專利名稱：微波發熱體載熱裝置及其工業加熱設備的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及微波加熱技術領域，特別是涉及一種微波 發熱體載熱裝置及其工業加熱設備。
二、 背景技術熱載體加熱是我國傳統產業領域利用間接熱源加熱的通用 方法之一。它是由熱源直接加熱中間熱載體，通過中間熱載體在加熱設備中以 傳導、對流和輻射三種熱循環基本方式作用于被加熱物料。目前傳統產業所使 用的熱載體大致包括以下幾種情況(1)、熱源溫度在180° C以下，熱載體使 用高溫蒸汽；(2)、熱源溫度在180。 C 300° C之間，熱載體一般采用導熱油 或液體聯苯混合物(道生)；(3)、熱源溫度在300。 C 40(T C之間，熱載體一 般采用氣相聯苯混合物(道生)；(4)、熱源溫度在400。 C以上時，熱載體需要 采用硝酸鹽和亞硝酸鹽的混合物(熔鹽)。
但目前由于全球性的能源緊缺，石油、煤炭等能源價位的持續上漲，使傳 統產業產品的成本大大提高，產品的市場價位隨之水漲船高、久居不下且大有 持續上漲之勢。因此，在傳統產業現有的設備基礎上積極運用電子技術改善傳 統產業落后局面，以降低產品成本，對促進傳統產業的可持續發展蘊藏著巨大 的契機。
微波能作為一種先進能源，其交變電磁場的極化作用可使材料內部的自由 電荷重新排布及偶極子的反復調旋，而產生強大的振動和摩擦驟然升溫。微波 加熱具有非接觸性、環境污染小、能量轉換率高等特點，逐漸在世界各國的工 農業、醫療衛生領域乃至家庭得到迅猛發展。微波加熱的加熱效果是普通電阻 加熱耗能的10%，較之傳統的飽和水蒸氣冷凝放熱工藝，其全部省棄了間接熱源 即中間熱載體的加熱系統、供熱系統及相關設備，因而不存在因為加熱設備及 供熱管路等的熱阻而產生的大量的熱損耗，而且節省了鍋爐、鼓風機、引風機、 水泵等設備產生的能源消耗；較之導熱油加熱工藝，同樣省棄了熱油爐、能源 以及熱油泵加壓、減壓密閉循環系統的繁雜工藝，而且減少了加熱系統生產過 程中的人力參與。
三、 實用新型內容
本實用新型針對現有技術不足，提出一種微波發熱體載熱裝置及其工業加 熱設備，以微波為能源，發揮微波加熱的獨特優勢，更新和改善傳統產業熱載 體的能源利用不充分、熱效率低的問題，降低了能源消耗。
本實用新型所采用的技術方案
一種微波發熱體載熱裝置，含有微波源以及由隔熱屏層和密閉循環冷卻機 構組成的導波系統，金屬屏蔽載熱體，在金屬屏蔽載熱體密閉內腔設有一定數 量的微波發熱體，微波源通過所述導波系統及功率分配器和分支器件連接或散 射至所述各微波發熱體，各微波發熱體均勻分布在金屬屏蔽載熱體內腔壁并緊 貼內腔壁固定，微波發熱體與金屬屏蔽載熱體內腔壁接觸的一面輪廓形狀與金 屬屏蔽載熱體內腔壁相匹配適應。
所述的微波發熱體載熱裝置，微波發熱體為圓柱形或橢圓柱形內部錐空結 構體，或者內部嵌套階梯形錐體，微波發熱體首端和分支器件相匹配。導波系 統由隔熱屏層和密閉循環冷卻機構組成，以保障磁控管的正常工作和微波能的 正常傳輸。
所述的微波發熱體載熱裝置，載熱結構包括微波發熱體和導熱體，微波發 熱體通過其外部兩側的導熱體夾持緊貼固定在金屬屏蔽載熱體內腔壁；其固定 方法為每個導熱體兩側設有與微波發熱體外形匹配的容置凹槽，每兩兩相鄰 的兩個導熱體夾持微波發熱體，每塊導熱體上均設置有螺栓插入孔，在金屬屏 蔽載熱體內腔壁對應導熱體螺栓插入孔位置預先固置螺栓，兩個相鄰的導熱體 通過對應壓板以螺母加平彈墊壓固在金屬屏蔽載熱體內腔壁上。
