UA119264C2

UA119264C2 - Мікрохвильова піч комбінованого нагрівання

Info

Publication number: UA119264C2
Application number: UAA201702035A
Authority: UA
Inventors: Мотоясу Сато; Прадіп Гоял; Хібікі Іто; Кеічіро Кашимура; Казухіро Нагата; Шивананд БОРКАР
Original assignee: Прадіп Металс Лімітед; Чубу Юніверсіті Едукейшнл Фоундейшн
Priority date: 2014-08-03
Filing date: 2015-07-31
Publication date: 2019-05-27
Also published as: RU2017107108A3; JP6726617B2; CA2957007A1; AU2015300579B2; CN107429973A; RU2705701C2; WO2016021173A1; JPWO2016021173A1; AU2015300579A1; BR112017002225A2; US20170219290A1; RU2017107108A

Abstract

Мікрохвильова піч комбінованого нагрівання містить корпус, виготовлений з теплоізоляційного матеріалу, нагрівальний контейнер, розташований всередині корпусу, виконаний з можливістю розміщення об'єкта нагрівання, пристрій мікрохвильового опромінювання і нагрівальний пристрій. Пристрій мікрохвильового опромінювання виконаний з можливістю спонукання пристрою генерування мікрохвиль до генерування мікрохвиль і спонукання пристрою передачі мікрохвиль до передачі мікрохвиль таким чином, щоб об'єкт нагрівання, розташований у нагрівальному контейнері, був опромінений мікрохвилями без проходження зовнішньої стінки нагрівального контейнера. Нагрівальний пристрій виконаний з можливістю нагрівання нагрівального контейнера ззовні. Нагрівальний контейнер, виготовлений, переважно, з електропровідного вуглецевого матеріалу та виконаний з можливістю віддзеркалення мікрохвиль всередину нагрівального контейнера, для нагрівання об'єкта нагрівання мікрохвилями та нагрівальним пристроєм.

Description

РІВЕНЬ ТЕХНІКИ

ГАЛУЗЬ ВИНАХОДУ

ІО00О1| Даний винахід стосується мікрохвильової комбінованої нагрівальної печі, що нагріває об'єкт нагрівання за допомогою комбінації мікрохвиль та зовнішнього нагрівання, наприклад, пальником.

ОПИС РІВНЯ ТЕХНІКИ

0002) З кінця 1980-х років відомо, що мікрохвильове випромінювання високої потужності можна застосовувати з метою нагрівання об'єкта, щоб забезпечити, наприклад: (1) зниження температури реакції; (2) скорочення часу реакції; і (3) створення матеріалу високої чистоти (селективність реакції).

Така поведінка є відмінною від хімічної та фізичної поведінки, що виникає під час звичайного нагрівання за допомогою полум'я або газу високої температури. Така поведінка, що називається "мікрохвильовий ефект" виникає, оскільки мікрохвильова електромагнітна енергія діє безпосередньо на молекулярну структуру речовини до того, як електромагнітна енергія перетворюється на тепло. Було зроблено багато спроб застосувати цей ефект у багатьох областях. 0003) У випадку нагрівальної печі, що виконує операцію нагрівання лише за допомогою мікрохвиль, як схематично представлено на поз. (А) ФІГ. 4, устаткування (джерело мікрохвиль), що подає мікрохвильову енергію, вимагає витрат, на порядок більших, ніж такі, що виникають із устаткуванням зовнішнього типу нагрівання, таким як газовий пальник, для подачі однакової кількості теплової енергії, що спричиняє значне підвищення витрат. У випадку технології, описаної у Патентному документі 1, наприклад, застосовується така конфігурація, що дозволяє мікрохвилям проходити крізь теплоізоляційний матеріал та теплостійкий матеріал, щоб таким чином потрапити у внутрішній простір печі. Таким чином, спосіб, показаний на поз. (В) ФІГ. 4 був запропонований з метою використання комбінації мікрохвиль та звичайного зовнішнього нагрівання за допомогою джерела тепла, такого як пальник, що забезпечує низьку вартість устаткування та експлуатаційні витрати (наприклад, Патентний документ 2). (0004) (Документи з відомого рівня техніки)

Зо (Патентні документи)

Патентний документ 1: Японська неперевірена патентна заявка, публікація Мо 2002-130960

Патентний документ 2: Японська неперевірена патентна заявка, публікація Мо 2013-216943 0005) (Непатентні документи)

Непатентний документ 1: Коу, К., Рееіатеди, Р.О., Нигії, Г., Спепо, У9.Р. апа Адгаучаї, 0., "Оевіпіййме ехрегітепіаї! емідепсе ог Містожшаме ЕПесів: НадісаПу пем/ еПесів ої зерагаїейа Е апа нН

ТієЇїд5, висп аз десгувзіаїІй2аноп ої охідев5 іп зесопавз", Маї. Нев. Іппомаї., 6, (2002) рр. 128-140.

Непатентний документ 2: В.С. Тоуе, "Іпаисеа ОКга-Нідни Егедоепсу ОПгазопіс Міргайоп аз Те

Огіміпд Рогсе їог Веропей 5и!ИиБ-Тпегта! Містожшаме ЕПесіб5 оп МаїегіаіІв" МаїегіаІв Зсіепсе апа

Тесппоіоду (М5 4 Т) 2009, Осіорег 25-29, Рінвригай, РА. Сору Відні М5 5 Т09 Мем Воїев ог

Еіесітіс апа Мадпеїс Рієїа5.

Непатентний документ 3: М. С. 5ієвіє апа В. Мигаї, "УММаме Іпіегасіюпвз іп оїій біаїе Ріазтав"

Мсагом НІЇ (1968) СНар. 8-9.

Непатентний документ 4: І ападаи І її: (Ігапеіатейа Бу Заи Т5!ипе70о), "бСапзеї Кігоп" ТоКуо

То5по рр. 192-193. 0006) (Проблеми, що мають бути вирішені)

Винахідник виконав наступне дослідження щодо мікрохвильового ефекту.

ІЇ0007| Застосування теорії перехідних станів, що обговорює швидкість реакцій, було поширене на твердофазні, рідкофазні і поверхневі, а також на фотохімічні, каталітичні та ізотопні реакції. З 1980-х років при випалюванні за допомогою мікрохвиль або різноманітних хімічних реакцій було відкрите явище, що називається мікрохвильовим ефектом або нетермічним ефектом, що полягає, наприклад, у зниженні енергії активації або швидкості та селективності хімічної реакції, що не могла б відбуватися зі звичайною операцією нагрівання. У 2002 році К. Коу єї аІ. продемонстрував експериментальні результати, які показують, що таємниця мікрохвильового ефекту полягає у процесі вивільнення, в якому енергія електромагнітних хвиль в речовині переходить у тепло, яке є кінетичною енергією, що має високу невпорядкованість (непатентний документ 1). У 2009 році В. С. Тоже відзначив "аналогію між мікрохвилями у високотемпературному діапазоні та ультразвуковими продуктами" (непатентний документ 2). Дослідження має на меті пояснення експериментальних результатів із застосуванням теорії перехідних станів до нерівноважної системи, що називається 60 мікрохвильове збурювання.

ІЇ0008| Речовина значною мірою є просторово неоднорідною, наприклад, крізь кордони зерен, що наявні у полікристалічних речовинах, порошках або зернистих речовинах. Мікрохвилі мають електромагнітне поле, що діє на електричний заряд такої поверхні. Коли ця діє поєднується з механічними властивостями хаотичного руху та електричними властивостями, які має речовина, наприклад, п'єзоелектричні властивості або молекулярний магнетизм, виникають хвилі, що називаються електрокінетичними хвилями (ЕКХ) (непатентний документ 3). Було теоретично продемонстровано, що такі пружні хвилі мають коефіцієнт затухання, пропорційний квадратному кореню частоти, якщо речовина має полікристалічну, порошкову або подібну структуру, що визначається діаметром частинок, і задовольняється умова "частота 0 2» теплопровідність Х/а7 (непатентний документ 4). Наприклад, якщо застосовується константа алюмінієвого матеріалу з діаметром частинок кілька мікрон, то виникають ультразвукові хвилі мікрохвильового діапазону, які можуть бути виражені дисперсійною формулою у твердотільній плазмі. Наступний недолік полягає в тому, що мікрохвилі мають фотонну енергію порядку 1075 еВ, що є надто малою в порівнянні з енергію 1 еВ хімічного зв'язку. Тобто, можливий випадок, в якому хімічна реакція не може відбуватися, навіть коли електрони в молекулах коливаються в мікрохвильовому електромагнітному полі. Оскільки ці ЕКХ мають фазову швидкість такого ж порядку, що звукові хвилі, винахідник висунув робочу гіпотезу, згідно з якою теплова вібрація іонів у кристалічній решітці спричиняє затухання Ландау, що має наслідком затухання без зіткнень у просторі швидкості, що в свою чергу спричиняє накопичення енергії хвиль у вібрації решітки у процесі без зіткнень.

