CN214829163U - 一种微波处理设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公布了一种微波处理设备的设计方案，通过横向传输线和多级匹配传输线段可以在宽频段范围内将微波能量馈入到纵向传输线中，让微波沿纵向传输线传播并激励无极灯管产生紫外线，紫外线透过筒状金属网和所述透明介质管照射筒状金属网内部沿所述介质管流动的被处理流体。漏进所述筒状金属并与所述被处理流体相互作用的微波功率可以被适当控制。本实用新型比普通方法具有更好的处理效果和更高的能量效率。本实用新型可以被应用到各种气体和液体，特别是水的杀菌处理领域。

Description

一种微波处理设备

技术领域

本实用新型涉及一种微波处理设备。具体地说，是涉及一种利用微波激发无极紫外灯管产生紫外线对流体，特别是水进行处理的微波处理设备。

背景技术

为了对流体的处理，比如对有害气体的处理和对水等液体的杀菌处理，已有的微波处理设备让微波与流体共存并相互作用。这种方法存在两个方面的问题：利用微波的热效应对液体进行处理，需要对液体加热到较高的温度，可能导致被加热物的成分发生变化。比如对水和牛奶进行杀菌处理，我们需要将液体加热到沸点。其中的牛奶会因为高温导致其品质的下降。而采用微波的非热效应处理流体需要高功率微波，导致微波处理成本的增加。另一方面，将流体加热到较高温度需要耗费比较多的能量，将导致能量效率的下降。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种紧凑的紧凑型功分网络。为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：

一种微波处理设备，包括一根轴线沿Z方向的纵向传输线，位于所述纵向传输线中的至少一根筒状金属网，位于至少一根筒状金属网内部的至少一根介质管，和至少一根灯管。微波沿所述纵向传输线传输并点亮所述灯管。所述筒状金属网与所有的所述灯管在XY平面上并列布置在所述纵向传输线内部。所有的所述灯管位于所有的所述筒状金属网的外面。还包括在至少一根所述介质管内部沿所述介质管流动的流体物质。所述介质管对所述灯管发出的光的透明度高于60％。较佳的设计，只有一根筒状金属网，该筒状金属网内部有一根介质管，所述介质管内部有沿所述介质管流动的流体物质。所述介质管可以采用石英玻璃等材料，对所述灯管发出的光的透明度越高越好。

所述灯管可以采用与所述灯管的轴线垂直的低介电常数、低损耗的介质板或其它方式支撑固定在所述纵向传输线中。

我们需要通过控制所述筒状金属网的网孔的横向尺寸和网线的粗细来控制让部分微波与所述流体物质相互作用，同时让所述灯管产生的光对流体进行处理。这时，所述筒状金属网的网孔的最大横向尺寸小于工作微波中心频率对应的自由空间的波长的50％。

较佳的设计，我们主要让所述灯管产生的光对流体进行处理，减小微波与所述流体物质相互作用。这时，所述筒状金属网的网孔的最大横向尺寸小于工作微波中心频率对应的自由空间的波长的10％。

较粗的所述筒状金属网的网线可以减小微波透进所述筒状金属网内部与所述流体物质相互作用，也会减小所述灯管产生的光透进所述筒状金属网。因此，我们需要采用一定粗细的网线构成所述筒状金属网。一般来讲，所述筒状金属网的网线的最大横截面尺寸应小于工作微波中心频率对应的自由空间的波长的5％。较佳的设计，所述筒状金属网的网线的最大横截面尺寸小于工作微波中心频率对应的自由空间的波长的1％。

为了让不同所述灯管受到微波的同等激励，同时让多根所述灯管的光对所述流体物质进行尽量均匀的照射，所述微波处理设备相对于XZ平面和YZ平面都成镜像对称结构。

一般来讲，所述纵向传输线为矩形波导。所述筒状金属网的数目为1，位于所述筒状金属网内部的介质管的数目为1，所述灯管的数目为2或者为4。较佳的设计，所述灯管的数目为4。

为了保证工作微波在所述纵向传输线中的单模传输，所述矩形波导的宽边尺寸小于工作微波的中心频率对应的真空中的波长。较佳的设计，所述矩形波导的宽边尺寸小于工作微波的中心频率对应的真空中的波长的70％。所述纵向传输线中出现可以传输的高次模可能导致不同所述灯管受到不同的微波激励从而发光强度不同，或者流经不同途径的所述流体物质被多根所述灯管的光照射的不均匀。

