CN106507527B - 基于木材为介质的微波馈口结构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于木材为介质的微波馈口结构，包括：加热腔体；四个相同的微波馈口波导，每个微波馈口波导呈收缩形状，该四个相同的微波馈口波导呈上下、左右的形式连接在加热腔体的侧壁上，四个相同的微波馈口波导用来给加热腔体的四周均匀馈入微波能；热风进风口装置，其连接于加热腔体的一端；热风出风口装置，其连接于加热腔体的另一端；以及测温装置，其设置在加热腔体上。该微波馈口结构提高了木材在加热过程中的场强强度和木材各个表面微波场强的均匀性，降低了微波收缩馈口结构表面附着物的产生，从而降低了馈口处的打火情况。

Description

基于木材为介质的微波馈口结构
技术领域
本发明涉及微波加热系统装备领域，特别涉及一种基于木材为介质的微波馈口结构。
背景技术
国内外应用于木材的微波技术研究始于本世纪初，大部门的研究主要集中在微波处理对木材微观构造、渗透性、力学性能和干燥速率的影响上。用微波对木材进行加热，可以从内部改变木材的构造和性质，极大地提高木材渗透性，增加木材防腐药剂的渗透量，从而提高木材的防腐处理效果。
目前，国内外915MHz大功率应用于木材膨化装置的微波产业化设备寥寥无几，研究人员多数使用2450MHz的小型磁控管设备进行研究，由于小型磁控管的频率限制，微波木材膨化的研究一直停留在研究阶段，大部分915MHz的微波膨化设备研究并未达到产业化要求，功率和处理量均受到限制。
公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于木材为介质的微波馈口结构，提高了木材在加热过程中的场强强度和木材各个表面微波场强的均匀性，降低了微波收缩馈口结构表面附着物的产生，从而降低了馈口处的打火情况。
为实现上述目的，本发明提供了一种基于木材为介质的微波馈口结构，包括：加热腔体；四个相同的微波馈口波导，每个微波馈口波导呈收缩形状，该四个相同的微波馈口波导呈上下、左右的形式连接在加热腔体的侧壁上，四个相同的微波馈口波导用来给加热腔体的四周均匀馈入微波能；热风进风口装置，其连接于加热腔体的一端；热风出风口装置，其连接于加热腔体的另一端；以及测温装置，其设置在加热腔体上。
优选地，微波馈口波导为铝板拼接焊接而成的方形壳体，微波馈口波导的上段为直段，微波馈口波导的下段为渐缩段，微波馈口波导的上端焊接有上连接法兰，微波馈口波导的下端焊接有下连接法兰，下连接法兰的开口盖设有由高分子材料制成的挡板，挡板与下连接法兰之间设有透波密封圈，微波馈口波导通过下连接法兰与加热腔体的侧壁法兰连接。
优选地，加热腔体为矩形壳体，该矩形壳体的两端分别通过法兰与热风进风口装置和热风出风口装置连接。
优选地，热风进风口装置为扁形壳体，该扁形壳体的上端设有进风口，扁形壳体的右侧通过法兰与矩形壳体的左端法兰连接，扁形壳体内部的左侧壁上设有环形的导风板，导风板的内边缘向扁形壳体的右侧凸出进而将热风导入矩形壳体，扁形壳体的下端设有排污口。优选地，扁形壳体的上端并列设有两个进风口，该两个进风口通过风管汇集成一个主风道入口。
优选地，热风出风口装置与热风进风口装置呈对称结构，热风进风口装置上的主风道入口用来接入恒温恒压的风机，热风出风口装置上的主风道入口用来接入高压引风机。
优选地，测温装置为非接触式红外测温器。
优选地，加热腔体的内部尺寸为310mm*230mm，微波馈口波导与加热腔体的侧壁的连接处的开口尺寸均为240mm*100mm。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：本微波馈口结构应用于产业化微波木材膨化设备的高性能微波与热风系统组合馈口结构，通过热风系统与微波系统充分融合，降低微波馈口打火情况，加热腔体的对称方向上微波场强密度相同且通风量均匀一致，保证了木材在加热腔中均匀加热，而且四个相同的微波馈口波导为微波收缩馈口波导形式，使加热腔中微波场更集中、密度更高。
附图说明
图1是根据本发明的基于木材为介质的微波馈口结构的结构示意图；
图2是根据本发明的基于木材为介质的微波馈口结构中热风进风口装置的主视图；
图3是根据本发明的基于木材为介质的微波馈口结构中热风进风口装置的立体图；
图4是根据本发明的基于木材为介质的微波馈口结构中微波馈口波导的主视图；