Далі винахідник додав флуктуацію першого порядку "То(м):(м-Мри)"9(м-Мри)" до функції розподілу швидкості "(м)" системи в стані термодинамічної рівноваги, щоб вивести на основі теорії абсолютної швидкості реакції Ейрінга константу швидкості реакції К" для мікрохвильової нерівноважної системи. Було припущено, що "62 «« КТ/т"" було встановлено для амплітуди звукової хвилі "Є". 0009) (Рівняння 1) клонів уві де "Оа" ї "ОБ" представляють функції розподілу реагентів А і В; "ОЇ" представляє одновимірну статистичну суму по трансляційним ступеням свободи; "Т" представляє

Зо термодинамічну температуру, "п" представляє константу Планка; і "Е"" представляє енергію активації. 0010) Перший вираз у І | з правого боку наведеної вище формули показує швидкість хімічної реакції, що досягається при звичайному нагріванні, на основі загальновідомої теорії перехідних станів. Другий вираз представляє ефект сприяння хімічній реакції завдяки збуренню мікрохвилями. Це показує, що мікрохвильовий ефект є більш помітним із зростанням флуктуації через мікрохвилі, тобто, зростанням енергії "є ультразвукових хвиль амплітуди "Є". 0011) Похідна константа швидкості реакції показує, що мікрохвильова енергія спричиняє флуктуацію заряджених частинок у речовині, завдяки чому виникає мала вібрація звукових хвиль, і флуктуація накопичується, спричиняючи таким чином збільшення вібрації звукових хвиль, що мають вирівняні фази, щоб таким чином досягти енергії, рівної енергії теплової вібрації. Щоб реалізувати промислове застосування теорії, необхідно вивести співвідношення між конкретним числовим значенням амплітуди цих звукових хвиль, що зростають, та енергією мікрохвиль. Розрахунковий час зростання амплітуди звукових хвиль не може бути більшим, ніж час, необхідний, щоб енергія звукових хвиль перейшла в тепло. Таким чином, розрахунковий час зростання амплітуди звукових хвиль є рівним часу, необхідному, щоб енергія звукових хвиль перейшла в тепло.

І0012| На основі описання в непатентному документі 4 були обчислені відстань та час затухання звукових хвиль. Результат показав, що час, необхідний, щоб енергія звукових хвиль перейшла в тепло, зростає зі зменшенням ентропії мікрохвиль, тобто, зі зменшенням частотної дисперсії. А саме, константа швидкості реакції "К" може бути представлена, як показано у наступній формулі, за допомогою параметрів, які можна виміряти, таких як температура "Т", потужність мікрохвиль "ри, частота "0", і значення "ОО мікрохвиль" ("О-0/До", де "До" представляє ширину частотної дисперсії). Довідкове числове значення "мри" показує швидкість звуку, а довідкове числове значення "ми" показує швидкість розповсюдження тепла, і співвідношення між ними має порядок 1. 0013) (Рівняння 2) тав т во вті

І0014| Мікрохвилі з меншою частотною дисперсією є бажаними, щоб надавати просту гармонійну енергію руху (5), як показано на ФІГ. 5, впродовж часу, коротшого, ніж час, необхідний вібраціям ультразвукових хвиль, спричинених мікрохвилями, щоб перейти в тепло. 0015) Як описано вище, шляхом цілеспрямованих досліджень винахідники виявили, що ступінь мікрохвильового ефекту є пропорційною до енергії мікрохвиль (квадрату щільності електромагнітного поля). У випадку описаної вище звичайної технології розсіювання мікрохвиль у просторі, що нагрівається, втрати крізь стінки печі під час мікрохвильового опромінювання тощо, перешкоджають мікрохвилям набути більш високої щільності електромагнітного поля, що, таким чином, не дозволяє отримати достатній мікрохвильовий ефект. У випадку звичайного мікрохвильового нагрівання не приділялося уваги значенню СО), що показує якість мікрохвиль.

Тобто, час виділення тепла був коротким, що вимагало подальшого збільшення джерела мікрохвиль.

Таким чином, щоб забезпечити достатній мікрохвильовий ефект, необхідно усунути недолік, що означає значне збільшення вихідної потужності, що використовується, що спричиняє зростання вартості устаткування та експлуатаційних витрат. 0016) З оглядом на вищесказане, завданням цього винаходу є створення мікрохвильової печі комбінованого нагрівання, яка може достатньою мірою задовольнити вимоги до мікрохвильової печі комбінованого нагрівання при нагріванні за допомогою мікрохвиль, і яка може забезпечити економне нагрівання з використанням характеристик відповідних способів нагрівання.

СУТЬ ВИНАХОДУ

0017) (Засоби вирішення проблем)

З метою вирішення поставленого завдання, відповідно до першого варіанту реалізації винаходу, розкрита мікрохвильова піч комбінованого нагрівання, що містить: корпус, виготовлений з теплоізоляційного матеріалу; нагрівальний контейнер, розташований всередині корпусу, нагрівальний контейнер виконаний з можливістю розміщення об'єкта нагрівання таким чином, щоб нагрівати об'єкт нагрівання; пристрій мікрохвильового опромінювання, виконаний з можливістю спричинення генерування мікрохвиль пристроєм генерування мікрохвиль і спричинення передачі мікрохвиль пристроєм передачі мікрохвиль так, щоб об'єкт нагрівання,

Зо що знаходиться у нагрівальному контейнері, опромінювався мікрохвилями без проходження крізь зовнішню стінку нагрівального контейнера; і нагрівальний пристрій, виконаний з можливістю нагрівання нагрівального контейнера ззовні нагрівального контейнера, причому нагрівальний контейнер виготовлений головним чином з електропровідного вуглецевого матеріалу, і виготовлений таким чином, щоб дозволяти мікрохвилям віддзеркалюватися всередині нагрівального контейнера, щоб об'єкт нагрівання міг нагріватися мікрохвилями та нагрівальним пристроєм.

ІЇО018| Крім того, надається як другий варіант реалізації винаходу, мікрохвильова піч комбінованого нагрівання за першим варіантом реалізації винаходу, описаним вище, згідно з винаходом, що нагрівальний контейнер виготовлений з композитного матеріалу, сформованого шляхом зв'язування частинок карбіду кремнію з вуглецем.

ІЇО019| Крім того, надається як третій варіант реалізації винаходу, мікрохвильова піч комбінованого нагрівання за першим або другим варіантами реалізації винаходу, яка додатково містить: пристрій введення газу, виконаний з можливістю введення газу для регулювання атмосфери в нагрівальному контейнері та пристрій збирання газу, виконаний з можливістю збирання газу, що утворюється після теплової обробки об'єкта нагрівання для обробки газу.

І00201 Крім того, надається в якості другого варіанту реалізації винаходу, мікрохвильова піч комбінованого нагрівання за третім варіантом реалізації винаходу, згідно з винаходом пристрій передачі мікрохвиль містить хвилевод, і хвилевод з'єднаний з пристроєм введення газу і пристроєм збирання газу, і газ, який вводиться крізь пристрій введення газу або змішаний газ, отриманий шляхом змішування газу, введеного крізь пристрій введення газу, та газу, що обробляється в пристрої збирання газу, вводиться крізь наконечник хвилеводу у внутрішній простір нагрівального контейнера.

