CN103261824A - 微波回转窑 - Google Patents

Abstract

本发明的装置包括在约300MHz至约300GHz的频率范围内发射能量的微波源。微波腔体包括固定输入部分、固定输出部分以及输入部分和样品输出部分之间的回转处理部分。波导将微波能量引入样品输入部分和样品输出部分中的至少一个。

Description

微波回转窑

发明内容

在一个实施例中，本公开涉及包括微波源的装置，微波源发射约300Mhz至约300Ghz的频率范围内的微波能量。装置中的微波腔包括固定输入部分、固定输出部分以及位于输入部分和输出部分之间的回转处理部分。波导从微波源接收微波能量并将微波能量传送到输入部分和输出部分中的至少一个。

在另一个实施例中，本公开涉及一种方法，该方法包括：连续地将样品材料引入微波腔体的处理部分，其中处理部分包含辅助耦合件，将微波能量引入腔体，其中所述辅助耦合件吸收微波能量并将样品材料加热至目标温度；回转处理部分；以及连续地从处理部分取出经处理的样品材料。

在又一个实施例中，一种装置包括：微波源，其中该源发射频率范围为约300Mhz至约300Ghz的微波能量；微波腔体，该微波腔体包括固定输入部分、固定输出部分以及位于输入部分和输出部分之间的回转处理部分；波导，该波导从源传输微波能量并将微波能量引入输入部分和输出部分中的至少一个，其中固定输入部分、固定输出部分和回转处理部分包括匹配凸缘组件，其中匹配凸缘组件包括导电层和微波吸收层中的至少一个。

以下用附图和描述阐述本发明的一个或多个实施例的细节。根据说明书、附图以及从权利要求书，本发明的其它特征、目的和优点将显而易见。

附图说明

图1是回转微波窑装置的实施例的剖视图。

图2是图1的回转微波窑的回转处理部分的实施例的剖视图。

图3是多区回转微波窑的实施例的剖视图。

图4是图3的多区微波窑的一部分中的可滑动扼流器的实施例的剖视图。

图5是包括滑动扼流器圆筒的回转微波窑装置的替代实施例的示意平面图。

图6是实例2中使用的回转微波窑装置的示意剖视图。

图7是包括如实例1所描述的微波扼流器的微波单元的俯视图。

图8是图7的微波单元的侧视图，包括扼流器中的氧化铝管。

图9是图6的回转微波窑装置的截面的端视图。

附图中相同的标记表示相同的部件。

具体实施方式

在一个实施例中，本公开涉及具有微波腔体的微波（MW）回转窑装置，其中包括固定输入部分、固定输出部分以及位于输入和输出部分之间的回转处理部分。样品被引入到样品输入部后，微波能量被引入到固定输入部分和固定输出部分中的至少一个，以在回转处理部分中处理样品。在一个实施例中，回转处理部分包括辅助耦合源，这种“混合型”系统可以使非微波吸收或弱微波吸收材料样品的连续处理成为可能。装置可包括单个回转处理部分或多个彼此串联的回转处理部分。

参见图1，装置10包括微波腔体12，该微波腔体12具有固定（非回转）输入部分14、固定（非回转）输出部分16以及回转处理部分18。微波腔体12的纵向轴线可以平行于支承座13，或者可任选地通过适当的支承件15倾斜角度以便于样品移动通过腔体12。处理选定样品的回转处理部分18可以为任何所需的形状，但通常大致呈圆筒状并具有大致圆形的横截面形状。

回转处理部分18可以通过任何合适的装置旋转，其可以包括诸如电动机或内燃机之类的动力源70以及将动力源70连接到回转处理部分18的驱动系统72，其可以包括齿轮、链轮、V型皮带、链条或类似物的布置。

固定输入部分14和固定输出部分16通过一对支承结构60、64附接于回转处理部分18。支承结构60包括附接于固定输入部分14的第一支承件61。第一支承件61通过合适的紧固件附接于第二支承件62，在本实施例中为螺栓63的布置。第二支承件62包括轴承81，它可以是例如球轴承座圈，其承接回转处理部分18的第一端中适当尺寸的沟槽或轨道，以允许回转处理部分18的自由旋转。如果期望的话，第一支承件61可以任选地包括轴承（图1中未示出）。