图5是根据本发明的基于木材为介质的微波馈口结构中微波馈口波导的局部放大图；
图6是根据本发明的基于木材为介质的微波馈口结构中微波馈口波导的立体图。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。
除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。
如图1所示，根据本发明具体实施方式的一种基于木材为介质的微波馈口结构，包括加热腔体2、四个相同的微波馈口波导3、热风进风口装置1、热风出风口装置4以及测温装置5，其中每个微波馈口波导3呈收缩形状，该四个相同的微波馈口波导3呈上下、左右的形式连接在加热腔体2的侧壁上，四个相同的微波馈口波导3用来从加热腔体2的四周均匀馈入微波能，热风进风口装置1连接于加热腔体2的一端，热风出风口装置4连接于加热腔体2的另一端，测温装置5设置在加热腔体上。
上述方案中，加热腔体2设计为微波谐振加热腔(简称微波加热腔)，通过高性能仿真软件计算出满足木材膨化要求的最大尺寸微波谐振加热腔，通过设计四个相同的微波馈口波导3呈上下、左右的形式连接在加热腔体2的侧壁上，加热腔体2左右两侧馈入微波频率相同、微波相位相差90度，加热腔体2上下两侧馈入微波频率相同、微波相位相差90度，至此，高场强微波能由加热腔体2四周同时馈入对木材进行加热，保证了木材在加热腔中均匀加热，对称方向上辐射场强密度相同。本实施例的微波馈口结构，通过高性能仿真软件计算出满足木材膨化要求的最大尺寸微波加热腔及微波收缩波导，木材通过已计算仿真过的微波谐振加热腔，微波通过收缩波导在高场强密度下对木材进行瞬间加热膨化，木材在高场强微波作用下瞬间产生大量水蒸汽及其它易附着物，恒温恒压的风机通过热风进风口装置1和热风出风口装置4将水蒸汽迅速抽走，并将易附着物及木屑等附属产品进行彻底的收集。该微波馈口结构为首次利用在以木材为介质的木材膨化产业化设备中，提高了微波利用效率并保护了微波馈口波导结构，且使膨化木材中的易附着物不会污染馈口波导。
作为一种优选实施例，如图4、图5、图6所示，微波馈口波导3为铝板拼接焊接而成的方形壳体，微波馈口波导3的上段为直段，微波馈口波导3的下段为渐缩段，微波馈口波导3的上端焊接有上连接法兰32，微波馈口波导3的下端焊接有下连接法兰33，下连接法兰33的开口盖设有由高分子材料制成的挡板34，挡板34与下连接法兰33之间设有透波密封圈35，挡板34与透波密封圈35通过盖板36与下连接法兰33夹设在其中，微波馈口波导3通过下连接法兰33与加热腔体2的侧壁法兰连接。在本方案中，由于木材为有机高分子多孔材料，微波馈口波导3改变以往传统方式为主的扩展馈口波导形式，而采用收缩馈口波导形式进行馈口的结构设计，使馈入微波能量更加集中且场强密度更高，微波加热腔四周的微波收缩馈口波导尺寸大小相同，保证了微波谐振加热腔在各个方向上馈入微波馈口结构方式相同，波导馈口处采用高分子材料制成的挡板34和透波密封圈35组合的形式来保证整个馈口装置密封性，以免从热风系统中鼓入的热风进入到波导系统，破坏整个微波木材膨化设备。
作为一种优选实施例，加热腔体2为矩形壳体，该矩形壳体的两端分别通过法兰与热风进风口装置1和热风出风口装置4连接(参见图1)。
作为一种优选实施例，如图2、图3所示，热风进风口装置1为扁形壳体13，该扁形壳体13的上端设有进风口，扁形壳体13的右侧通过法兰131与矩形壳体的左端法兰连接，扁形壳体13内部的左侧壁上设有环形的导风板12，导风板12的内边缘向扁形壳体的右侧凸出进而将热风导入矩形壳体，扁形壳体13的下端设有排污口14。在本方案中，为满足木材干燥的特点，采用恒温恒压风机通过热风进风口装置1对微波谐振加热腔进行鼓风，常温下空气通过恒温恒压风机瞬间将温度加热到120°，热风进风口装置1保证了进入到微波谐振加热腔中热风在加热腔四周的风速一致且风量相同，并使微波加热腔在加热过程中无水蒸汽及易附着物的阻碍。另外，为满足木材干燥的特点，热风出风口装置4设置在木材运行方向上加热腔体2的末端，热风出风口装置4与热风进风口装置1呈对称结构，同样利用挡板的原理，将进入的热风通过引风机进行收集。保证经加热腔体2加热过程中溢出的水蒸汽及易附着物能立即被抽中，确保整个设备在运行过程中无水蒸气及易附着物的阻碍，在热风出风口装置4处均设计了排污口，方便清洁整个热风进出风口装置4。