ІЇ0021| Крім того, надається як п'ятий варіант реалізації винаходу, мікрохвильова піч комбінованого нагрівання за першим, другим або третім варіантами реалізації винаходу, описаними вище, згідно з винаходом пристрій передачі мікрохвиль виконаний таким чином, щоб мікрохвилі передавалися у внутрішній простір нагрівального контейнера за допомогою пристрою віддзеркалення мікрохвиль, виконаного таким чином, щоб мікрохвилі, згенеровані пристроєм генерування мікрохвиль, мали можливість віддзеркалення.

І0022| Крім того, надається як шостий варіант реалізації винаходу, мікрохвильова піч бо комбінованого нагрівання за п'ятим варіантом реалізації винаходу, описаним вище, яка відрізняється тим, що пристрій передачі мікрохвиль містить пристрій інфрачервоного віддзеркалення, виконаний з можливістю віддзеркалення інфрачервоних променів, що випромінюються з нагрітого об'єкта нагрівання таким чином, щоб інфрачервоні промені вводилися у нагрівальний контейнер.

ІЇ0023| Крім того, надається як сьомий варіант реалізації винаходу, мікрохвильова піч комбінованого нагрівання за шостим варіантом реалізації винаходу, згідно з винаходом пристрій інфрачервоного віддзеркалення виконаний як поверхня віддзеркалення, утворена поверхнею віддзеркалення мікрохвиль пристрою віддзеркалення мікрохвиль у вигляді сходинок. 0024) Крім того, надається як восьмий варіант реалізації винаходу, мікрохвильова піч комбінованого нагрівання за п'ятим, шостим або сьомим варіантами реалізації винаходу, згідно з винаходом пристрій мікрохвильового опромінювання виконаний таким чином, що сукупність пристроїв генерування мікрохвиль розташована на бічних стінках корпусу таким чином, щоб вони оточували нагрівальний контейнер, і фронт мікрохвиль, генерованих сукупністю пристроїв генерування мікрохвиль, був контрольованим, завдяки чому існує можливість формування будь- якої поверхні опромінювання. 0025) Крім того, надається як дев'ятий варіант реалізації винаходу, мікрохвильова піч комбінованого нагрівання за першим, другим, третім, четвертим, п'ятим, шостим, сьомим або восьмим вище варіантами реалізації винаходу, яка додатково містить: пристрій подачі об'єкта нагрівання, виконаний з можливістю подавання об'єкта нагрівання в нагрівальний контейнер і приймальний пристрій, виконаний з можливістю приймання об'єктів нагрівання, що пройшли теплову обробку. (0026) (Сприятливі ефекти винаходу)

Відповідно до винаходу, описаного у першому аспекті, подача тепла до об'єкта нагрівання головним чином виконується за допомогою теплового потоку, що подається нагрівальним пристроєм у нагрівальний контейнер. Мікрохвилі можуть селективно поглинатися об'єктом нагрівання, який має високу температуру. Шляхом ізолювання мікрохвиль всередині нагрівального контейнера для посилення електромагнітного поля, мікрохвильовий ефект може забезпечуватися достатньою мірою до перетворення мікрохвиль на теплову енергію.

Нагрівальний пристрій може бути використаний з метою забезпечення рівномірного розподілу

Зо температури і може забезпечувати покращення ефективності реакції та енергетичної ефективності, забезпечуючи таким чином нагрівання з низькими експлуатаційними витратами та вартістю устаткування.

І0027| Відповідно до винаходу, описаного у другому аспекті, композитний матеріал, сформований шляхом зв'язування частинок карбіду кремнію з вуглецем, добре віддзеркалює мікрохвилі та має високу теплостійкість і може переважно використовуватися в якості матеріалу нагрівального контейнера.

І0028| Відповідно до винаходу, описаного у третьому аспекті, пристрій введення газу використовується з метою введення газу, щоб регулювати атмосферу в нагрівальному контейнері. Пристрій збирання газу може використовуватися з метою збирання та обробки газу, що утворюється під час теплової обробки об'єкта нагрівання.

І0029| Відповідно до винаходу, описаному в четвертому аспекті, газ, що вводиться крізь пристрій введення газу або газова суміш з газу, що вводиться крізь пристрій введення газу, та газу, що обробляється у пристрої збирання газу, вводиться з наконечника хвилеводу всередину нагрівального контейнера. Таким чином, реакційний газ, що утворюється з об'єкта нагрівання, може виводитися з внутрішнього простору нагрівального контейнера. Крім того, газ, що видувається з наконечника хвилеводу, може запобігати забрудненню внутрішньої частини хвилеводу пилом, реакційним газом, тощо, або утворенню в ній плазми.

ІООЗ30О| Відповідно до винаходу, описаного у п'ятому аспекті, пристрій віддзеркалення мікрохвиль може віддзеркалювати мікрохвилі, згенеровані пристроєм генерування мікрохвиль з метою проведення мікрохвиль всередину нагрівального контейнера. Це може забезпечити підвищений ступінь свободи розміщення пристрою генерування мікрохвиль. Це може також електрично змінювати частоти, фази та вихідну потужність коливань сукупності частин мікрохвиль з метою контролю розподілу та напрямку розповсюдження енергії випромінюваного променю мікрохвиль, таким чином усуваючи необхідність застосування механізму механічного обертання, такого як мішалка, при високій температурі. 0031) Відповідно до винаходу, описаного в шостому аспекті, інфрачервоні промені, що випромінюються нагрітим об'єктом нагрівання, можуть повертатися всередину нагрівального контейнера та можуть бути використані в операції нагрівання, таким чином підвищуючи ефективність операції нагрівання.

І0032| Відповідно до винаходу, описаного у сьомому аспекті, пристрій віддзеркалення мікрохвиль та пристрій інфрачервоного віддзеркалення можуть бути інтегровано сформовані у простій конфігурації.

І0033) Відповідно до винаходу, описаного у восьмому аспекті, фронтом мікрохвиль можливо керувати електрично з метою зміни направленості мікрохвиль, таким чином формуючи будь-яку поверхню опромінювання. Тобто, це може усунути необхідність застосування механізму перемішування і т. ії. у нагрівальному контейнері, таким чином забезпечуючи рівномірність нагрівання об'єкта нагрівання.

І0034| Відповідно до винаходу, описаного в дев'ятому аспекті, пристрій подачі об'єкта нагрівання використовується з метою подачі об'єкта нагрівання у нагрівальний контейнер, а приймальний пристрій може використовуватися для приймання об'єктів нагрівання, що пройшли теплову обробку. Операції подачі та приймання можуть виконуватися будь-яким з безперервних або порційних способів.

КОРОТКИЙ ОПИС ГРАФІЧНИХ МАТЕРІАЛІВ

0035) З метою більш глибокого розуміння даного винаходу та його переваг наступні описи необхідно читати у поєднанні із супровідними графічними матеріалами, у яких:

На ФІГ. 1 представлене схематичне зображення, що ілюструє конфігурацію та внутрішню будову мікрохвильової печі комбінованого нагрівання за першим варіантом реалізації винаходу.

На ФІГ. 2 представлене схематичне зображення, що ілюструє конфігурацію та внутрішню будову мікрохвильової печі комбінованого нагрівання за другим варіантом реалізації винаходу.

На ФІГ. З представлене схематичне зображення, що ілюструє конфігурацію та принцип дії пристрою інфрачервоного віддзеркалення.

На ФІГ. 4 представлене схематичне зображення, що ілюструє конфігурацію звичайної печі мікрохвильового нагрівання.

На ФІГ. 5 представлене схематичне зображення, що ілюструє потік енергії, що подається для мікрохвильового нагрівання та звичайного нагрівання.

ОПИС ВАРІАНТІВ РЕАЛІЗАЦІЇ ВИНАХОДУ

(0036) (Перший варіант реалізації винаходу)

Наступний розділ описує перший варіант реалізації мікрохвильової печі комбінованого

Зо нагрівання за даним винаходом з посиланням на графічні матеріали.

