CN112723463A - 一种微波辐射器及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种微波辐射器，涉及微波技术领域。该微波辐射器包括：高压电源、磁控管、波导、波导口、安装端子和辐射体，微波源、磁控管和波导依次连接，安装端子连接波导口和辐射体。本发明解决了现有的微波源辐射面积小、辐射不均匀的问题。

Description

一种微波辐射器及系统

技术领域

本发明涉及微波技术领域，具体而言，涉及一种微波辐射器及系统。

背景技术

工业废水包括生产废水、生产污水及冷却水，是指工业生产过程中产生的废水和废液，其中含有随水流失的工业生产用料、中间产物、副产品以及生产过程中产生的污染物。工业废水种类繁多，成分复杂。例如电解盐工业废水中含有汞，重金属冶炼工业废水含铅、镉等各种金属，电镀工业废水中含氰化物和铬等各种重金属，石油炼制工业废水中含酚，农药制造工业废水中含各种农药等。由于工业废水中常含有多种有毒物质，污染环境对人类健康有很大危害，因此要开发综合利用，化害为利，并根据废水中污染物成分和浓度，采取相应的净化措施进行处置后，才可排放。

在水和空气存在的情况下，微波催化剂吸收电磁波后会产生电子和电子空穴对，通过微波催化反应生成氧化降解所需的氢氧电子，氢氧电子再和反应体系中的酚类有机物及中间产物发生氧化降解反应，最终将酚类有机物矿化为二氧化碳和水等无机物，达到完全降解的作用。但是现有的微波对废水进行处理时，微波在极性液体中传输时，穿透深度不够，而且微波辐射面积较小并且辐射不均匀。

发明内容

本发明的目的在于，针对上述现有技术中的不足，提供一种微波辐射器及系统，以解决现有的微波源辐射面积小、辐射不均匀的问题。

为实现上述目的，本发明实施例采用的技术方案如下：

第一方面，本发明实施例提供了一种微波辐射器，包括：高压电源、磁控管、波导、波导口、安装端子和辐射体，微波源、磁控管和波导依次连接，安装端子连接波导口和辐射体。

优选地，辐射体包括芯线、介质层、屏蔽层和过渡层，芯线、介质层、屏蔽层和过渡层依次以芯线为中心由内向外设置。

优选地，屏蔽层为间隔设置的屏蔽层。

优选地，从安装端子到辐射体末端，屏蔽层的间隔逐渐增大，屏蔽层的长度逐渐减小。

优选地，过渡层由电介质材料制成。

优选地，屏蔽层由不透微波材料制成。

优选地，辐射体长度可调。

第二方面，本发明实施例还提供了一种微波辐射系统，包括多个第一方面所述的微波辐射器。

本发明的有益效果是：本发明实施例提供了一种微波辐射器，包括：高压电源、磁控管、波导、波导口、安装端子和辐射体，微波源、磁控管和波导依次连接，安装端子连接波导口和辐射体，微波依次由磁控管、波导、波导口和安装端子传输至辐射体，辐射体可以将微波均匀辐射至需要微波辐射的表面或者内部。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它相关的附图。

图1为本发明一实施例提供的微波辐射器示意图；

图2为本发明一实施例提供的辐射体截面示意图；

图3为本发明一实施例提供的芯线、介质层和屏蔽层示意图。

图标：1-高压电源、2-磁控管、3-波导、4-波导口、5-安装端子、6-辐射体、601-芯线、602-介质层、603-屏蔽层、604-过渡层。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

图1为本发明一实施例提供的微波辐射器示意图，图2为本发明一实施例提供的辐射体截面示意图，图3为本发明一实施例提供的芯线、介质层和屏蔽层示意图。以下将结合图1至图3，对本发明实施例所提供的微波辐射器及系统进行详细说明。

图1为本发明一实施例提供的微波辐射器示意图，如图1所示，该微波辐射器，包括：高压电源1、磁控管2、波导3、波导口4、安装端子5和辐射体6，微波源、磁控管2和波导3依次连接，安装端子5连接波导口4和辐射体6。

微波依次通过磁控管2、波导3、波导口4和安装端子5传输至辐射体6，辐射体6将微波辐射至液体内。

其中，高压电源1为微波源提供电力，采用脉冲宽度调制技术以及先进的电子线路及元件，具有输出不受电网波动干扰，有零位、过流、击穿、过压等保护措施，无论过流、击穿、过压保护电路都能迅速动作，有效保障设备及人员安全。其体积及重量轻便，适合现场使用。

磁控管2是一种用来产生微波能的电真空器件。实质上是一个置于恒定磁场中的二极管。管内电子在相互垂直的恒定磁场和恒定电场的控制下，与高频电磁场发生相互作用，把从恒定电场中获得能量转变成微波能量，从而达到产生微波能的目的。同时，磁控管2是一种消耗品，容易老化和消磁。

磁控管2由一密封真空管组成，管内有一柱形中心阴极(电子源)，置于一柱形阳极里，电子被静电场吸引流至阳极。沿真空管轴的一稳定磁场使电子偏离其径向路程，绕阴极旋转，产生微波频率的振荡。广泛用于雷达发生器。

