一种可自转和公转的微波加热装置的制作方法

1.本实用新型涉及一种可自转和公转的微波加热装置，属于微波高通量高温加热技术领域。


背景技术：

2.热处理是指材料在固态下，通过加热，保温和冷却等手段，以获得预期组织和性能的一种金属热加工工艺。加热温度是热处理工艺的重要工艺参数之一，选择和控制加热温度，是保证热处理质量的重要问题；加热温度随被处理的金属材料和热处理的目的不同而异。但一般都是加热到相变温度以上，以获得高温组织。另外，相变需要一定时间，因此，当金属的工件表面达到要求的加热温度时，还须在此温度保持一定时间，使内外温度保持一致。
3.传统的加热方式通过对物料周围环境或其表面进行加热，待物料表面温度升高后通过传热使物料内部升温，从而实现物料的整体加热，该加热方式具有效率低、均匀性差、即时性差等特点。微波加热是基于介电理论利用微波具有透过电磁损耗材料的特性，直接将电磁能转化成热能并在样品内部核心产生热量，因其特殊的加热原理具有即时性、整体性、节能高效性、安全无害等优点。
4.微波加热是将微波射入介质中，将微波能转化为热能，使自身整体升温的加热方式，且受热均匀，速度快，因此散失的热量较少，具有即时性、整体性、节能高效性、安全无害、无污染性等优点。
5.现有的微波加热热处理工艺是利用外部热源以热辐射、热传导和热对流的方式由外而内对材料进行加热，这需要较长的加热时间，且材料的体积大小、热导率等参数也对材料的温升速率和加热均匀性产生影响，这主要存在以下两个技术问题：
6.一、热处理温度场不均匀。热处理炉一般为电阻加热方式，由于炉膛空间大，导致炉膛内温度场不均匀，样品放在炉膛内不同的热处理的效果也不一致，严重影响热处理温度的均匀性。
7.二、热处理装置的固定。加热装置的固定是导致物料加热不均匀的原因之一。目前的热处理方法是物料在加热过程中只能实现局部受热，使被加热物料无法达到预期的加热效果。
8.微波加热是基于材料的电磁特性，通过微波辐射与材料间的相互作用而产生热量的一种加热方式。与传统的加热方式相比，微波加热具有体积加热、非接触加热和选择性加热的优点，可以使加热速率更快，对周围环境影响更小，从而有效提高生产经济性。在另一方面，材料在微波场中所产生能量的大小与材料的介电性能密切相关，选取具有不同吸波性能的材料作为实验样品更有利于形成梯度温度场，从而一次性实现多种材料在不同温度下的加热处理。同时，如果实现加热过程中的自转和公转可以保证加热的均匀化，并且也可以提升加热过程的整体效率。


技术实现要素：

9.本实用新型的目的是提供一种可自转和公转的微波加热装置，利用微波对材料具有内部加热的特性，同时又利用材料在微波能场作用下具有迅速升温至恒定温度的特性，将不同吸波性能的材料制备成一系列尺寸相同的坩埚，在同一微波能场作用下，使每个坩埚都能被均匀加热，从而实现对坩埚内的物品一次性在相同温度场下达到受热均匀。
10.本实用新型按以下技术方案实现：一种可自转和公转的微波加热装置，包括微波加热腔体1、旋转装置2、坩埚架3、坩埚4；旋转装置2安装在微波加热腔体1内，坩埚架3安装在旋转装置2上，坩埚4安装在坩埚架3上，微波加热腔体1内开设有安装槽5，安装槽5内安设有定位板6，微波加热腔体1内底部安设有定位凸台7，定位凸台7中部开设有定位孔ⅰ8，旋转装置2包括太阳轮9、太阳轴10、行星轮11、行星轴12、行星底板13、行星顶板14、圆柱支架15、齿圈16、轮系保护壳17、轴承18；轮系保护壳17安装在定位板6上，行星底板13安装在轮系保护壳17底部，行星顶板14通过圆柱支架15安装在行星底板13上，齿圈16安装在轮系保护壳17上部，齿圈16位于行星底板13与行星顶板14之间，行星底板13上开设有轴承孔ⅰ19，轴承18安装在轴承孔ⅰ19内，行星顶板14中部开设