而后在微波發熱體和導熱體表面，以比例的石棉纖維、硅藻土或輕質碳酸 鎂以硅酸鈉溶液調和振平形成保溫層。最后通覆固定一層金屬板作為第一道金 屬屏蔽層。其中導熱體為銅或鋁一體化渾鑄成型結構體，或為石墨粉、乙炔碳 黑、碳纖維、碳素骨料按一定比例混合后以樹脂為粘結劑振動成型的石墨化一 體結構，其一面輪廓形狀與金屬屏蔽載熱體內腔壁相匹配。
所述的微波發熱體載熱裝置，微波發熱體為片狀結構體，其一面輪廓形狀 與金屬屏蔽載熱體的內腔壁相匹配，距微波發熱體處設置微波導向槽，使微波 能散射于片狀微波發熱體，片狀微波發熱體以全部通覆的方式構置于金屬屏蔽 載熱體內腔壁并緊貼內腔壁固定。片狀微波發熱體吸收波能、提供損耗、產發 熱能載熱于金屬屏蔽載熱體加熱被加熱物料，片狀微波發熱體的材料及幾何尺
寸可根據工藝技術的需求而擬定。
所述的微波發熱體載熱裝置，在片狀微波發熱體上設有定位安裝孔，預先 在金屬屏蔽載熱體的內腔壁對應微波發熱體上的定位安裝孔設有栽絲。片狀微 波發熱體是以螺母加平彈墊緊固于金屬屏蔽載熱體的內腔壁，每片微波發熱體 預先設計有螺栓插入孔，在金屬屏蔽載熱體內腔壁對應片狀微波發熱體插入孔 位置攻制載絲，以螺母加平彈墊緊固。片狀微波發熱體的片與片之間的縫隙以 粉末狀發熱材料以樹脂調和為糊狀填充構縫。
所述的微波發熱體載熱裝置，微波源頻率根據微波發熱體材料極化區域的
不同、不受趨膚效應影響的同時在0.3 300Ghz之間以不同的頻率優化選擇。
作為直接熱源的微波發熱體是通過幾何形狀過渡獲得良好的特性阻抗的多 功能體，其形體可根據技術工藝的需要為任意的幾何形體。設計通過幾何形狀 過渡獲得良好網絡匹配并且反射、散射、透射都很小的含有錐空結構或嵌套階 梯形錐體的圓柱形或橢圓柱形微波發熱體或片狀微波發熱體，微波發熱體特性 阻抗近似于導波系統的特性阻抗，控制駐波比在1.08 1.2之間。多功能微波發 熱體在吸收微波能量的同時提供損耗并把電磁能轉換為熱能，作為直接熱源的 微波發熱體將熱能量通過均勻化的導熱體載熱于金屬屏蔽載熱體通體。其加熱 效果的因素，首先是加熱裝置的輸出功率及耦合頻率，次之是材料內部幾何本 征狀態，在不受趨膚效應影響的同時，頻率愈高物體吸收能量越多，產生的熱 能越大。
一種含有上述微波發熱體載熱裝置的工業加熱設備，在微波發熱體載熱裝 置的金屬屏蔽載熱體兩端中心位置設有傳動軸及軸承，所述微波發熱體載熱裝 置通過所述傳動軸及軸承安裝在一機架上，傳動軸通過傳動機構連接動力機， 傳動軸其中一端為連通金屬屏蔽載熱體內腔的空心結構，空心結構傳動軸內設 置旋轉關節，微波源通過所述旋轉關節與金屬屏蔽載熱體內的導波系統連接。
所述的工業加熱設備，金屬屏蔽載熱體為圓柱形、圓錐形、棱柱形、棱錐 形或為方形中空結構體，金屬屏蔽載熱體其中一側屏蔽端蓋設有人孔，在所述 一側或兩側端蓋外側設有第二道金屬屏蔽層。
所述的工業加熱設備，金屬屏蔽載熱體的工作狀態可為運動狀態，也可為 靜止狀態，其形體可為根據技術工藝要求所需的任意幾何形體。
本實用新型的有益積極效果
