[发明专利]一种微波自动加热装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及微波领域，具体涉及一种微波自动加热装置及方法。

背景技术

微波具有对某些材料进行选择性加热、加热速度快、加热均匀、穿透性强、热惯性小等优点，将微波技术应用于复合材料固化领域，能显著减少固化时间，降低生产成本，获得优异的制品性能，具有巨大的发展潜力。

国内外已在复合材料固化领域展开了大量研究，并取得了丰硕的成果。但这些研究存在一个共同的特征，复合材料均是直接暴露于微波场中完成固化。如中国专利申请CN201410295387提供一种微波-压力固化复合材料的温度均匀分布方法及成套固化装置，所述方法是在压力容器罐体中采用多边形腔体使得微波在腔体中发生多次反射，提高微波入射到复合材料的均匀性。同时在腔体的前后设置波导窗，气体介质可流动到腔体中，与复合材料发生对流换热，进一步提高材料的温度均匀性，并可实现压力容器内的气体在复合材料加热固化时施加压力。所述的装置主要包括多边形腔体和电磁屏蔽窗。本发明可提高复合材料构件的温度均匀性，降低微波固化复合材料构件的翘曲变形。

在对复合材料制件进行加热时，因其本身属于热的不良导体，因而若采用传统加热方式则制件的中心加热慢而周边加热快，而若采用传统的微波方式进行均匀加热则极有可能导致制件中心散热慢而过热，而即使同时使用微波方式和传统方式对复合材料进行加热，也都会使得加热固化情况不能良好的受控。因此，本领域需要针对这种情况而开发一种特别的微波自动加热装置及微波加热方法。

发明内容

因此，本发明提供一种微波自动加热装置，包括微波发生器、微波腔、微波局部屏蔽件、控制系统、微波功率控制模块和测温装置，所述微波发生器向微波腔内发送微波，微波腔内用于放置吸波材料，所述微波局部屏蔽件位于微波腔内且用于覆盖在吸波材料的外表面，所述微波局部屏蔽件由屏蔽微波区和透过微波区组成，所述透过微波区包含一条或多条缝隙使得微波腔内的微波能从缝隙处进入吸波材料中而被其吸收；所述测温装置包含测温头、数据采集仪和测温传输线，所述测温头设置在微波局部屏蔽件内侧的吸波材料中，所述测温传输线一端与测温头连接，另一端引出至所述微波腔外侧与数据采集仪连接，数据采集仪将采集的数据传输至控制系统，设置在微波腔外的控制系统通过自动控制微波功率控制模块而自动调节微波发生器的启闭和/或功率大小。

本发明方案中，在对吸波材料的加热性能以及本发明所述微波自动加热装置(微波局部屏蔽件)的性能熟悉之前，均需要使用测温装置4来研究和探求一个合适的吸波材料的加热或固化方法。而在研发人员对上述性能均掌握清楚后，则无需再在吸波材料中设置测温头，此时通过及时调节微波功率即可实现对吸波材料的可控的定点加热和固化。本发明中，在所述吸波材料(如碳纤维与树脂的复合材料)加热固化后，因测温头无法再取出而会在产品中形成一个小的瑕疵点。因而在实验室探究出各测温点与本发明中微波自动加热装置的对应关系后形成经验参数；工业生产过程中，均通过所述经验参数调控微波频率即可，而不再需要在所述复合材料中设置测温头，从而避免在产品中形成小的瑕疵点。

本发明还提供一种微波自动加热装置，包括微波发生器、微波腔、控制系统、微波功率控制模块和微波局部屏蔽件，所述微波发生器向微波腔内发送微波，微波腔内用于放置吸波材料，所述微波局部屏蔽件位于微波腔内且用于覆盖在吸波材料的外表面，所述微波局部屏蔽件由屏蔽微波区和透过微波区组成，所述透过微波区包含一条或多条缝隙使得微波腔内的微波能从缝隙处进入吸波材料中而被其吸收；所述透过微波区的面积占整个微波局部屏蔽件面积的30％或以下；设置在微波腔外的控制系统通过自动控制微波功率控制模块而自动调节微波发生器的启闭和/或功率大小。

本发明还提供一种微波自动加热装置，包括微波发生器、微波腔、控制系统、微波功率控制模块和微波局部屏蔽件，所述微波发生器向微波腔内发送微波，微波腔内用于放置吸波材料，所述微波局部屏蔽件位于微波腔内且用于覆盖在吸波材料的外表面，所述微波局部屏蔽件由屏蔽微波区和透过微波区组成，所述透过微波区包含一条或多条缝隙使得微波腔内的微波能从缝隙处进入吸波材料中而被其吸收；所述微波腔上含有一个或多个由金属蜂窝板构成的通风窗或通风墙，用于在屏蔽微波的同时可使得微波腔内外侧气流畅通；设置在微波腔外的控制系统通过自动控制微波功率控制模块而自动调节微波发生器的启闭和/或功率大小。所述通风窗是指微波腔的侧壁、底板和顶板上面积的一部分由金属蜂窝板构成。而所述通风墙是指微波腔的侧壁、底板和顶板中至少有一面全部由金属蜂窝板构成，例如微波腔的侧壁、底板和顶板整体全部由金属蜂窝板构成。