CN101430262A - 一种快速灰化微波马弗炉 - Google Patents

Abstract

一种快速灰化微波马弗炉，包括设置其内部的聚能辐射灰化腔，所述灰化腔为聚能辐射灰化腔，所述灰化腔底拼接放置3－6块发热体，其上可同时放置12－16个坩埚，一个单磁控管设置于炉腔底部。根据本发明的快速灰化微波马弗炉，对样品的微波加热更集中，可高效、快速地把微波能聚集、转化为热辐射能的同时，提高热能，加热后热量保持好，不易散发，实现对处理样品的快速加热灰化和使用分析仪器的快速检测。

Description

一种快速灰化微波马弗炉

技术领域

本发明涉及一种用于制药、塑料、合成橡胶、化学纤维、炼油化学、煤炭能源等行业对样品进行高温灰化的一种仪器装置，特别是，本发明涉及一种快速灰化微波马弗炉。

背景技术

灼烧残渣与灼烧减重的灰化分析是当今食品、塑料、制药、饲料、玻璃、煤炭、合成橡胶、化学纤维、炼油化学、煤炭能源等工业品质控制的重要项目之一。过去以传统的电热高温炉进行灰化处理，由于传统马弗炉采用的是电阻丝加热，升温过程慢，因而灰化时间和能源成本高，而且在工作过程中会排放气体，既费时又产生污染烟雾，污染工作环境。另外，大部分样品须先经炭化才能灰化，操作频繁耗费时间，浪费能源。

随着科学技术的发展，尤其是微波化学技术的应用，出现了用于灰化处理的微波马弗炉，其特点是充分利用了微波加热快速、高效、节能的特点，使样品的灰化处理时间由数小时减为几十分钟；样品不经炭化而灰化，因而不产生污染烟雾；由于其微波加热原理是穿透耐热保温的灰化腔直接将腔中的发热元件加热，热量在灰化腔内很少散失，所以耗电量低。

鉴于上述特点，微波马弗炉在国内市场上很受用户青睐。目前，国外如：美国、意大利等已有产品问世。例如，美国CEM公司和意大利MILESTONE公司都已开发出了微波马弗炉。其产品利用微波能量快速灰化样品，减少样品的灰化时间和电能消耗，提高工作效率，其最大工作温度可达到1200℃。通过可编程的微机控制，实现多步运行及保温。但价格昂贵。

通常的马弗炉对样品加热会造成微波加热不集中，加热效果尚不理想，而且加热后热量保持不好，容易散发。因此，希望在微波马弗炉内部提供一个结构比较简单的装置，充分高效地把微波能聚集、转化为热辐射能，提高热能，以便将要处理的样品迅速加热灰化，进而通过分析仪器得到我们所需要的检测结果。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种快速灰化微波马弗炉，所述快速灰化微波马弗炉包括设置其内部的聚能辐射灰化腔，可充分高效地把微波能转化为热辐射能，在灰化腔内将要处理的样品迅速加热灰化。

为达此目的，本发明的技术方案如下：

一种快速灰化微波马弗炉，其内设置有微波马弗炉用灰化腔，其特征在于，所述灰化腔为聚能辐射灰化腔，所述灰化腔底拼接放置3—6块发热体，其上可同时放置12—16个坩埚，一个单磁控管设置于炉腔底部。

根据上述本发明的快速灰化微波马弗炉，采用单磁控管加热，创新设计炉腔，将磁控管放置在炉腔的底部，由此形成聚能辐射灰化腔，大大提高了微波的加热效率，可快速有效加热灰化腔中的坩埚，节能效果突出。

根据上述本发明的快速灰化微波马弗炉，优选的是，所述快速灰化微波马弗炉的功率输入为1-1.2KW范围。

根据上述本发明的快速灰化微波马弗炉，优选的是，采用嵌入式保温腔，保温腔炉门设有进风口，顶部设有废气出口。

根据上述，本发明的快速灰化微波马弗炉形成两侧经风，强排风，以便在强制通风的时候，腔内灰化所产生的气体可通过缝隙排出，并经炉腔的排风系统排到室外，不会污染实验室。同时，新鲜空气进入。

