CN102353261A - 一种微波多功能高温实验炉 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种微波多功能高温实验炉，机架(14)上设有炉膛(8)，炉盖(7)通过启盖机构(9)盖在所述的炉膛(8)上，所述的炉盖(7)上设有观察孔(6)和测温系统(5)，在所述的炉膛(8)的壁上设有微波系统(3)，所述的炉膛(8)连接有真空系统(13)，所述的炉膛(8)内设有保温系统(11)，所述的保温系统(11)安装在旋转机构(12)上，所述的旋转机构(12)连接有冷却水系统(10)。本发明是一种小型利用微波加热的微波多功能高温实验炉，能耗低、效率高、产品品质好，操作简单、使用方便、功能齐全，可广泛应用于陶瓷、冶金、电池材料和其他新材料、新工艺行业的研发。

Description

一种微波多功能高温实验炉

技术领域

本发明涉及在高温实验炉中利用微波加热代替传统的电阻加热的一种新的技术。

背景技术

由于现有的电加热实验在生产研发中能耗大、效率低、产品品质较差，因微波加热与传统电加热方式在作用机理上不同，利用微波加热生产材料能耗低、效率高、产品品质好，因此在现有产品开发新的节能工艺或开发新材料、新产品该微波多功能高温实验炉都具有重要实际应用价值。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种能耗低、效率高、产品品质好的微波多功能高温实验炉。

为了解决上述技术问题，本发明提供的微波多功能高温实验炉，机架上设有炉膛，炉盖通过启盖机构盖在所述的炉膛上，所述的炉盖上设有观察孔和测温系统，在所述的炉膛的壁上设有微波系统，所述的炉膛连接有真空系统，所述的炉膛内设有保温系统，所述的保温系统安装在旋转机构上，所述的旋转机构连接有冷却水系统。

所述的机架上设有微波报警器。

所述的测温系统是红外线测温仪安装在红外线测温仪安装座上，所述的红外线测温仪安装座通过第二密封机构安装在抑波管上，所述的抑波管安装在所述的炉盖。

所述的观察孔的结构是观察孔盖帽将第三密封机构固定安装在观察筒，在所述的观察筒内安装有抑波机构，所述的观察筒安装在所述的炉盖上。

在所述的真空系统的真空泵前的管路上设有一个真空过滤器，所述的真空过滤器由抽气筒、过滤筒、过滤机构组成，所述的抽气筒设在所述的过滤筒内，在所述的过滤筒与所述的抽气筒之间设有过滤机构。

炉膛的微波炉腔采用长方体。

所述的炉膛的炉腔法兰和炉盖的炉盖法兰之间设有密封结构，所述的密封结构的结构是在石墨板内设有一层不锈钢平板。

所述的旋转机构中装有第四密封机构且转轴内设有气氛通道。

采用上述技术方案的微波多功能高温实验炉，在微波能馈入方面采用2个1.5Kw微波源提供加热能量，微波炉腔采用长方体；在密封方面，采用非标的密封槽和密封圈，进行气密封和微波屏蔽，满足抽真空密封要求和防止微波泄漏；启盖机构设计采用多维自由度，保证压紧炉盖时没有其他干涉约束，使炉盖与炉腔法兰接触良好。在抽真空系统中，微波能馈入口采用密封装置，既满足了微波的顺利馈入，又密封了气体；在测温孔、放气孔、观察孔都设置了专门的机构，既防止气体泄露，又防止微波泄露。适应微波加热的保温系统；适应微波加热的气氛系统；磁控管冷却系统、炉体冷却系统；磁控管能量输出采用无级调节的控制技术；控制电源与动力电源采用隔离变压器分离，保护因磁控管的损坏而造成控制元器件的损坏。

微波能馈入方面采用2个1.5Kw的微波源馈入微波能，微波炉腔采用长方体，解决了一个微波源馈能激励腔内微波场分布不均的问题。在炉腔与炉盖法兰连接处设计了一个密封结构，既防止了气体泄露，又防止了微波泄露。启盖机构在设计时使炉盖在开启状态，在一定的空间范围内具有多维的自由度，便于调整炉盖的位置，使炉盖法兰面与炉膛法兰面良好接触，防止微波泄露。在炉腔和炉盖上设计水冷却结构，使炉体进行水冷，保证炉体外表面温度在国家标准规定之内。微波馈入口设计的密封结构，使微波具有良好的穿透性，空气泄露具有良好的密封性。测温孔设计有密封结构，使微波和气体都具有良好的密封性，红外线测温仪能正确地测温。观察孔设计有密封结构，使微波和气体都具有良好的密封性，观察窗口能很好地观察炉膛内实验品的状态。旋转工作台带动实验物料在炉腔内转动，起模式搅拌作用，使炉腔内微波场微波呈漫反射状。旋转工作台与炉腔连接处设计专用密封装置，使微波和气体都具有良好的密封性。旋转工作台一部分在炉腔内，一部分在炉体外，防止高温部分热传导造成炉体外传动部分温度过高，设计了有水冷却机构。设计了有适应微波加热的保温结构。设计了有保护气氛进气通路，对实验材料进行充分的气体保护。真空系统设置了过滤装置，防止在抽真空时随着空气进入排气管道的保温材料粉尘污染真空泵油。炉盖上的排气孔及管件采用真空技术设计，保证炉体在抽真空时不泄漏气体。磁控管水冷却上，采用先进后出原则，使冷却水各点的压力均匀。磁控管冷却水设置水温超温报警，并自动关闭冷却水超温的微波源，保护磁控管。为防止磁控管损坏，高压对低压电气元件的干扰，采用隔离变压器隔离控制元器件的电源。红外线测温仪、PLC、触摸屏构成对微波源能量输出，按照实验设定的温度曲线实现闭环控制。在安全方面，炉盖与微波源设有连锁程序控制，炉盖没有盖好，微波源不能开起。微波源在工作时，有报警灯警示。

