CN1122643A - 用基本为液体的反应性介质制造实心铸件的方法和设备以及加热基本为液体的反应性介质的烘炉 - Google Patents

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Abstract

用作为铸造材料的基本为液体的反应介质制造实心铸件，该铸造材料在达到其胶化温度的反应生成固态材料，可用一供料箱(1)提供该铸造材料。铸造材料在供料箱中的温度低于其胶化温度，用一传送装置把铸造材料送入其温度已加热到铸造材料胶化温度以上的一铸模(5)。一用来基本预热该铸造材料的烘炉(4)直接连接在该铸模(5)的上游。

Description

用基本为液体的反应性介质制造 实心铸件的方法和设备以及加热 基本为液体的反应性介质的烘炉
本发明涉及用基本为液体的反应性介质制造实心铸件的方法和设备以及按独立权利要求制造实心铸件的方法和设备以及按独立权利要求所述的加热基本为液体的反应性介质的烘炉。
当今实心铸件的制造用于种种场合。特别是生产这样的铸件，它包括作为铸件的一部分的已被铸入该铸件中的一部件或已被铸入铸件内部的某种其它物体。这种方法在电力工程部件领域中是很普通的，例如为了不受外界环境的影响或者为了绝缘，部件或物体予以封装。
例如，DE-A-2028873就公开了这种用作为铸造材料的反应性液体介质制造实心铸件的方法。在该专利所述方法中，所使用的铸造材料为反应性很强的环氧树脂，其特性特别在于，当超过其胶化(胶凝)温度时，会发生放热反应，反应中放出的热保证反应的进行。一旦开始，该反应就能自动继续进行，直到铸造材料成为固体。为生产该铸件，可把铸造材料引入一铸模中，铸模的内壁已预热到超过铸造材料的胶化温度，铸造材料从底部引入铸模。在该操作中，铸造材料在大大低于胶化温度的温度下供入，从而铸造材料在引入铸模之前绝对无法开始反应。
尽管上述方法证明十分成功，但仍存在改进余地。例如，由于铸造材料在引入铸模时的温度大大低于胶化温度，而铸造材料必须至少加热到胶化温度才开始反应，因此生产周期、所生产一铸件所占用铸模的时间就较长。因此，就充分利用模具而言，还存在改进余地。但是，另一方面，必须注意不使铸件中产生气泡或裂缝。若铸造材料的反应性过强而致使环氧树脂反应时的能量峰值过高，或者如果模具内壁加热到达高于环氧树脂的的胶化温度，铸件中就特别容易产生裂缝，而且铸件中的热应力过高会产生裂缝。
因此本发明的目的是缩短生产周期，即缩短生产一个铸件所占用模具的时间，同时生产没有气泡和裂缝的铸件。
该目的是用本方法予以实现，即在作为铸造材料的基本为液体的介质即将进入其内壁已加热到该铸造材料的胶化温度以上的铸模之际基本预热该铸造材料，这一方法，也即在铸造材料即将进入铸模之际基本加热铸造材料，防止该铸造材料在送入铸模之前开始反应。铸造材料在铸模中的加热不必在通常的较低温度下开始进行，因此，铸造材料在铸模中被加热到胶化温度从而开始反应所用时间大大缩短。生产周期也就大大缩短。同时可以这一方式生产出无气泡和裂缝的铸件。
在本发明方法的一实施例中，所用铸造材料为六氢化邻苯二甲酸二环氧丙酯、六氢化邻苯二甲酸酐、苯甲基二甲胺和硅烷化石英粉的混合物，其重量比例约为100份六氢化邻苯二甲酸二环氧丙酸∶90份六氢化邻苯二甲酸酐∶0.5份苯甲基二甲胺∶285份硅烷化石英粉。此时供料箱中的铸造材料的温度约为30℃-60℃，最好约为40℃-50℃。当在即将引入铸模之际的预热过程中，铸造材料加热到约为90℃-110℃、最好约为95℃-100℃的温度。然后把经预热的铸造材料送入其温度约为130℃-150℃、最好约为140℃-145℃的铸模中。使用该铸造材料以及这些温度即可生产出质量特优的铸件。
本发明用来实现该目的的设备包括一提供主要为液体反应性介质的供料箱。介质即铸造材料在该供料箱中的温度低于胶化温度。该设备还包括一把介质传送入铸模的传送装置。该铸模加热到高于铸造材料的胶化温度的一温度。铸模的上游直接连接有一烘炉，铸造材料从中流过而被预热。因此铸造材料不必在铸模中从通常的低温开始加热，从而，铸造材料在铸模中加热到胶化温度而开始反应所用时间太太缩短。另一方面，把烘炉直接连接在铸模上游从而在铸造材料进入铸模之前基本加热铸造材料的这一方法可防止铸造材料在被送入铸模之前开始反应。从而可大大缩短生产周期，也即缩短生产一个铸件所占用铸模的时间。同时，可以这种方式生产出元气泡和裂缝的铸件，也即质量不会下降。