根据上述本发明的快速灰化微波马弗炉，优选的是，所述发热体为长方体，其上表面有若干直径略大于坩埚的圆形凹坑(不通孔)。

根据上述本发明的快速灰化微波马弗炉，优选的是，在顶腔和腔门上各有一强迫通风圆孔。

根据上述本发明的快速灰化微波马弗炉，优选的是，所述2个温度传感器分别设置在炉腔外壁和顶部。

根据上述本发明的快速灰化微波马弗炉，优选的是，所述2个温度传感器分别设置在炉腔二侧壁。

根据上述本发明的快速灰化微波马弗炉，优选的是，位于所述灰化腔体外部的后方两侧分别设置呈角尺形的限位块。

根据上述本发明的快速灰化微波马弗炉，优选的是，所述马弗炉炉门设置有微动开关，在炉门末关紧的情况下无法启动微波。

根据上述本发明的快速灰化微波马弗炉，优选的是，所述马弗炉设置有炉腔温度监测装置，在炉腔外壁上装有2个温度传感器，当2个监测点申的任意一个温度超过80℃时，即刻切断微波并报警。

根据上述本发明的快速灰化微波马弗炉，优选的是，所述马弗炉设置有磁控管监测装置，当磁控管由于长时间运行而出现异常情况时，即刻切断电源并报警。

根据上述本发明的快速灰化微波马弗炉，优选的是，所述马弗炉设置有保温腔末关闭报警，当用户忘记关闭保温腔而进行工作时，微波将停止工作并报警。

本发明的快速灰化微波马弗炉具有输入功率小、加热速度快、通风大的特点；并突破了传统电热高温炉的瓶颈，利用微波能量不经炭化而一次完成灰化，使样品灰化分析时间大大缩短并显著节省电能消耗。本发明的快速灰化微波马弗炉它可应用于食品、制药、塑料、石化、造纸、纤维、炼油化学、玻璃纤维、合成橡胶、煤炭能源等行业产品的过程控制，品质管理，提高产品的品质及水准，防止不合格产品的产生。

附图说明：

图1为本发明的快速灰化微波马弗炉的腔体加热及通风工作示意图。

图2A，B，C分别为本发明的微波马弗炉用的保温腔部件的侧视、剖视和俯视图。

图中，1.保温腔底腔  2.保温腔顶腔  3.保温腔左侧壁  4.保温腔后壁5.保温腔腔门  6.保温腔  6-1.发热体  7.保温腔右侧壁  8.限位块  9.保温腔导套  10.测温孔  11.保温腔通风孔，  13.温度传感器，  14.单磁控管，  15.排风装置。

具体实施方式

下面结合附图，给出本发明的较佳实施例。

实施例

本发明的快速灰化微波马弗炉主要由专用微波炉、保温腔、发热体、温度测控系统、排风系统、安全保护系统等组成。

根据本实施例，采用单磁控管加热，将磁控管放置布炉腔的底部，创新设计炉腔，形成聚能辐射灰化腔，由此大大提高了微波的加热效率，可快速、有效加热灰化腔中的坩埚。

根据本实施例，外壳采用钣金设计，使炉体安全牢固且散热性能好。

另外，根据本实施例的排风系统，设计了合理通风通道并采用耐腐蚀的大功率排风机系统，可满足灰化过程的通风和灰化后快速冷却降温的需要。即，快速灰化微波马弗炉形成两侧经风，强排风，以便在强制通风的时候，腔内灰化所产生的气体可通过缝隙排出，并经炉腔的排风系统排到室外，不会污染实验室。同时，使得新鲜空气进入。

另外，根据本实施例的排风系统，在保温腔顶腔和腔门上各有一强迫通风圆孔。即，保温腔炉门设有进风口，顶部设有废气排出口。

所述灰化腔为聚能辐射灰化腔，所述灰化腔底拼接放置4块发热体，其上可同时放置12个坩埚，一个单磁控管设置于炉腔底部。

根据上述本发明的快速灰化微波马弗炉，优选的是，保温腔发热板为长方体，其上表面有若干直径略大于坩埚的圆形凹坑(不通孔)。

微波马弗炉用灰化腔，放在微波加热场，即微波马弗炉中的微波发射口上方，集中接受微波的照射，使灰化腔中的保温腔被迅速加热，并将热能传导和辐射给保温腔上的被加热坩埚，使其中的实验样品迅速灰化，从而得到用于样品分析检测的结果。灰化腔体是由陶瓷纤维制成的，它的特点是容易透过微波且不吸收微波，而保温性能优良，即灰化腔体内的热量不易散失，充分体现出微波加热快速、高效和节能的特点。