综上所述，本发明是一种小型利用微波加热的微波多功能高温实验炉，能耗低、效率高、产品品质好，操作简单、使用方便、功能齐全，可广泛应用于陶瓷、冶金、电池材料和其他新材料、新工艺行业的研发。

附图说明

图1为本发明微波多功能高温实验炉结构示意图。

图2为本发明微波多功能高温实验炉结构侧面示意图。

图3为炉腔与炉盖法兰连接密封结构示意图。

图4为启盖机构示意图。

图5为微波能馈入口密封结构示意图。

图6为测温孔密封结构示意图。

图7为观察孔密封结构示意图。

图8为旋转工作台示意图。

图9为真空过滤装置示意图。

图10为密封结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的说明。

参见图1和图2，机架14上设有炉膛8，炉膛8的微波炉腔采用长方体，炉盖7通过启盖机构9盖在炉膛8上，炉盖7上设有观察孔6和测温系统5，在炉膛8的壁上开有2个微波能馈入口，2个微波能馈入口上设有微波系统3，炉膛8连接有真空系统13，炉膛8内设有保温系统11，保温系统11安装在旋转机构12上，机架14上设有冷却水系统10，机架14上设有微波报警器1和电控系统2。在炉膛8和炉盖7上设有与冷却水系统10连接的水冷却结构，使炉体进行水冷，保证炉体外表面温度在国家标准规定之内。

参见图1和图2，采用2个1.5Kw磁控管的微波系统3为实验炉提供微波加热能源；在炉膛8壁上开有2个微波能馈入口。实验物料安放在保温系统11内，微波在炉膛8内对物料加热，测温系统5对加热物料进行实时测温，并通过电控系统2调节微波的加热功率。

炉膛8的炉腔法兰17和炉盖7的炉盖法兰15之间的密封包括抽真空的气密封和微波泄漏密封。密封结构如图3和图10，炉盖法兰15、密封结构16、炉腔法兰17密封结构为非标设计，密封结构16的结构是在石墨板45内设有一层不锈钢平板46，石墨板45与不锈钢平板46通过粘胶构成，不锈钢平板46的厚度为0.5mm。炉腔法兰17和炉盖法兰15压紧后既能保证两法兰良好接触，又能防止抽真空时气体泄漏。

炉盖7是在实验过程中需要开启安装的部件，安装的好坏直接影响抽真空和微波泄漏。如图4的启盖机构充分考虑了炉盖的自由度，其组成包括炉盖7、铰链机构18、手轮19、平面推力轴承20、升降套21、丝杆22、安装座23。

微波能馈入要求在炉膛8的炉壁上开两个馈入口，抽真空要求这两个孔具有很好的气密性。一方面对气体进行密封，另一方面对微波的传输具有很少的损耗。图5为微波能馈入口密封结构示意图，包括第一法兰24、第二法兰25、波导管26、第一密封机构27，使微波具有良好的穿透性，空气泄露具有良好的密封性。

测温系统5采用红外线测温，在炉盖7的中心开一个测温孔，使红外线光线直接打在匣钵物料的中心上，当物料转动时，红外线所测得的温度为同一位置物料的温度。

测温系统5的红外线测温孔需防止微波泄漏和空气泄漏，采用了图6的密封结构。包括红外线测温仪28、红外线测温仪安装座29、第二密封机构30、抑波管31、炉盖7，红外线测温仪28安装在红外线测温仪安装座29上，所述的红外线测温仪安装座29通过第二密封机构30安装在抑波管31上，所述的抑波管31安装在所述的炉盖7。红外线测温仪安装座29可以调整红外线测温仪28的焦距；第二密封机构30进行气密封；达到炉体抽真空要求；抑波管31密封微波，消除微波泄漏。使微波和气体都具有良好的密封性，红外线测温仪28能正确地测温。