第一和第二支承件61、62之间的距离被任选地选择成防止微波能量从第一和第二支承件61、62之间的空间85泄漏。然而，作为固定输入部分14和回转腔体18之间的距离，空间85应小于由微波源20发射的能量的波长的四分之一。任选地，在支承件61、62之间的距离可以小于由微波源20发射的能量的波长的四分之一。

同样地，支承结构64包括第三支承件65和第四支承件66，第三支承件65附接于固定输出部分16，第四支承件66通过适当的紧固件附接于第三支承件65，在本实施例中紧固件为螺栓67的布置。第四支承件66包括轴承83，它可以是例如球轴承座圈，其承接回转处理部分18的第二端中适当尺寸的沟槽或轨道，以允许回转处理部分18自由旋转。如果期望的话，第三支承件65可以任选地包括轴承（图1中未示出）。支承件65、66之间的距离可以被任选地控制成防止微波能量从空间87泄漏。然而，作为固定输出部分16和回转腔体18之间的距离，空间87应小于由微波源20发射的能量的波长的四分之一。任选地，支承件65、66之间的距离可以小于由微波源20发射的能量的波长的四分之一。

在图1所示的实施例中，回转处理部分18在一对轴承座圈50、52内旋转，轴承座圈围绕回转处理部分18的外部主体55的圆周延伸。轴承座圈50、52坐落在制成为中心支承件19的沟槽或凹槽51、53中。轴承座圈50和52支承回转处理部分18的重量，而固定输入部分14和固定输出部分16由支承件15支撑。

支承结构60、64中的任一个或两个可任选地至少部分地被金属屏蔽网（图1中未示出）环绕，金属屏蔽网也附接（电接地）在支承结构60、64上。如果使用的话，屏蔽网应当具有适当尺寸的网格，以防止微波能量从微波腔体12逸出。如果使用的话，屏蔽网围绕支承结构60、64的周边定位，以防护相应的空间85、87免于泄漏微波能量，因为这些空间将输入/输出腔体14、16与回转腔体18隔开。

例如，金属屏蔽网应当具有类似于厨房微波炉面盖上的屏蔽网的孔，其被设计成防止频率为2.45Ghz的微波能量从微波炉逸出。对于腔体12内发出的除2.45Ghz之外的频率的微波能量，必须使用具有小于所发出频率的波长的四分之一的开口的相应的屏蔽网。

对于额外的微波泄漏保护，可以在支承结构60、64的周边包裹由可为微波透过的材料（如聚四氟乙烯）制成的水套（图1中未示出），以有助于防止微波能量从空间85、87逸出。

固定输入部分14和固定输出部分16中的至少一个包括微波能量源20，它可以在用于处理选定的样品材料的期望范围内发出能量。微波源20在从约300Mhz至约300Ghz的范围内发射微波能量，用于处理材料的一些合适的频率包括但不限于2.45Ghz或915Mhz。也可以使用其它频率，但是如果由源20发射的波长增大（或频率降低），回转处理部分18的最小尺寸就必须增加，以允许选定频率通过腔体12传播。

在一些实施例中，微波能量通过适当的波导24引入微波腔体12。波导24可以延伸一些距离进入固定输入部分14和/或固定输出部分16（如图1中所示）。在一些实施例中，波导24可以只附接到固定输入部分14和/或固定输出部分16的表面，使得波导输出口与固定输入部分14和/或固定输出部分16的内表面齐平。在波导24的开口上方可任选地放置诸如陶瓷的板或面板之类的可为微波透过的覆盖物，以保护微波源20免受固定输入部分14和/或固定输出部分16内可能存在的灰尘和微粒的污染，因为该覆盖物是可为微波透过的，它允许微波能量从微波源20传播到系统中。

样品30通过样品端口或漏斗32引入固定输入部分14，该样品端口或漏斗32被焊接或固贴到固定输入部分14。样品端口32可任选地配备有振动给料器或其它装置以促使样品材料流入回转处理部分18。固定输入部分14也可以任选地设有隔热衬，以保护输入部分14和波导24免受微波腔体12内产生的热量。样品端口32的尺寸被选择得足够大以使样品30平稳流动，但是也应该足够小以防止微波能量从样品输入部14泄漏。通常，样品端口32固贴到固定输入部分14中的开口，该开口具有小于由微波源20发射的能量波长的大约四分之一的直径。例如，样品端口32可以由圆筒33制成，该圆筒被固贴到固定输入部分14者的开口，该开口的直径为1英寸、长度为5英寸，用于频率2.45Ghz的能量。较大直径的开口会需要较长的圆筒33。

