[发明专利]微波破岩试验装置

说明书

本发明公开了一种微波破岩试验装置，它包括机壳、微波发生器、导波路径、吸波系统和散热系统；机壳内设有隔板在内腔分隔出独立的加热腔，加热腔的腔壁上设有多个馈波口；微波发生器和导波路径成套设置，数量与馈波口的数量相匹配，导波路径的一端与微波发生器相连、另一端伸至对应的馈波口，导波路径外设有功率计；吸波系统包括水负载，水负载设置于波导组件外用以吸收反射微波的能量；散热系统设置于外壳内、加热腔外部区域。使用时，放入岩样，开启微波发生器即可，适用各种岩样。产生的微波经导波路径传至岩样使其破裂，功率计测试岩样吸收的微波能，吸波系统吸收反射微波的能量，同时开启散热系统排出机壳内热量，提高试验可靠性。

技术领域

本发明属于采矿与岩土工程测试设备技术领域，特别是涉及一种微波破岩试验装置。

背景技术

在采矿和岩土工程中，尤其是金属矿硬岩开采领域，寻求新的破岩方法实现矿体一步骤连续开采是国内外矿业界和工程界一直追求的目标。在煤矿开采中，各类连续采煤机的应用已成功实现软岩的连续开采。而在金属矿硬岩开采中，传统爆破法和机械破岩法依旧在破岩方法中占据主导地位，达到90％以上。虽然爆破法在大型岩石破碎工程中具有效率高，技术成熟等优势，在当前和今后仍将长期存在，但该方法对岩体扰动作用大，施工精度低，围岩支护困难以及存在较大的作业安全隐患等缺点。因此，机械破岩方法在近年了得到快速发展，高性能的硬岩切割刀具和切割设备得到国内外广泛关注。

但是对于硬岩的机械方式破岩，无论是切削、冲凿、碾压还是研磨等不同的破岩方法和技术，在遇到硬度和抗压强度较高岩石时，刀具磨损大，维修量大，造成成本高和效率低。因此，将一些新的技术引入到机械破岩系统中，实施机械和辅助方式联合破岩成为目前公认行之有效的技术途径，如水射流辅助机械破岩、微波辅助机械破岩，以及液态二氧化碳、激光、等离子等新型辅助破岩技术。其中，微波由于具有加热不需介质传热，升温速度快、穿透性强、过程易于控制等特点，成为一种重要的辅助破岩手段。

微波在矿冶领域于上个世纪60、70年代最早应用于矿物加工，包括微波辅助选矿、磨碎和提纯以及微波对矿石的反应机理。自本世纪初以来，加拿大麦吉尔大学、美国科罗拉多矿业学院、奥地利奥本矿业大学及国内西安科技大学、东北大学等相关科研院所先后开展了微波辅助机械破岩的研究。由于微波加热具有选择性特点，因此对于微波对岩石材料介质的物理力学的作用和影响机制是微波辅助机械破岩的基本研究内容之一。

但是，目前国内外开展的微波破岩机理研究多采用常规工业微波炉开展实验，甚至是家用微波炉，设备功能单一，不能满足试验的相关要求，试验结果的可靠性较低。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足之处，提供一种适用范围广、试验可靠性高的微波破岩试验装置。

本发明提供的微波破岩试验装置，它包括机壳、微波发生器、导波路径、吸波系统和散热系统；机壳内设有隔板在内腔分隔出独立的加热腔，加热腔的腔壁上设有多个馈波口；微波发生器和导波路径成套设置，数量与馈波口的数量相匹配，导波路径的一端与微波发生器相连、另一端伸至对应的馈波口，导波路径外设有功率计；吸波系统包括水负载，水负载设置于波导组件外用以吸收反射微波的能量；散热系统设置于外壳内、加热腔外部区域。

为了防止微波逆流，所述导波路径包括波导管和环形器；波导管包括竖直段和水平段，竖直段的上端与环形器的底端相连、水平段的末端穿过馈波口伸至所述加热腔内，环形器的顶端与微波发生器相连。

为了提高系统稳定性，在所述波导管的竖直段外设有三销钉，三销钉位于功率计的下方。

作为优选，所述吸波系统还包括水泵和水箱，水负载上设有进水口和出水口，水泵将水箱中的水泵入进水口后自出水口回流至水箱内。

为了便于散热，在所述机壳的顶部设有两排风口，一排风口与所述加热腔连通，另一排风口位于微波发生器的上方；所述散热系统包括若干轴流风机，各轴流风机分别装配于对应的风口内。