在本发明设备一具体实施例中，供料箱与烘炉之间还另外连接有一独立的高压容器，从该高压容器取得的铸造材料经过烘炉送入铸模中。这一高压容器特别有利于在其中存储有待进行铸造的铸造材料。根据所用铸造材料的性质(比方说如果为环氧树脂)，铸造材料在有待铸造前首先在装有搅拌器的一供料大箱中经搅拌进行脱气。
在上述具体实施例的一种改进中，该高压容器放在一组秤盘上。先秤出灌有铸造材料的高压容器的重量，然后在灌装铸模前使秤盘复位到零。但是，是否复位到零是无关紧要的。当要从高压容器取出有待引入铸模的一定数量的铸造材料时，然后当所需数量的铸造材料从高压容器取出后，秤盘把一信号发给一控制装置。从而把铸造材料送到铸模的压力增高。
本发明设备是本发明烘炉的一个重要应用场合，该烘炉直接连接在铸模的上游，烘炉的设计使有待加热的介质、特别是反应铸造材料以一进口流入一管道。介质在该管道中流过烘炉。当介质流过管道时用布置在管道中的若干加热单元产生的电磁辐射加热。每一加热单元包括一具有一波导管的电磁幅射器，该波导管把电磁辐射导向所要加热的介质流过的管道并把该辐射耦合入该管道。
在烘炉的一优选实施例中，各辐射器的波导管在管道上布置成它们以待加热的介质的流动方向的横向上耦合入该管道。相邻辐射器可相互基本去耦(隔绝)。各辐射器之间的去耦确保了它们具有一更佳的工作区，从而确保良好地加热流过的介质。
烘炉辐射器可设计成包括一高频发生器(HF发生器)，其上连接有一通向管道的波导管。该波导管把HF发生器产生的幅射导向管道并耦合入该管道。该波导管的横截面最好为长方形，这对激励所述加热过程所需的波形来说是重要的，以便使电磁幅射波的传播可对流过管道的介质进行均匀的加热。
为了对相邻幅射器进行去耦，管道中还可装有至少一片一般为金属制的去耦膜片，从流动方向来说，去耦膜片布置成与流动方向成直角并在相邻两辐射器之间。但是，从下文可看到，该膜片不仅仅用作相邻辐射器的去耦。
在进一步改进中，在其几何形状和尺寸视尽量减少所占空间以及所要加热的铸造材料这两个因素而定的管道中另有一供受热介质流过的管子，所占空间的最小化可使该烘炉装在其它其它机器或设备中或这些机器或设备的一部分中，该管子穿过去耦膜片上的一通道，并且最好由其介电损耗在工作波长范围内可忽略不计的材料制成。这种结构中的去耦膜片还可用来支撑该管子。
该膜片可设计成其上供管子通过的通道呈漏斗形，该漏斗在纵剖面的纵向上的母线遵从一具有负指数的指数函数。膜片漏斗在纵向上的母线所遵从的指数函数特别可表示为：
a(z)＝a1×exp－(3.13×10-4×k×z×(1－fc/f)2)
其中，z为管道纵轴线上的座标，a(z)为漏斗母线的某一点与管道纵轴线之间的距离，a1为漏斗起点即z＝0时到管道纵轴线的距离，k表示波数，4为波的回波分量与正向波分量比较而以dB为单位的衰减，fc为最小可能频率、即N止频率，f表示波的实际频率。使用这类膜片即使膜片在纵线方向上的度很短也能获得良好的衰减效果(纵轴方向上的膜片长度≤20mm)。
最好是每两个相邻加热单元之间都有一去耦膜片，以确保各加热单元、特别是其高频发生器之间的去耦，从而确保高频发生器的稳定工作。
如上所述，辐射器可包括其上连接有用来引导辐射的波导管的高频发生器，该波导管把电高频发生器产生的辐射引导到管道并耦合入管道中。在这种结构中，相邻辐射器最好相互去耦。为此各辐射器可沿管道布置成在任何情况下高频辐射器以不同极化方向把高频辐射耦合入管道。为此，比方说，可以一定角度、最好以约90℃的角度互相错开相邻两辐射器并且/或者在各辐射器之间使用合适的极化滤波器。此外，这一最好以约90℃角的错开局部减小了所产生的电磁场各分量的不利重叠，从而在高频辐射作用空间部位获得更均匀的温度分布。