有轴承槽ⅱ20，轴承槽ⅱ20内安装有轴承18，行星顶板14上圆周开设有轴承孔ⅱ21，轴承孔ⅱ21内安设有轴承18，太阳轴10一端穿过行星底板13中心的轴承18安装在定位孔ⅰ8内，太阳轴10另一端安装在行星顶板14中部的轴承18上，太阳轮9安装在太阳轴10上，行星轴12一端安装在行星底板13的轴承18内，行星轴12另一端穿过行星顶板14的轴承18位于行星顶板14上，行星轮11安装在行星轴12上，行星轮11与太阳轮9啮合，行星轮11与齿圈16啮合，坩埚架3安装在旋转装置2的行星轴12另一端上。
11.所述坩埚架3上安设有定位架22，坩埚架3底部开始有定位孔ⅱ23，坩埚架3通过定位孔ⅱ23与行星轴12另一端配合，坩埚4底部安装有定位块24，坩埚4通过定位块24与定位架22配合安装在坩埚架3上。
12.所述行星顶板14直径大于行星底板13直径，行星顶板14外圆周直径小于安装槽5直径，行星顶板14直径与轮系保护壳17外直径大小相同。
13.所述微波加热腔体1外形可为立方体、圆柱体、正多边体，微波加热腔体1由不锈钢金属材料制成，微波加热腔体1采用不锈钢金属材料制成用于防止微波对人体的辐射，同时也能起到良好的保温效果。
14.所述坩埚架3上安置的每个坩埚4外形可为圆盘形、正六边形、正方形。
15.所述坩埚架3上安置的每个坩埚4尺寸相同，每个坩埚4可由相同的吸波材料制成，每个坩埚4还可由不同的吸波材料制成。
16.一种可自转和公转的微波加热装置的工作原理为：将实验中所需要加热的物料放置在坩埚4内，之后将坩埚4放置到坩埚架3中，启动此加热装置，旋转装置2中的太阳轴10会围绕自身的中心线来进行自转，由于太阳轴10与太阳轮9之间是键连接，因此会带动太阳轮9一起进行自转，根据行星轮系的工作原理，太阳轮9在自转的同时会使得行星轮11与行星轴12围绕太阳轮9进行公转，且行星轮11与行星轴12进行自转，最终实现坩埚架3与坩埚4围绕太阳轴10的轴线进行公转，同时自身进行自转，此加热过程一直处于微波加热腔体1中，能达到很好的防辐射效果和保温效果。
17.本实用新型具有以下有益效果：
18.1、加热装置的结构简单，采用行星轮系对称式的分流传动结构，通过加热装置的自转和公转，能实现对物料均匀加热的效果，能极大的提高整体系统的工作效率；
19.2、物料受热更均匀，本实用新型的加热装置比传统的热处理加热方式升温速度更快，实验样品受热更均匀，在实际的材料制备过程中，可依据实际情况，增加波导的数量或改变其排列方式，能进一步增加加热物品受热的均匀性；
20.3、在原有微波炉的基础上面进行改造，能节约制作成本和缩减生产周期；
21.4、运用高通量的思想，选取具有不同吸波性能的材料作为实验样品更有利于形成梯度温度场，能一次性实现多种材料在不同温度下的加热处理；
22.5、此加热装置中具有行星架，能很好的防止旋转装置中落入灰尘而引发机械故障，同时也能起到很好的密封作用，延长此装置的工作寿命。
附图说明
23.图1为本实用新型的整体结构示意图；
24.图2为本实用新型的腔体结构示意图；
25.图3为本实用新型的旋转装置内部结构示意图；
26.图4为本实用新型的旋转装置背部结构示意图；
27.图5本实用新型的行星架结构示意图；
28.图6本实用新型的轮系保护壳与齿圈结构示意图；
29.图7本实用新型的轮系保护壳结构示意图；
30.图8为本实用新型的行星架与轮系保护壳结构示意图；
31.图9为本实用新型的行星顶板结构示意图；
32.图10为本实用新型的轮系结构示意图；
33.图11为本实用新型的旋转装置结构示意图；
34.图12为本实用新型的坩埚架结构示意图；
35.图13为本实用新型的坩埚结构示意图。