1、 本實用新型微波發熱體載熱裝置及其工業加熱設備，以微波發熱體作為 直接熱源載熱于金屬屏蔽載熱體，使金屬屏蔽載熱體作為被加熱物料的熱源， 其加熱效果是普通電阻加熱耗能的10%。較之傳統的飽和水蒸氣冷凝放熱工藝， 其全部省棄了間接熱源即中間熱載體的加熱、供熱系統及相關設備，因而不存 在因為加熱設備及供熱管路等的熱阻而產生的大量的熱損耗，而且節省了鍋爐、 鼓風機、引風機、水泵等設備產生的能源消耗；較之導熱油加熱工藝，同樣省 棄了熱油爐、能源以及熱油泵加壓、減壓密閉循環系統的繁雜工藝，而且減少 了加熱系統生產過程中的人力參與，為提高生產過程的自動控制提供了基礎。
2、 本實用新型微波發熱體載熱裝置及其工業加熱設備，是將若干片狀或柱 狀微波發熱體置于金屬屏蔽載熱體內的密閉腔室工作，屏蔽室內的直接損耗產 發熱源和室外被加熱物料的熱源體加熱同步進行，并設置多層金屬屏蔽防護， 體現了微波加熱的獨特優勢和防護前提。微波發熱體在整個加熱系統中作為直 接熱源不僅是吸收體，而且是損耗體并且還是發熱體的一源三位一體的多功能 體；金屬屏蔽載熱體在整個加熱系統中不僅是一個天然的工作室，而且還是集 屏蔽體、載熱體、被加熱物料熱源體的一室三位一體的多功能體。
3、 本實用新型微波發熱體載熱裝置及其工業加熱設備，更新和改善了傳統 產業的不足，開拓了微波能應用的新領域，發揮了微波加熱的獨特優勢，開辟 了微波加熱金屬導體的新紀元。使屏蔽室內直接熱源的載熱和室外被加熱物料 的加熱同步進行，實現了屏蔽及加熱的完美結合，達到了理想加熱效果，結構 簡單合理。可為石油化工、紡織印染、橡塑造紙、冶金建材等行業工業生產的 加熱、干燥、蒸發提供高溫熱源。其推廣應用必將為社會各行業節能降耗、提 高產品質量和保護環境、節約能源做出貢獻，具有較好的社會、經濟價值。
4、 本實用新型微波發熱體載熱裝置及其工業加熱設備，更新和改善了傳統 產業熱載體的能源利用不充分、大量耗費能源、熱效率低的問題，降低了生產 成本。在現有傳統產業設備基礎上，發揮了微波加熱的獨特優勢，將微波發熱 體設置于金屬屏蔽載熱體密閉內腔，利用微波電場、磁場對微波發熱體熱效應、 場效應(電磁耦合)的雙重作用提供熱能并載熱于金屬屏蔽載熱體加熱被加熱 物料。四、

圖l:本實用新型微波發熱體載熱裝置結構示意圖之一
圖2:圖1所示微波發熱體載熱裝置A-A向剖視圖
圖3:本實用新型微波發熱體載熱裝置結構示意圖之二
圖4:圖3所示微波發熱體載熱裝置A-A向剖視圖
圖5:本實用新型微波熱源體工業加熱設備結構示意圖之一
圖6:本實用新型微波熱源體工業加熱設備結構示意圖之二
五具體實施方式
實施例一參見圖l、圖2，本實用新型微波發熱體載熱裝置，含有微波源 1以及由隔熱屏層和密閉循環冷卻機構組成的導波系統2，金屬屏蔽載熱體3， 在金屬屏蔽載熱體3密閉內腔設有一定數量的微波發熱體4，微波源1通過所述 導波系統2及功率分配器5和分支器件21連接所述各微波發熱體4，各微波發 熱體4均勻分布在金屬屏蔽載熱體3內腔壁并緊貼內腔壁固定，微波發熱體4 與金屬屏蔽載熱體3內腔壁接觸的一面輪廓形狀與金屬屏蔽載熱體內腔壁相匹 配適應。