可把高频发生器直接、也即不使用波导管地布置在管道中，从而高频发生器之间不发生干扰，高频发生器的去耦比方说可把它们的位置相互错开或在它们之间使用极化滤波器实现。
本发明烘炉的另一个方面是可使要加热的介质反复通过烘炉而受到加热的电磁辐射。这样就可更好利用烘炉、特别是更好地利用管道的内部空间以及对管道的辐射。
特别可在管道中装一正向管和一回管，要加热的介质首先流过正向管，然后流过回管。两管子的纵向轴线布置成离开管道纵向轴线一定距离，该距离选择成辐射在两管子纵向轴线上的电场分量为最大。这样，耦合入管道的辐射就被使用两次，并且可简化对磁控管输出的控制和调节。比方说，若测量树脂在回管出口处的温度值并确定该值过高或过低，然后只须用此只使用一次时更小的量即可调节磁控管的输出，从而该输出的调节进行得更迅速。此外，铸造材料中的温度分布也更均匀。
本发明的又一个方面是烘炉的设计可模块化，各模块包括一电磁辐射器，该辐射器包括通入一管道部的波导管，各管道部之间用一封闭壁隔开，从而形成一共振室。电磁辐射耦合入该共振室。利用封闭壁上的通道，可引导供待加热介质流过的至少一独立管子穿过该共振室。这特别可用于须在短时内加热较大量铸造材料、从而为加热更大量铸造材料须供应更多微波辐射能量的场合。模块结构是非常有用的，因为模块的装配简单，因此只须把同样的若干模块互相连接起来便能获得更大输出的烘炉。
这种模块的管道部比方说可做成空心圆筒，其内径选择成约为n×λg/1.236，n为自然数，λg为波导管中辐射波的波长。而且，该管道部的长度小于波长的一半，大致为该管道部内径的一半，这一长度可通过乘上一决定于辐射频率和流过管子的介质的常数而予以变动，该常数A与所用频率以及铸造材料的介电常数成反比，该管道部的长度选择成辐射的电场分量在穿过封闭壁的通道处取最小值。这样原则上无需另外使用去耦装置，但即使如此，为了形成供电磁波在其中传播的共振室，各模块之间自然还需设有封闭壁，但该封闭壁不必是遵从一指数曲线的一漏斗。
若正向管和回管的直径在管道部内径的1/4到1/2的范围内，则该两管子的纵轴线之间的距离特别可约为管道部内径的一半。若两管子直径小于管道部内径的1/4，则两管子的纵轴线之间的距离可大约为管道内径的一半加上用管子直径乘上一因子得到的一量，该因子为0.5-1.2。
本发明烘炉的另一个方面涉及可在一穿过该烘炉的螺旋管中传送要加热的介质。这样可使铸造材料与电磁场之间的作用更长，由于铸造材料在烘炉中的传送路径更长，因此烘炉的效率提高。
按照本发明的又一个方面，每一波导管中有一可移动的调节螺钉，它的位置可移动到对应于通向管道的电磁波的开路和从管道反射的电磁波的短路。该调节螺钉可在一槽口中移动，从而当波导管与管道之间的过渡平面有不同的高频比时可最佳调配输出。它也可沿波导管方向移进移出，从而总能按照不同的频率作最佳调节。
下面结合至少为局部剖面图或示意图的附图详述本发明。
图1为本发明设备一实施例的总体平面图；
图2为本发明烘炉一实施例的局部剖视图；
图3表示一种漏斗形去耦膜片；
图4为沿图2中IV-IV线的视图；
图5表示在烘炉中供铸造材料流过的一种螺旋管；
图6为本发明烘炉的另一实施例；
图7为沿图6中VII-VII线剖取的剖面图；
图8为图6烘炉实施例的一加热单元；
图9为该加热单元的封闭壁的侧视图；
图10为图9封闭壁的另一侧视图；
图11为本发明的另一种烘炉，它包括两个模块，每一模块有三个加热单元。
在图1所示本发明设备的实施例中，有一作为供料箱的去气混合器1，铸造材料在其中通过搅拌而去气。去气混合器1的出口可用阀V1关闭。经去气的铸造材料可通过一可用阀V2关闭的供料管线送入一高压容器2。若比方说因维修高压容器2而从去气混合器1流出的铸造材料不进入高压容器2，则有一可用阀V3关闭的支线BP供流出去气混合器1的铸造材料流过。但通常从去气混合器1流出的铸造材料流入高压容器2。
高压容器2放置在秤盘3上。铸造材料可用压力压出该高压容器2。若铸造材料流过支线BP，则用汞P1在高压容器的支路中加压。从高压容器2流出(或由泵P1传送的)的铸造材料流过一微波炉4以及一可由阀V5关闭的一供料管线后流入其内壁已预热到铸造材料胶化温度以上一温度的铸模5中。如本文开始已提到的DE-A-202873所述，铸造材料从底部流入铸模。铸件在铸模5中进行模制。