作为一种优选实施例，扁形壳体13的上端并列设有两个进风口，该两个进风口通过风管111汇集成一个主风道入口11，主风道入口11用来接入恒温恒压的风机。在本方案中，根据木材干燥膨化的工艺要求，采用恒温恒压的风机通过热风进风口装置1对微波谐振加热腔进行鼓风，常温下空气通过恒温恒压风机瞬间将温度加热到120°，热风进风口装置1将鼓入热风通过主风机口11一分为二，在热风进风口装置1中设计导风板12，将热风主机两端鼓入的热风均匀分散开来，保证了进入到微波谐振加热腔中的热风在加热腔四周的风速一致且风量相同，并使微波加热腔在加热过程中无水蒸汽及易附着物的阻碍。
作为一种优选实施例，热风出风口装置4与热风进风口装置1呈对称结构，热风进风口装置1上的主风道入口用来接入恒温恒压的风机，热风出风口装置4上的主风道入口用来接入高压引风机。
作为一种优选实施例，测温装置5为非接触式红外测温器。在本方案中，整个测温装置设计在微波谐振加热腔上，测温装置确保在高场强微波密度的条件下不受微波的干扰进行测温，装置采取非接触式红外测温，测量木材在加热过程中木材表面的温度变化，确保整个工艺工程的安全实施。
作为一种优选实施例，加热腔体2的内部尺寸为310mm*230mm，微波馈口波导3与加热腔体2的侧壁的连接处的开口尺寸均为240mm*100mm。
综上，本实施例的基于木材为介质的微波馈口结构，应用于产业化微波木材膨化设备的高性能微波与热风系统组合馈口结构，与现有技术相比，其显著效果在于热风系统与微波系统充分融合，降低微波馈口打火情况，加热腔体2的对称方向上微波场强密度相同且通风量均匀一致，保证了木材在加热腔中均匀加热，而且四个相同的微波馈口波导3为微波收缩馈口波导形式，使加热腔中微波场更集中、密度更高。
前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。

Claims (7)

1.一种基于木材为介质的微波馈口结构，其特征在于，包括：
加热腔体；
四个相同的微波馈口波导，每个微波馈口波导呈收缩形状，该四个相同的微波馈口波导呈上下、左右的形式连接在所述加热腔体的侧壁上，所述四个相同的微波馈口波导用来给所述加热腔体的四周均匀馈入微波能；所述微波馈口波导为铝板拼接焊接而成的方形壳体，所述微波馈口波导的上段为直段，所述微波馈口波导的下段为渐缩段，所述微波馈口波导的上端焊接有上连接法兰，所述微波馈口波导的下端焊接有下连接法兰，所述下连接法兰的开口盖设有由高分子材料制成的挡板，所述挡板与所述下连接法兰之间设有透波密封圈，所述微波馈口波导通过所述下连接法兰与所述加热腔体的侧壁法兰连接；
热风进风口装置，其连接于所述加热腔体的一端；
热风出风口装置，其连接于所述加热腔体的另一端；以及
测温装置，其设置在所述加热腔体上。
2.根据权利要求1所述的基于木材为介质的微波馈口结构，其特征在于，所述加热腔体为矩形壳体，该矩形壳体的两端分别通过法兰与所述热风进风口装置和所述热风出风口装置连接。
3.根据权利要求2所述的基于木材为介质的微波馈口结构，其特征在于，所述热风进风口装置为扁形壳体，该扁形壳体的上端设有进风口，所述扁形壳体的右侧通过法兰与所述矩形壳体的左端法兰连接，所述扁形壳体内部的左侧壁上设有环形的导风板，所述导风板的内边缘向所述扁形壳体的右侧凸出进而将热风导入所述矩形壳体，所述扁形壳体的下端设有排污口。
4.根据权利要求3所述的基于木材为介质的微波馈口结构，其特征在于，所述扁形壳体的上端并列设有两个进风口，该两个进风口通过风管汇集成一个主风道入口。
5.根据权利要求4所述的基于木材为介质的微波馈口结构，其特征在于，所述热风出风口装置与所述热风进风口装置呈对称结构，所述热风进风口装置上的主风道入口用来接入恒温恒压的风机，所述热风出风口装置上的主风道入口用来接入高压引风机。
6.根据权利要求1所述的基于木材为介质的微波馈口结构，其特征在于，所述测温装置为非接触式红外测温器。
7.根据权利要求1所述的基于木材为介质的微波馈口结构，其特征在于，所述加热腔体的内部尺寸为310mm*230mm，所述微波馈口波导与所述加热腔体的侧壁的连接处的开口尺寸均为240mm*100mm。
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