一种微波馈能装置的制作方法

1.本实用新型涉及微波技术领域。更具体地，涉及一种微波馈能装置。


背景技术：

2.微波是指频率在300mhz～300ghz范围内的电磁波，自上世纪三十年代微波技术从实验室走向实际应用，在二战时期在军用领域获得了高速发展，二战后微波技术的研究与应用逐渐从军事需求向民用领域过渡，在各个行业中得到了迅猛发展。目前科研、生产都对微波反应装置有了更高的实用性需求，特别是在大功率、高压力、高温度等方面对传统的微波反应装置提出新的挑战。
3.微波高温高压反应装置不仅需要考虑到微波激励问题，还需要考虑高压环境下的承压问题，现有技术中的微波馈能装置多数通过采用矩形云母片或者矩形聚四氟乙烯片来隔离水汽，该形状和材质的隔离片的承压能力较弱，不能保证微波馈能部分在高压环境下的抗压性能，容易造成隔离片的破裂从而导致微波设备内部气体的泄漏，同时泄露的气体容易冲击微波源(即微波发生器)，导致微波源的功能失效，损坏设备，存在极大的安全风险。此外，现有技术中还有采用钢化玻璃作为隔离片的材质的微波馈能装置，可有所提升隔离片的承压能力，但是同样存在微波损耗较大，导致隔离片温度升高而容易损坏，同时也存在微波匹配性能较差等缺点。
4.因此，为了克服现有技术存在的缺陷，需要提供一种新型的微波馈能装置。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的在于提供一种微波馈能装置，可以实现可在高温高压环境下正常工作，同时该微波馈能装置的微波匹配性能良好，微波损耗较低。
6.为达到上述目的中至少一个，本技术提供一种微波馈能装置，包括微波发生器以及与所述微波发生器的出口端连接的微波介质窗；所述微波介质窗包括具有容纳腔的外壳，所述外壳包括有靠近所述微波发生器一侧的盖体以及与所述盖体连接固定的介质容器，所述盖体和介质容器之间形成容纳腔；所述微波介质窗还包括固定在容纳腔内的承压介质；所述盖体包括与所述微波发生器的出口端对应设置的第一通孔；所述介质容器包括与第一通孔对应的第二通孔。
7.在一种实施例中，所述介质容器的内壁上包括有用以固定承压介质的凹槽，所述凹槽由所述介质容器的内壁向内凹陷形成，所述凹槽的表面车制有密纹水线。
8.在一种实施例中，所述微波介质窗包括设置在所述介质容器的凹槽表面与所述承压介质的外侧壁之间的圆形密封垫片。
9.在一种实施例中，所述圆形密封垫片材质为聚四氟乙烯材料。
10.在一种实施例中，所述微波发生器包括有磁控管、一端与所述磁控管连通的激励腔和波导，所述激励腔的另一端与所述波导的一端连接固定，所述波导的另一端结合固定在所述盖体的第一通孔边缘。
11.在一种实施例中，所述波导的长度为100
‑
300mm。
12.在一种实施例中，所述承压介质的材质为陶瓷、石英玻璃、钢化玻璃、聚四氟乙烯或者peek。
13.在一种实施例中，所述微波馈能装置包括设置在盖体与所述介质容器之间的环形密封垫片。
14.在一种实施例中，所述环形密封垫片的材质为聚四氟乙烯材料。
15.在一种实施例中，所述介质容器靠近所述盖体的一侧表面向内凹陷形成有第一放置槽，所述第一放置槽用于放置第一微波屏蔽条；
16.所述介质容器背离所述盖体的一侧表面分别向内凹陷形成有第二放置槽和第三放置槽；
17.所述第二放置槽用于放置第二微波屏蔽条；
18.所述第三放置槽用于放置密封圈。
19.本技术的有益效果
20.针对现有技术中存在的技术问题，本技术提供的微波馈能装置通过设置微波介质窗，有效保证该微波馈能装置在高压环境下的抗压性能，防止气流泄漏，确保设备内部的压力稳定以及微波发生器不受干扰，提高该微波馈能装置的可靠性，可将该微波馈能装置的使用压力提高至更高的压力，扩展了该微波馈能装置的使用范围，从而实现该微波馈能装置可在高温高压环境下正常工作，如在2.5mpa，200℃的工况下正常工作；同时该微波馈能装置的微波匹配性能良好，微波损耗较低。再者，该微波馈能装置可安装在微波设备的外部，避免占用微波设备的内部空间，而且微波介质窗作为模块化组件易于现场替换，节约设备维修成本。
附图说明
21.下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细的说明。
22.图1示出根据本技术的一个实施方式的微波馈能装置的结构剖面图。
23.图2示出根据本技术的一个实施方式的微波馈能装置的主视图。
24.图3示出根据本技术的一个实施方式的微波馈能装置的侧视图。
具体实施方式
25.为了更清楚地说明本实用新型，下面结合优选实施例和附图对本实用新型做进一步的说明。附图中相似的部件以相同的附图标记进行表示。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本实用新型的保护范围。
26.在本技术的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”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，仅是为了便于描述本技术和简化描述，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技术的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“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，可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
