本發(fā)明涉及道路養(yǎng)護設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域,具體涉及一種微波就地加熱機用微波加熱墻,還涉及一種具有此微波加熱墻的微波就地加熱機。
背景技術(shù):
加熱機用于瀝青路面的加熱軟化,就地加熱技術(shù)是就地熱再生的一項核心技術(shù),目前國內(nèi)外廠家的加熱機主要存在以下幾方面缺陷:
(1)路面烤焦、環(huán)境污染。路面加熱機多采用燃油/氣明火加熱、燃氣紅外線加熱或柴油熱風循環(huán)加熱方式,瀝青路面加熱溫度不易準確控制,易造成瀝青路面1mm~5mm表層瀝青的老化和焦化,再生后路面的路用性能下降,且施工過程多伴有大量的有毒藍煙,存在嚴重的環(huán)境污染問題;
(2)加熱深度不夠,工況適應(yīng)性差?,F(xiàn)有路面加熱機加熱深度為30mm~50mm深,導致再生厚度僅能局限于30mm~50mm,深層的病害得不到很好的處理,工況適應(yīng)性差;
(3)加熱深度過深,深層級配發(fā)生改變。采用2.45ghz頻率微波加熱瀝青路面技術(shù),其加熱深度可達150mm,而實際就地熱再生深度均小于80mm,故80mm~150mm瀝青層的加熱能量全部浪費,能源利用率偏低,且車輛駛過后易造成深層瀝青材料的推擠,使原路面級配發(fā)生改變,影響再生路面質(zhì)量。
技術(shù)實現(xiàn)要素:
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足,提供了一種微波就地加熱機及其微波加熱墻,采用5.8ghz頻率磁控管微波加熱技術(shù),瀝青路面有效加熱深度75mm~80mm,具有高效節(jié)能環(huán)保、加熱深度適中、層間溫度梯度小、加熱均勻優(yōu)點。
為解決上述技術(shù)問題,本發(fā)明提供了一種微波就地加熱機用微波加熱墻,其特征是,包括微波加熱框架,微波加熱框架內(nèi)部均勻排列有若干排微波加熱組件,每個微波加熱組件包括微波發(fā)生磁控管、波導天線和透波保護板,微波發(fā)生磁控管用于產(chǎn)生5.8ghz頻率的微波能,微波發(fā)生磁控管的微波放射口下方連接波導天線,波導天線的下方水平設(shè)置透波保護板。
進一步的,微波加熱墻包括主微波加熱墻和兩個分別位于主微波加熱墻左右側(cè)位置的副微波加熱墻,主微波加熱墻與兩側(cè)副微波加熱墻的結(jié)構(gòu)相同,兩個副微波加熱墻與主微波加熱墻相鉸接,以使副微波加熱墻相對主微波加熱墻實現(xiàn)90°翻轉(zhuǎn)。
進一步的,微波發(fā)生磁控管采用水冷式微波磁控管,冷卻介質(zhì)為水、導熱油或冷卻液。
進一步的,相鄰排的微波發(fā)生磁控管排放順序相同,每排中相鄰微波發(fā)生磁控管的出液管和進液管相連通,冷卻介質(zhì)流經(jīng)進液管和出液管對微波發(fā)生磁控管進行液冷式降溫。
進一步的,依次排放的副、主、副微波加熱墻之間采用串聯(lián)的冷卻管道進行液冷散熱。
進一步的,在微波加熱墻的四周布置有微波屏蔽裝置,所述微波屏蔽裝置包括從內(nèi)到外依次設(shè)置的扼流槽彈片、柔性屏蔽鏈網(wǎng)ⅰ和柔性屏蔽鏈網(wǎng)ⅱ。
進一步的,扼流槽彈片至波導天線的直線距離為40mm~50mm,扼流槽彈片抑制片高度為波導天線波長λg/4,柔性屏蔽鏈網(wǎng)ⅰ至波導天線的直線距離為80mm~90mm,柔性屏蔽鏈網(wǎng)ⅱ至柔性屏蔽鏈網(wǎng)ⅰ的直線距離為30mm。