І0037| (Конфігурація мікрохвильової печі комбінованого нагрівання)

Як представлено на ФІГ. 1, мікрохвильова піч комбінованого нагрівання 1 містить: корпус 10, нагрівальний контейнер 11, який міститься в середині корпусу 10, і який вміщує там об'єкт нагрівання і нагріває об'єкт нагрівання, нагрівальний пристрій 12, що нагріває ззовні нагрівальний контейнер 11, пристрій мікрохвильового опромінювання 13, пристрій подачі об'єкта нагрівання 14, що подає об'єкт нагрівання в нагрівальний контейнер 11, пристрій введення газу 15, що вводить газ з метою регулювання атмосфери у нагрівальному контейнері 11, пристрій збирання газу 16, що збирає та обробляє газ, який утворюється в ході теплової обробки об'єкта нагрівання, і не показаний пристрій керування.

І0038| Корпус 10 складається з вогнетривкої стінки 1О0а, виконаної з теплоізоляційного матеріалу, такого як вогнетривка цегла, і вміщає всередині нагрівальний контейнер 11 за допомогою сідла 10р. В цьому варіанті реалізації винаходу нагрівальний контейнер 11 виконаний у положенні, в якому нагрівальний контейнер 11 може нагріватися з нижнього боку нагрівальним пристроєм 12. Верхня частина нагрівального контейнера 11 має трубопровід подачі об'єкта нагрівання 18 і сполучена з трубопроводом подачі об'єкта нагрівання 18 (який буде описаний пізніше) і має захисну стінку 10с, виконану таким чином, щоб вона закривала частину отвору 11а нагрівального контейнера 11. Захисна стінка 10с обладнана внутрішньою панеллю, що віддзеркалює мікрохвилі та інфрачервоні промені з метою повернення мікрохвиль та інфрачервоних променів всередину нагрівального контейнера 11. В цьому варіанті реалізації винаходу ця внутрішня панель виконана з того ж матеріалу, що і нагрівальний контейнер 11.

І0039| Нагрівальний контейнер 11 виготовлений з такого матеріалу, що має високу провідність, щоб віддзеркалювати мікрохвилі з метою ізолювання мікрохвиль всередині, та має високу стійкість і не реагує з об'єктом нагрівання. Металевий матеріал, такий як нержавіюча сталь, не може бути використаний через послаблення електричних мікрохвиль та інфрачервоних променів та зменшення міцності у високотемпературному діапазоні, плавлення, тощо. Термостійкі сплави також мають високу ціну та не підходять через зростання хімічної активності, тощо. Відповідно до даного винаходу, після цілеспрямованого дослідження різноманітних матеріалів був використаний такий матеріал, що містив електропровідний вуглецевий матеріал у якості головного компонента. Зокрема, перевага надається такому бо матеріалу, який є спеченим матеріалом, що отриманий шляхом зв'язування порошку карбіду кремнію та вуглецю, і який містить від 2095 до 7095 карбіду кремнію, та який має електропровідність для високочастотних хвиль 1/10 або більше електропровідності міді. В цьому варіанті реалізації винаходу був використаний композитний спечений матеріал, що виготовлений з 35 95 ваг. частинок карбіду кремнію та вуглецю. Нагрівальний контейнер 11, використаний в цьому варіанті реалізації винаходу, вкритий оксидом, таким як оксид кремнію, щоб запобігти реакції з об'єктом нагрівання. Матеріал, що містить вуглецевий матеріал в якості головного компонента, може бути отриманий, наприклад, шляхом зв'язування наповнювача, такого як нітрид алюмінію або оксид алюмінію з вуглецем, графітом або електропровідною керамікою на карбідній основі.

І0040| Нагрівальний контейнер 11 виготовлений у воронкоподібній формі, в якій верхня частина має отвір 11а, а поблизу нижньої частини розташована щілина 116, крізь яку виймають об'єкт нагрівання після теплової обробки. Щілина 1156 має заслінку 17а приймального пристрою 17, що відкриває або закриває щілину 1165. Заслінка 17а може бути використана з метою відкривання або закривання щілини 1160, щоб забезпечити перемикання між перебуванням об'єкта нагрівання та виведенням об'єкта нагрівання після теплової обробки. Коли щілина 11р відкрита заслінкою 17а, об'єкт нагрівання, що пройшов теплову обробку, надходить зі щілини 1165 до транспортного пристрою 1705. Транспортний пристрій 1765 переміщує об'єкт нагрівання, що пройшов теплову обробку, до наступного етапу. Приймальний пристрій 17 містить заслінку 17а і транспортний пристрій 17р та діє як засіб виведення об'єкта нагрівання, що пройшов теплову обробку. Приймальний пристрій 17 може використовувати будь-який з безперервних або порційних методів. 0041) Нагрівальний пристрій 12 складається з газового пальника, пальника на рідкому паливі, електричного нагрівача, тощо, що розташований всередині корпусу 10 таким чином, щоб мати змогу ззовні нагрівати нагрівальний контейнер 11.

І0042| Пристрій мікрохвильового опромінювання 13 містить пристрій генерування мікрохвиль 13а та хвилевод 130, який працює як пристрій передачі мікрохвиль, щоб дозволити мікрохвилям, генерованим пристроєм генерування мікрохвиль 1З3а випромінюватися безпосередньо крізь отвір 11а нагрівального контейнера 11 всередину. Хвилевод 13р розташований у такому місці, що дозволяє мікрохвилям випромінюватися на об'єкт нагрівання,

Зо який знаходиться в нагрівальний контейнері 11, без проходження крізь зовнішню стінку нагрівального контейнера 11. Мікрохвилі, згенеровані пристроєм генерування мікрохвиль 13а, мають переважно частоту від 0,9 до 100 ГГц, щоб покращити ступінь поглинання мікрохвиль об'єктом нагрівання. В цьому варіанті реалізації винаходу мікрохвилі мають частоту 2,45 ГГЦ. 0043) Пристрій подачі об'єкта нагрівання 14, який подає об'єкт нагрівання в нагрівальний контейнер 11, розташований у верхній частині нагрівального контейнера 11 крізь трубопровід подачі об'єкта нагрівання 18, включаючи шкребок. Пристрій подачі об'єкта нагрівання 14 може бути відомим пристроєм кількісної подачі, таким як бункер. (0044) Пристрій введення газу 15 сполучений з хвилеводом 136 за допомогою трубопроводу 15а. Пристрій введення газу 15 виконаний з можливістю введення у нагрівальний контейнер 11 газу для регулювання атмосфери у нагрівальному контейнері 11 (наприклад, інертного газу, такого як СО: або азот, з метою запобігання окисленню об'єкта нагрівання в процесі нагрівання і виведення реакційного газу за межі системи) з наконечника хвилеводу 136. 0045) Пристрій збирання газу 16 містить трубопровід 1ба, що сполучений з верхньою частиною трубопроводу подачі об'єкту нагрівання 18, і компресор 16р, встановлений у трубопроводі 1ба. Трубопровід 1ба сполучений з пристроєм введення газу 15. Трубопровід подачі об'єкта нагрівання 18 діє як трубопровід, що подає об'єкт нагрівання до нагрівального контейнера 11, а також діє як газорозподільний трубопровід, що збирає відпрацьовані гази, що утворюються в нагрівальному пристрої 12, або газ, що утворюється з об'єкта нагрівання. (0046) Частина бічної стінки трубопроводу подачі об'єкта нагрівання 18 має два пристрої попереднього нагрівання за допомогою мікрохвильового опромінювання 19, що здійснюють попереднє нагрівання об'єкта нагрівання, коли об'єкт нагрівання подається з пристрою подачі об'єкта нагрівання 14 до нагрівального контейнера 11. Це дозволяє нагрівати об'єкт нагрівання до його потрапляння у нагрівальний контейнер 11, таким чином підвищуючи ефективність теплової обробки.

І0047| Хоча це не показано, мікрохвильова піч комбінованого нагрівання 1 також містить пристрій вимірювання температури, який вимірює температуру нагрівального контейнера 11 тощо. Зазвичай, оптичний пірометр або аналогічний пристрій використовувався в якості пристрою вимірювання температури, щоб запобігти впливу мікрохвиль. Проте, оскільки мікрохвилі не потрапляють у простір за межами нагрівального контейнера 11, бічна стінка нагрівального контейнера 11 може містити термопару, що функціонує в якості пристрою вимірювання температури. 0048) (Спосіб нагрівання)

Далі в наступному розділі буде описаний спосіб використання нагрівальної печі 1 з метою нагрівання об'єкта нагрівання шляхом пояснення процесу виробництва губчатого заліза або чавуну в якості прикладу.