27.还需要说明的是，在本技术的描述中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
28.针对现有技术中存在的技术问题，本技术的一个实施例提供一种微波馈能装置10，如图1、图2和图3所示，该微波馈能装置10包括微波发生器11以及与微波发生器11的出口端连接的微波介质窗12；该微波发生器11用于产生微波并向微波介质窗12馈入微波。微波介质窗12包括具有容纳腔的外壳，外壳包括有靠近微波发生器11一侧的盖体121以及与盖体121连接固定的介质容器122，盖体121和介质容器122之间形成容纳腔；其中，盖体121与介质容器122通过连接螺栓连接固定。介质容器122的下端可通过连接螺栓与其他微波设备的连接法兰20螺栓固定，从而将微波发生器11所产生的微波馈入到其他微波设备内进行微波处理。在一个具体的实施例中，该其他微波设备的连接法兰20的内径为97
‑
100mm，该连接法兰20的长度为170
‑
250mm，从而提高微波馈能装置10的微波匹配性能。
29.另外，微波介质窗12还包括固定在容纳腔内的承压介质123，盖体包括与微波发生器的出口端对应设置的第一通孔，介质容器122包括与第一通孔1211对应的第二通孔1221，微波发生器11产生的微波从第一通孔1211进入到微波介质窗12内，经过承压介质123，再通过第二通孔1221馈入到其他微波设备中。如图1所示，承压介质123安装在介质容器122中心位置，承压介质123与盖体121的底壁面贴合固定，从而保证微波介质窗12的密封性，同时保证微波发生器11所产生的微波以较低的损耗通过承压介质123馈入到其他微波设备内，提高微波传输效率，承压介质123可将压力密封在其他微波设备内，提高整个微波馈能装置10的密封强度，有效避免其他微波设备内的气体和/或液体从微波馈入口泄漏到微波发生器内从而造成微波发生器损坏，同时保证微波设备的工作压力稳定，防止微波设备内的压力突变而造成较大的安全风险。
30.该实施例的微波馈能装置10通过设置微波介质窗12将压力密封在微波设备内，有效保证该微波馈能装置10在微波设备内部高压环境下的抗压性能，防止气体泄漏，确保装置内部的压力稳定以及微波发生器11不受损坏，提高该微波馈能装置10的可靠性，可将该微波馈能装置10的使用压力提高至更高的压力，扩展了该微波馈能装置10的使用范围，从而实现该微波馈能装置10可在高温高压环境下正常工作，如在2.5mpa，200℃的工况下正常工作；同时该微波馈能装置10的微波匹配性能良好。再者，该微波馈能装置10可安装在微波设备的外部，避免占用微波设备的内部空间，同时可将微波介质窗12设计为统一的标准模块，从而便于现场检修维护和替换。
31.在一种具体的实施方式中，如图1所示，介质容器靠近盖体的一侧表面向内凹陷形成有第一放置槽，第一放置槽用于放置第一微波屏蔽条124，即第一微波屏蔽条位于盖体121的底面和介质容器122的顶面之间。介质容器背离盖体的一侧表面分别向内凹陷形成有第二放置槽和第三放置槽；第二放置槽用于放置第二微波屏蔽条125，即第二微波屏蔽条125位于介质容器122的底面与连接法兰20的顶面之间。第三放置槽用于放置密封圈30。
32.其中，第一微波屏蔽条124和第二微波屏蔽条125分别用于防止微波发生器11所产生的微波从盖体121的底面与介质容器122的顶面之间以及从介质容器122的底面和微波设备的连接法兰20的顶面之间泄漏。而密封圈30设置在介质容器122的底面和微波设备的连接法兰20的顶面之间，用于防止微波设备内的气体或液体从介质容器122的底面和微波设备的连接法兰20的顶面之间泄漏。
33.在一个具体的实施例中，介质容器122的内壁上包括有用以放置承压介质123的凹槽1222，凹槽1222由介质容器122的内壁向内凹陷形成，该凹槽的表面车制有密纹水线。介质容器122的内壁还包括有位于凹槽1222下方的台阶部1223，如图1所示，承压介质123放置在介质容器122的凹槽1222内，承压介质123的外侧壁与介质容器122的凹槽1222留有1
‑
2mm间隙，介质容器122的台阶部1223的顶面与承压介质123的底面贴合，承压介质123的顶面与盖体121的底面贴合，从而将承压介质123收容固定在微波介质窗12内。该实施例进一步固定承压介质123，保证承压介质123的稳定性，防止承压介质123在工作过程中晃动，提高该微波馈能装置10在高压环境下的抗压性能。
34.在一个具体的实施例中，承压介质123的材质为陶瓷、石英玻璃、钢化玻璃、聚四氟乙烯或者peek中的至少一种。可理解的是，可以根据不同的技术需求，选择不同的承压介质123材质，从而保证承压介质123的抗压性能。承压介质123的材质可以采用一种类型的材质，或者采用多种类型的材质进行相互叠合，本技术对此不作进一步的限制。在进一步的实施例中，承压介质123的材质为陶瓷或者石英玻璃，同时承压介质123的直径为110