图1所示本发明设备的实施例还包括一可关闭的排料阀V4，它经一排料管线而连接到一集料容器6。阀V1、V2、V3、V4和V5，高压容器2，泵P1和秤盘3都接至一控制装置7，下面结合说明该设备的工作情况解释它们的工作方式。
设备开始工作时，起先只是去气混合器1中充满铸造材料即前述混合物，该供料箱中的铸造材料的温度约为30℃-60℃，最好约为40℃-50℃，从而大大低于混合物的胶化温度，该混合物在该温度下不起反应。铸造材料(混合物)经去气后，控制装置7打开阀V1和V2，但V3关闭。从去气混合器1流出的铸造材料因此流入高压容器2并充满高压容器2。高压容器2一旦充满，就重新关闭阀V1和V2。现在铸造材料存放在高压容器2中而准备进行铸造。
然后控制装置7首先打开阀V4传送铸造材料直到把空气排出管线和微波炉4，也即直到铸造材料到达集料容器6。然后重新关闭阀V4而打开阀V5，直到铸造材料从铸造头流出。然后再次关闭阀5，这样就完成设备的排气而可进行铸造。
把秤盘3复位为0，关上带有加热板510和520的两上半模具51和52。然后打开阀V5而把铸造材料灌入铸模5。铸模5的温度约为130℃-150℃，最好约为140℃-145℃，即超过铸造材料的胶化温度。监测其中装有铸造材料的高压容器2的重量的秤盘当一定调节量的铸造材料流出高压容器2时把一信号发给控制装置7，控制装置7就提高把铸造材料供给铸模5的压力。铸造材料的调节量取决于所用铸造材料以及所生产的铸件的几何形状。在该高压下流入铸模5的铸造材料调节量只是用来补偿混合物在铸模5中反应时所发生的体积收缩所需的量，以便生产出无气泡的铸件。但是须保持该高压。铸模中的铸造材料的体积收缩一旦得到补偿，尽管仍保持该高压，也不会再有铸造材料流过微波炉4而流入铸模。
当铸件模制到可从铸模5取出的程度，阀V5关闭后重新打开半模具51和52。然后清洗模具，重新合上半模具51和52，重新打开阀V5，以同样方式生产下一个模件。
在制造两个铸件之间的时间间隔中，起自高压容器2经过微波炉4到达铸造头50的管路中仍充满铸造材料，若该时间间隔过长，控制装置7就打开阀V4而使管线中的反应性铸造材料流入集料容器b，因为否则铸造材料会发生反应，固化的铸造材料会堵塞管路、特别是微波炉中的管路，从而不得不中断整个设备的工作。
在上面多次提到的直接连接在铸模5上游的微波炉4中，铸造材料在送到铸模5之前用电磁辐射(微波辐射)加热到稍稍低于上述混合物的胶化温度的一温度，比方说加热到约90℃-110℃，最好约为95℃-100℃，因此使用本发明设备，送入铸模的铸造材料不必以通常的约为40℃-50℃的较低温度开始加热。因此，铸造材料在模具中加热到胶化温度以及铸造材料开始反应所需时间大大缩短。另一方面，把微波炉直接连接在铸模上游从而在铸造材料进入铸模之前大体上加热铸造材料可防止铸造材料被送入模具之前开始反应。从而可大大缩短生产周期，也即生产一个铸件所占用模具的时间。同时可生产出没有气泡和裂缝的铸件，也即质量不会下降。
本发明设备是直接连接在铸模5的上游的本发明微波炉的一个重要应用领域。下面参看图2详述微波炉4的一实施例。尽管在图1中，微波炉中供铸造材料流过的管道大致为U形，以便尽量减小所占空间，但下面结合图2说明其中的管道设计成直线形的微波炉的另一实施例。
