多级圆柱形波导施用器系统技术方案

一种微波施用器系统，其在各级中将流过多个施用器级的物料暴露于不同的径向加热图案，以用于均匀地加热。一种两级施用器系统具有一对背靠背的施用器，每个施用器在通过微波照射区域的物料流动路径的相反侧具有向外偏移的突出壁。形成于大致矩形波导管的宽壁中的偏置柱形突出部使得通过并在波导管的窄壁之间流动的物料中在倾斜于波导管的纵向方向的径向线上的相反径向位置处产生热点。可以通过沿相反方向引导物料顺序地通过所述两个施用器实现均匀的产品加热。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术大体涉及微波加热，并且更具体地涉及加热流过波导施用器的物料。
技术介绍
圆柱形(或柱形)波导施用器(辐射器)、例如由美国北卡罗来纳州莫里斯维尔的 工业微波系统公司生产和销售的CHS型微波加热系统中的施用器被用于加热流管中的流 经施用器的物料。管子被定位在圆柱形施用器的聚焦区域，以使流动物料经受集中但均勻 的加热图案。施用器的几何形状和待加热材料的介电性质主要确定聚焦区域的位置和半径 范围。对于许多应用，紧密聚焦的聚焦区域运行得最好。但是。需要定位于圆柱形施用器 的窄聚焦区域中的小直径流管，以用于高效、均勻地加热。此外，改变聚焦区域的位置和其 集中度是困难的。因此，在不改变圆柱形施用器的几何形状的情况下，均勻地加热在较大流 管中流动的物料和调整微波能量的焦点是困难的。因此，存在对克服这些缺陷中的一些的微波施用器的需求。
技术实现思路
根据本专利技术的一个方面，一种波导施用器包括由一对平行的、具有相反边缘的第 一和第二窄壁和一对相反的第一和第二宽壁形成的波导管，所述宽壁连接在所述一对窄壁 的相反边缘之间。波导管沿长度方向从第一端延伸到被端壁封闭的第二端。波导管的第一 端处的端口允许电磁波传播到波导管中。窄壁中的开口限定出流动路径，待加热的物料沿 该流动路径横穿波导管通过窄壁。第一宽壁中的第一突出部和第二宽壁中的第二突出部沿 波导管的长度彼此偏置(或偏离)。在本专利技术的另一方面，一种波导施用器系统包括具有电磁能传播到其中的微波照 射区域(暴露区域)的第一波导施用器级和具有电磁能传播到其中的微波照射区域的第二 波导施用器级。贯穿第一和第二波导施用器级的微波照射区域延伸的管道限定出物料流动 路径。暴露于电磁能中的物料沿流动路径顺序地流过第一和第二波导施用器级。流过第一 波导施用器级的物料的加热图案不同于流过第二波导施用器级的物料的加热图案。这样， 在两级中未在物料中在相同位置上形成热点。在本专利技术的又一方面，一种用于加热可流动物料的方法包括(a)使物料在管子 中流过第一微波照射区域，所述微波照射区域在可流动物料中产生第一加热图案；以及 (b)使物料在管子中流过第二微波照射区域，所述第二微波照射区域在可流动物料中产生 不同于第一加热图案的第二加热图案。附图说明通过参考以下说明书、所附权利要求和附图可以更好地理解本专利技术的这些特征和 方面及其优点，其中图1是体现本专利技术的特征的两级波导施用器系统的斜视图，包括两个背靠背、单一偏置的施用器；图2是图1的单一偏置波导施用器中的一个的斜视图；图3是沿线3-3剖开的图2的波导施用器的按比例缩小的横截面；图4是沿线4-4剖开的图2的波导施用器的按比例缩小的横截面；图5A和5B是在图1的两个施用器中的流管内的物料的径向加热图案的示意图；图6是体现本专利技术的特征的另一两级波导施用器系统的等角投影图，包括由不同 方向供给的对称施用器；图7是体现本专利技术的特征的级联式两级波导施用器的斜视图；以及图8是沿线8-8剖开的图7的级联式波导施用器的按比例缩小的横截面；图9是体现本专利技术的特征的级联式两级波导施用器的另一变型的等角投影图，包 括相对地倾斜的壁突出部；以及图10A-10C是体现本专利技术的特征的四级波导施用器系统的等角投影、侧视和顶部 平面图。具体实施例方式图1中示出了体现本专利技术的特征的两级微波施用器系统。施用器系统20包括一 对施用器21、21'。参考图2-4描绘了各施用器的结构。每个施用器21由在相反的边缘 24,25处与一对宽壁沈、27接合的一对平行的窄导电壁22、23形成。如图1所示，施用器 由微波源观、例如磁电管通过Y形功率分配器四激励。