І0049| Спочатку пристрій введення газу 15 вводить інертний газ, такий як СО» або азот (у цьому варіанті реалізації винаходу азот) з наконечника хвилеводу 136 всередину нагрівального контейнера 11 з метою заповнення внутрішнього простору інертним газом. Потім нагрівальний пристрій 12 нагріває нагрівальний контейнер 11 і внутрішній простір корпусу 10 до температури 1050-1250 "С, при якій виробляється губчате залізо, та нагріває нагрівальний контейнер 11 і внутрішній простір корпусу 10 до температури 1370-1400 "С при якій виробляється чавун. 0050) Потім пристрій подачі об'єкта нагрівання 14 вводить попередньо визначену кількість об'єкта нагрівання М (сировини) всередину нагрівального контейнера 11 крізь трубопровід подачі об'єкта нагрівання 18.

ІЇОО51| Сировина являє собою порошки, отримані шляхом змішування залізної руди та джерела вуглецю, наприклад, коксу або вугілля, у попередньо визначеній пропорції, що може спричинити достатню реакцію відновлення. Сировина на обмежується порошками та може мати різноманітні форми, наприклад, форму гранул.

І0052| Пристрій попереднього нагрівання за допомогою мікрохвильового опромінювання 19 може бути використаний з метою попереднього нагрівання сировини, що проходить крізь трубопровід подачі об'єкта нагрівання 18. Отже, це може зменшити подачу тепла в нагрівальний контейнер 11. Якщо залізна руда містить гематит, залізна руда може бути попередньо підігрітою до температури 500-800 "С, щоб відновити залізну руду до магнетиту, що має високий ступінь поглинання мікрохвиль, а отже мікрохвилі можуть поглинатися більш легко.

Ї0О53| Потім пристрій генерування мікрохвиль 13За пристрою мікрохвильового опромінювання 13 використовують з метою генерування мікрохвиль. Мікрохвилі входять крізь хвилевод 1350 у нагрівальний контейнер 11 та випромінюються на об'єкт нагрівання М2.

Мікрохвилі віддзеркалюються від внутрішньої поверхні нагрівального контейнера 11 та захисної

Зо стінки 10с і таким чином можуть бути ізольовані всередині нагрівального контейнера 11. Це може в свою чергу зменшувати втрати мікрохвиль та покращувати щільність електромагнітного поля. Об'єкт нагрівання нагрівають за допомогою нагрівального пристрою 12. Таким чином, мікрохвилі можуть мати покращену щільність електромагнітного поля, завдяки чому створюється достатній мікрохвильовий ефект до переходу мікрохвиль у теплову енергію.

І0054| Сировина, що опромінюється мікрохвилями, швидко нагрівається завдяки теплу, що утворюється із залізної руди та джерела вуглецю, що складають матеріал, відповідно. Під час контакту залізної руди з джерелом вуглецю оксид заліза відновлюється в першу чергу, утворюючи таким чином плавлений чавун або губчате залізо. Шахтна піч працює при температурі 1550 "С. Проте, в даному винаході сировина, нагріта до температури 1200 "С може підтримувати реакцію відновлення, а сировина, нагріта до температури 1400 "С або менше може мати розплавлений стан.

І0055) Нагрівання мікрохвилями може підвищувати швидкість, з якою нагрівається сировина, та може забезпечувати мікрохвильовий ефект з метою зменшення концентрації домішок, таких як кремній, магній, фосфорна кислота, титан, сірка або марганець. Крім того, швидкість нагрівання можна контролювати, регулюючи таким чином кількість вуглецю, що розчиняється в залізі. 0056) Нагрівання сировини спричиняє утворення летючих газів, таких як водень, метан, азот, моноксид вуглецю або діоксид вуглецю, та реакційних газів, таких як СО, СО», тощо. Ці гази виштовхуються газом, що нагнітається пристроєм введення газу 15 з наконечника хвилеводу 136 в нагрівальний контейнер 11 і виходить з нагрівального контейнера 11. Газ, що нагнітається з наконечника хвилеводу 136, може захистити внутрішню частину хвилеводу 13р від забруднення через проникнення пилу, реакційних газів, тощо, або від схильності до утворення плазми.

І0О57| Оскільки пристрій збирання газу 16 створює потік повітря, що піднімається, всередині корпусу 10, реакційні та подібні гази виходять з корпусу 10 разом з відпрацьованими газами, що утворюються нагрівальним пристроєм 12. Це запобігає проникненню відпрацьованих газів у нагрівальний контейнер 11. 0058) Газ, що виходить з корпусу 10, тече від нижньої сторони до верхньої сторони у трубопроводі подачі об'єкта нагрівання 18. В цей час об'єкт нагрівання, що проходить крізь трубопровід подачі об'єкта нагрівання 18 нагрівається, а СО, що входить до складу газу, відновлює частину об'єкта нагрівання. 0059) Газ, зібраний пристроєм збирання газу 16, стискається компресором 160. Потім отриманий газ змішують з азотом у пристрої введення газу 15 та нагнітають з наконечника хвилеводу 13р в нагрівальний контейнер 11. Це може забезпечити операцію нагрівання без випускання великої кількості реакційних та подібних газів у довкілля. Крім того, реакційні та подібні гази, що мають високу температуру, можуть бути використані з метою газу, що нагнітається крізь хвилевод 130. Отже, це може забезпечити ефективну операцію нагрівання без спричинення зниження температури сировини.

І0060| Параметри атмосфери у нагрівальному контейнері 11, такі як парціальний тиск кисню, також можна змінювати шляхом зміни пропорції змішування інертного газу, що вводиться з пристрою введення газу 15, та газу, що збирається пристроєм збирання газу 16. Отже, таким чином можна контролювати концентрацію вуглецю та домішок у залізі.

І00О61| Губчате залізо або чавун, що утворилися шляхом нагрівання сировини, можуть бути виведені назовні шляхом відкривання заслінки 17а, що встановлена на щілині 116 нагрівального контейнера 11.

І0062| Домішки в залізній руді не відновлюються і перебувають у твердому стані. Таким чином, домішки не містяться у розплавленому відновленому залізі. Тобто, навіть якщо використовується залізна руда низької якості, що містить велику кількість домішок, може бути отриманий чавун високої чистоти, який може бути переважно використаний у виробництві очищеного заліза та сталі.

ІЇ0063| Описана вище теплова обробка може виконуватися у вигляді порційної обробки із переривчастим завантаженням сировини або у вигляді безперервної обробки з безперервним завантаженням сировини з метою виконання теплової обробки та безперервним виведенням губчатого заліза або чавуну.

І0064| Описаний вище спосіб нагрівання може знизити температуру, при якій відновлюється залізна руда (тобто, температуру реакції). Час реакції також може бути скорочений завдяки поєднанню швидкого нагрівання мікрохвилями та зовнішнього нагрівання нагрівальним пристроєм 12. Крім того, контакт залізної руди з джерелом вуглецю може забезпечити

Зо пріоритетне відновлення оксиду заліза, утворюючи таким чином розплавлений чавун або губчате залізо високої чистоти. Завдяки достатньому забезпеченню мікрохвильового ефекту, як описано вище, у поєднанні із зовнішнім нагріванням за допомогою нагрівального пристрою 12, може підтримуватися температура нагрівального контейнера 11, та може бути реалізований дешевий нагрівання низької вартості. 0065) (Модифікований приклад)

Пристрій збирання газу 16 також може бути виконаний з можливістю розміщення теплообмінника. Це може дозволити використання тепла, що виходить, наприклад, з реакційними газами, з метою попереднього нагрівання об'єкта нагрівання, в комбінованому пальнику, тощо. 0066) Нагрівальний контейнер 11 може бути виготовлений у пляшкоподібній формі завдяки зменшенню діаметра отвору 11а. Це може зменшити отвір 11а і таким чином може ізолювати мікрохвилі всередині більш ефективно, тим самим покращуючи щільність електромагнітного поля.

І0067| Відповідно до способу подачі об'єкта нагрівання, може подаватися також об'єкт нагрівання, що виходить з обертальної випалювальної печі та є попередньо нагрітим. Це дозволяє використовувати наявну обертальну випалювальну піч у якості обладнання попереднього нагрівання та попереднього відновлення. Достатня температура на виході обертальної випалювальної печі становить близько 800 "С. Таким чином, можна приблизно вдвічі збільшити швидкість роботи наявного устаткування, зробивши істотний внесок в економію ресурсів та енергії.