样品端口32允许样品30平稳地流入回转处理部分18，在该部分样品30被翻滚并连续地暴露于来自微波源20的微波能量。暴露于微波能量使样品加热到选定的目标温度，在样品达到目标温度后，样品流出回转处理部分18，并进入固定输出部分16。样品30的温度可以任选地由诸如至少一个温度测量装置监测，例如热电偶或高温计34。热电偶由导电性金属涂层或护套35保护而免受微波能量，其被电接地到微波腔体12。热电偶34可被用来监视系统内的温度，也可以用作控制反馈传送到微波源20以控制功率输入，从而保持回转处理部分18内的温度。热电偶可以仅仅是垂直地延伸进固定输入部分14的主体（图1），或者也可以弯曲一个角度，以允许其沿固定输入部分14的轴线平行地延伸，并延伸超出输入部分14的物理空间，或者它可以从固定输入部分14的平壁添加，并平行于输入部分14的纵向轴线行进。此外，固定输入部分14可以钻出用于引入处理用样品的端口或用于观察或增添光学或红外高温计的观察端口（图1中未示出）。以与针对固定输入部分14描述类似的方式，固定输出部分16可以包括温度监测端口。

样品可通过输出端口40从装置10中取出，或可任选地引入另一个下游处理部分（图1中未示出）用以用微波能量、热能量或任何其它处理技术作作进一步处理。输出端口40可能制作得足够大以允许经处理的样品材料退出，而且还必须制作成不允许微波能量逸出的方式。输出端口40可以任选地设有隔热衬。

在图5所示的替代实施例中，装置400包括圆筒构件490、492，它们分别附接于固定输入部分414和固定输出部分416。固定输入部分414和固定输出部分416由支承件415支承。回转处理部分418被支承在一对轴承座圈450、452（类似于图1中示出的轴承座圈50、52）内，轴承座圈围绕回转处理部分418的外部主体455的周边延伸。回转处理部分18在圆筒构件490、492内旋转。

轴承座圈450、452可以坐落在制成为类似于图1所示部件19的中央支撑件的沟槽或凹槽中。在图5的实施例中，座圈450、452由轮式组件494、496中的沟槽451、453支承，这使得座圈450、452能够不受限制地滚动。轮式组件494、496由底盘或框架413支承。

回转处理部分418可以由任何合适的装置旋转，该装置可包括诸如电动机或内燃机之类的动力源470以及将动力源470连接到回转处理部分418的驱动系统472，回转处理部分418可包括齿轮、V型皮带或类似部件的布置。

圆筒构件490、492沿着输入部分414、416的外表面493、495可以任选地滑动和进退，以允许将回转处理部分418移走，并设有可调节的扼流器，以防止微波能量从微波腔体412（在图5中筒状部件492被示出为缩回位置）泄漏。

圆筒构件490、492由诸如金属之类的导电材料制成，并可以在回转处理部分418上方滑动，以防止微波能量从微波腔体412泄漏。圆筒构件490、492可以任选地电连接于回转处理部分418。圆筒构件490、492的内表面可以任选地包括金属刷、金属销、金属凹痕等中的至少一个（图5中未示出），以有助于防止电能量从微波场逸出，同时仍然允许处理部分418自由转动。

如图2所示，回转处理部分18的横截面包括外表面100和保温层102。保温层102任选地直接接触外表面100，并可以由任何不吸收或弱吸收微波能量的材料制成。层102的合适材料包括但不限于Al2O3、SiO2、莫来石、堇青石或相似的材料制成的复合材料。