为简明起见，图2中未画出微波炉外壳，而只简示出本发明微波炉该实施例为了理解而不可缺少的那些部件。该图示出一具有铸造材料的进口41和出口42的管道40。管道40中有一供铸造材料流过的独立管子43。沿管道布置有若干加热单元44，以便用微波加热铸造材料。在此例中，一加热单元44包括两个微波辐射器44a和44b，每一微波辐射器又包括一磁控管440用作高频发生器，从而用其天线441把微波辐射馈入一与磁控管440连接的波导管442，该波导管把该辐射导向管道40并通入该管道，从而把由磁控管440产生的辐射耦合入管道40。波导管442布置成它在受热铸造材料流动方向的横向上把微波辐射耦合入管道。天线441以对称输出把辐射馈入环形波导管442的两个“分支”。耦合入铸造材料的能量的均匀性从而铸造材料的温度的均匀性得以提高，大致为环形的波导管442的横截面在所述实施例中为长方形。但也可使用不同横截面形状的波导管442。重要的是要确保电磁场的励磁须产生稳定的波型。波导管442的尺寸与磁控管440产生的微波辐射的频率(或波长)须相互匹配。管子43最好由微波辐射损耗极低即对所用微波辐射来说介电损耗尽可能小的材料制成，制造这一管子的合适材料举例来说有特氟隆。另一方面，管道40由反射微波辐射的材料，也即铝之类的导电良好的材料制成，从而耦合入管道的微波辐射可在管道40中传播。由于微波辐射与铸造材料之间的相互作用，微波辐射的能量大部分转变成热能，最终加热流过的铸造材料。
从图2可见，沿着管道40布置有若干这种加热单元，加热单元布置成相邻微波辐射器互相大致去耦(隔绝)。在所述实施例中，相邻辐射器的波导管沿管道布置成在管道圆周上相互错开一约90°的角α地通入管道。这一布置在图4中可看得最清楚，该图为沿2中VI-IV线的视图。一般来说，角度α选择成由各辐射器励磁的波型在管道40中以尽可能不同的极化传播。在角α约为90°时，相邻加热单元44可获得特别有效的去耦。去耦良好对于磁控管取得有利工作区来说显得特别重要。也可通过错开各磁控管的电相位来进一步提高去耦效果。
图2还示出使相邻加热单元的去耦尽可能有效和可靠的另一种办法。这就是在管道中设置去耦膜片45，它布置成从流动方向来看大致与铸造材料流动方向成直角并位于各加热单元44之间，显然，所有微波辐射器之间都可布置一独立去耦膜片45，但为简明起见，图2中只示出在相邻加热单元44之间的一膜片45。去耦膜片45除了其去耦作用外还有一优点：它可便于管子43插入管道40中，特别是如果它为漏斗形的话，此外，它可支撑插入管道40中的管子43。特别当膜片45上的通道为漏斗形时，使用膜片45大大有利于把一般由对微波辐射透明的材料制成的管子43插入管道40中。特氟隆管子尤其适用于所述加热过程。
若使正向波与回波的耦合发生很大程度衰减，就可实现漏斗形膜片45的去耦作用。其上有供管子43穿过的漏斗形通道的膜片45设计成该漏斗在似向上的母线遵从一具有负指数的指数函数，如图3所示。特别是，膜片43的漏斗在纵向上的母线遵从下列函数：
a(z)＝a1×exp－(3.13×10-4×k×z×(1－fc/f)2)其中，z为纵轴线L上的座标，纵轴线L上的点z＝0即为膜片漏斗的起点。同时，a(z)表示漏斗母线某点到纵轴线L的距离，a1表示漏斗的起点即当z＝0时到纵轴线L的距离，k表示波数，4为电磁波的回波分量相对正向波分量以dB为单位的衰减，fc为最小可能频率，即下截止频率，f表示波的实际频率，使用这种膜片，即使膜片在纵轴线L方向上的长度很短，入射波仍可以很短长度(膜片在纵轴线L方向上的长度L≤20mm)获得良好的衰减效果。
在图2中，出口42旁有一热电偶46用来测量加热的铸造材料的温度。该热电偶46接至控制装置7中的快速调节装置47，该调节装置作用
在磁控管440上，图2中只示出两根与磁控管440的连线来代表与所有磁控管的连接。当出口42处经加热的铸造材料温度过高时，减少磁控管产生的能量，因为如果铸造材料在管子43中就发生反应，管子43就会堵塞。可沿着管道40测量温度分布，以便通过最佳调节获得特别合意的输出曲线或温度曲线。
为增强铸造材料与电磁场之间的相互作用从而提高微波炉的效率，铸造材料借以传送的路径可沿以纵轴线L为中心线的螺旋形伸展。为此，如图5所示，管子43可设计成以纵轴线L为中心线的螺旋管。