本實施例微波發熱體載熱裝置，載熱結構包括微波發熱體4和導熱體7，微 波發熱體4通過其外部兩側的導熱體7夾持緊貼固定在金屬屏蔽載熱體3內腔 壁；其固定方法為預先在每塊導熱體7上設置螺栓插入孔，在金屬屏蔽載熱 體3內腔壁對應導熱體7螺栓插入孔位置攻制栽絲并固置螺栓。每相鄰兩塊導 熱體7均夾持固定微波發熱體4，緊貼金屬屏蔽載熱體內腔壁固定，每相鄰兩導 熱體通過設有螺栓插入孔的近似"Q"形壓板以螺母加平彈墊壓固在金屬屏蔽載 熱體內腔壁上。所述導熱體與金屬屏蔽載熱體內腔壁接觸的一面形狀與金屬屏 蔽載熱體內腔壁相適應匹配；所述導熱體為銅或鋁一體化渾鑄結構體，或為石 墨化導熱材料結構體。圖中標號6為人孔。本實用新型微波發熱體載熱裝置， 微波源頻率根據微波發熱體材料極化區域的不同、不受趨膚效應影響的同時在 0.3 300Ghz之間以不同的頻率優化選擇。
本實施例微波發熱體為圓柱形或橢圓柱形內部錐空結構體。 實施例二參見圖l、圖2，本實施例在實施例一的基礎上對微波發熱體載 熱裝置內的微波發熱體4進行了優化設計，微波發熱體4為圓柱形或橢圓柱形
結構體，在圓柱形微波發熱體內嵌套階梯形錐體，微波發熱體首端和分支器件 相匹配。另外在微波發熱體及導熱體外側表面覆蓋有保溫層，保溫層外表面通 覆固定一道金屬屏蔽層8。
實施例三參見圖3、圖4，圖中標號同實施例一相同的，代表意義相同。
本實施例微波發熱體載熱裝置中，微波發熱體4為片狀結構體，其一面輪廓形 狀與金屬屏蔽載熱體3的內腔壁相匹配，距微波發熱體處設置微波導向槽，使 微波能散射于微波發熱體，片狀微波發熱體4通覆于金屬屏蔽載熱體3的內腔 壁并緊貼內腔壁固定。在片狀微波發熱體4上設有定位安裝孔，預先在金屬屏 蔽載熱體3的內腔壁對應微波發熱體4上的定位安裝孔設有栽絲；片狀微波發 熱體4的片與片之間的縫隙以粉末狀吸波、損耗、發熱材料用樹脂調和為糊狀 填充構縫。本實用新型金屬屏蔽載熱體可為圓柱形、圓錐形、棱柱形、棱錐形 或方形任意一種中空結構體。
實施例四參見圖5，圖中標號同實施例一相同的，代表意義相同，不重述。
本實施例為含有上述微波發熱體載熱裝置的工業加熱設備，在微波發熱體 載熱裝置的金屬屏蔽載熱體兩端中心位置設有傳動軸及軸承，所述微波發熱體
載熱裝置通過所述傳動軸及軸承9安裝在一機架上(圖中未畫出)，其中一端傳 動軸為空心結構，連接安裝傳動齒輪10，傳動軸空心結構體連通金屬屏蔽載熱 體3內腔，傳動軸空心結構內設置旋轉關節11連通微波源1及導波系統2。金 屬屏蔽載熱體3其中一側屏蔽端蓋上設有人孔6。本實施例金屬屏蔽載熱體為圓 柱形筒體，其中微波發熱體為圓柱形內部錐空結構。在金屬屏蔽載熱體兩側屏 蔽端蓋外側可以設置第三道金屬屏蔽層。
實施例五參見圖6，圖中標號同實施例一相同的，代表意義相同，不重述。。 本實施例工業加熱設備與實施例四的不同之處在于其中微波發熱體為片狀結 構，即金屬屏蔽載熱體采用實施例三的結構形式。
本實用新型工業加熱設備，金屬屏蔽載熱體或為圓錐形、棱柱形、棱錐形、 橢圓柱或方形中空結構體，其本征形體可根據技術工藝的需要采用任意的幾何 形體(即微波發熱體載熱裝置可為相互獨立的屏蔽組件以內外焊接、子口重疊、 螺拴緊固等連接方式構成)。多功能金屬屏蔽載熱體作為被加熱物料的熱源體， 工作時可為運動狀態，也可為靜止狀態。
權利要求1.一種微波發熱體載熱裝置，含有微波源、隔熱屏層和密閉循環冷卻機構組成的導波系統、金屬屏蔽載熱體，在金屬屏蔽載熱體密閉內腔設有一定數量的微波發熱體，微波源通過所述導波系統及功率分配器和分支器件連接或散射至所述各微波發熱體，其特征是各微波發熱體均勻分布在金屬屏蔽載熱體內腔壁并緊貼內腔壁固定，微波發熱體與金屬屏蔽載熱體內腔壁接觸的一面輪廓形狀與金屬屏蔽載熱體內腔壁相匹配適應。
