射出该谐振腔的孔阵列；

其中，该波导法兰位于该谐振腔的一角上，且该波导与该谐振腔之间的激励角度为45°。

2.根据权利要求1所述的微波加热馈能天线，其特征在于，该波导法兰与该谐振腔为一体结构。

3.根据权利要求2所述的微波加热馈能天线，其特征在于，该谐振腔采用TM_mno模或TE_mon模，该TM_mno模或TE_mon模由m列×n行基本场型体元构成，其中，m、n为整数，该基本场型体元的尺寸为a₀×a₀×h，a₀为TM₁₁₀场型体单元尺寸。

4.根据权利要求3所述的微波加热馈能天线，其特征在于，该孔阵列位于该谐振腔的其中一腔壁的中央，且该孔阵列中的每一孔的直径为25～35mm。

5.根据权利要求4所述的微波加热馈能天线，其特征在于，该孔阵列为M行×N列，其中，M＝(1.3-1.5)×m，N＝(1.3-1.5)×n，M、N为整数。

6.根据权利要求5所述的微波加热馈能天线，其特征在于，在该孔阵列中，孔与孔之间的上下左右间距为0.5a₀。

7.根据权利要求1至6中任意一项所述的微波加热馈能天线，其特征在于，该接口具有方形法兰，该波导法兰具有与该方形法兰相对应的连接部，当该波导法兰与接口连接时，该连接部与该方形法兰之间设置有用于真空密封的密封件和橡胶垫片、及防止微波泄漏的密封圈。

8.根据权利要求7所述的微波加热馈能天线，其特征在于，该密封件采用聚四氟乙烯、石英玻璃板或Al₂O₃陶瓷制成。

9.一种微波真空干燥装置，包括箱体、进料口、炉门、波导、抑制微波能泄漏的抑制部分、以及设置在该箱体的一壁面上用于与该波导连接的微波加热馈能天线，其特征在于，该微波加热馈能天线包括

与该波导的接口连接的波导法兰；以及

整体为平板状的谐振腔，该谐振腔的腔壁上设置有将微波辐射出该谐振腔的孔阵列；

其中，该波导法兰位于该谐振腔的一角上，且该波导与该谐振腔之间的激励角度为45°。

10.根据权利要求8所述的微波真空干燥装置，其特征在于，在该箱体的长度方向上，具有均匀分布的偶数个该微波加热馈能天线，且该偶数个微波加热馈能天线成对设置，其中，每对微波加热馈能天线关于该箱体的中轴线对称。

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