回转处理部分18还包括通常位于保温层102内的辅助耦合层104。辅助耦合层104的微波吸收能力很强，并可以是纯粹的单相吸收材料，或是由几种不同的微波吸收和非微波吸收的材料制成的复合材料。合适的微波吸收材料包括但不限于半导体材料（n型或p型半导体）、离子导电材料（离子导体）、双极型材料、导磁材料或改变相的或经历改变其微波吸收性能的反应的材料。辅助耦合层104的合适材料包括但不限于SiC、部分稳定的氧化锆、磁铁矿、沸石、β-氧化铝。

辅助耦合层104中的材料应被选择成促成在环境温度下将非微波吸收或弱微波吸收样品加热到某个温度，在该温度下样品成为微波吸收或介质损耗。作为辅助耦合层104所提供的温度升高的函数，样品的微波吸收性质的这种改变可以使回转处理部分18内的非微波吸收样品的连续微波辅助处理成为可能。

在一些实施例中，辅助耦合层104由高温陶瓷水泥附着到保温层102。辅助耦合层104也可以通过围绕回转处理部分18的端部周边形成具有周期性的“齿”或齿轮的主体100而附着到保温层102，这些“齿”或齿轮可以装配成通过水泥附接于外部保温层的配对陶瓷齿轮组，或作为与外部保温层配合的齿轮组件。

此外，非微波热能源可用来在回转处理部分18内提供额外热量以建立“混合”系统。这种热源可以是电阻加热、气体燃烧器加热以及其它电磁源（如红外或红外加热）的形式。使用非微波能量源可以协助辅助耦合层104加热样品，甚至完全不需要层104。

在一些实施例中，辅助耦合层104可以是基本上连续的管状或筒状的层，而在其它实施例中，层104可以由砖、块、板、棒、盘或任何其它几何形状的材料围绕保温层102的内表面固贴或以某种方式嵌入保温层102。这些砖、块、棒或任何其它几何形状的材料是微波吸收材料，这种材料可能通过例如流延成型、注浆成型、溶胶-凝胶技术、化学气相沉积（CVD）、物理气相沉积（PVD）、静电涂覆、滴涂覆、刷涂覆、喷涂覆施加到保温层102。在其它实施例中，可替代的施加技术可以被用来将砖、棒和类似物固贴到保温层102，包括但不限于将单独或成组的微波吸收材料制品或物件胶粘或用水泥粘结到保温层102。在其它实施例中，层104可以作为微波吸收材料的涂层或糊状物被实际涂覆到层102。

在其它实施例中，例如陶瓷材料的保护层可以被施加到辅助吸收层104以防止与正在被处理的样品直接接触，或防止吸收层104中的材料在升高的温度下与回转处理部分18内或整个装置10内的气氛发生潜在反应。这种保护层或涂层可按任何认为适当的厚度进行施加，以消减或防止由于与正在被处理的样品或来自整个装置内的气氛的气体接触所造成的任何反应。这种涂层也许基于氧化物、基于非氧化物或氧化物和非氧化物材料的混合物。

参见图3，多区域装置200可以包括一系列的微波腔体210、280，以进一步处理样品材料。每个微波腔可任选地包括微波源220和波导224，它们可能会或不会使用相同的输出频率。波导224可以延伸一些距离进入固定输入部分214、214A和/或固定输出部分216（如图3中所示）。在一些实施例中，波导224可以只附接到固定输入部分214、214A和/或固定输出部分216的表面，使得波导输出开口与固定输入部分214、214A和/或固定表面输出部分216的内表面齐平。一种可为微波透过的覆盖物（如陶瓷板或面板）可任选地放置在波导224开口上方，以保护微波源220免受可能存在于固定输入部分214、214A和/或固定输出部分216内的灰尘和颗粒物的影响，但因为它是可为微波透过的，允许微波能量从微波源220传播到系统中。微波腔体中的每一个都可以任选地包括回转处理部分218、228，如上参照图1所述，其被附接到固定输入部分214、214A和/或固定输出部分216。样品材料可以通过样品端口230或出口240被引入到和/或取出自装置200内的任何腔体，输入/输出部分214、214A和216可以用滚珠轴承组件250和支承轴承构件260彼此附接，如以上参照图1所描述。回转处理部分218、228可任选地包括辅助吸收材料以进一步处理样品。