‑
140mm，承压介质123的厚度为10
‑
50mm。该实施例的承压介质123可进一步提高该微波馈能装置10在高压环境下的抗压性能，同时还可提高该微波馈能装置10的微波匹配性能。
35.在一个具体的实施例中，微波介质窗12还包括设置在介质容器122的凹槽表面与承压介质123的外侧壁之间的圆形密封垫片126，具体地，如图1所示。该圆形密封垫片126分别设置在介质容器122的台阶部1223顶面与承压介质123的底壁之间。该圆形密封垫片126可对承压介质123起到受力缓冲的作用，保证承压介质123不受损坏，延长承压介质123的使用寿命。
36.在一个具体的实施例中，圆形密封垫片126的材质可为聚四氟乙烯、橡胶中的至少一种。在进一步的实施例中，圆形密封垫片126材质为聚四氟乙烯材料，且圆形密封垫片126的厚度为1
‑
3mm。该实施例可进一步提高该微波馈能装置10在高温高压的工况下的密封性能。
37.在一个具体的实施例中，微波馈能装置10包括设置在盖体121与介质容器122之间的环形密封垫片127。如图1所示，环形密封垫片127设置在盖体121的底面和介质容器122的顶面之间，该环形密封垫片127可用于改善承压介质123的受力状态，防止承压介质123在工作过程中晃动，保证承压介质123的稳定性。
38.在一个具体的实施例中，介质容器122、第一微波屏蔽条124、盖体121、环形密封垫片127、承压介质123和圆形密封垫片126共同形成微波介质窗12。组装微波介质窗12时，首先将圆形密封垫片126放置在介质容器122的内侧壁上，随后放入承压介质123，承压介质123放置在圆形密封垫片126上，随后将环形密封垫片127放置在承压介质123上，再将第一微波屏蔽条124放置在介质容器122上的第一放置槽内，将盖体121的底面与介质容器122的顶面贴合，再通过连接螺栓将盖体121和介质容器122连接固定，利用扭力扳手将连接螺栓
紧固至预设值，最后，将组装后的微波介质窗12安装在试验台上进行1.25倍的承压试验。
39.在一个具体的实施例中，环形密封垫片127的材质可为聚四氟乙烯、橡胶中的至少一种。在一个示例中，环形密封垫片127的材质为橡胶材料，且环形密封垫片127的厚度为1
‑
3mm。该实施例可进一步提高该微波馈能装置10在高温高压的工况下的密封性能，同时更好地匹配微波的传输性能。
40.在一个具体的实施例中，承压介质123的厚度低于凹槽1222的高度，例如1
‑
3mm，环形密封垫片127和圆形密封垫片126的厚度为1
‑
3mm，环形密封垫片127和圆形密封垫片126的材质均为膨体聚四氟乙烯，具有可压缩性，实际安装时环形密封垫片127和圆形密封垫片126被压缩变形后补足承压介质123与凹槽1222的高度差，从而确保盖体121与介质容器122之间没有空隙，保证微波发生器11所产生的微波不会从盖体121的底面与介质容器122的顶面之间大量泄漏。
41.在一个具体的实施例中，微波发生器11包括有磁控管111、一端与磁控管111连通的激励腔112和波导113，激励腔112的另一端与波导113的一端连接固定，波导113的另一端结合固定在盖体121的第一通孔1211边缘。其中，激励腔112是一种同轴波导转换过渡装置，可以有效地将磁控管111产生的能量传输给负载，激励腔112和波导113通过连接螺栓连接固定。波导113通过连接螺栓连接固定在盖体121的第一通孔1211的边缘，波导113的内腔与盖体121的第一通孔1211对应设置，以保证磁控管111产生的微波直接馈入到微波介质窗12内。在一个具体的实施例中，波导113的长度为100
‑
300mm，可有效减少微波设备内部高温热量沿金属壁传导至磁控管的热量，降低高温对磁控管工作状态和寿命的影响。
42.可理解的是，微波发生器11还包括有用于为磁控管111提供高压电，使得磁控管111产生微波的开关电源(图中未显示)。同时微波发生器11还包括有设置在波导113和激励腔112之间的密封片(图中未显示)。在一种具体的实施方式中，该密封片的材质为聚四氟乙烯或者云母片，该密封片可用于实现激励腔112和波导113之间的密封性。
43.如图1所示，该微波馈能装置10现场组装时，首先通过连接螺栓将微波发生器11的波导113连接固定在微波介质窗12的盖体121的第一通孔1211的边缘上，随后利用连接螺栓将激励腔112固定在波导113上，然后利用连接螺栓将磁控管111组装在激励腔112上，在微波介质窗12的介质容器122背离盖体的一侧表面的第二放置槽和第三放置槽内分别放置第二微波屏蔽条125和密封圈30，最后将微波介质窗12的底面与连接法兰20的顶面贴合，再利用连接螺栓将微波介质窗12和连接法兰20连接固定，即完成微波馈能装置10的装配过程。
44.显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本实用新型的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型的保护范围之列。