2、 根據權利要求1所述的微波發熱體載熱裝置，其特征是所述微波發熱 體為圓柱形或橢圓柱形內部錐空結構體，或者在圓柱形或橢圓柱形微波發熱體 內嵌套階梯形錐體，微波發熱體首端和分支器件相匹配。
3、 根據權利要求1或2所述的微波發熱體載熱裝置，其特征是所述微波 發熱體通過其兩側的導熱體夾持緊貼固定在金屬屏蔽載熱體內腔壁，所述導熱 體與金屬屏蔽載熱體內腔壁接觸的一面形狀與金屬屏蔽載熱體內腔壁相適應匹 配；所述導熱體為銅或鋁一體化渾鑄成型結構體，或為石墨化導熱材料成型結 構體。
4、 根據權利要求3所述的微波發熱體載熱裝置，其特征是在微波發熱體 或導熱體外側表面覆蓋有保溫層，保溫層外表面通覆固定一道金屬屏蔽層。
5、 根據權利要求1所述的微波發熱體載熱裝置，其特征是所述微波發熱 體為片狀結構體，其一面輪廓形狀與金屬屏蔽載熱體的內腔壁相匹配，距微波 發熱體處設置微波導向槽，使微波能散射于微波發熱體，片狀微波發熱體通覆 于金屬屏蔽載熱體的內腔壁并緊貼內腔壁固定。
6、 根據權利要求5所述的微波發熱體載熱裝置，其特征是在片狀微波發 熱體上設有定位安裝孔，預先在金屬屏蔽載熱體的內腔壁對應微波發熱體上的 定位安裝孔設有栽絲；片狀微波發熱體的片與片之間的縫隙以粉末狀吸波、損 耗、發熱材料用樹脂調和為糊狀填充構縫。
7、 根據權利要求1或2或4或5或6所述的微波發熱體載熱裝置，其特征 是微波源頻率根據微波發熱體材料極化區域的不同、不受趨膚效應影響的同 時在0.3 300Ghz之間以不同的頻率優化選擇。
8、 根據權利要求7所述的微波發熱體載熱裝置，其特征是金屬屏蔽載熱 體為圓柱形、圓錐形、棱柱形、棱錐形或方形中空結構體。
9、 一種含有權利要求1所述微波發熱體載熱裝置的工業加熱設備，其特征是在微波發熱體載熱裝置的金屬屏蔽載熱體兩端中心位置設有傳動軸及軸承， 所述微波發熱體載熱裝置通過所述傳動紳及軸承安裝在一機架上，傳動軸通過 傳動機構連接動力機，傳動軸其中一端為連通金屬屏蔽載熱體內腔的空心結構， 空心結構傳動軸內設置旋轉關節，微波源通過所述旋轉關節與金屬屏蔽載熱體 內的導波系統連接。
10、 根據權利要求9所述的工業加熱設備，其特征是金屬屏蔽載熱體兩 側或其中一側的屏蔽端蓋上設有人孔，在所述一側或兩側屏蔽端蓋外另外設有 一道金屬屏蔽層。
專利摘要本實用新型涉及微波加熱技術領域，特別是涉及一種微波發熱體載熱裝置及其工業加熱設備。微波發熱體載熱裝置是在金屬屏蔽載熱體密閉內腔設有一定數量的微波發熱體，微波源通過導波系統連接或散射至所述各微波發熱體，各微波發熱體均勻分布在金屬屏蔽載熱體內腔壁并緊貼內腔壁固定，微波發熱體與金屬屏蔽載熱體內腔壁接觸的一面輪廓形狀與金屬屏蔽載熱體內腔壁相匹配適應。所述工業加熱設備，在微波發熱體載熱裝置的金屬屏蔽載熱體兩端中心位置設有傳動軸及軸承，所述微波發熱體載熱裝置通過所述傳動軸及軸承安裝在一機架上。以微波為能源，發揮微波加熱的獨特優勢，更新和改善了傳統產業熱載體的能源利用不充分、熱效率低的問題，降低了能源消耗。
文檔編號H05B6/80GK201197205SQ20082007080
公開日2009年2月18日 申請日期2008年5月30日 優先權日2008年5月30日
發明者盧瑞峰, 趙建濤, 陳瑞森 申請人:陳瑞森