進一步的,在微波加熱墻的四周布置有微波泄漏檢測裝置,所述微波泄漏檢測裝置,包括依次相連的信號采集天線、阻抗匹配電路、檢波電路、放大電路和報警指示燈,信號采集天線將泄漏出來的微波信號耦合后輸入到阻抗匹配電路,阻抗匹配電路將所接收的信號傳向檢波電路,檢波電路將非微波發(fā)出的頻段信號濾去后送至放大電路,放大將信號進行處理后與預(yù)設(shè)定值進行放大、比較、判定并將判定結(jié)果信號輸入到報警電路中,報警電路根據(jù)結(jié)果決定是否報警提示。
相應(yīng)的,本發(fā)明還提供了一種微波就地加熱機,包括底盤行走系統(tǒng),底盤行走系統(tǒng)上承載有機架,機架從前向后依次設(shè)有駕駛室、副發(fā)動機、發(fā)電機組和變壓器箱,其特征是,在機架的下方還設(shè)有多組上述的微波加熱墻,發(fā)電機組和變壓器箱為微波加熱墻提供工作電源。
進一步的,主微波加熱墻的頂端面通過伸縮套管連接機架底部,副微波加熱墻的底端通過可伸縮的液壓桿與機架底部相連,在液壓桿伸縮運動時可使副微波加熱墻相對主微波加熱墻實現(xiàn)90°翻轉(zhuǎn)。
與現(xiàn)有技術(shù)相比,本發(fā)明所達到的有益效果是:
1)本發(fā)明的微波加熱墻采用5.8ghz頻率磁控管微波加熱技術(shù),瀝青路面有效加熱深度75mm~80mm,加熱過程無煙無焰,瀝青無老化、焦化現(xiàn)象,解決了傳統(tǒng)紅外和熱風加熱方式易烤焦瀝青路面導致環(huán)境污染和路用性能下降的難題;同時克服了現(xiàn)有采用2.45ghz頻率微波加熱瀝青路面過深、深層路面材料易碾壓推擠、能源利用率低、層間溫度梯度大的缺陷,具有高效節(jié)能環(huán)保、加熱深度適中、層間溫度梯度小、加熱均勻等優(yōu)點;
2)采用獨特的串聯(lián)液冷散熱技術(shù),冷卻介質(zhì)為水、導熱油或冷卻液,散熱均勻不存在死角,可有效控制液溫,改善磁控管等關(guān)鍵元器件工作穩(wěn)定性;
3)采用扼流槽彈片+柔性屏蔽鏈網(wǎng)多層屏蔽組合,對高頻和低頻電磁場都具有良好的屏蔽效果;
4)在微波加熱墻的四周設(shè)有微波泄漏檢測裝置,當檢測到有微波泄漏時可進行報警,提高設(shè)備的安全性。
附圖說明
圖1是本發(fā)明微波就地加熱機的主視圖;
圖2是本發(fā)明微波就地加熱機的俯視圖;
圖3是本發(fā)明微波就地加熱機的立體圖(左前45°);
圖4是本發(fā)明微波就地加熱機的立體圖(右后45°);
圖5是本發(fā)明微波就地加熱機的行車狀態(tài)圖;
圖6是微波加熱墻加熱網(wǎng)面結(jié)構(gòu)示意圖;
圖7是圖6的a-a剖視圖;
圖8是圖6的b-b剖視圖;
圖9是圖6的c-c剖視圖;
圖10是水冷式微波磁控管結(jié)構(gòu)示意圖;
圖11是本發(fā)明微波磁控管的冷卻管道結(jié)構(gòu)示意圖;
圖12是本發(fā)明微波屏蔽裝置布置示意圖;
圖13是本發(fā)明微波柔性屏蔽鏈網(wǎng)結(jié)構(gòu)安裝示意圖;
圖14是本發(fā)明微波泄漏檢測裝置工作原理圖;
圖15是現(xiàn)有技術(shù)中2.45ghz磁控管加熱瀝青路面隨時間溫升變化曲線圖;
圖16是本發(fā)明的5.8ghz磁控管加熱瀝青路面隨時間溫升變化曲線圖。
