專利名稱：諧振腔式圓形槽波導(dǎo)微波化學(xué)反應(yīng)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種促進和加快化學(xué)反應(yīng)速度的裝置，尤其是一種利用微波輻射加快化學(xué)反應(yīng)速度的裝置。
微波應(yīng)用于化學(xué)領(lǐng)域有大大加快化學(xué)反應(yīng)速度，有誘導(dǎo)某些化學(xué)反應(yīng)等突出優(yōu)點。微波已在化學(xué)的各個領(lǐng)域取得了大量的實驗室研究成果。另外微波等離子體化學(xué)是微波化學(xué)的一個重要分支，它在化學(xué)的各個領(lǐng)域也取得了大量研究成果。例如金剛石膜的合成，氮化硅等超硬度材料的合成等，但是目前使用的腔式微波化學(xué)反應(yīng)裝置的尺寸均較小，雖然人們試圖設(shè)計一種新的“大體積微波等離子體反應(yīng)腔”，他們在參考了國外專利以后所設(shè)計的圓柱腔直徑D＝119mm，腔長l＝230mm，工作頻率為2450兆赫，從工業(yè)生產(chǎn)的觀點，希望能有更大尺寸的微波化學(xué)反應(yīng)裝置。
現(xiàn)有技術(shù)中，有一種圓形槽波導(dǎo)，當它工作在2450兆赫時，它的橫截面尺寸可以達到的圓柱直徑D＝245mm；腔長l＝1000mm，整個體積是上述參考文獻體積的18.4倍，可是至今沒有人提出利用圓形槽波導(dǎo)來制造諧振腔式微波化學(xué)反應(yīng)裝置。
本發(fā)明的目的是提供一種工作在主模、大尺寸，適合于化學(xué)工業(yè)規(guī)?；a(chǎn)的諧振腔式圓形槽波導(dǎo)微波化學(xué)反應(yīng)裝置。
本發(fā)明的諧振腔式圓形槽波導(dǎo)微波化學(xué)反應(yīng)裝置主要由圓形槽波導(dǎo)、耦合孔板和裝有短路活塞的圓形槽波導(dǎo)門所組成，耦合孔板位于圓形槽波導(dǎo)一側(cè)的端面，圓形槽波導(dǎo)門位于圓形槽波導(dǎo)的另一端面，輸入波導(dǎo)與耦合孔板相接，且輸入波導(dǎo)的對稱中心與與耦合孔板上的耦合孔圓心對齊。圓形槽波導(dǎo)門的外部結(jié)構(gòu)與圓形槽波導(dǎo)一樣，在圓形槽波導(dǎo)門中設(shè)有由短路板和調(diào)諧滑桿組成的可調(diào)諧短路活塞，短路板的中央固定在調(diào)諧滑桿上，調(diào)諧滑桿位于套筒中，套筒固定在門蓋上。短路板的形狀與圓形槽波導(dǎo)中空部分的橫截面形狀一樣，短路板的尺寸略小于圓形槽波導(dǎo)中空部分的橫截面的尺寸。圓形槽波導(dǎo)門與圓形槽波導(dǎo)之間由鉸接的方式連接。短路板之間設(shè)有絕緣墊圖。
它的工作原理是微波功率源產(chǎn)生的微波，經(jīng)環(huán)行器，定向耦合器，檢波器，指示器，由耦合孔板把微波能量耦合到圓形槽波導(dǎo)諧振腔。參于化學(xué)反應(yīng)的物質(zhì)由腔體另一端的門送入，調(diào)短路活塞使指示器顯示諧振腔處于諧振狀態(tài)。經(jīng)與微波相互作用，完成化學(xué)反應(yīng)后，再從該門取出。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比有以下優(yōu)點(1)在相同工作頻率(如2450兆赫)，主模工作條件下，圓形槽波導(dǎo)的橫截面尺寸比“大體積微波等離子體反應(yīng)腔”的尺寸大4倍以上；體積大18倍以上。
(2)本發(fā)明能用于化學(xué)工業(yè)生產(chǎn)，使“微波化學(xué)”許多研究成果從實驗室走向工業(yè)化生產(chǎn)。


圖1是本發(fā)明的總體結(jié)構(gòu)示意圖，其中有圓形槽波導(dǎo)1、耦合孔板6、耦合孔61、輸入波導(dǎo)7、絕緣墊圈8、9、調(diào)諧滑桿10、套筒11、門蓋12、短路板13、14、15、圓形槽波導(dǎo)門16。
圖2是圖1的縱向即A-A向剖視結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3是圖1的橫向即B-B向剖視結(jié)構(gòu)示意圖。其中有殼體2、4、絕緣條3、5。
圖4是圖1中C-C向剖視結(jié)構(gòu)示意圖。其中有短路板15。
本發(fā)明的實施方案如下(1)圓形槽波導(dǎo)它用絕緣條隔開的二塊平行金屬平板，在其端面的對稱中心位置，沿電磁波傳播方向(即長度方向)有直徑為D的圓形通孔構(gòu)成。絕緣條內(nèi)側(cè)裝有吸收微波的材料。在槽波導(dǎo)二翼金屬平板區(qū)，可以裝有電阻性和電抗性元件制成的混合抗流裝置。
它可以有幾種實施方案。其中之一辦法是用硬質(zhì)金屬做一個芯膜，其尺寸為，圓柱部分直徑D＞0.31λ，λ為工作波長；長度
為波導(dǎo)波長，n＝1，2，……；以圓柱為軸的二側(cè)有相同的二翼平板，板長與圓柱相同，寬度W＞λ；厚度為t，它們滿足D＞t≥0.31λ。
