[发明专利]一种工程岩体大功率微波孔内致裂装置

权利要求书

1.一种工程岩体大功率微波孔内致裂装置，其特征在于：包括大功率微波发生器、大功率微波同轴加热器、大功率低损耗微波同轴传输线及微波功率自适应调控系统；所述大功率微波发生器依次通过微波功率自适应调控系统及大功率低损耗微波同轴传输线与大功率微波同轴加热器相连；所述大功率微波同轴加热器用于辐射微波能量使工程岩体孔周围的岩石产生致裂；所述微波功率自适应调控系统用于将大功率微波发生器输出的微波功率进行阻抗实时匹配；所述大功率低损耗微波同轴传输线用于将阻抗匹配好的微波传输至大功率微波同轴加热器内；所述大功率微波发生器包括连续波磁控管、永磁体、波导激励腔、同轴环形器、同轴匹配负载、同轴耦合转换器、波导同轴转换器及输出波导；所述永磁体采用圆环形结构，永磁体固定套装在连续波磁控管外部，用于为连续波磁控管提供磁场；所述连续波磁控管通过导线与电源相连，连续波磁控管的微波发射头位于波导激励腔内，通过连续波磁控管将直流电能转换为微波能，连续波磁控管产生的微波能通过微波发射头进入波导激励腔内，并在波导激励腔内形成导行模；所述同轴环形器上设置有三个端口，分别为第一端口、第二端口和第三端口；所述波导激励腔通过同轴耦合转换器与同轴环形器的第一端口相连接，所述连续波磁控管产生的微波能依次通过波导激励腔及同轴耦合转换器进入同轴环形器内；所述输出波导通过波导同轴转换器与同轴环形器的第二端口相连接，同轴环形器内的微波能量通过波导同轴转换器进入输出波导内，微波能量由同轴输出模式转换成波导模式；所述输出波导是微波发生器的微波输出口；所述同轴匹配负载连接在同轴环形器的第三端口，同轴匹配负载用于吸收同轴环形器隔离的微波反射功率，用于保护同轴环形器和连续波磁控管；所述大功率微波同轴加热器包括微波传输内导体、微波传输外导体、微波输入接头、微波短路封盖及导体支撑筒；所述微波传输内导体为实心圆柱体结构或空心圆柱体结构，所述微波传输外导体为圆柱筒形结构，微波传输外导体同轴套装在微波传输内导体外侧，处于同轴套装状态的微波传输内导体和微波传输外导体固装在微波输入接头与微波短路封盖之间；所述微波传输内导体、微波传输外导体、微波输入接头及微波短路封盖之间形成环向空间，环向空间内由导体支撑筒进行填充，通过导体支撑筒维持微波传输内导体与微波传输外导体之间的同轴状态；在所述微波传输外导体的筒壁上开设有若干微波辐射口，通过微波辐射口向外辐射微波能量，在微波辐射口内填充有防击穿介质块。

2.根据权利要求1所述的一种工程岩体大功率微波孔内致裂装置，其特征在于：所述导体支撑筒及防击穿介质块均采用透波材料制成；所述微波传输内导体、微波传输外导体、微波输入接头及微波短路封盖均采用导电金属材料制成；所述微波辐射口为弧形条缝状，微波辐射口的弧形条缝长度等于微波传输外导体圆周长度的2/3；所述防击穿介质块与微波辐射口的形状和尺寸完全相同，若干微波辐射口在微波传输外导体轴向方向上等间距分布，且相邻的微波辐射口的朝向彼此相反，相邻微波辐射口之间的间距为其中，ε_r为透波材料的相对介电常数；与所述微波短路封盖相邻的微波辐射口，其与微波短路封盖之间的间距为1/2λ_p，其中，式中，λ_p为相波长，λ为微波波长，ε_r为透波材料的相对介电常数。

3.根据权利要求1所述的一种工程岩体大功率微波孔内致裂装置，其特征在于：所述大功率低损耗微波同轴传输线采用组合式结构，包括输入端同轴线、中间段同轴线及输出端同轴线，所述输入端同轴线通过若干串联的中间段同轴线与输出端同轴线相连；所述输入端同轴线包括输入端内导体、输入端外导体、输入端微波输入接头、输入端微波输出接头及输入端导体支撑盘；所述输入端内导体为实心圆柱体结构或空心圆柱体结构，所述输入端外导体为圆柱筒形结构，输入端外导体同轴套装在输入端内导体外侧；所述输入端微波输入接头同轴固连在输入端外导体的前端筒口，所述输入端导体支撑盘固装在输入端内导体与输入端微波输入接头之间，通过输入端导体支撑盘维持输入端内导体与输入端外导体的同轴状态；所述输入端微波输出接头同轴固连在输入端外导体的后端筒口。