附圖標記:1、底盤行走系統(tǒng),2、機架,3、發(fā)電機組,4、變壓器箱,5、微波加熱墻,5-1、微波加熱框架,5-2、伸縮套筒,5-3、微波發(fā)生磁控管,5-3-1、電源接口,5-3-2、散熱套,5-3-3、進液管,5-3-4、出液管,5-3-5、微波放射口,5-4、冷卻管道,5-4-1、冷卻管ⅰ,5-4-2、冷卻管ⅱ,5-4-3、冷卻管ⅲ,5-4-4、冷卻管ⅳ,5-5、波導天線,5-6、透波保護板,5-7、微波屏蔽裝置,5-7-1、扼流槽彈片,5-7-2、柔性屏蔽鏈網(wǎng)ⅰ,5-7-3、柔性屏蔽鏈網(wǎng)ⅱ,5-8、微波泄漏檢測裝置,5-8-1、信號采集天線,5-8-2、阻抗匹配電路,5-8-3、檢波電路,5-8-4、放大電路,5-8-5、報警指示燈,5-9、主微波加熱墻,5-10、副微波加熱墻,6、冷卻系統(tǒng),7、副發(fā)動機,8、駕駛室;
l1、相鄰波導天線左右前后距離,l2、透波保護板至瀝青路面距離,l3、扼流槽彈片至波導天線的直線距離,l4、柔性屏蔽鏈網(wǎng)ⅰ至波導天線的直線距離,l5、柔性屏蔽鏈網(wǎng)ⅰ至柔性屏蔽鏈網(wǎng)ⅱ的直線距離,h、扼流槽彈片的抑制片高度,r、柔性屏蔽鏈網(wǎng)的最大網(wǎng)孔半徑。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步描述。以下實施例僅用于更加清楚地說明本發(fā)明的技術(shù)方案,而不能以此來限制本發(fā)明的保護范圍。
如圖1至圖5所示,本發(fā)明的一種微波就地加熱機,包括底盤行走系統(tǒng)1、機架2、發(fā)電機組3、變壓器箱4、微波加熱墻5、冷卻系統(tǒng)6、副發(fā)動機7和駕駛室8;所述的底盤行走系統(tǒng)1的前后橋均采用驅(qū)動橋,上部承接機架2,并具備無級變速和全輪轉(zhuǎn)向功能,發(fā)電機組3位于機架2的后部,變壓器箱4設(shè)有若干組,位于機架2的左右兩側(cè),相鄰變壓器箱4之間設(shè)有維修通道,微波加熱墻5設(shè)有四組,均位于機架2的下方且可沿豎直方向升降,前輪和后輪中間設(shè)有兩組,前輪之前和后輪之后分別設(shè)有一組,冷卻系統(tǒng)6設(shè)有若干組,位于發(fā)電機組3的左右兩側(cè),副發(fā)動機7位于機架2的前部,副發(fā)動機7左側(cè)為駕駛室8。
每組微波加熱墻5均包括主微波加熱墻5-9和兩個分別位于主微波加熱墻左右側(cè)位置的副微波加熱墻5-10,兩個副微波加熱墻5-10與主微波加熱墻5-9相鉸接,參見圖3和圖4所示,主微波加熱墻5-9的頂端通過伸縮套筒5-2與機架2底部相連,伸縮套筒5-2在伸縮運動時可實現(xiàn)微波加熱墻5離地高度50mm~350mm的調(diào)節(jié)。副微波加熱墻5-10的底端通過可伸縮的液壓桿與機架底部相連,由于副微波加熱墻5-10與主微波加熱墻5-9相鉸接,在液壓桿伸縮運動時可使副微波加熱墻5-10相對主微波加熱墻5-9實現(xiàn)90°翻轉(zhuǎn)。通過多個微波加熱墻部件組合的方式,可依據(jù)實際需要調(diào)節(jié)加熱地面的寬度。
主微波加熱墻5-9與兩側(cè)副微波加熱墻5-10的結(jié)構(gòu)相同,下文就兩者組成的整個微波加熱墻進行詳細描述,為了方便下文將直接稱為微波加熱墻(即整個微波加熱墻的排列結(jié)構(gòu)為副、主、副方式)。如圖6至圖9所述,微波加熱墻包括微波加熱框架5-1,所述微波加熱框架5-1的頂部連接伸縮套筒5-2,伸縮套筒5-2的另一端連接機架2底部,如圖6所示,微波加熱框架5-1內(nèi)部均勻排列有若干組微波加熱組件,本發(fā)明中主微波加熱墻5-9和兩側(cè)副微波加熱墻5-10的長寬均相同,在微波加熱框架5-1內(nèi)部沿前后方向(長度方向)均勻設(shè)有三排微波加熱組件,每個微波加熱組件包括微波發(fā)生磁控管5-3、波導天線5-5和透波保護板5-6。