灰化腔体由上述零件拼装而成，相互间通过凸缘和凹槽相互镶嵌拼装而成，结构紧凑，不松散，拆装方便。由陶瓷纤维制作，隔热保温性能优良且不吸收微波也不阻挡微波。

优选的是，整个灰化腔无连接螺栓，完全为拼装装配型结构，依靠腔板的凸缘和凹槽相互镶嵌拼装而成，保证了灰化腔整体拼装快捷不松散。

从图可见，右侧壁7部件上、下方向均向外突起一条凸缘，可插入可视底腔1的凹槽中，左侧壁3和后壁4的结构也类同。腔体的装配方法是：先将底腔1平放好，之后分别将左侧壁3，右侧壁7，后壁4放在底腔1的指定位置上，并将它们的凸缘插入底腔1的凹槽内，再把顶腔2放在它们上面，亦将三腔壁的凸缘对准顶腔2的相对槽口中，将顶腔2压下，组成完整的腔体。腔门5刚好堵住腔口并容易拆装，其作用是便于通过腔口放进或取出腔中的保温腔6或其上的坩埚。两块角尺形限位块8，分别装在腔体外靠住两个后底角处，其作用是保证保温灰化腔体在微波马弗炉腔中准确定位。

保温腔发热体6-1是一长方体，其上表面有若干个尺寸相同的圆形凹坑(不通孔)，可同时放若干个大小相同的坩埚。整个灰化腔底可拼接放置若干尺寸相同的发热体6-1，其上均可同时放置若干个大小相同的坩埚。保温腔6由特殊配方的碳硅发热材料制成，发热效率很高，当微波穿透灰化腔壁，照射在它上面时，会高效吸收微波并迅速转化为热能，通过传导和辐射的方式把其上的坩埚及坩埚中的检验样品加热，使之灰化。

根据本实施例的温度测控系统，在顶腔2中部对着保温腔底腔1上保温腔6的地方有一测温孔10和插接的导套9，测温传感器的探针从马弗炉的炉顶插入，穿过导套9和测温孔10直抵保温腔6的上表面测温点，以便在加热过程连续测控保温腔6的温度，控制坩埚灰化反应的温度和反应的过程。

微波马弗炉采用单点测温，多步闭环控温的系统。保温腔内设置唯一的温度传感器，此传感器为数字处理电路提供反馈信号。马弗炉在升温工作阶段按照用户设定的功率输出微波能(一般建议用户设定满功率)，当加热到预设温度后，便采用低功率档脉冲输出，在设置点保温，直至到达设定保温时间。(采用低功率档脉冲输出，将有助于保护磁控管)。在顶腔2中部对着腔底上保温腔的地方，有一测温孔及导套，温度传感器探针可通过导套插入灰化腔体中的测温点，调节温度传感器的插入深度可控制测温点的位置。

在本实施例中，所述2个温度传感器一个设置于炉顶部，另一个设置在炉侧壁部。

根据本实施例的测温系统，微波马弗炉采用可编程软件，允许在每次工作程序中有多达10步的独立升温(保温)设置。同时，软件将允许客户保存现有的操作程序达30条。微波功率的输出为10档可调，脉冲输出控温。最高设定时间(加热、保温)为60分钟。软件允许客户在工作过程中修改当前运行的程序，并且不需要退出程序而进行改动后的程序。此外，软件还允许客户设定单位，能自行对温度进行校准和调零。

在保温腔顶腔2和腔门5上，各有一强迫通风孔11和12，其作用是在实验需要的时候，可用强迫通风装置，将其风管接在通风孔11上，直接抽出灰化腔内的气体。采用精确可靠的温度传感测控系统。根据上述本发明的快速灰化微波马弗炉，优选的是，

本实施例的微波马弗炉采用LCD显示屏，用以显示菜单利工作状态。作为辅助功能，软件可设置多个时间记数功能，记录马弗炉的实际使用时间(即加温时间，该时间将不显示在操作界面，但在菜单中输入密码可查阅到)，当实际使用时间超过一定的小时数，仪器在开机的时候调出提示警告，提醒客户对仪器进行常规的检查、清洁和保养。

