CN1533831A - 多磁控管微波化学反应器 - Google Patents

Abstract

本发明为多磁控管微波化学反应器，包括磁控管(1)、波导管(2)和反应腔(3)，其特征在于所说的磁控管(1)和波导管(2)至少各为相互独立的两套。

Description

多磁控管微波化学反应器

技术领域：

本发明与磁控管微波化学反应器有关，尤其与非相干功率合成多磁控管微波化学反应器有关。

背景技术：

已有的磁控管微波化学反应器如中国专利97210999.4所公开的，壳体的一侧壁装有2-4个磁控管，多个磁控管共有一个波导管，波导管出口与连接，位于壳体的反应管穿过反射环。波导管中装有终端循环器。多个磁控管交替工作，微波通过波导管进入反射环均衡供给反应管内的物料辐射能，波导管中装设的终端循环器可使微波正向通过而将反射波送入空载以防止烧坏磁控管，反射环使微波在这个环形区域内多次反射，形成一个指向中心线的均匀的微波辐射场。微波辐射场区域小，反应器容量小，功率小。

目前国内外微波化学反应专用装置已有很多种，这些微波化学反应器大多为家用微波炉(功率低于1000W)或工业微波炉(2000W以上功率)的改装，即只使用了一个磁控管提供微波功率；对于高功率的微波化学反应器，由于高功率磁控管的价格远远高于中小功率(600W至1000W)的磁控管，从而大大提高了系统的成本。

发明内容：

本发明的目的是提供一种结构简单，成本低廉，节约能源，功率大，微波辐射区域大，容量大的多磁控管微波化学反应器。

本发明是这样实现的：

本发明多磁控管微波化学反应器，包括磁控管1、与磁控管1相连的波导管2和反应腔3，所说的磁控管1及相联的波导管2至少各为相互独立的两套。

磁控管和波导管的出口4分别位于反应腔3的不同壁。

波导管出口4的截面有长、短轴，位于反应腔3的相对壁的两个波导管2的出口4的长轴相垂直。

两个波导管2的出口4分别位于反应腔3的相互垂直的相邻两个壁。

反应腔3为多模腔结构，有6个相邻垂直的壁，磁控管1和波导管2为各自相互独立的四套，位于相对壁的磁控管和波导管的出口4的长轴相垂直。

反应腔3为多模腔结构，相邻的竖直侧壁不相垂直，每个侧壁上有一套磁控管1和波导管2。

直流接触器6两输入端与电源连接，两输出端与磁控管并联电路连接，有总开关K，每个磁控管有分开关K₁。

本发明针对目前大多数高功率微波化学反应器只采用一个昂贵的大功率磁控管提供能量，从而导致整个反应系统成本增高的缺点，采用了非相干功率合成技术，使用多个中小功率磁控管同时提供能量，在大大节约成本的前提下，实现了大功率微波能量的提供。

使用多个中小功率磁控管时，为了避免各个磁控管之间的相互耦合，造成彼此间的干扰，影响磁控管的正常工作，本发明采用了模式正交理论，通过合理地选择各个磁控管的激励位置和激励方式，使得各个磁控管所产生的工作模式相互正交，各磁控管之间的耦合非常小，从而不需要价格昂贵的大功率微波隔离器件的使用。由于这多个磁控管之间相互独立，且其工作频率和相位在工作期间不断波动，造成各磁控管的工作频率和相位总是不断变化的，因此称这种技术为非相干功率合成技术。

本发明具有如下优点：

1)由于采用了非相干功率合成技术，采用多个低成本的中小磁控管同时工作，不但大大提高了反应器内的总功率，而且从根本上降低了大功率反应器的成本。

2)为了保证各磁控管同时工作时相互之间没有干扰，本发明根据模式正交理论合理选择了激励波导的位置和激励方式，避免了价格昂贵的大功率微波器件的使用，在很大程度上保证了整个反应器的低成本。