所述灯管可以为无极灯管。该灯管可以被微波点亮。所述灯管发出的光为紫外线，主要波长在254nm附近。所述筒状金属网对所述灯管发出的光的透明度大于60％。

作为一种重要的应用，本实用新型用于水的杀菌处理。这时，所述流体物质为水。本实用新型也可以用于处理其它液体和气体，比如酒精、白酒和工业废气等。

为了尽量提高灯管发光的利用效率，所述纵向传输线的内表面可以涂有对所述灯管发出的光反射率超过60％的反光层。较佳的设计，筒状金属网的网线表面也涂有对所述灯管发出的光反射率超过60％的反光层。为了获得最高灯管利用效率，在一定成本范围内，所述纵向传输线的内表面对光的反射率和筒状金属网的网线表面对的光反射率越高越好。

为了向所述纵向传输线馈入微波能量，所述微波处理设备还包括轴线沿Y方向的横向传输线。所述横向传输线与所述纵向传输线连通。

较佳的设计，所述横向传输线为矩形波导。在所述纵向传输线和所述横向传输线之间设置有至少一节匹配传输线段。所述匹配传输线段的轴线沿Y方向。所述匹配传输线段都为矩形波导段，其沿-Z方向的表面都与横向传输线的沿-Z方向的表面都齐平。这种安排，让所有的匹配传输线段和所述横向传输线可以作为一体加工完成，可以节约制造成本。

本实用新型具有的有益效果：

本实用新型公布了一种微波处理设备的设计方案。普通方法需要微波与被处理流体一起流动并利用微波的热效应或非热效应对流体进行处理。这种方法会加热流体，显著提高流体的温度，导致能量利用效率比较低，或者需要高功率微波，导致设备的成本高昂。本实用新型让微波沿纵向传输线传播并激励无极灯管产生紫外线，紫外线透过筒状金属网和所述透明介质管照射筒状金属网内部沿所述介质管流动的被处理流体物质，微波与所述被处理的流体被所述筒状金属网适当隔开，可以实现单纯的紫外线对流体物质的处理，也可以让一定微波参与处理对流体物质的。本实用新型比普通方法具有更好的处理效果和更高的效率。本实用新型可以被应用到各种气体和液体，特别是水的杀菌处理。

附图说明

图1为本实用新型和实施例1的横截面示意图

图2为实施例2的横截面示意图

图3为实施例3的横截面示意图

图4为实施例4和实施实例5的横截面示意图

图5为实施例4的AA向剖视示意图

图6为实施例5的AA向剖视示意图

图7为实施例6的横截面示意图

图8为实施例6的AA向剖视示意图

附图中标号对应名称：1-纵向传输线，2-筒状金属网,3-介质管，4-流体物质，5-灯管，6-横向传输线，61-匹配传输线段。

本说明书中部分名词规定如下：

网孔的最大横向尺寸，指当视线垂直穿网孔时，所述网孔的与所述视线垂直的横向最大尺寸。

具体实施方式

实施例1

如图1所示。

一种微波处理设备，包括一根轴线沿Z方向的纵向传输线1，一根筒状金属网2，位于所述筒状金属网2内部的一根介质管3，和4根灯管5。所述筒状金属网2与所述灯管5在XY平面上并列布置在所述纵向传输线1内部。还包括在所述介质管3内部沿所述介质管3的轴线流动的流体物质4。所述介质管3对所述灯管5发出的光的透明度高于60％。所述X、Y和Z方向构成直角坐标系。

所述介质管3的材料为对紫外线透明的石英玻璃。

所述筒状金属网2的网孔的最大横向尺寸小于工作微波中心频率对应的自由空间的波长的10％。

所述筒状金属网2的网线的最大横截面尺寸小于工作微波中心频率对应的自由空间的波长的1％。

所述纵向传输线为矩形波导。所述矩形波导的宽边尺寸小于工作微波的中心频率对应的真空中的波长的70％。

所述微波处理设备相对于XZ平面和YZ平面都成镜像对称。

所述灯管5为无极灯管。所述灯管5发出的光为紫外线。所述筒状金属网2对所述灯管5发出的光的透明度大于60％。

所述纵向传输线(1)的内表面和所述筒状金属网2的网线表面都涂有对所述灯管5发出的光反射率超过60％的反光层。

实施例2

如图2所示。

与实施实例1相比，不同之处仅在于，采用了2根所述灯管5，分布在所述微波处理设备的XZ对称面上。

实施例3

如图3所示。

与实施实例1相比，不同之处仅在于，2根所述灯管5，分布在所述微波处理设备的YZ对称面上。

实施例4

如图4和5所示。

一种微波处理设备，包括一根轴线沿Z方向的纵向传输线1，一根筒状金属网2，位于所述筒状金属网2内部的一根介质管3，4根灯管5，和与所述纵向传输线1连通的横向传输线6。所述筒状金属网2与所述灯管5在垂直于Z方向的平面上并列布置在所述纵向传输线1内部。还包括在所述介质管3内部沿所述介质管3的轴线流动的流体物质4。所述介质管3对所述灯管5发出的光的透明度高于60％。所述横向传输线6的轴线沿Y方向。所述筒状金属网2和位于其中的介质管3从Z方向伸出到所述纵向传输线1外。所述X、Y和Z方向构成直角坐标系。