Ї0068| В описаному вище варіанті реалізації винаходу нагрівався об'єкт нагрівання (сировина), що був отриманий шляхом змішування залізної руди для виробництва губчатого заліза або чавуну з джерелом вуглецю. Проте, винахід цим не обмежується. Нагрівальна піч 1 за даним винаходом може застосовуватися з метою нагрівання неелектропровідних матеріалів, таких як різноманітні оксиди. Наприклад, нагрівальна піч 1 за даним винаходом також може застосовуватися з метою плавлення або отвердження радіоактивних відходів, з метою видобування дорогоцінних металів з відходів або з метою виготовлення сировини для кремнієвих напівпровідників. Частота, потужність або подібні параметри мікрохвиль можуть бути встановлені відповідним чином в залежності від об'єкта нагрівання. бо І0069| (Ефект першого варіанту реалізації винаходу)

Відповідно до нагрівальної печі 1 за даним варіантом реалізації винаходу, подача тепла до об'єкта нагрівання здійснюється головним чином за допомогою теплового потоку, що подається з нагрівального пристрою 12 до нагрівального контейнера 11. Мікрохвилі селективно поглинаються об'єктом нагрівання, який має високу температуру. Ізолювання мікрохвиль у нагрівальному контейнері 11 може покращити щільність електромагнітного поля, таким чином достатньою мірою забезпечуючи мікрохвильовий ефект до перетворення мікрохвиль на теплову енергію. Нагрівальний пристрій 12 може забезпечити рівномірний розподіл температури та може підвищити ефективність реакції та енергетичну ефективність, забезпечуючи таким чином нагрівання з низькими експлуатаційними витратами та вартістю устаткування. 0070) (Другий варіант реалізації винаходу)

Наступний розділ описує другий варіант реалізації мікрохвильової печі комбінованого нагрівання за другим варіантом реалізації винаходу з посиланням на графічні матеріали.

І0072| Мікрохвильова піч комбінованого нагрівання 2 містить корпус 20, нагрівальний контейнер 21, який міститься в корпусі 20, і в якому знаходиться та нагрівається об'єкт нагрівання, нагрівальний пристрій 22, що нагріває ззовні нагрівальний контейнер 21, пристрій мікрохвильового опромінювання 23, пристрій подачі об'єкта нагрівання 24, що подає об'єкт нагрівання у нагрівальний контейнер 21, пристрій введення газу 25, що вводить газ з метою регулювання атмосфери у нагрівальному контейнері 21, пристрій збирання газу 26, що збирає та обробляє газ, який утворюється в ході теплової обробки об'єкта нагрівання, і не показаний пристрій керування.

ІЇ0073| Корпус 20, що складається з вогнетривкої стінки 20а, виготовленої з теплоізоляційного матеріалу, такого як вогнетривка цегла, містить всередині нагрівальний контейнер 21.

І0074| Нагрівальний контейнер 21 виготовлений з матеріалу, аналогічного матеріалу нагрівального контейнера 11 з першим варіантом реалізації винаходу і виконаний у воронкоподібній формі з діаметром, що зменшується в бік отвору 21а. Таким чином, це може дозволити зоні поблизу отвору 21а віддзеркалювати мікрохвилі та інфрачервоні промені, більш ефективно ізолюючи мікрохвилі та інфрачервоні промені всередині нагрівального контейнера 21. Нижня частина сполучена зі щілиною 27а приймального пристрою 27, виконаного з

Зо можливістю відкривання або закривання з метою виведення об'єкта нагрівання, що пройшов теплову обробку. Об'єкт нагрівання, що пройшов теплову обробку відправляється зі щілини 27а у приймальний контейнер 276. 0075) Як і нагрівальний пристрій 12 за першим варіантом реалізації винаходу, нагрівальний пристрій 22 складається з газового пальника, пальника на рідкому паливі, електричного нагрівача, тощо, що розташований всередині корпусу 20 так, щоб мати змогу ззовні нагрівати нагрівальний контейнер 21. У цьому випадку був використаний газовий пальник 22а.

І0076| Відпрацьовані гази, що утворюються в газовому пальнику 22а можуть витікати з верхньої частини корпусу 20 до теплообмінника 225 та обмінюються теплом із зовнішнім повітрям і потім виходять назовні. Зовнішнє повітря, що пройшло крізь теплообмінник, подається в газовий пальник 22а у якості топкового повітря.

І0077| Пристрій мікрохвильового опромінювання 23 містить пристрій генерування мікрохвиль 2За, дзеркало 23р, яке віддзеркалює мікрохвилі, що утворюються в пристрої генерування мікрохвиль 23а, щоб доставити мікрохвилі до нагрівального контейнера 11, мікрохвильове вікно 23с, крізь яке мікрохвилі проходять і випромінюються всередину нагрівального контейнера 21, і трубопровід мікрохвильового опромінювання 23а, крізь який мікрохвилі, які пройшли крізь мікрохвильове вікно 23с випромінюються з бічної стінки нагрівального контейнера 21 всередину.

Трубопровід мікрохвильового опромінювання 2340 сполучається з внутрішнім простором нагрівального контейнера 21 крізь отвір випромінювання мікрохвиль 216, виконаний у бічній стінці нагрівального контейнера 21, а другий його кінець закритий ззовні мікрохвильовим вікном 236. 0078) Пристрої мікрохвильового опромінювання 23 розташовані в багатьох положеннях так, щоб вони оточували нагрівальний контейнер 21.

І0079| Мікрохвилі ММУУ, згенеровані пристроєм генерування мікрохвиль 23а, переводяться дзеркалом 2306 до мікрохвильового вікна 23с та проходять крізь мікрохвильове вікно 23с і трубопровід мікрохвильового опромінювання 234 і випромінюються крізь отвір випромінювання мікрохвиль 215 на об'єкт нагрівання М2, що міститься у нагрівальному контейнері 21.

І00О80) Відповідна сукупність пристроїв мікрохвильового опромінювання 23 виконує контроль фази мікрохвиль та може керувати фронтом мікрохвиль так, що направленість мікрохвиль можна змінювати електрично, таким чином формуючи будь-яку поверхню опромінювання. Це 60 може забезпечити рівномірне нагрівання об'єкта нагрівання без потреби у механізмі перемішування в нагрівальному контейнері 21, тощо. Якщо пристрій генерування мікрохвиль 2За виконаний з можливістю розміщення сукупності елементів генерування мікрохвиль (наприклад, напівпровідникових елементів), метод фазованої решітки може бути застосований з метою керування фронтом мікрохвиль так, що єдиний пристрій мікрохвильового опромінювання 23 може бути використаний з метою зміни напрямку мікрохвиль. Пристрій генерування мікрохвиль 23а може застосовувати метод фазової синхронізації частоти з метою здійснення керування частотою мікрохвиль.

І0081)| Поверхня дзеркала 230, що віддзеркалює мікрохвилі ММУУ, виготовлена з матеріалу, який віддзеркалює мікрохвилі (наприклад, мідний матеріал, нержавіюча сталь). Поверхня віддзеркалення також переважно виконана з можливістю віддзеркалення інфрачервоних променів. Наприклад, поверхня віддзеркалення може бути виконана з матеріалу, такого як вуглець, який віддзеркалює мікрохвилі, та який поглинає інфрачервоні промені, щоб перевипромінювати інфрачервоні промені. Мікрохвилі можуть бути відділені від інфрачервоних променів за допомогою різниці довжини хвилі між ними. Це передбачає, як представлено на

ФІГ. 3, подібну до пазу інфрачервону поверхню віддзеркалення 5, що має вигляд сходинок, щоб віддзеркалювати інфрачервоні промені ІК на поверхню віддзеркалення (середню поверхню віддзеркалення К) в оригінальному напрямку. Інфрачервона поверхня віддзеркалення 5 сформована на поверхні віддзеркалення так, що ширина сходинок, що її утворюють, складає від 30 до 300 мкм. Інфрачервона поверхня віддзеркалення 5 має ширину близько 1/100 довжини хвилі мікрохвиль або в кілька десятків разів більшу ніж довжина хвилі інфрачервоних променів.