固定输入部分214A是装置200的固定部分，该固定部分将第一回转处理部分218和第二回转处理部分228分隔，其在本质上是一个过渡区，可用来添加更多的温度探测器、附加进样器、附加微波源，或用来阻止微波能量进入回转处理部分218和/或228的腔体。此外，输入部分214A可以包括端口用于高温计或用来添加另一个进样器或添加过程保护气体。

在图3所示的实例中，固定输入部分214A包括可调节的可滑动扼流器300，这也示于图4中。该扼流器300包括可移动扼流构件302，以在很大程度上或全部（取决于扼流器开口310的尺寸）阻止微波能量从第一微波腔体210逸出到第二微波腔体280。扼流构件302是允许样品从第一微波腔体210流动到第二微波腔体280的金属板，而不是微波能量。该扼流构件302可任选地用陶瓷隔热层覆盖，以保护其免受热样品和热微波腔体210、280的影响。

在除扼流构件302之外或者在没有扼流构件302的情况下，可以在扼流器开口310处设置屏蔽网或棒排列（图4中未示出）。该屏蔽网应小到足以防止微波逸出并且大到足以允许样品流过固定输入部分214A而进入回转处理部分228。

屏蔽网可以任选地隔离回转处理部分218、228中的热样品和任何辅助耦合件。在另一个实施例中，屏蔽网（或扼流构件302）可以被附接到回转处理部分（长期地固定或锁定/拧入回转腔体以允许取出维护），扼流器系统可以是回转腔体的一部分。

此外，屏蔽网可以用作支撑来保持回转处理部分218、228内侧的保温层102和层104（图2）。

在另一个方面，本公开涉及处理样品的方法。再次参见图1，样品材料30借助样品端口32引入包括固定样品输入部14的微波腔体12，该样品材料以由微波源20发出的频率可以是非微波吸收或微波吸收的。样品材料然后进入位于样品输入部14下游的回转处理部分18。回转处理部分18任选地包括由微波吸收材料制成的辅助耦合层104，由于吸收的微波能量被作为热量耗散，样品被加热到高温。在目标温度下，辅助耦合层104仍然可以用来将样品材料加热到高于目标温度的温度，如果这种加热有利于增加过程的效率和/或通过能力。

样品然后从位于回转处理部分18下游的微波腔体的固定输出部分16中的输出端口40取出。

在本发明所述的方法中，通常在传统旋转窑中，由装置的设定角度和回转腔体的转速确定生产量的速度。可以对装置的设定角度、回转处理部分18的转速和回转处理部分18中任选的辅助耦合材料中的任一项或全部作出选择，以提供样品的连续流动或基本上连续的处理。在此应用中术语“连续”指的是这样一个过程，其中样品被连续地供给（在不间断的流动中）到样品端口30，然后从输出端口40连续取出。

现在用以下的非限制性实例对一些实施例进行描述。

实例

实例1

参见图7-8，两个不锈钢扼流器504用螺栓固定在具有门502的不锈钢的商用微波单元500上。扼流器对角地（具有约4°的倾斜角θ）螺栓联接于微波单元500，使得存在通过敞口扼流器的清晰视线。扼流器504具有内径约1.24英寸（约3厘米）、长度约5英寸（约13厘米）的敞口圆柱形管。当微波单元500开启时，扼流器504的开口端测量微波泄漏，且所测得的水平远低于所接受的泄漏标准。

参见图8，用刮铲在1英寸（2.5厘米）外径、0.7英寸（1.8厘米）内径的总长度为18英寸（46厘米）的α-Al2O3或α-氧化铝管506内置入经混合的SiC粉和α-Al2O3粉的粘稠糊状物。用热枪干燥糊状物而形成了干燥糊状物涂层，其长度约2英寸（5厘米）。涂层以这样一种方式放置在氧化铝管506的中心附近和微波单元500的外壳内，即，可以通过门502观察到微波单元500内的任何加热。环绕氧化铝管506的暴露部分存在由氧化铝纤维板制成的前面有用于观察的圆形开口的翻盖（在图8中未示出），其放置在氧化铝管506的周围，以有助于保持热量。

实例(1)A

在沿着氧化铝管506并在微波单元500内涂布的糊状物干燥后，微波单元500（1.2千瓦总功率）被设定在“高”档，这使得总输出功率被施加9分钟的时间，随后观察到被涂覆的氧化铝管506内发光。关闭单元500并将门打开，通过与氧化铝管506接触的氧化铝纤维板的圆形开口放置热电偶，记录到746℃的温度。

实例(1)B

将尺寸与实例(1)A中事先涂覆的氧化铝管相同的未涂覆的氧化铝管插入并通过扼流器504，如图8所示，重复实例(1)A的过程。从冷启动起经过9分钟后所记录的温度为178℃，这显示了实例(1)A中使用的辅助耦合涂层的效果。.