在一实施例中，铸造材料可使用六氢化邻苯二甲酸二环氧丙酯、六氢化邻苯二甲酸酐、苯甲基二甲胺和硅烷化石英粉的混合物，其重量比例分别约为100份六氢化邻苯二甲酸二环氧丙酯、90份六氢化邻苯二甲酸酐、0.5份苯甲基二甲胺和285份硅烷化石英粉。供料箱的温度约为30℃-60℃，最好约为40℃-50℃。在微波炉中预热时该材料温度可加热到约90℃-110℃，最好约95℃-100℃。铸模5的温度可约为130℃-150℃，最好为140℃-145℃。此时的流率可约为4.5-5kg/min，铸造材料在微波炉进口和出口的温度差为60℃。显然，对于同一微波炉(同样的微波输出)来说，降低流率可增大温度差，而增高流率可减小温度差。一般来说，使用更高功率的高频发生器和/或把若干微波炉相互串联地级联可获得具有恒定或更大温度差ΔT的更高流率。可用微波炉的模块结构串接若干微波炉。如图2所示，可设置6个微波发射器，每一个微波发射器的输出功率为1.26千瓦，频率最好约为900MH2-30GH2，特别是约2.45GH2±10MH2。但是也可使用其它频率，微波炉的几何尺寸与所用频率在各频率范围内相互匹配。使用在上述各温度下的混合物，可可靠、迅速地生产出无气泡、无裂缝的铸件。
下面结合图6-11说明管道的另一实施例和本发明微波炉的若干详情。该微波炉包括一管道140，该管道140有供若干根管子进出的一进口和一出口，在该例中这些管子为供受热铸造材料流过的一正向管141和一回管142(图7)。管子141和142布置成离开管道纵轴一定距离，该距离以下文所述方式确定。流过管道140的铸造材料首先流过正向管141。正向流过管道140的受热铸造材料可在出口处经过一(未画出的)U形弯头又通过回管142流回管道140。这样耦合入管道的辐射就被使用两次。这简化了对磁控管输出的控制或调节。若在回管142出口处测量树脂温度并且测得的温度太高或太低，调节磁控管输出所需的量就比只使用一次时小，从而可更迅速地调节输出。此外，铸造材料的温度分布的均匀性也得以提高。
管道140本身包括若干、在此例中为三个相互(比方说用焊接)联接的相邻加热单元143、144和145，在各加热单元143、144、145之间的各连接处(包括进口和出口)设置有金属封闭壁146。从而形成电磁波的共振室。管子141和142穿过封闭壁上的相应漏斗形开口1461和1462(图9和图10)。由于封闭壁146上的这些开口呈漏斗形，因此装配时管子很容易插入，并且管子获得支撑。
每一加热单元、比方说加热单元143，包括一具有用作发生器的磁控管的微波辐射器147以及一连接其上的比方说长方形波导管1471(图8)，磁控管的微波辐射用天线1472馈入该波导管。加热单元144和145也是如此。波导管1471把从磁控管馈入的辐射引导到管道140。由于波导管通入管道140(图示)，因此它把该辐射耦合入该管道，该开口从而该耦合出现在受热铸造材料流动方向的横向上。
波导管1471上有一所谓的调节螺钉1473。该调节螺钉使波导管1471中的正向波成为开路而使波导管中沿发生器(磁控管)方向返回的回波成为短路。这样就可使发生器免遭比方说因铸造材料的材料特性随温度变化而发生的反射。这样发生器就可在合适和可靠的工作区平稳工作(输出稳定和振荡稳定)。
调节螺钉1473可在一槽口1474(图7)中移动，从而当在波导管1471与管道的140之间的过渡平面中有不同的高频比时，可与输出作最佳匹配。它还可在波导管1471(图8)方向上旋进旋出，从而总可根据不同频率作最佳调节。
特别值得注意的是加热单元(图8)的构成管道140的一部分的空心圆筒部分的长度l和直径di。该长度l小于用来加热的微波辐射的波长的一半。这之所以值得注意，是因为当两封闭壁146之间的间距一定且加热单元的构成管道140一部分的部分的直径di一定时，只有最有利于所述加热过程的那类波才能在两封闭壁146之间传播。这些波比方说可以是TM11n型波。两管子141和142(图9)布置成它们的纵轴线相互间以一定距离b伸展，从而电磁波的电场分量在该两管子的纵轴线上最大，从而能量可极好地传给在管子141和142中流动的铸造材料。效率、即在铸造材料中产生的热能与馈入磁控管的电能之比此时可达70％。
管道部m内径di可选定为约：
di＝nxλg/1.236其中，n为自然数(1，2，3…)，λg为波导管1471中的辐射波的波长。此外管道部140的长度l可大致选为