波导3指在它的端点间传递电磁波的任何线性结构。

波导口4设置在波导3上，用于与安装端子5连接，进一步连接波导3和辐射体6。

安装端子5的形状与波导口4的形状相匹配。

辐射体6可以为柱状结构。

辐射体6的一端与安装端子5连接，波导3中的微波依次通过波动啊口和安装端子5传输至辐射体6内，再由辐射体6传输至液体中。

辐射体6插入液体向液体中辐射微波，相对直接用波导3在液体表面向液体内辐射微波，使得微波的辐射效率更高，而且，可以减少微波的泄露和损耗，提高了微波的利用效率。

本实施例中，微波辐射器包括：高压电源1、磁控管2、波导3、波导口4、安装端子5和辐射体6，微波源、磁控管2和波导3依次连接，安装端子5连接波导口4和辐射体6，微波依次由磁控管2、波导3、波导口4和安装端子5传输至辐射体6，辐射体6可以将微波均匀辐射至需要微波辐射的表面或者内部。

优选地，如图2所示，为了更好的辐射微波，减少微波泄露，辐射体6包括芯线601、介质层602、屏蔽层603和过渡层604，芯线601、介质层602、屏蔽层603和过渡层604依次以芯线601为中心由内向外设置。

芯线601可以为单股的实心线或多股绞合线。

芯线601可以由铜制成。

介质层602可以由相对介电常数尽量低并且损耗角正切尽量小的材料制成，比如，介质层602可以由硅基高分子材料、基于碳搀杂氧化硅材料、聚酰亚胺、聚苯并恶嗪、聚硅氧烷、聚酰胺等低介电常数的材料制成。

相对介电常数，表征介质材料的介电性质或极化性质的物理参数。其值等于以预测材料为介质与以真空为介质制成的同尺寸电容器电容量之比，该值也是材料贮电能力的表征。也称为相对电容率。不同材料不同温度下的相对介电常数不同。

介电损耗角正切是指表征电介质材料在施加电场后介质损耗大小的物理量，是指电介质在单位时间内每单位体积中，将电能转化为热能（以发热形式）而消耗的能量。表征电介质材料在施加电场后介质损耗大小的物理量。

另外，介质层602的厚度可以大于1毫米。

屏蔽层603可以屏蔽微波泄露，可以由金属制成。

间隔设置在屏蔽层603可以使得微波的辐射更加均匀。

过渡层604可以有效减小微波反射，增强微波辐射效果。

具体的，过渡层604使得80%的微波反射减少至5%。

另外，过渡层604的相对介电常数可以由辐射体6外相对介电常数和气体的相对介电常数共同决定。

过渡层604的损耗角正切可以尽可能小。

过渡层604可以为固体或者液体，当过渡层604为液体时，盛放液体的外壳的相对介电常数应该尽量与辐射体6外液体的相对介电常数接近。

优选地，为了均匀微波，屏蔽层603为间隔设置的屏蔽层603。

接近波导3的位置微波强度强，远离波导3的位置微波强度弱，所以，为了均匀微波，屏蔽层603可以间隔分布。

在波导3强度大的位置可以分布较为密集的屏蔽层603，在波导3强度小的位置可以分布较为稀疏的屏蔽层603，可以更为均匀地辐射微波。

优选地，如图3所示，为了进一步均匀微波，从安装端子5到辐射体6末端，屏蔽层603的间隔逐渐增大，屏蔽层603的长度逐渐减小。

从安装端子5懂啊辐射体6末端，微波强度逐渐减弱，所以，可以设置屏蔽层603的间隔逐渐增大，屏蔽层603的长度逐渐减小。

优选地，为了进一步减少微波泄露，过渡层604由电介质材料制成。

优选地，为了更进一步减少微波泄露，屏蔽层603由不透微波材料制成。

优选地，为了适应不同深度的液体，辐射体6长度可调。

辐射体6插入液体中的深度也是可以调节的，不同长度的辐射体6可以应用于对不同深度的液体的作用。

另外，多个带有不同长度辐射体6的辐射器可以作用于大面积液体，液体内可以辐射到均匀的微波，平均了微波对液体的辐射作用。

本发明实施例还提供了一种微波辐射系统，包括多个上述的微波辐射器。

多个辐射体6长度不同的辐射器同时插入液体中对液体进行作用时，可以对液体提供较为均匀的微波辐射。

综上所述，本发明实施例还提供了一种微波辐射系统，包括多个上述的微波辐射器。其中，微波辐射器包括：高压电源1、磁控管2、波导3、波导口4、安装端子5和辐射体6，微波源、磁控管2和波导3依次连接，安装端子5连接波导口4和辐射体6，微波依次由磁控管2、波导3、波导口4和安装端子5传输至辐射体6，辐射体6可以将微波均匀辐射至需要微波辐射的表面或者内部。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种微波辐射器，其特征在于，包括：高压电源、磁控管、波导、波导口、安装端子和辐射体，所述微波源、所述磁控管和所述波导依次连接，所述安装端子连接所述波导口和所述辐射体。

2.如权利要求1所述的微波辐射器，其特征在于，所述辐射体包括芯线、介质层、屏蔽层和过渡层，所述芯线、所述介质层、所述屏蔽层和所述过渡层依次以所述芯线为中心由内向外设置。

3.如权利要求2所述的微波辐射器，其特征在于，所述屏蔽层为间隔设置的屏蔽层。

4.如权利要求3所述的微波辐射器，其特征在于，从所述安装端子到所述辐射体末端，所述屏蔽层的间隔逐渐增大，所述屏蔽层的长度逐渐减小。

5.如权利要求2所述的微波辐射器，其特征在于，所述过渡层由电介质材料制成。

6.如权利要求2所述的微波辐射器，其特征在于，所述屏蔽层由不透微波材料制成。

7.如权利要求1所述的微波辐射器，其特征在于，所述辐射体长度可调。

8.一种微波辐射系统，其特征在于，包括多个如权利要求1-7任一项所述的微波辐射器。

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