本实施例的快速灰化微波马弗炉采用强排风系统，所述排风系统采用两侧进风，强排风的设计，以适应灰化通风和降温的不同需要，使得充满烟雾和挥发性物质的大量空气在腔内冷凝聚集前就被快速地清除掉。

为了防止仪器故障造成的伤害以及避免误操作带来的危险，本实施例的快速灰化微波马弗炉设置还包括：

1.炉门安全装置：炉门设置有微动开关，在炉门末关紧的情况下无法启动微波。

2.炉腔温度监测装置：在炉腔外壁上装有2个温度传感器，当2个监测点申的任意一个温度超过80℃时，即刻切断微波并报警。

3.磁控管监测装置：当磁控管由于长时间运行而出现异常情况时，即刻切断电源并报警。

4.保温腔末关闭报警：当用户忘记关闭保温腔而进行工作时，微波将停止工作并报警。

5.超时报警：在升温过程中，如果磁控管长时间运行，但始终无法达到设定的温度时，系统报警并中止微波。

6.高温操作警告：当用户在温度大于800℃时打开保温腔时，系统报警。

7.本实施例的快速灰化微波马弗炉工作数据如下：

交流电源；单相，50Hz，220V士10％；

功率输入为1-1.2KW范围；

本实施例的快速灰化微波马弗炉设置完善的安全保护系统。输出微波功率；880W；

微波频率：2450MHz；

温度测控范围：0～1000℃；

控制精度：士3℃；

升温速度(室温～550℃)：<20min；

排风系统风量：160—180CFM；

保温腔体积：2—2.5L；

坩埚数量：12—14只。

发热体的结构如图4所示，它由吸收微波能力强，发热效率高的材料制作，不易碎裂。采用小块拼接结构，可自由组合使用，满足不同实验的需求。发热体共4块，每块有3个安放孔，在保温腔内呈纵间排列。

另外，腔体外的后部左右两处配置了两只三角形限位块8，用于灰化腔体在马弗炉腔体中迅速准确的定位。

实施例2

除了所述灰化腔为聚能辐射灰化腔，所述灰化腔底拼接放置6块发热体，其上可同时放置16个坩埚，所述二个温度传感器分别设置在炉腔二侧壁之外，其他如同实施例1制得快速灰化微波马弗炉。

根据本发明的快速灰化微波马弗炉，对样品的微波加热更集中，可高效、快速地把微波能聚集、转化为热辐射能的同时，提高热能，加热后热量保持好，不易散发，实现对处理样品的快速加热灰化和使用分析仪器的快速检测。

Claims (9)

1.一种快速灰化微波马弗炉，其内设置有微波马弗炉用灰化腔，其特征在于，所述马弗炉采用单磁控管加热，所述磁控管放置在炉腔的底部，由此形成聚能辐射灰化腔，所述灰化腔底拼接放置3—6块发热体，其上可同时放置12—16个坩埚。

2.如权利要求1所述的快速灰化微波马弗炉，其特征在于，所述快速灰化微波马弗炉的功率输入为1-1.2KW范围。

3.如权利要求1所述的快速灰化微波马弗炉，其特征在于，所述马弗炉采用嵌入式保温腔，保温腔炉门设有进风口，顶部设有废气出口。

4.如权利要求1所述的快速灰化微波马弗炉，其特征在于，所述发热体为长方体，其上表面有若干直径略大于坩埚的圆形凹坑。

5.如权利要求1所述的快速灰化微波马弗炉，其特征在于，所述马弗炉在顶腔和腔门上各有一强迫通风圆孔。

6.如权利要求1所述的快速灰化微波马弗炉，其特征在于，所述位于灰化腔体外部的后方两侧分别设置呈角尺形的限位块。

7.如权利要求1所述的快速灰化微波马弗炉，其特征在于，所述马弗炉设置有炉腔温度监测装置，在炉腔外壁上装有2个温度传感器，当2个监测点申的任意一个温度超过80℃时，即刻切断微波并报警。

8.如权利要求7所述的快速灰化微波马弗炉，其特征在于，所述2个温度传感器分别设置在炉腔外壁和顶部。

9.如权利要求7所述的快速灰化微波马弗炉，其特征在于，所述2个温度传感器分别设置在炉腔二侧壁。

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