l＝di/2视辐射频率和流过管子的铸造材料的不同，可用一常数A乘以值di/2而使l变动。该常数A与所用频率和铸造材料的介电常数εo×εr成反比，从而有
A～1/(εo×εr×f)
管道部140的长度l须选择成使得电磁波的电场分量在穿过封闭壁的通道处达最小值。原则上可无需另外使用去耦措施，但即便如此也须在各加热单元之间设置封闭壁146，以便形成电磁波在其中传播的共振室。但是，封闭壁146不必做成遵从一指数曲线的漏斗形。
两根管子141和142纵轴线之间的距离最好选择成管子141和142的直径dr(图7)的函数。当管子直径di为di/4≤dr＜di/2时，两管子纵轴线之间的距离b可为
b≈di/2而当管子直径dr＜di/4时，两管子纵轴线之间的距离b可为
b≈di/2＋c×dr取决于管子直径dr的因子c为0.5≤c≤1.2。
在这种情况下，原则上也可使用以纵轴线为中心线的螺旋形管子，以便加长铸造材料在微波炉中的加热路径。当然必须小心确保共振室中的电磁波的电场分量以最大值分布。
还应注意，上述实施例中相邻波导管的轴线之间的夹角为β＝45℃(图7)，但这一角度可取任意值，它只出于结构上的考虑，以使相邻的磁控管和与之连接的波导管不致相碰并布置成尽量节省空间。但是，相邻波导管轴线之间的夹角β选择成什么值与相邻磁控管的去耦无关。
最后，图11示出管道的又一实施例以及本发明微波炉的另外一些详情。从图中可见，图6所示的各包括三个加热单元的两个模块以模块方式装配成一具有六个加热单元的管道。这对于须在短时间内加热更大量铸造材料从而须供应更多微波辐射能以便加热更大量铸造材料的情况特别有利。模块结构是十分有利的，因为模块的装配简单，因此只须把同样的若干模块相互连接即可构作出更大输出的微波炉。

Claims (22)

1.一种烘炉(4)，用来加热流过该烘炉的基本为液体的介质，特别是反应性铸造材料，它具有一供待加热介质流入一管道(40)的进口(41)，待加热介质流过该管道并且在此管道中用电磁辐射对该介质加热，其中，沿着该管道(40)布置有若干独立加热单元(44)，每一加热单元包括一电磁辐射器(44a，44b)，而该辐射器有一波导管(442)，该波导管把该辐射引导到供介质流过的该管道(40)，并把该辐射耦合入该管道(40)。
2.按权利要求1所述的烘炉，其中，各辐射器(44a，44b)的波导管(442)沿管道(40)布置成在待加热介质流动方向的横向上把辐射耦合入管道(40)。
3.按权利要求1或2所述的烘炉，其中，相邻辐射器(44a、44b)互相基本去耦。
4.按上述任一权利要求所述的烘炉，其中，该辐射器(44a，44b)包括一磁控管(440)和一用作波导管的与之相连的空心导管(442)，该波导管把由该磁控管(440)产生的辐射引导到管道并耦合入该管道。
5.权利要求3或4所述的烘炉，其中，该管道(40，140)中设置至少一去耦膜片(45，146)，它布置成从流向来说基本与流向成直角并在两相邻加热单元(44；143，144，145)之间。
6.按权利要求5所述的烘炉，其中，该管道(40；140)中有一供待加热介质流过的独立管子(43；141，142)，其中，该管子(43；141，142)穿过该去耦膜片(45；146)上的一通道并最好由对所用辐射的一定波长范围来说为无损耗或低损耗的材料制成。
7.按权利要求6所述的烘炉，其中，该膜片(45)设计成其供管子穿过的通道为漏斗形，该漏斗在纵剖面的纵向上的母线遵从一具有负指数的指数函数。
8.按权利要求7所述的烘炉，其中；膜片的漏斗在纵向上的母线所遵从的该指数函数可表示为
a(z)＝a1×exp－(3.13×10-4×k×z×(1－fc/f)2)其中，z为纵轴线(L)上的座标，a(z)为该漏斗的母线的某点到该纵轴线的距离，a1为母线起点即z＝0时到该纵轴线的距离，k为波数，4为电磁波的回波分量相对于正向波分量的以dB为单位的衰减，fc为最小可能频率，即下截止频率，f为电磁波的实际频率。
9.按权利要求6至8中任一权利要求所述的烘炉，其中，每两相邻加热单元(143，144，145)之间都有一去耦膜片(146)。