Оскільки мікрохвилі мають велику довжину хвилі, напрямок віддзеркалення мікрохвиль визначається напрямком середньої поверхні віддзеркалення К. Проте, інфрачервоні промені ІК віддзеркалюються інфрачервоною поверхнею віддзеркалення 5. Таким чином, інфрачервона поверхня віддзеркалення З діє як пристрій інфрачервоного віддзеркалення. Форма інфрачервоної поверхні віддзеркалення 5, наприклад, її нахил, встановлюється так, щоб інфрачервоні промені ІК поверталися до об'єкта нагрівання. Це дозволяє інфрачервоним променям повертатися всередину нагрівального контейнера 21, таким чином підвищуючи ефективність операції нагрівання. Крім того, пристрій віддзеркалення мікрохвиль та пристрій інфрачервоного віддзеркалення можуть бути виготовлені в простій конфігурації та інтегрованим

Коо) способом. (0082) Пристрій подачі об'єкта нагрівання 24 містить бункер 24а, пристрій попереднього нагрівання 2460, сполучений з бункером 24а, та обертальний живильник 24с, що є продовженням пристрою попереднього нагрівання 245. Пристрій подачі об'єкта нагрівання 24 опускає та подає точно контрольовану кількість об'єктів нагрівання крізь пролітну трубу 234 в нагрівальний контейнер 21.

І0083| Пристрій попереднього нагрівання 240 сполучений з випускною трубою 2ба, встановленою у верхній частині нагрівального контейнера 21. Пристрій попереднього нагрівання 24р також має пристрій попереднього нагрівання за допомогою мікрохвильового опромінювання 29, такий як пристрій попереднього нагрівання за допомогою мікрохвильового опромінювання 19 за першим варіантом реалізації винаходу.

І0084| Пристрій введення газу 25 містить елемент введення газу 25а, що вводить газ крізь трубопровід мікрохвильового опромінювання 234 у нагрівальний контейнер 21, буфер 25Б, компресор 25с та витратомір 254. (0085) Пристрій збирання газу 26 містить канал 26ба, який проводить гази, що відходять, такі як реакційні гази або гази атмосфери (наприклад, азот), які утворюються в нагрівальному контейнері 21, у пристрій попереднього нагрівання 240, конденсатор 2606, що конденсує воду у газах, що відходять після попереднього нагрівання у пристрої попереднього нагрівання 246, з метою видалення води, та фільтр 26с, що видаляє пил, тощо. (0086) Гази, що відходять з нагрівального контейнера 21, складаються з СО, СО», М2, тощо, та мають високу температуру (5000-1000 "С) у випадку виробництва губчатого заліза або чавуну.

Ці гази, що відходять, вводяться крізь канал 26ба з нижньої частини пристрою попереднього нагрівання 24р всередину та нагрівають об'єкт нагрівання, поки течуть вгору. В цей час СО, що входить до складу газів, що відходять, відновлює частину об'єкта нагрівання. Відпрацьований газ із пристрою попереднього відновлення переважно має температуру від 60 до 200 70.

ІЇ0087| Гази, що відходять після попереднього нагрівання з пристрою попереднього нагрівання 2406, можуть проходити крізь конденсатор 26р та фільтр 26с, видаляючи непотрібні речовини, і після цього надходять у буфер 250. Потім отриманий газ змішують з азотом, що вводиться з джерела азоту, яке не показане, і отриманий газ стискається компресором 256.

Потім отриманий газ пропускають крізь витратомір 254, і попередньо визначена кількість газу бо вводиться елементом введення газу 25а крізь трубопровід мікрохвильового опромінювання 234 у нагрівальний контейнер 21. В результаті газ у нагрівальному контейнері 21 виходить з нагрівального контейнера 21. Елемент введення газу 25а нагнітає газ з простору біля мікрохвильового вікна 23с всередину нагрівального контейнера 21. Це може захистити внутрішню частину трубопроводу мікрохвильового опромінювання 234 від забруднення через проникнення пилу, реакційних газів, тощо, або від схильності до утворення плазми. (0088) Як описано вище, мікрохвильова піч комбінованого нагрівання 2 може забезпечити ефективне нагрівання при досягненні ефективного використання тепла та газу. (0089) (Ефект другого варіанту реалізації винаходу)

Мікрохвильова піч комбінованого нагрівання 2 може забезпечити наступний ефект на додаток до ефекту, що може забезпечуватися мікрохвильовою піччю комбінованого нагрівання 1 за першим варіантом реалізації винаходу.

Шляхом керування фронтом мікрохвиль, направленість мікрохвиль можна змінювати електрично, таким чином формуючи будь-яку поверхню опромінювання. Це може забезпечити рівномірне нагрівання об'єкта нагрівання без потреби у механізмі перемішування в нагрівальному контейнері 21.

Може бути досягнуте більш ефективне нагрівання, оскільки інфрачервоні промені, що випромінюються з нагрітого об'єкта нагрівання, можуть бути повернуті в нагрівальний контейнер 21 та можуть бути використані в операції нагрівання.

І0090) (Інші варіанти реалізації винаходу)

В якості пристрою мікрохвильового опромінювання може бути також використаний спосіб нагрівання мікрохвильової нагрівальної печі, розкритий у (Японська неперевірена патентна заявка, документ Мо 2013-11384), розроблений винахідниками. Джерело мікрохвиль виконується у модульному виконанні та виконується як джерело хвиль, що мають направленість завдяки регулюванню фази. Мікрохвильові антени, отримані шляхом синтезування цього джерела хвиль, надаються з метою оточення нагрівального контейнера. Напрямлені пучки мікрохвиль випромінюються дзеркалом у центр нагрівального контейнера та фокусуються таким чином, щоб максимально потрапляти на поверхню об'єкта нагрівання, таким чином нагріваючи об'єкт нагрівання. (0091) (Номери посилань)

Коо) 1, Мікрохвильова піч комбінованого нагрівання 10 Корпус 2 11 Нагрівальний контейнер 12 Нагрівальний пристрій 13 Пристрій мікрохвильового опромінювання 1За Пристрій генерування мікрохвиль 135 Хвилевод 14 Пристрій подачі об'єкта нагрівання 15 Пристрій введення газу 16 Пристрій збирання газу 18 Трубопровід подачі об'єкта нагрівання 19 Пристрій попереднього нагрівання за допомогою мікрохвильового опромінювання 20 Корпус 21 Нагрівальний контейнер 22 Нагрівальний пристрій 23 Пристрій мікрохвильового опромінювання 2За Пристрій генерування мікрохвиль 23р Дзеркало 23Зс Мікрохвильове вікно 23а Трубопровід мікрохвильового опромінювання 24 Пристрій подачі об'єкта нагрівання 25 Пристрій введення газу 26 Пристрій збирання газу 29 Пристрій генерування мікрохвиль для попереднього нагрівання

Claims

ФОРМУЛА ВИНАХОДУ

1. Мікрохвильова піч комбінованого нагрівання, що містить: корпус, виготовлений з теплоізоляційного матеріалу; нагрівальний контейнер, розташований всередині корпусу, виконаний з можливістю розміщення об'єкта нагрівання; пристрій мікрохвильового опромінювання, виконаний з можливістю спонукання пристрою генерування мікрохвиль до генерування мікрохвиль, і спонукання пристрою передачі мікрохвиль до передачі мікрохвиль таким чином, щоб об'єкт нагрівання, розташований у нагрівальному контейнері, був опромінений мікрохвилями без проходження зовнішньої стінки нагрівального контейнера; і нагрівальний пристрій, виконаний з можливістю нагрівання нагрівального контейнера ззовні, причому нагрівальний контейнер, виготовлений, переважно, з електропровідного вуглецевого матеріалу та виконаний з можливістю віддзеркалення мікрохвиль всередину нагрівального контейнера, для нагрівання об'єкта нагрівання мікрохвилями та нагрівальним пристроєм.

2. Мікрохвильова піч комбінованого нагрівання за п. 1, яка відрізняється тим, що нагрівальний контейнер виготовлений з композитного матеріалу, утвореного шляхом зв'язування частинок карбіду кремнію з вуглецем.