3)多个磁控管既可以同时提供能量，也可以分别提供能量，满足了不同等级功率的需要。

4)本发明所提供的微波化学反应器容量大，一般微波炉的容量为20L，而本反应器在具体实施例中的容量已达138L。因此既可用于实验室研究，也可用于微波工业生产。

实验表明，在两个磁控管的具体实施例中，将4Kg水加热到100℃的时间比使用一个磁控管激励所需的时间缩短了约一倍。证明本发明的设计是合理的。

附图说明：

图1为本发明的立体结构图之一。

图2为图1的俯视图。

图3为图1的正视图。

图4为本发明的立体结构图之二。

图5为图4的俯视图。

图6为图4的正视图。

图7为本发明的开关电路图。

具体实施方式：

实施例1：

图1给出的是一个包含两个磁控管1的微波化学反应器的具体实施例。该反应器中，两个磁控管1分别经两个波导管2与反应腔3的相对平行两壁相连。化学反应物放置在反应容器5中，反应容器可以为各种形状的大容量容器。通过电源控制开关，可以选择使两个(或多个)磁控管同时工作，或者只有一个(或几个)磁控管工作。

实施例2：

图4至6给出的是一个包含四个磁控管1的微波化学反应器的具体实施例。该反应器中，四个磁控管1、分别经四个波导管2、与反应腔3的相邻壁垂直的四壁相连接。通过电源控制开关K，K₁-K₄，可以选择使四个磁控管同时工作，或者只有几个(少于4个)磁控管工作。

本发明中，针对反应腔体的形状和尺寸，充分考虑了各磁控管的激励位置和激励方式，使绝大部分功率能够馈入腔体内。上述两个实施例中，四个波导的馈口均位于反应腔相应侧壁中心附近。相对的波导管出口4的长轴相垂直。

图7为四磁控管微波反应器的控制电源的示意图，当直流接触器6得到控制信号，它的常闭接触点闭合，AC220电源7接通，检查反应器门是否闭合，然后按下开关K，总电源打开。按下开关K1，磁控管1开始工作，按下开关K2，磁控管2开始工作，按下开关K3，磁控管3开始工作，按下开关K4，磁控管4开始工作。若要改变微波加热功率，可以通过关闭K1～K4的个数来达到目的，要停止加热时，先断开开关K1～K4，然后断开开关K，微波反应器停止工作。

Claims (7)

1、多磁控管微波化学反应器，包括磁控管(1)、与磁控管(1)相连的波导管(2)和反应腔(3)，其特征在于所说的磁控管(1)和波导管(2)至少各为相互独立的两套。

2、根据权利要求1所述的多磁控管微波化学反应器，其特征在于磁控管和波导管的出口(4)分别位于反应腔(3)的不同侧壁。

3、根据权利要求1所述的多磁控管微波化学反应器，其特征在于波导管出口(4)的截面有长、短轴位于反应腔(3)的相对侧壁的两个波导管(2)的出口(4)的长轴相垂直。

4、根据权利要求1所述的多磁控管微波化学反应器，其特征在于两个波导管(2)的出口(4)分别位于反应腔(3)的相邻的两个侧壁。

5、根据权利要求1所述的多磁控管微波化学反应器，其特征在于反应腔(3)为多模腔结构，有6个相互垂直的壁，磁控管(1)和波导管(2)各为相互独立的四套，位于相对壁的磁控管和波导管的出口(4)的长轴相垂直。

6、根据权利要求1所述的多磁控管微波化学反应器，其特征在于反应腔(3)为多模腔结构，相邻的竖直侧壁不相垂直，每个侧壁上有一套磁控管(1)和波导管(2)。

7、根据权利要求1所述的多磁控管微波化学反应器，其特征在于直流接触器(6)两输入端与电源连接，两输出端与磁控管并联电路连接，有总开关(K)，每个磁控管有分开关(K₁)。

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