所述纵向传输线1和所述横向传输线6均为矩形波导。

所述筒状金属网2的网孔的最大横向尺寸小于工作微波中心频率对应的自由空间的波长的10％。

所述筒状金属网2的网线的最大横截面尺寸小于工作微波中心频率对应的自由空间的波长的1％。

所述灯管5为无极灯管。所述灯管5发出的光为紫外线。所述筒状金属网2对所述灯管5发出的光的透明度大于80％。

所述纵向传输线1的内表面涂有对所述灯管5发出的光反射率超过90％的反光层。较佳的设计，筒状金属网2的网线表面也涂有对所述灯管5发出的光反射率超过90％的反光层。

所述纵向传输线1、4根所述灯管5和筒状金属网2相对于XZ平面和YZ平面都成镜像对称分布。

实施例5

如图4和6所示。

与实施实例4相比，不同之处仅在于，在所述纵向传输线1和所述横向传输线6之间设置有2节匹配传输线段61。所述纵向传输线1与所有匹配传输线段61和所述横向传输线6互相连通。所述纵向传输线1的宽边尺寸小于工作微波的中心频率对应的真空中的波长的70％；所述匹配传输线段61的轴线都沿Z方向。所述匹配传输线段61都为矩形波导段，其上表面与纵向传输线1的上表面都齐平。

实施例6

如图7和8所示。

与实施实例4相比，不同之处仅在于，在所述纵向传输线1和所述横向传输线6之间设置有2节匹配传输线段61。所述纵向传输线1与所有匹配传输线段61和所述横向传输线6互相连通。所述匹配传输线段61的轴线都沿Y方向，所述匹配传输线段61都为矩形波导段，其沿-Z方向的表面与所述横向传输线6的沿-Z方向的表面都齐平。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制。依据本实用新型的技术实质，在本实用新型的精神和原则之内，对以上实施例所作的任何简单的修改、等同替换与改进等，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围之内。比如，所述纵向传输线也可以都为方波导、圆波导、双脊波导、同轴线或椭圆波导等。本文中的所述X、Y和Z方向构成直角坐标系。这里的X方向、Y方向和Z方向，指任意三个互相垂直的方向，其设置仅仅为了方便阐述本实用新型的创新概念。本实用新型的一种微波处理设备在实际三维空间中任意整体平移和整体旋转，不应影响本实用新型的创新性和先进性。

Claims (10)

1.一种微波处理设备，其特征在于，包括一根轴线沿Z方向的纵向传输线(1)，位于所述纵向传输线(1)内的至少一根灯管(5)和位于所述纵向传输线(1)内的至少一根筒状金属网(2)；至少一根所述筒状金属网(2)内部设置有至少一根介质管(3)；所述筒状金属网(2)与所述灯管(5)在XY平面上并列布置；还包括在至少一根所述介质管(3)内部沿所述介质管(3)流动的流体物质(4)；所述介质管(3)对所述灯管(5)发出的光的透明度高于60％；所述X、Y和Z方向构成直角坐标系。

2.根据权利要求1所述的一种微波处理设备，其特征在于，所述筒状金属网(2)的网孔的最大横向尺寸小于工作微波中心频率对应的自由空间的波长的50％。

3.根据权利要求1所述的一种微波处理设备，其特征在于，所述筒状金属网(2)的网孔的最大横向尺寸小于工作微波中心频率对应的自由空间的波长的10％。

4.根据权利要求1所述的一种微波处理设备，其特征在于，所述纵向传输线(1)为矩形波导；所述矩形波导的宽边尺寸小于工作微波的中心频率对应的真空中的波长的70％。

5.根据权利要求4所述的一种微波处理设备，其特征在于，所述筒状金属网(2)的数目为1，位于每一根所述筒状金属网(2)内部的介质管(3)的数目为1。

6.根据权利要求5所述的一种微波处理设备，其特征在于，所述灯管(5)为无极灯管，所述灯管(5)的数目为4。

7.根据权利要求2至6任意一项所述的一种微波处理设备，其特征在于，还包括至少一根轴线沿Y方向的横向传输线(6)；所述横向传输线(6)与所述纵向传输线(1)连通。

8.根据权利要求7所述的一种微波处理设备，其特征在于，所述横向传输线(6)为矩形波导；在所述纵向传输线(1)和所述横向传输线(6)之间设置有至少一节匹配传输线段(61)。

9.根据权利要求8所述的一种微波处理设备，其特征在于，所述匹配传输线段(61)的轴线都沿Y方向。

10.根据权利要求9所述的一种微波处理设备，其特征在于，所述匹配传输线段(61)都为矩形波导段，其沿-Z方向的表面都与横向传输线(6)的沿-Z方向的表面都齐平。

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