实例(1)C

使用图8中所示的相同设置，以如上文实例(1)和(1)A所述的类似方式将涂敷3％的氧化钇稳定的氧化锆粉的糊状物的氧化铝管506放置在扼流器504内。微波单元500设置为“高”档，这使总输出功率被施加15分钟的时间，随后观察到氧化铝管506内发光。根据上述实例(1)A的过程，记录到826℃的温度。

实例(1)D

使用图8所示的相同设置，以如上文实例(1)A所述的类似方式将涂有10％的氧化钇稳定的氧化锆粉的糊状物的氧化铝管506放置在扼流器504内。单元500被设置在“高”档，这使总输出功率被施加12分钟的时间，随后观察到氧化铝管506内发光。根据实例(1)A中的过程，记录到898℃的温度。

实例(1)E

使用图8所示的相同设置，在氧化铝管506内放置β-氧化铝碎片，并在扼流器内放置管506。单元500被设置在“高”档，这使总输出功率被施加8分钟的时间，随后观察到氧化铝管506内发光。根据以上实例(1)A中的过程，记录到925℃的温度。

实例2

参见图6中的原理图，回转微波窑600由3个单独的钢质部分602、604、606构成。这三个部分602-606都由大框架（图6中未示出，见图1中给出的实例）支承，使得中心部分606由滚柱支承（图6中未示出，见图1中给出的实例）以便于自由旋转。中心部分606由齿轮电动机借助围绕其周边的与链轮啮合的链条驱动（图6中未示出）。

在本例中两个侧端部分602、604是固定的且并不旋转，这两个部分均用作为微波功率的入口（或者替代地，一个部分可输入能量而另一个可不输入）。在图6中，侧端部分604包括入口漏斗608，以使待处理样品能够引入，而侧端部分602包括已处理样品的出口漏斗610。

内径1.5英寸（3.8厘米）、长度5英寸（13厘米）的圆柱形“扼流器”612的布置被焊接到用于样品输入/输出的端侧部分602、604，但其尺寸被适当确定以防止2.45Ghz频率范围内的能量泄漏。设有端部扼流器612A以使单元600的操作能够被观察。

匹配凸缘或套环615位于每个端侧部分602、604和中心部分606之间的区域内，形成回转扼流组件614。当装置600处于操作位置时，回转扼流组件614中的凸缘615接近于相互接触。在配装部分602、604、606之间的界面处，导电层和/或微波吸收材料层从凸缘615的内径布置到其外径（见图9中各部分602、604或606的端视图）。在此例中，每一个部分602-606包括导电层618和微波吸收层616。当装置600处于操作位置时，部分602和606上的凸缘615彼此抵接，部分606和604上的凸缘615彼此抵接。在每个部分上的层616、618与相对的匹配凸缘接触，以提供防止微波能量泄漏的电气短路。

在此例中，导电层616是铍铜箔，微波吸收材料618是钡铁氧体绳索。这些层允许回转扼流组件614充当微波扼流器。

通过固定的端部602、604向前滑动直至每个部分的凸缘615抵接在可转动中心部分606上的凸缘615，而使凸缘615相互接触。

为了增加回转扼流组件614内的稳定性并进一步降低微波泄漏，用轴承座圈（图6中未示出，参见图1中给出的示例）将凸缘615夹紧到位。在另一个实施例中，夹具也可与球轴承结合使用，以允许中心部分606旋转，同时保持回转扼流组件614的相邻的凸缘615之间接触。