用適當厚度的耐腐蝕的不銹鋼皮(板)，用芯膜在壓力機上壓制成二個帶圓弧形殼體2、4，它們的金屬平行平板端口之間用絕緣條3、5，如高純度陶瓷等做成的絕緣條隔開。它的高度為t，它的寬度大于(0.1λ+2mm)。絕緣條靠腔內(nèi)一側(cè)放有吸收電磁波材料，如石墨等。在絕緣條(5)中心處有小孔作測溫用。在槽波導(dǎo)二翼金屬平板區(qū)，可以裝有電阻性和電抗性元件制成的混合抗流裝置。
(2)耦合孔板圓形槽波導(dǎo)的一端裝有耦合孔板6、耦合孔板用開有一個或多個耦合孔的金屬平板做成。它的一側(cè)與圓形槽波導(dǎo)緊密連接，另一側(cè)與輸入波導(dǎo)7相連，它的作用是把微波能量耦合進諧振腔。
(3)裝有短路活塞的圓形槽波導(dǎo)門圓形槽波導(dǎo)的另一端為一可開、閉的門。該門的內(nèi)側(cè)裝有短路活塞，其結(jié)構(gòu)是用一段相同的圓形槽波導(dǎo)，一端用金屬平板密封，在平板的中心開一圓孔，裝有套筒、短路活塞的調(diào)諧桿通過該套筒。短路活塞結(jié)構(gòu)是用三塊與圓形槽波導(dǎo)端面內(nèi)部形狀相同的金屬平板，但周邊尺寸略小，使它能在圓形槽波導(dǎo)諧振腔內(nèi)自由平行移動而不與邊壁磨擦，在中心開直徑為d1的孔。絕緣墊圈8、9厚度為1/4波導(dǎo)波長，外徑略小于圓形槽波導(dǎo)的通孔D，內(nèi)徑為d1。調(diào)諧桿的外徑d1。將上述各件按圖1緊密配合在圓桿上，第一片短路活塞平面與調(diào)諧桿端面處在同平面。短路活塞裝在門的內(nèi)側(cè)，調(diào)諧桿通過門中心的圓孔，門的轉(zhuǎn)軸與圓形槽波導(dǎo)相連，門的活動部分均裝有抗流裝置。
總之，由圓形槽波導(dǎo)，耦合孔板和裝有短路活塞的門三部分按圖1組裝成為諧振腔式圓形槽波導(dǎo)微波化學(xué)反應(yīng)裝置。
微波化學(xué)反應(yīng)器內(nèi)的溫度用不受微波場影響的測溫儀顯示，并用該儀器輸出信號經(jīng)放大后，經(jīng)溫度控制儀，以控制微波源輸出功率來達到控制化學(xué)反應(yīng)所需的溫度。
權(quán)利要求
1.一種諧振腔式圓形槽波導(dǎo)微波化學(xué)反應(yīng)裝置，由圓形槽波導(dǎo)所組成，其特征在于該裝置主要由圓形槽波導(dǎo)(1)、耦合孔板(6)和裝有短路活塞的圓形槽波導(dǎo)門(16)所組成，耦合孔板(6)位于圓形槽波導(dǎo)(1)一側(cè)的端面，圓形槽波導(dǎo)門(16)位于圓形槽波導(dǎo)(1)的另一端面，輸入波導(dǎo)(7)與耦合孔板(6)相接，且輸入波導(dǎo)(7)的對稱中心與耦合孔板(6)上的耦合孔圓心(61)對齊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的諧振腔式圓形槽波導(dǎo)微波化學(xué)反應(yīng)裝置，其特征在于圓形槽波導(dǎo)門(16)的外部結(jié)構(gòu)與圓形槽波導(dǎo)(1)一樣，在圓形槽波導(dǎo)門(16)中設(shè)有由短路板(13、14、15)和調(diào)諧滑桿(10)組成的可調(diào)諧短路活塞，短路板(13、14、15)的中央固定在調(diào)諧滑桿(10)上，調(diào)諧滑桿(10)位于套筒(11)中，套筒(11)固定在門蓋(12)上。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的諧振腔式圓形槽波導(dǎo)微波化學(xué)反應(yīng)裝置，其特征在于短路板(13、14、15)的形狀與圓形槽波導(dǎo)中空部分的橫截面形狀一樣，短路板的尺寸略小于圓形槽波導(dǎo)中空部分的橫截面的尺寸。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的諧振腔式圓形槽波導(dǎo)微波化學(xué)反應(yīng)裝置，其特征在于圓形槽波導(dǎo)門(16)與圓形槽波導(dǎo)(1)之間由鉸接的方式連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的諧振腔式圓形槽波導(dǎo)微波化學(xué)反應(yīng)裝置，其特征在于短路板(13、14、15)之間設(shè)有絕緣墊圖(8、9)。
全文摘要
諧振腔式圓形槽波導(dǎo)微波化學(xué)反應(yīng)裝置是一種利用微波輻射加快化學(xué)反應(yīng)速度的裝置,由圓形槽波導(dǎo)、耦合孔板和裝有短路活塞的圓形槽波導(dǎo)門所組成,耦合孔板位于圓形槽波導(dǎo)一側(cè)的端面,圓形槽波導(dǎo)門位于圓形槽波導(dǎo)的另一端面,輸入波導(dǎo)與耦合孔板相接,且輸入波導(dǎo)的對稱中心與耦合孔板上的耦合孔圓心對齊。
文檔編號B01J19/12GK1251321SQ9911447
公開日2000年4月26日 申請日期1999年9月30日 優(yōu)先權(quán)日1999年9月30日
發(fā)明者楊鴻生, 孫德坤 申請人:東南大學(xué)