此微波發(fā)生磁控管5-3用于產(chǎn)生5.8ghz頻率的微波能,微波發(fā)生磁控管5-3的微波放射口5-3-5下方連接波導天線5-5,波導天線5-5的下方水平設(shè)置透波保護板5-6(具體可參見圖7-圖9),本發(fā)明實施例中,波導天線5-5采用90°彎波導,透波保護板5-6的材質(zhì)為聚四氟乙烯。波導天線5-5和透波保護板5-6用于傳輸5.8ghz頻率的微波能。
本發(fā)明微波就地加熱機工作時,發(fā)電機組3將柴油化學能轉(zhuǎn)化成220v/380v電能,變壓器箱4中設(shè)有低壓變壓器、高壓變壓器和整流二極管等,低壓變壓器用于給微波加熱墻中微波發(fā)生磁控管5-3提供3.0v的燈絲電壓,高壓變壓器和整流二級管構(gòu)成的半波倍壓整流電路給微波發(fā)送磁控管5-3提供4.65kv的陽極電壓,將電能轉(zhuǎn)化為源源不斷的電磁能量,電磁能量通過波導天線5-5和透波保護板5-6介質(zhì)以波的形式傳輸滲透到瀝青路面介質(zhì)內(nèi)部,使介質(zhì)損耗而發(fā)熱,表現(xiàn)為瀝青路面溫度升高。此微波加熱過程無煙無焰,瀝青無老化、焦化現(xiàn)象,解決了傳統(tǒng)紅外和熱風加熱方式易烤焦瀝青路面導致環(huán)境污染和路用性能下降的難題。
相鄰微波加熱組件中的波導天線5-5相鄰左右前后距離l1均為30mm~50mm,透波保護板5-6至瀝青路面距離l2為60mm~80mm,微波發(fā)生磁控管5-3加熱瀝青路面有效深度為75mm~80mm。
微波發(fā)生磁控管易在工作時發(fā)熱而損壞,需進行冷卻降溫處理,于是微波發(fā)生磁控管5-3采用現(xiàn)有技術(shù)中水冷式微波磁控管,其結(jié)構(gòu)詳見圖10所示,上部設(shè)有電源接口5-3-1,下部為微波發(fā)射口5-3-5,在磁控管的中間圓筒部設(shè)有散熱套5-3-2,散熱套5-3-2的側(cè)壁上連通有進液管5-3-3和出液管5-3-4,散熱套5-3-2與微波發(fā)生磁控管5-3內(nèi)置真空管過盈配合,進液管5-3-3和出液管5-3-4上下、左右錯開,低溫的冷卻介質(zhì)通過低液位的進液管5-3-3進入,高溫的冷卻介質(zhì)通過高液位的出液管5-3-4流出。
整個微波加熱墻的冷卻管道如圖11所示,對于單獨的主微波加熱墻5-9或副微波加熱墻5-10來說,每排中相鄰微波發(fā)生磁控管5-3的出液管5-3-4和進液管5-3-3相連通,相鄰排的微波發(fā)生磁控管5-3排放順序相同,即相鄰排的一側(cè)所有微波發(fā)生磁控管的出液管5-3-4相連通,對應(yīng)的,另一側(cè)所有的進液管5-3-3相連通。從圖11中可知,副微波加熱墻5-10中,位于微波加熱框架5-1后方的三排微波發(fā)生磁控管5-3的進液管5-3-3相連通,相應(yīng)的,位于前方的三排微波發(fā)生磁控管的出液管5-3-4相連通,對于主微波加熱墻5-9而言,位于微波加熱框架前方的三排微波發(fā)生磁控管的進液管相連通,相應(yīng)的,位于后方的三排微波發(fā)生磁控管的出液管相連通。