为便于实验物料烧结过程的观察，在炉盖7上设有观察孔6，观察孔6的结构如图7，包括观察孔盖帽32、第三密封机构33、观察筒34、抑波机构35、炉盖7，第三密封机构33进行气密封，达到炉体抽真空要求；抑波机构35密封微波，消除微波泄漏。观察孔6使微波和气体都具有良好的密封性，观察窗口能很好地观察炉膛8内实验品的状态。

扰动炉膛8内的电磁场，改变电磁场模式，实验物料的平台设计为具有转动功能，图8为旋转工作台示意图，保温系统托板36、转轴37、气氛通道38、第四密封机构39、冷却水通道40、炉膛8。旋转工作台带动实验物料在炉膛8内转动，起模式搅拌作用，使炉腔内微波场微波呈漫反射状。旋转工作台与炉膛8连接处设计专用密封装置，使微波和气体都具有良好的密封性。旋转工作台一部分在炉膛8内，一部分在炉体外，防止高温部分热传导造成炉体外传动部分温度过高，设计有与冷却水系统10连接的冷却水通道40。设有适应微波加热的保温结构和保护气氛通路38，对实验材料进行充分的气体保护。

第四密封机构39具有双重密封功能，即气密封与微波屏蔽。

为防止系统抽真空时保温材料粉尘对真空油的污染，造成真空泵功效降低，在进真空系统13的真空泵前的管路上设计了一个真空过滤器41，如图9所示，真空过滤器41由抽气筒42、过滤筒43、过滤机构44组成，所述的抽气筒42设在所述的过滤筒43内，在所述的过滤筒43与所述的抽气筒42之间设有过滤机构44。真空过滤器41防止在抽真空时随着空气进入排气管道的保温材料粉尘污染真空泵油。炉盖7上的排气孔及管件采用真空技术设计，保证炉体在抽真空时不泄漏气体。

微波系统3的磁控管的水冷却采用先进后出原则，使冷却水各点的压力均匀。磁控管冷却水设置水温超温报警，并自动关闭冷却水超温的微波源，保护磁控管。为防止磁控管损坏，高压对低压电气元件的干扰，采用隔离变压器隔离控制元器件的电源。红外线测温仪、PLC、触摸屏构成对微波源能量输出，按照实验设定的温度曲线实现闭环控制。在安全方面，炉盖与微波源设有连锁程序控制，炉盖没有盖好，微波源不能开起。微波源在工作时，有报警灯警示。

为消除强电对弱电的干扰，保护电控系统2，电控系统2的供电与微波系统3的供电用隔离变压器分开供电。

Claims (8)

1.一种微波多功能高温实验炉，其特征是：机架(14)上设有炉膛(8)，炉盖(7)通过启盖机构(9)盖在所述的炉膛(8)上，所述的炉盖(7)上设有观察孔(6)和测温系统(5)，在所述的炉膛(8)的壁上设有微波系统(3)，所述的炉膛(8)连接有真空系统(13)，所述的炉膛(8)内设有保温系统(11)，所述的保温系统(11)安装在旋转机构(12)上，所述的旋转机构(12)连接有冷却水系统(10)。

2.根据权利要求1所述的微波多功能高温实验炉，其特征是：所述的机架(14)上设有微波报警器(1)。

3.根据权利要求1或2所述的微波多功能高温实验炉，其特征是：所述的测温系统(5)是红外线测温仪(28)安装在红外线测温仪安装座(29)上，所述的红外线测温仪安装座(29)通过第二密封机构(30)安装在抑波管(31)上，所述的抑波管(31)安装在所述的炉盖(7)。

4.根据权利要求1或2所述的微波多功能高温实验炉，其特征是：所述的观察孔(6)的结构是观察孔盖帽(32)将第三密封机构(33)固定安装在观察筒(34)，在所述的观察筒(34)内安装有抑波机构(35)，所述的观察筒(34)安装在所述的炉盖(7)上。

5.根据权利要求1或2所述的微波多功能高温实验炉，其特征是：在所述的真空系统(13)的真空泵前的管路上设有一个真空过滤器(41)，所述的真空过滤器(41)由抽气筒(42)、过滤筒(43)、过滤机构(44)组成，所述的抽气筒(42)设在所述的过滤筒(43)内，在所述的过滤筒(43)与所述的抽气筒(42)之间设有过滤机构(44)。

6.根据权利要求1或2所述的微波多功能高温实验炉，其特征是：所述的炉膛(8)的微波炉腔采用长方体。

7.根据权利要求1或2所述的微波多功能高温实验炉，其特征是：所述的炉膛(8)的炉腔法兰(17)和炉盖(7)的炉盖法兰(15)之间设有密封结构(16)，所述的密封结构(16)的结构是在石墨板(45)内设有一层不锈钢平板(46)。

8.根据权利要求1或2所述的微波多功能高温实验炉，其特征是：所述的旋转机构(12)中装有第四密封机构(39)且转轴(37)内设有气氛通道(38)。

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