[发明专利]一种往复移动式高温微波加热炉

说明书

本发明公开一种往复移动式高温微波加热炉。包括矩形谐振腔，波导，加热保温移动装置，电气控制系统和温度测量装置；试样批量放置在加热保温移动装置上，电气控制系统包括用于驱动加热保温移动装置往复移动的动力机构，动力机构通过PP推拉杆将动力传输给加热保温移动装置，PP推拉杆和矩形谐振腔之间设有微波抑制管；温度测量装置用于测量试样的温度，电气控制系统根据温度测量装置测量的温度控制加热保温移动装置的往复移动，使得加热试样处于不断变化的位置、不断扰动腔内电场，实现微波均匀加热。本发明的微波炉结构简单合理、安装方便，可以很好地改善试样微波加热均匀性，极大地提高了生产效率。

技术领域

本发明属于高温微波加热领域，具体涉及一种往复移动式高温微波加热炉。

背景技术

针对陶瓷、金属化合物、非金属化合物以及有机物的高温加热有传统加热方式(如电阻式加热炉或者燃烧式加热炉)和电磁加热方式(如微波加热炉)。传统加热方式最大的缺点在于热量通过热传导由外到内正温度梯度加热，需要炉内气氛温度必须大于被加热物料预期温度，因此加热缓慢，加热过程冗长，造成极大的能源浪费。微波加热作为电磁加热方式的一种，是利用材料介质损耗产生热量使材料由内向外实现自体加热的一种高效加热方式，在物料体积合理条件下甚至可以实现内外同时加热，因此大大缩短了加热时间。研究表明微波加热炉烧结氧化锆可以在90分钟内完成烧结，而传统加热方式需要长达27小时才能完成烧结。但是，微波加热仍然存在一个致命的缺点，那就是加热的不均匀性。微波加热的不均匀性通常来源于电场分布的不均匀。一般说来，微波腔体中总会存在电场较强的区域与电场较弱的区域。当被加热物体一部分位于电场较强的区域而另一部分位于电场较弱的区域时，就会导致各个部分所产生的热量不同，最终造成加热的不均匀甚至热失控。这种不均匀性在加热多个试样或大体积试样时更加明显。正是这一缺点大大限制了微波加热技术的进一步发展与应用。因此如何提高微波加热试样温度分布均匀性已然成为国内外研究学者密切关注的问题。

针对这一问题，国内外学者开展了大量的研究工作，提出了众多的新颖的技术方案。大致可以概括为以下两个方面：其一，针对性地设计微波加热设备，旨在使谐振腔内电场分布均匀。譬如四川大学杨丰铭、朱铧丞等人设计了一种四馈口微波加热炉，采用四个微波馈口配合扫频加热方式减少了端口之间的能量相互耦合，提高了微波加热均匀性。(“一种提高加热均匀性和效率的四端口微波腔体结构设计”，杨丰铭，真空电子技术，第五期，第66-69页，2019年)；譬如通过引入多个微波源馈入并结合微波模式搅拌器，当微波馈入腔体内，模式搅拌器搅拌电场，使电场分布不断改变，从而改善微波加热均匀性(CN 201585163U)；采用数个辅助微波源配合数个变频微波源均匀布置在炉体外侧，通过变频加热方式改善加热均匀性(CN 104869679 B)。其二，引入旋转转盘或传送带等实现动态加热，旨在使物料各部分吸收的能量均匀。譬如专利(CN 102062422 A)通过在微波炉底部安装一旋转转盘，使物体可以在炉腔内旋转加热，改善了微波加热均匀性。专利(CN 204388587 U)采用小车连续送出物料的传动方式，解决了微波加热的运动加热问题，改善了微波加热均匀性。除此之外，譬如四川大学叶菁华等设计一种可移动金属壁的微波加热多模腔，在加热过程中，通过单向移动金属壁，实现了腔体内电场分布的不断改变，从而达到了提高微波加热均匀性的目的(“微波多模腔金属边界移动对加热的影响研究”，叶菁华，四川大学学报(自然科学版)，第55卷，第1期，第81-88页，2018年)。

以上的方案，如通过单向移动金属壁，实现腔内电场不断改变而提高均匀性，实现起来比较繁琐同时难度也较大。其他的一些方案比如多馈口配合扫频加热、加装模式搅拌器、旋转转盘等仅仅用于小体积试样微波均匀加热，无法实现批量试样或大体积试样微波均匀加热。

发明内容

本发明的目的在于提供一种往复移动式高温微波加热炉；该微波炉能够实现批量试样或大体积试样均匀加热，提高加热效率与加热质量。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种往复移动式高温微波加热炉，包括矩形谐振腔，设置在矩形谐振腔上的波导，加热保温移动装置，电气控制系统和温度测量装置；