样品入口漏斗608被馈送入由氧化铝和二氧化硅纤维板制成的处理管620。处理管620包括三个分部620A、620B、620C，每个由隔热座圈621支承。处理管620的内径周围贴有通过热压技术制造的SiC/Al2O3（含7重量％的SiC）复合砖622。砖块622的尺寸是2英寸（5厘米）×4英寸（10厘米）×0.3英寸（0.8厘米）。处理管620沿着其长度包括3排砖622，每排包括三块砖622，它们大致以约120度的间隔安装在处理管620的内圆周上。砖622用氧化铝陶瓷水泥固定在适当位置。

处理管620在部分602中的部分被设置在不锈钢或石英的出口漏斗610上方，该漏斗允许样品通过扼流器612排出。

在图6所示的实施例中，单元600通过具有12个1kW磁控管640而能够发射约12千瓦的微波功率，每个部分602、604上固定6个磁控管640。通过每个磁控管输入区域的阻抗匹配用标准的网络分析仪完成。在另一实施例中，微波发生器的输出从对于2.45Ghz系统的大约30kW到对于915Mhz系统的100kW。微波能量可以通过两个固定部分602、604之一输入。

温度由热电偶650测量，该热电偶延伸进回转部分606内的处理管620中。使用控制器系统，来自热电偶650的反馈被用来控制管620的内部温度。在另一个实施例中，可以通过将接收器附设到固定部分602、604来无线地监测温度。接收器可以从直接附接于热电偶650的发射机接收信号。

实例(2)A

通过附装12个1kW的磁控管640（每个固定部分602、604上设6个）发射12kW的微波功率通过系统，处理室620中的温度调节至约1000℃，如通过热电偶650所测得。旋转室606转速被设置为8rpm（每分钟转数）并且系统被调整为使得处理腔室620有约4°的向下角度，以使样品沿图6中箭头A所示的方向流动。

高岭土粉被倒入样品入口管608，约20分钟后样品开始以稳定流慢慢移出处理室620，并进入出口漏斗610。测定样品的温度为约850-870℃，这可能是由于样品退出系统时被冷却的缘故。

实例(2)B

在与上述实例(2)A中所述相同的条件下，装入锐钛矿粉（TiO2），并通过样品入口漏斗608给料，并允许在高于锐钛矿向金红石转化的温度（约570-610℃）的800℃下通过处理管620。所得的样品粉被收集在不锈钢箱中，并具有以X射线衍射表明金红石相的二氧化钛的特征。

已对本发明的各种实施例作了描述。这些实施例以及其它实施例均为后面的权利要求书的范围所涵盖。

Claims (33)

1.一种装置，包括：

微波源，其中所述源发射约300Mhz至约300Ghz的频率范围内的微波能量；

至少一个微波腔体，所述微波腔体包括固定输入部分、固定输出部分以及所述输入部分和所述输出部分之间的回转处理部分；以及

波导，所述波导从所述源发出微波能量并将微波能量引入所述输入部分和所述输出部分中的至少一个。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述输入部分和所述输出部分包括样品端口，其中所述样品端口的长度等于从所述微波源发射的能量的波长的四分之一。

3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述回转腔体包括辅助耦合件，其中所述辅助耦合件包含微波吸收材料。

4.如权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括：

附接于所述固定输入部分的第一支承件和附接于所述第一支承件的第二支承件，其中所述第二支承件包括接纳所述回转处理部分的第一端部的承载，其中所述第一支承件和所述第二支承件之间的距离小到足以防止微波能量泄漏；

附接于所述固定输出部分的第三支承件和附接于所述第三支承件的第四支承件，其中所述第四支承件包括接纳所述回转处理部分的第二端部的承载，其中所述第三支承件和所述第四支承件之间的距离小到足以防止微波能量的泄漏。

5.如权利要求4所述的装置，其特征在于，还包括与所述回转处理部分的所述第一端部相邻的第一轴承座圈和与所述回转处理部分的所述第二端部相邻的第二轴承座圈，其中所述第一和所述第二轴承座圈由中央支承件支承，其中所述轴承座圈围绕所述回转处理部分的外部主体55的周边延伸。

6.如权利要求4所述的装置，其特征在于，还包括屏蔽网，所述屏蔽网围绕所述第一和第二支承件或所述第三和第四支承件中的至少一个的周边。

7.如权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括连接到所述固定输入腔体的第一圆筒构件和连接到所述固定输出腔体的第二圆筒构件，其中所述第一圆筒构件在所述回转处理部分的第一端部上延伸，并且所述第二圆筒构件在所述回转处理部分的第二端部上延伸，并且其中所述圆筒构件的尺寸被确定为防止微波从所述微波腔体泄漏。