為了使整個微波加熱墻的冷卻效果連通,在微波加熱框架邊緣處引入冷卻管道5-4。為了方便描述,以微波就地加熱機前進方向來看,將位于主微波加熱墻5-9左側(cè)的副微波加熱墻5-10簡記為左側(cè)副微波加熱墻,相應(yīng)的,將位于主微波加熱墻5-9右側(cè)的副微波加熱墻5-10簡記為右側(cè)副微波加熱墻。冷卻管道5-4包括連通左側(cè)副微波加熱墻后方三排微波發(fā)生磁控管的進液管的冷卻管道i5-4-1、連左側(cè)副微波加熱墻前方三排微波發(fā)生磁控管的出液管及主微波加熱墻前方三排微波發(fā)生磁控管的進液管的冷卻管道ii5-4-2,連通主微波加熱墻后方三排微波發(fā)生磁控管的出液管及右側(cè)副微波加熱墻后方三排微波發(fā)生磁控管的進液管的冷卻管道iii5-4-3,以及連通右側(cè)副微波加熱墻前方三排微波發(fā)生磁控管的出液管的冷卻管道iv5-4-4。冷卻介質(zhì)由上面所述的冷卻系統(tǒng)6提供,冷卻介質(zhì)可采用水、導熱油或汽車發(fā)動機用冷卻液,用戶可根據(jù)具體條件選擇適合的冷卻介質(zhì)。水適用于環(huán)境溫度10攝氏度以上場合。導熱油適用于車載再生劑的輔助加熱場合。汽車發(fā)動機用冷卻液主要適用于北方寒冷地區(qū),目的是防止因環(huán)境溫度過低導致的冷卻介質(zhì)結(jié)冰,引發(fā)冷卻失效造成元器件損壞,無法正常工作。。冷卻介質(zhì)按照圖11中箭頭指示方向流動,即冷卻介質(zhì)從冷卻管i5-4-4進入左側(cè)副微波加熱墻中三排微波發(fā)生磁控管的進液管,冷卻介質(zhì)從左側(cè)副微波加熱墻的后方一直連通流道左側(cè)副微波加熱墻的前方,從出液管中流出經(jīng)冷卻管ii5-4-2進入主微波加熱墻三排微波發(fā)生磁控管的進液管,在從主微波加熱墻后方的出液管流出經(jīng)冷卻管iii5-4-3進入右側(cè)副微波加熱墻后方的進液管,最終從右側(cè)副微波加熱墻的前方出液管流出經(jīng)冷卻管iv5-4-4流回冷卻系統(tǒng)6中。也就是說依次排放的副、主、副微波加熱墻之間采用串聯(lián)的冷卻管道進行液冷散熱。
水冷散熱方式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單緊湊,方便安裝和維修保養(yǎng),可以有效解決風冷散熱方式冷卻性能差及風道設(shè)計加工困難等問題,散熱均勻不存在死角,可有效控制冷卻介質(zhì)的溫度,改善磁控管等關(guān)鍵元器件工作穩(wěn)定性。
為了取得良好的微波屏蔽效果,采用柔性屏蔽鏈網(wǎng)+扼流槽彈片多層屏蔽體防護設(shè)計。在微波加熱墻5的四周布置微波屏蔽裝置5-7,參見圖7-圖9以及圖12所示,所述微波屏蔽裝置5-7由扼流槽彈片5-7-1、柔性屏蔽鏈網(wǎng)ⅰ5-7-2、柔性屏蔽鏈網(wǎng)ⅱ5-7-3組成,扼流槽彈片5-7-1有四組,均位于柔性屏蔽鏈網(wǎng)ⅰ5-7-2的內(nèi)側(cè),充當微波泄漏的第一層防護,其至波導天線5-5的直線距離l3為40mm~50mm,扼流槽彈片5-7-1抑制片高度h為波導天線5-5波長λg/4,柔性屏蔽鏈網(wǎng)ⅰ5-7-2通過若干個螺栓環(huán)形固定在微波加熱墻5的四周,其至波導天線5-5的直線距離l4為80mm~90mm,柔性屏蔽鏈網(wǎng)ⅱ5-7-3位于柔性屏蔽鏈網(wǎng)ⅰ5-7-2的外側(cè),通過若干個螺栓環(huán)形固定在微波加熱墻5的四周,其至柔性屏蔽鏈網(wǎng)ⅰ5-7-2的直線距離l5為30mm,柔性屏蔽鏈網(wǎng)ⅰ5-7-2和柔性屏蔽鏈網(wǎng)ⅱ5-7-3的最大網(wǎng)孔半徑r為6mm(參見圖13所示),采用柔性屏蔽鏈網(wǎng)+扼流槽彈片多層屏蔽組合后,微波加熱墻外側(cè)5cm位置的微波泄漏量可控制在2mw/cm2以內(nèi),取得良好的微波屏蔽效果。