10.按上述任一权利要求所述的烘炉其中，相邻辐射器(44a，44b)的两波导管沿管道布置成它们在该管道的圆周上错开一角度(α)，该角度(α)最好为约90°。
11.按权利要求1到4中任一权利要求所述的烘炉，其中，该加热介质反复通过该烘炉而受加热的电磁辐射。
12.按权利要求11所述的烘炉，其中，该管道中有一正向管(141)和一回管(142)，待加热介质首先流过正向管(141)，然后流过回管(142)，两管(141，142)的纵轴线布置在离开管道纵轴线(L)一定距离处，该距离选择成使辐射的电场分量在两管(141，142)的纵轴线上达最大值。
13.按权利要求1或11或12所述的烘炉，其中，该烘炉为模块设计，每一模块包括一具有一波导管(1471)的辐射器(147)，该波导管通入一管道部(140)，该管道部的两端以封闭壁(146)为界，从而形成一共振室，电磁辐射被耦合入该共振室，至少一独立的供待加热介流过的管子(141，142)受该封闭壁(146)上的通道(1461，1462)的引导而穿过该共振室。
14.按权利要求13所述的烘炉，其中，该管道部(140)为空心圆筒形，它的内径di选择成约为
di＝nxλg/1.236n为自然数，λg为波导管中辐射波的波长，并且，该管道部(140)的长度(l)小于该波长的一半，大致选择为：
l＝di/2该长度可乘以一常数(A)而变动，该常数取决于辐射频率和流过管子的介质，管道部的长度(l)选择成辐射的电场分量在穿过封闭壁(146)的通道处为最小。
15.按权利要求12和14所述的烘炉，其中，正向管(141)和回管(142)的纵轴线之间的距离(b)为：若管子直径(dr)为di/4≤dr＜di/2，则有
b≈di/2若管子直径(dr)为dr＜di/4，则有
b≈di/2＋C×dr因子C为0.5≤C≤1.2。
16.按上述任一权利要求所述的烘炉，其中，待加热介质沿一螺旋线穿过该烘炉。
17.按上述任一权利要求所述的烘炉，其中，波导管中有一可移动的调节螺钉(1473)，它可这样移动，以成为向管道行进的电磁波的开路而成为从管道反射回来的波的短路。
18.用作为铸造材料的基本为液体的反应性介质制造实心铸件的设备，该铸造材料在达到其胶化温度的反应而生成固态材料，该设备包括一供料箱(1)和一传送装置，该供料箱用来提供该介质，铸造材料的温度在该供料箱中低于其胶化温度；该传送装置把铸造材料送入一其温度已加热到铸造材料胶化温度以上的铸模(5)中，其中，按权利要求1至16中任一权利要求所述的一烘炉(4)直接连接在该铸模(5)的上游。
19.按权利要求18所述的设备，其中，该供料箱(1)与该烘炉(4)之间有一独立高压容器(2)，铸造材料从该容器取出后经烘炉(4)送至铸模(5)。
20.按权利要求19所述的设备，其中，该高压容器(2)放置在秤盘(3)上，该秤盘在从该高压容器(2)取出一可调节量的铸造材料后把一信号发给一控制装置(7)，该控制装置根据该信号而提高压力，铸造材料在此压力下从高压容器(2)传至铸模(5)。
21.一种用作为铸造材料的基本为液体的反应性介质制造铸件的方法，该铸造材料超过其胶化温度时发生反应而生成一固态材料，在该方法中，该介质从一供料箱(1)送到一铸模(5)，铸造材料在该供料箱中的温度低于其胶化温度，而该铸模的温度高于铸造材料的胶化温度，其中，该铸造材料在即将进入铸模(5)之际被基本预热。
22.按权利要求21所述的方法，其中，所用铸造材料为六氢化邻苯二甲酸二环氧丙酯、六氢化邻苯二甲酸酐、苯甲基二甲胺和硅烷化石英粉的混合物，其重量比例约为100份六氢化邻苯二甲酸二环氧丙酸：90份六氢化邻苯二甲酸酐：0.5份苯甲基二甲胺：285份硅烷化石英粉；其中，供料箱(1)中的铸造材料的温度约为30℃-60℃，最好约为40℃-50℃；其中，预热时铸造材料加热到约90℃-110℃、最好约为95℃-100℃的温度，然后把经预热的铸造材料送到其温度约为130℃-150℃、最好约为140℃-145℃的铸模(5)。
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