8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述第一和第二圆筒构件可滑动地缩回到所述固定输入/输出部分。

9.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述圆筒构件包含导电材料。

10.如权利要求9所述的装置，其特征在于，所述导电材料是选自钢、铝和铜的金属。

11.如权利要求7所述的装置，其特征在于，还包括在所述第一和第二圆筒构件中的至少一个与所述回转处理部分之间的电导体。

12.如权利要求11所述的装置，其特征在于，所述导体包括圆筒构件的内表面上的刷、销和凹痕表面中的至少一个。

13.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述回转腔体包括：

主体；

微波吸收层；

所述微波吸收层和所述主体之间的保温层；以及

所述保温层内的所述微波吸收层。

14.如权利要求13所述的装置，其特征在于，所述保温层包含非微波吸收材料。

15.如权利要求14所述的装置，其特征在于，所述非微波吸收材料选自Al2O3、SiO2、莫来石、堇青石和复合材料以及它们的组合构成的组群。

16.如权利要求13所述的装置，其特征在于，所述微波吸收层包含半导电材料、离子导电材料、展现出磁性能的材料、双极型材料、复合材料以及它们的组合中的至少一个。

17.根据权利要求16所述的装置，其特征在于，所述材料选自SiC、部分稳定的氧化锆、磁铁矿、沸石、β氧化铝、复合材料以及它们的组合构成的组群。

18.如权利要求13所述的装置，其特征在于，所述微波吸收层由棒、圆柱、管、砖、板、盘或块布置构成。

19.如权利要求13所述的装置，其特征在于，还包括所述微波吸收层上的保护层。

20.如权利要求19所述的装置，其特征在于，所述保护层包含陶瓷材料。

21.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述回转腔体还包括温度监测装置。

22.如权利要求21所述的装置，其特征在于，所述温度监测装置是热电偶。

23.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述固定输入腔体和所述固定输出腔体中的至少一个包括微波扼流器。

24.如权利要求23所述的装置，其特征在于，所述扼流器包括延伸进入所述腔体内的可滑动板，并且其中所述板延伸进入所述腔体一段距离，使得所述腔体中的开口大到足以允许样品流过但小到足以防止微波从所述微波腔体泄漏。

25.如权利要求23所述的装置，其特征在于，所述扼流器包括所述腔体内的屏蔽网或棒排列中的至少一个，并且其中所述屏蔽网或棒中的开口大到足以允许样品流过但小到足以防止微波从所述微波腔体泄漏。

26.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置包括不止一个微波腔体。

27.一种方法，包括：

连续地将样品材料引入微波腔体的处理部分，其中所述处理部分包含辅助耦合件；

将微波能量引入所述腔体，其中所述辅助耦合件吸收微波能量并且将所述样品材料加热至目标温度；

转动所述处理部分；以及

连续地从所述处理部分取出经处理的样品材料。

28.如权利要求27所述的方法，其特征在于，所述样品材料是非微波吸收的。

29.如权利要求27所述的方法，其特征在于，所述样品材料是微波吸收的。

30.如权利要求27所述的方法，其特征在于，所述微波腔体还包括将微波能量引入所述处理部分的波导。

31.如权利要求27所述的方法，其特征在于，还包括在所述处理部分中以热学方式加热所述样品。

32.一种装置，包括：

微波源，其中所述源发射约300Mhz至约300Ghz的频率范围内的微波能量；

微波腔体，所述微波腔体包括固定输入部分、固定输出部分以及所述输入部分和所述输出部分之间的回转处理部分；

波导，所述波导从所述源发出微波能量并将微波能量引入所述输入部分和所述输出部分中的至少一个，

其中，所述固定输入部分、所述固定输出部分和所述回转处理部分包括匹配凸缘组件，其中所述匹配凸缘组件包括导电层和微波吸收层中的至少一个。

33.如权利要求32所述的装置，其特征在于，所述导电层包括铍铜箔，并且所述微波吸收层包含钡铁氧体。

Images