此外,為了提高微波加熱墻中各元件的安全性,在微波加熱墻5的四周布置有微波泄漏檢測裝置5-8,所述的微波泄漏檢測裝置5-8,由依次相連的信號采集天線5-8-1、阻抗匹配電路5-8-2、檢波電路5-8-3、放大電路5-8-4和報警指示燈5-8-5組成,具體電路參見圖14所示。阻抗匹配電路包括串聯(lián)的電容c1和電感l(wèi)1,在電容c1和電感l(wèi)1的節(jié)點串聯(lián)電感l(wèi)2接地。檢波電路包括比較器u1構(gòu)成的濾波器,放大電路包括比較器u2構(gòu)成的比較器,此屬于現(xiàn)有技術(shù),具體電路原理圖可參見圖14。此微波泄漏檢測裝置工作時,信號采集天線5-8-1將泄漏出來的微波信號耦合后輸入到阻抗匹配電路5-8-2,阻抗匹配電路5-8-2將所接收的信號傳向檢波電路5-8-3,檢波電路5-8-3將非微波發(fā)出的頻段信號濾去后送至放大電路5-8-4,放大電路5-8-4將接收的信號進行處理后與預(yù)設(shè)定值(檢波電路5-8-3的輸出值)進行放大、比較、判定并將判定結(jié)果信號輸入到報警電路5-8-5中,報警電路5-8-5根據(jù)結(jié)果決定是否報警提示,如果放大電路5-8-4的監(jiān)測結(jié)果達到了預(yù)設(shè)的門閥值,報警電路5-8-5進行報警指示,否則不會報警。
本發(fā)明微波就地加熱機的工作原理如下:駕駛員進入駕駛室8中,啟動微波就地加熱機的發(fā)電機組3和副發(fā)動機7,在底盤行走系統(tǒng)1驅(qū)動下,作業(yè)速度一般3m/min左右,微波加熱墻5離地高度為50mm~70mm,由發(fā)電機組3和變壓器箱4為微波加熱墻5提供工作電源,微波加熱墻5中微波發(fā)送磁控管放射出5.8ghz頻率微波對瀝青路面進行加熱,瀝青路面加熱深度75mm~80mm,將瀝青路面加熱提升至施工溫度160℃~180℃。微波加熱墻5易在工作時發(fā)熱而損壞,啟動冷卻系統(tǒng)6提供冷卻介質(zhì)進行循環(huán),對微波加熱墻中磁控管進行冷卻降溫處理,有效解決了風冷散熱方式冷卻性能差及風道設(shè)計加工困難等問題,散熱均勻不存在死角,可有效控制冷卻液的溫度,改善磁控管等關(guān)鍵元器件工作穩(wěn)定性。
為了對比現(xiàn)有技術(shù)中2.45ghz頻率微波的就地加熱機與本發(fā)明中5.8ghz頻率微波的就地加熱機對瀝青路面的加熱效果,分別采用這兩個設(shè)備對瀝青路面加熱1~6分鐘,然后停止加熱1分鐘。效果可參見圖15和圖16所示,其中圖15是現(xiàn)有技術(shù)中2.45ghz頻率微波隨時間溫升變化曲線圖,圖16是本發(fā)明5.8ghz頻率微波的隨時間溫升變化曲線圖。從圖中可以看出,本發(fā)明的微波就地加熱機可在更短時間內(nèi)迅速提升路面溫度,路面相同深度處的溫度更高,并且層間溫度梯度小,加熱均勻。
以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式,應(yīng)當指出,對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說,在不脫離本發(fā)明技術(shù)原理的前提下,還可以做出若干改進和變型,這些改進和變型也應(yīng)視為本發(fā)明的保護范圍。