电磁波借助于功率分配器和发射 部分34通过端口 32入射到每个施用器的第一端30中，所述功率分配器和发射部分34包 括传统的循环器和负载(未示出)，以保护微波源免受反射能的影响。具有在宽壁之间引 导或定向的电场36的电磁波沿波导管的长度方向传播到波导管的第二端31处的端壁38。 导电的端壁将波向着微波源反射回来。每个施用器的窄壁中的开口 40、41接纳进入施用器的内部的管道42。由可透过徽 波的材料制成的管道限定出物料流动路径44，将被施用器加热的可流动物料沿所述流动路 径44流动。可流动物料的一些实例是液体、乳剂和悬浮体。两个宽壁沈、27包括位于包围 物料流动路径的微波照射区域48的侧面的向外突出部46、47。射入到照射区域中的电场线 的方向横过物料的流动路径并且横过电磁波的纵向传播方向，所述传播方向横过物料的流 动路径。突出部在流动路径的相反侧沿波导管的长度彼此纵向偏置(或偏离)。宽壁中的 突出部被示出为从窄壁延伸到窄壁的等腰梯形柱体。但是，其可以替代地被实施为如图3 中的虚线所示的圆柱体的一部分50。或者，施用器可如虚线51所示仅在一侧具有突出部， 所述虚线51表示与突出部46相反的扁平宽壁。柱形突出部优选等同并通过使其对称面52、53平行并且位于流动路径的径向相 对侧而以交迭配置的方式定位。偏置的突起部以如下方式围绕物料流动路径引导电磁波， 以使得例如热点54、55在图5A中所示的x-y坐标系中的象限II和象限IV(而不是轴上) 中的位置处形成被加热物料，以用于图1的入口施用器级21。在该实例中，热点在径向线56 上形成于径向相对的位置处，所述径向线56倾斜于由y轴表示的波导管的纵向方向。除了 材料的介电性质之外，热点的角度α取决于两个突出部46、47的相对偏移量。图5Β中示 出了出口施用器级21'的径向加热图案。如图1所示，流过管道42的物料从最左边的波导施用器21的第二窄壁23的开口中排出并且通过最右边的波导施用器21'的第二窄壁进入 到该波导施用器21'中。因此，物料在相对于突出部位置相反的方向上顺序地流过施用器。 这样，因为微波照射区域本质上是彼此镜像的，所以物料在最左边的施用器中在象限II和 象限IV中经受热点的加热(图5A)并且在最右边的施用器中在象限I和III中经受热点 的加热(图5B)，以用于在不物理地混合物料的情况下在施用器系统中更均勻地进行加热 处理。波导管中向外的突出部围绕待加热的物料引导一些能量。一部分能量的这种转移连 同横向于通过施用器的流动路径的电场的定向降低了施用器对物料的介电性质的敏感性。 物料入口和出口 40、41处的通道58、59有助于减小从施用器的微波泄漏。图6中示出了提供均勻加热的另一两级施用器系统。该施用器系统60使用两个 非偏离、对称的施用器62、62'来加热物料流61。该系统与图1的系统的不同之处在于，各 施用器围绕流动路径彼此相对旋转90°。微波能量在图6的坐标系统中从下面竖直地进入 第一级62中并且水平地进入第二级62'中，以产生大致彼此相同但旋转90°的加热图案。 弯曲的波导管部分63在不共面的波导管配置中用于将微波能量供给到第二级中。这样，物 料被更均勻地加热，所述物料顺序地经受具有不重合热点的两种不同的加热图案。图7和8中示出了提供均勻加热的微波施用器系统的另一变型和图1-6的两级施 用器的优点。级联式施用器有效地通过将图1的左侧施用器和右侧施用器连接成单个施用 器而制成。所述级联式施用器比每个单一施用器宽并且包括锥形的波导管部分66，以将较 窄的发射部分连接到较宽的照射区域本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种波导施用器系统，包括：　　第一波导施用器级，其具有微波照射区域，电磁能传播到该微波照射区域中；　　第二波导施用器，其具有微波照射区域，电磁能传播到该微波照射区域中；　　贯穿第一和第二波导施用器级的微波照射区域延伸并且限定出物料流动路径的管道，将暴露于电磁能中的物料通过所述流动路径顺序地流过第一和第二波导施用器级；　　其中流过第一波导施用器级时的物料的加热图案不同于流过第二波导施用器级时的物料的加热图案，以防止在两级中在相同位置处在物料中形成热点。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：E·德罗兹德，
申请(专利权)人：工业微波系统有限公司，
类型：发明
国别省市：US