36.图中各标号为：1：微波加热腔体、2：旋转装置、3：坩埚架、4：坩埚、5：安装槽、6：定位板、7：定位凸台、8：定位孔ⅰ、9：太阳轮、10：太阳轴、11：行星轮、12：行星轴、13：行星底板、14：行星顶板、15：圆柱支架、16：齿圈、17：轮系保护壳、18：轴承、19：轴承孔ⅰ、20：轴承槽、21：轴承孔ⅱ、22：定位架、23：定位孔ⅱ、24：定位块。
具体实施方式
37.下面结合附图和实施例，对本实用新型作进一步说明，但本实用新型的内容并不限于所述范围。
38.实施例1：如图1
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13所示，一种可自转和公转的微波加热装置，包括微波加热腔体1、旋转装置2、坩埚架3、坩埚4；微波加热腔体1由不锈钢金属材料制成，微波加热腔体1外形为立方体结构，旋转装置2安装在微波加热腔体1内，坩埚架3安装在旋转装置2上，坩埚4安装在坩埚架3上，微波加热腔体1内开设有安装槽5，安装槽5内安设有定位板6，微波加热腔体1内底部安设有定位凸台7，定位凸台7中部开设有定位孔ⅰ8，旋转装置2包括太阳轮9、太阳轴10、行星轮11、行星轴12、行星底板13、行星顶板14、圆柱支架15、齿圈16、轮系保护壳
17、轴承18；轮系保护壳17安装在定位板6上，行星底板13安装在轮系保护壳17底部，行星顶板14通过圆柱支架15安装在行星底板13上，齿圈16安装在轮系保护壳17上部，齿圈16位于行星底板13与行星顶板14之间，行星底板13上开设有轴承孔ⅰ19，轴承18安装在轴承孔ⅰ19内，行星顶板14中部开设有轴承槽ⅱ20，轴承槽ⅱ20内安装有轴承18，行星顶板14上圆周开设有轴承孔ⅱ21，轴承孔ⅱ21内安设有轴承18，太阳轴10一端穿过行星底板13中心的轴承18安装在定位孔ⅰ8内，太阳轴10另一端安装在行星顶板14中部的轴承18上，太阳轮9安装在太阳轴10上，行星轴12一端安装在行星底板13的轴承18内，行星轴12另一端穿过行星顶板14的轴承18位于行星顶板14上，行星轮11安装在行星轴12上，行星轮11与太阳轮9啮合，行星轮11与齿圈16啮合，坩埚架3安装在旋转装置2的行星轴12另一端上。
39.坩埚架3上安设有定位架22，坩埚架3底部开始有定位孔ⅱ23，坩埚架3通过定位孔ⅱ23与行星轴12另一端配合，坩埚4底部安装有定位块24，坩埚4通过定位块24与定位架22配合安装在坩埚架3上。
40.行星顶板14直径大于行星底板13直径，行星顶板14外圆周直径小于安装槽5直径，行星顶板14直径与轮系保护壳17外直径大小相同。
41.坩埚架3上安置的每个坩埚4外形为圆盘形结构。
42.坩埚架3上安置的每个坩埚4尺寸相同，每个坩埚4由相同的吸波材料制成。
43.将不同种类的被加热物品放入坩埚4中，启动此装置，坩埚4将会通过旋转装置2带动自转及公转，实现对加热物品的均匀加热。
44.实施例2：如图1
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13所示，一种可自转和公转的微波加热装置，包括微波加热腔体1、旋转装置2、坩埚架3、坩埚4；微波加热腔体1由不锈钢金属材料制成波加热腔体1外形为圆柱体结构，旋转装置2安装在微波加热腔体1内，坩埚架3安装在旋转装置2上，坩埚4安装在坩埚架3上，微波加热腔体1内开设有安装槽5，安装槽5内安设有定位板6，微波加热腔体1内底部安设有定位凸台7，定位凸台7中部开设有定位孔ⅰ8，旋转装置2包括太阳轮9、太阳轴10、行星轮11、行星轴12、行星底板13、行星顶板14、圆柱支架15、齿圈16、轮系保护壳17、轴承18；轮系保护壳17安装在定位板6上，行星底板13安装在轮系保护壳17底部，行星顶板14通过圆柱支架15安装在行星底板13上，齿圈16安装在轮系保护壳17上部，齿圈16位于行