3. Мікрохвильова піч комбінованого нагрівання за п. 1 або 2, що додатково містить пристрій введення газу, виконаний з можливістю введення газу для регулювання атмосфери в нагрівальному контейнері; та пристрій збирання газу, виконаний з можливістю збирання газу, утвореного після теплової обробки об'єкта нагрівання, для обробки вказаного газу.

4. Мікрохвильова піч комбінованого нагрівання за п. 3, яка відрізняється тим, що пристрій передачі мікрохвиль містить хвилевід, причому хвилевід сполучений з пристроєм введення газу та пристроєм збирання газу, який містить наконечник, при цьому газ, що вводиться через пристрій введення газу, або змішаний газ, отриманий шляхом змішування газу, що вводиться через пристрій введення газу, та газу, обробленого в пристрої збирання газу, може бути введений через наконечник хвилеводу всередину нагрівального контейнера.

5. Мікрохвильова піч комбінованого нагрівання за будь-яким з пп. 1-3, яка відрізняється тим, що пристрій передачі мікрохвиль виготовлений з можливістю проведення мікрохвиль всередину нагрівального контейнера за допомогою пристрою віддзеркалення мікрохвиль, виконаного з можливістю віддзеркалення мікрохвиль, генерованих пристроєм генерування мікрохвиль.

6. Мікрохвильова піч комбінованого нагрівання за п. 5, яка відрізняється тим, що пристрій передачі мікрохвиль містить пристрій інфрачервоного віддзеркалення, виконаний з можливістю віддзеркалення інфрачервоних променів, що випромінюються з нагрітого об'єкта нагрівання, для направлення інфрачервоних променів у нагрівальний контейнер.

7. Мікрохвильова піч комбінованого нагрівання за п. 6, яка відрізняється тим, що пристрій інфрачервоного віддзеркалення виконаний у вигляді поверхні віддзеркалення, виконаної на Зо поверхні віддзеркалення мікрохвиль пристрою віддзеркалення мікрохвиль у вигляді сходів.

8. Мікрохвильова піч комбінованого нагрівання за будь-яким з пп. 5-7, яка відрізняється тим, що пристрій мікрохвильового опромінювання виконаний таким чином, що сукупність пристроїв генерування мікрохвиль розташована на бічній стінці корпусу, оточуючи нагрівальний контейнер, забезпечуючи можливість управління фронтом мікрохвиль, генерованих сукупністю пристроїв генерування мікрохвиль, і, таким чином, можливість формування будь-якої поверхні опромінювання.

9. Мікрохвильова піч комбінованого нагрівання за будь-яким з пп. 1-8, яка додатково містить пристрій подачі об'єкта нагрівання, виконаний з можливістю подачі об'єкта нагрівання в нагрівальний контейнер; і приймальний пристрій, виконаний з можливістю приймання об'єкта нагрівання, що пройшов теплову обробку.

Фяренвнннну меч: Зхосорох СИНИ КІ ТК ї -н а, та ї ЕН їй х Техкреюном хомркомунемх пе ТЕ Ж 38 им З І НН Я ОДУ ТИ лтоиоетук ЕН 1 Не : : Ж вок я її РРО мфдннннняю Ж ох ІН Ії : За РО орех їх ті ВВЕ 11 ми І і і ЄЕК время їМмМіих У Ії 13 : феод х ден її 18 Р жНи Ї . зв : : Кк її Ії Ед і і М: ТГК ой ой ! і ЕЕ же Ж : : зр ї каф ув Я Н пи ж В ЕЕ на: мне весло Как о най Ії іш ТАЖ Ті й ЕЕ : НЕ 16 з Н т 30 МБ У б Н ! Б ве З оз ен, ший М пеорчнрнох тр СМ 1: я АК 1000 МІХ 0 мой НУ : 48: 1: ої СУЯ вач і ЛЕ ї Ще 158 як. ЩЕ іх» нак нку ЕК ще Б : в денну хх Х ач сх ЩІ і -15В Р: ек дру ікс 111 Р: Кон о, ММК: Т: Р: 5 ас Мк я ДЕ ТІ ЩЕ Зкрннв З: Є А В ЖЕ І: З ЯЩ З Жкосменуня ї 1: мита ск с А и ЧИН 1: хх й печін рлжклялаїум й ЗКМиКИЙ мот Ф: Дн В З НУ ТІ Р: Є СКК и ї: СО Н рен з пен Мурко хо І мак СЛ се її : х КЕ: ся ша вна Іо ке, ЩЕ зе т 5 ак МАК її Р: що далеч Башя вт її НН ення : с МОМ Я й ЩЕ се. феоркеуннї я: ЗИ ий 12 ТВО: й денну ЗД В ше мн Я її ам ще Жені її сатин 11000020 вої ЗОВ НААН ЕМ її кох з пен НИ нн лен Мохелнннв хи х 11 ше її: ША Мо ж ше. я 1.4 З й: Що т. ХВ, ни нн Ії : плжкнктннннннннннннянний Же 1: рос ех пк. їж 1: ПОПИ С Пкоаан он сон пн нн ЗНА МНК ОА Ії вн НН НН НН НН НК чо Ії ІЗ чУ ; її НЕ нн ла 15 НІ її : ие її КІ Н тку 1 .

Фіг. 1 се й КоЯ М х в пня В Са НЯ М М щу Ех " А Та

8. о ин ! Е ша: хх ж : З жх ши вх Б : ХХ йе Ки М є В ЖК не Б Ж кит Кум акжккнМ ЖЖ ЗОБА УА жк АД ЕК Я В ях : ОА я ї : З ж Ж з А КМ Я й «а, сш нн о с нн, ! у о - рей МИХ ГОНКУ ! 0. » на да М МВ пд ЖИ Ком З МОНЕ их й пов нн ЧИ ис ко ЕМ ПАК и НУ й є ще Со ин КН м онов ВИНИ й т ЕЕ ве КРИ ї зх ЕН ОМ ОК ї ж пи З ЗВНКЯ річна пл Тим -К її Е: Я п їх Хо Ки и з ЗІЗ т Я ау ЯКЕ ШОК В ша - о МХ сах ша МУК З РО ї кН Мт КВ МУКУ ох ЦИМ З охо Х у СКД АХ ВК, Мох з-н-н- а К.І с ру р ів ж В ви КН Б МОЯ роя Ми. КО хх ОНР і: 2 сени з КОТ, х МІ а ША Я ДіншокимнюоІ В мі в В с нн хе В ШИ ак ПН У с сх ОНА Я Я ка х. : ЖЖ: зх у ШМАТ ЩИ ї ТУ 15 Її п иа х Ки МК Мити и я Же ДУбанянхв Е т с РЕД еВ т ТК Е В -Е -- ВК З - НЯ у яння я : й як З ГЕ - Кк; п ее і ВУ КУ ум не щ я Енея - Ж ї 7 Я З х дя ШК г НК ї. о Демаму ння М м й Енн Е ї В : то Я Н МУ х 5 х Н и МУ ї Я Н - і СХ й ТІ міх КЕ з жи УТЕЯ ЕЕ: НВ Кк де БУ - їх Кия : їх СІМ х (ХХ ї х же їж т шо Н ЗЕ? Ж хХ ру г хх Б ке Ел ЕН ка « ! Н : а - Уминниминиминимннх х ще зас я Я КЗ їх РРО п Я УНІ з й СУ ОВ рН х и ОоКеЕ ЖОрк ц з В о ЕЖОТІ по 1 В М офнД Тож НІ ФМ, й й гЯ ЩО Е НЕ ЧАЩЕН г х ЕВ денно Оу І; по ощоюЄ і М 1Х Як ї МО с КЕ з Мов х 3: че БО и ХК ШЕ ї Жах НУ НУ і й Е винне гя 5 НИ ШИ: й РУ 1 реж ХЕ ї дачу ЕЕ Мом не ЕВ шен КЗ г ЗЕ МАХ ІЗ Поет ння плллхю МИТІ Й и А Б На Ж тт сан ДЕ сен МОМ АХ - І КО Ж ХЕ и тя іх не о а ОКУ СУ Мих М Он - їх М їм ММ ЩЕ ;

Фіг. 2