[发明专利]一种带反射保护的微波反应装置

说明书

本发明公开了一种带反射保护的微波反应装置，属于微波应用技术领域，环形器的第一端口连接微波发生器；环形器的第二端口连接微波输送装置；水负载包括波导段、超材料结构层和吸收管；波导段一端连接环形器的第三端口，另一端通过金属板封闭；波导段内设有超材料结构层；超材料结构层中心设有容纳空间；容纳空间内设有沿着容纳空间的内壁呈螺旋状延伸的吸收管；吸收管两端贯穿波导段，且吸收管内设有流动的冷却液；超材料结构层由外到内材料的相对介电常数渐变递增，使经过超材料结构层的微波汇集在容纳空间。本发明的一种带反射保护的微波反应装置，能够对反射微波进行高效吸收，保护微波源，更安全，并提高设备的使用寿命。

技术领域

本发明属于微波应用技术领域，具体地说涉及一种带反射保护的微波反应装置。

背景技术

微波能作为一种新型高效的清洁能源，具有高效节能、选择性加热、清洁无污染等特点，在食品加工、化工、医药等领域有着广泛的应用。近年来，微波加热已经在矿石预处理、锻造、烧结、金属氧化物矿的碳热还原等方面获得了应用。微波加热应用于冶金过程中具有效率高、速度快、反应温度低等特点，是一种提高金属回收率、产品转化率、产品纯度的有效途径。反射保护、吸收负载和阻抗匹配对于微波能工业系统的稳定运行来讲是至关重要的。在反射保护方面，主要用到的是隔离器和环形器这两个微波器件。

环形器和波导销钉调配器广泛应用于各种工业微波加热设备及微波等离子体设备。在微波反应系统中，为防止系统器件反射回来的微波对微波功率源造成损伤，会使用环形器将反射回来的功率输送至环形器的三端口，然后在三端口加一个匹配负载吸收，从而起到了保护微波源的作用。水负载作为一种常用的终端匹配负载，主要是由波导传输匹配段及吸收微波的水腔组成，吸收腔体内为水流动的水室，水室的外壁多为聚四氟材料。波导内传输的微波通过水室内流动的水来吸收，转变成热能。负载吸收的功率越大，吸收腔内水的温度就越高，水需保持一定的流量来满足大功率微波的要求，否则水负载温度上升过高，水的介电常数发生变化，从而导致微波的传输失配，因此微波吸收将变差。水负载驻波迅速增大而无法满足使用要求，水负载需要稳定的水流。

现有的水负载需要加销钉，进行阻抗匹配。但水负载中水温变化、水流不均匀或水中掺杂气泡，都会导致阻抗不匹配，是水负载对微波能的吸收作用减弱，进而对微波源的保护能力减弱。功率和水的流速会影响水负载对微波的吸收能力，使水在大范围流速和温度区间里存在水负载可能无法正常工作的问题，从而影响微波反应装置的使用，寿命变短，同时存在安全隐患。

发明内容

本发明的目的是针对上述不足之处提供一种带反射保护的微波反应装置，拟解决如何对反射微波进行高效吸收，保护微波源，使设备更安全，并提高设备的使用寿命等问题。为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：