星底板13与行星顶板14之间，行星底板13上开设有轴承孔ⅰ19，轴承18安装在轴承孔ⅰ19内，行星顶板14中部开设有轴承槽ⅱ20，轴承槽ⅱ20内安装有轴承18，行星顶板14上圆周开设有轴承孔ⅱ21，轴承孔ⅱ21内安设有轴承18，太阳轴10一端穿过行星底板13中心的轴承18安装在定位孔ⅰ8内，太阳轴10另一端安装在行星顶板14中部的轴承18上，太阳轮9安装在太阳轴10上，行星轴12一端安装在行星底板13的轴承18内，行星轴12另一端穿过行星顶板14的轴承18位于行星顶板14上，行星轮11安装在行星轴12上，行星轮11与太阳轮9啮合，行星轮11与齿圈16啮合，坩埚架3安装在旋转装置2的行星轴12另一端上。
45.坩埚架3上安设有定位架22，坩埚架3底部开始有定位孔ⅱ23，坩埚架3通过定位孔ⅱ23与行星轴12另一端配合，坩埚4底部安装有定位块24，坩埚4通过定位块24与定位架22配合安装在坩埚架3上。
46.行星顶板14直径大于行星底板13直径，行星顶板14外圆周直径小于安装槽5直径，行星顶板14直径与轮系保护壳17外直径大小相同。
47.坩埚架3上安置的每个坩埚4外形为正六边形结构。
48.坩埚架3上安置的每个坩埚4尺寸相同，每个坩埚4由不同的吸波材料制成。
49.将相同种类的被加热物品放入坩埚4中，启动此装置，坩埚4将会通过旋转装置2带动自转及公转，实现对加热物品的均匀加热。
50.实施例3：如图1
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13所示，一种可自转和公转的微波加热装置，包括微波加热腔体1、旋转装置2、坩埚架3、坩埚4；微波加热腔体1由不锈钢金属材料制成波加热腔体1外形为正多边体结构，旋转装置2安装在微波加热腔体1内，坩埚架3安装在旋转装置2上，坩埚4安装在坩埚架3上，微波加热腔体1内开设有安装槽5，安装槽5内安设有定位板6，微波加热腔体1内底部安设有定位凸台7，定位凸台7中部开设有定位孔ⅰ8，旋转装置2包括太阳轮9、太阳轴10、行星轮11、行星轴12、行星底板13、行星顶板14、圆柱支架15、齿圈16、轮系保护壳17、轴承18；轮系保护壳17安装在定位板6上，行星底板13安装在轮系保护壳17底部，行星顶板14通过圆柱支架15安装在行星底板13上，齿圈16安装在轮系保护壳17上部，齿圈16位于行星底板13与行星顶板14之间，行星底板13上开设有轴承孔ⅰ19，轴承18安装在轴承孔ⅰ19内，行星顶板14中部开设有轴承槽ⅱ20，轴承槽ⅱ20内安装有轴承18，行星顶板14上圆周开设有轴承孔ⅱ21，轴承孔ⅱ21内安设有轴承18，太阳轴10一端穿过行星底板13中心的轴承18安装在定位孔ⅰ8内，太阳轴10另一端安装在行星顶板14中部的轴承18上，太阳轮9安装在太阳轴10上，行星轴12一端安装在行星底板13的轴承18内，行星轴12另一端穿过行星顶板14的轴承18位于行星顶板14上，行星轮11安装在行星轴12上，行星轮11与太阳轮9啮合，行星轮11与齿圈16啮合，坩埚架3安装在旋转装置2的行星轴12另一端上。
51.坩埚架3上安设有定位架22，坩埚架3底部开始有定位孔ⅱ23，坩埚架3通过定位孔ⅱ23与行星轴12另一端配合，坩埚4底部安装有定位块24，坩埚4通过定位块24与定位架22配合安装在坩埚架3上。
52.行星顶板14直径大于行星底板13直径，行星顶板14外圆周直径小于安装槽5直径，行星顶板14直径与轮系保护壳17外直径大小相同。
53.坩埚架3上安置的每个坩埚4外形为正方形结构。
54.坩埚架3上安置的每个坩埚4尺寸相同，每个坩埚4由不同的吸波材料制成。
55.将相同种类的被加热物品放入坩埚4中，启动此装置，坩埚4将会通过旋转装置2带动自转及公转，实现对加热物品的均匀加热。