[发明专利]一种工程岩体孔内致裂用大功率微波同轴加热器

说明书

一种工程岩体孔内致裂用大功率微波同轴加热器，包括内导体、外导体、微波输入接头、微波短路封盖及导体支撑筒；内导体为实心圆柱体结构或空心圆柱体结构，外导体为圆柱筒形结构，外导体同轴套装在内导体外侧，处于同轴套装状态的内导体和外导体固装在微波输入接头与微波短路封盖之间；内导体、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内导体与外导体之间的同轴状态；在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。本发明具有更高的功率容量，微波辐射范围更大，满足大功率孔内致裂要求，可避免击穿打火现象。

技术领域

本发明属于岩土工程及采矿工程技术领域，特别是涉及一种工程岩体孔内致裂用大功率微波同轴加热器。

背景技术

微波辅助破岩技术是一种极具潜力的新兴破岩技术，在机械刀具切削岩石前，通过微波预先辐射致裂岩石，降低岩石的单轴压缩、抗拉和点荷载强度等力学特性，解决机械法破碎硬岩时刀具易磨损的问题，既可提高破岩效率，还可降低破岩成本。采用微波辅助致裂技术可对深部岩体进行有效的应力释放，在应力释放孔的基础上增加岩体预裂，这样在围岩内部造成一个破裂带，降低内部岩体应力和能量集中水平，从而有效降低极强岩爆的风险。

想要将微波辅助破岩技术应用到工程岩体进行孔内致裂，就必须采用大功率微波进行致裂，因此就必须要用到大功率微波致裂装置，同时还要拥有适合的微波加热器才行。

但是，目前传统的微波加热器无法满足大功率孔内致裂要求，由于传统的微波加热器的功率容量偏低，而且微波辐射范围较小，如果强行输入大功率微波，则会导致空气电离并发生击穿打火现象，从而损坏大功率微波致裂装置。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种工程岩体孔内致裂用大功率微波同轴加热器，具有更高的功率容量，微波辐射范围更大，能够有效满足大功率孔内致裂要求，并且能够有效避免因空气电离而发生的击穿打火现象。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种工程岩体孔内致裂用大功率微波同轴加热器，包括内导体、外导体、微波输入接头、微波短路封盖及导体支撑筒；所述内导体为实心圆柱体结构或空心圆柱体结构，所述外导体为圆柱筒形结构，外导体同轴套装在内导体外侧，处于同轴套装状态的内导体和外导体固装在微波输入接头与微波短路封盖之间；所述内导体、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内导体与外导体之间的同轴状态；在所述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。

所述导体支撑筒及防击穿介质块均采用透波材料制成。

所述内导体、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。

若干所述微波辐射口在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。

相邻所述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。

本发明的有益效果：

本发明的工程岩体孔内致裂用大功率微波同轴加热器，具有更高的功率容量，微波辐射范围更大，能够有效满足大功率孔内致裂要求，并且能够有效避免因空气电离而发生的击穿打火现象。