УСТРОЙСТВО ДЛЯ СВЧ НАГРЕВА ЖИДКИХ ПРОДУКТОВ Российский патент 1997 года по МПК H05B6/64 

Изобретение относится к технике высокочастотного нагрева и может найти применение в химической промышленности и других областях для термообработки жидких термореактивных примеров, используемых в качестве связующих.

Известно устройство, содержащее металлические прямоугольные волноводы, образующие камеру нагрева, приспособление для ввода продукта и его сборник. Волноводы при этом расположены один над другим. Продукт вводится в волноводы, проходит через них и выводится наружу.

Недостатком устройства является неравномерный по объему нагрев продукта.

Известно устройство, которое содержит камеру нагрева, круговую ребристую структуру поверхностной волны, диэлектрический контейнер для термообрабатываемого материала, ввод СВЧ-энергии. Диэлектрический контейнер и ребристая структура выполнены в форме тела вращения. Диэлектрический контейнер при термообработке совершает вращательное движение. Ввод СВЧ-энергии расположен в нижней части устройства. При вращении контейнера продукт совершает также вращательное движение, стекая при этом тонким слоем по его стенкам. Поглощение СВЧ-энергии происходит в тонком слое, что обеспечивает равномерный нагрев продукта. Однако в зоне сосредоточенного ввода СВЧ-энергии происходит более интенсивное ее поглощение и следовательно, местный прогрев продукта. При перегреве термореактивного полимера чаще всего наблюдается его преждевременное отверждение в аппарате, которое является необратимым. При этом ухудшается качество связующего и нарушается стабильность работы устройства.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство для СВЧ-нагрева жидкости, содержащее горизонтальную камеру нагрева, внутри которой вдоль оси размещен диэлектрический волновод, внутренний объем которого изолирован от жидкости. Диэлектрический волновод на выходе из камеры соединен с металлическим волноводом, при этом диэлектрический волновод выполняет роль нагревательного элемента для нагрева жидкости, примыкающей к нему и эффективно поглощаемой СВЧ-энергию.

В известном устройстве обеспечивается достаточно равномерное распределение энергии вдоль оси камеры. Однако равномерный объемный нагрев жидкости от волновода к стенкам камеры при этом не может быть достигнут, так как эффективно нагревается лишь слой, примыкающий к диэлектрическому волноводу. Для жидкостей с высокой электропроводностью это объясняется тем, что они отражают значительную часть электромагнитной энергии. С СВЧ-волнами взаимодействует лишь слой жидкости, примыкающий к внешним стенкам диэлектрического волновода. При нагреве жидкостей с диэлектрическими свойствами, например, термореактивного полимера, проникновение СВЧ-лучей в толщу продукта затруднено вследствие диэлектрических потерь, поэтому эффективное поглощение СВЧ-энергии жидкостью происходит также у стенок диэлектрического волновода, что вызывает перегрев полимера и его преждевременное необратимое отверждение в камере нагрева. При этом ухудшаются качественные показатели связующего и нарушается стабильная работа устройства.

Целью изобретения является улучшение равномерности нагрева продукта.

Сущность изобретения состоит в том, что в устройстве для СВЧ-нагрева, состоящем из камеры нагрева с размещенным в ней диэлектрическим волноводом, внутренний объем которого изолирован от жидкости, соединенным с металлическим волноводом, камера нагрева расположена вертикально, заполнена насадкой, опирающейся на решетку с отверстиями, в которых размещены запредельные патрубки для отвода жидкости, в верхней части камеры для подачи жидкости установлены распределительный зубчатый стакан и расположенная ниже распределительная решетка с отверстиями, в которых также размещены запредельные затрубки.

В предлагаемом устройстве жидкость, в частности термореактивный полимер, равномерно распределяется по сечению камеры, вытекает из патрубков решетки отдельными струями и стекает по поверхности насадки тонкой пленкой. Поглощение СВЧ-энергии таким образом происходит в тонком слое продукта. Глубина поглощения СВЧ-энергии не ограничивается диэлектрическими потерями материала, СВЧ-лучи проникают до стенок камеры и равномерно нагревают продукт.

На чертеже представлено предлагаемое устройство.

Устройство содержит камеру нагрева 1, заполненную насадкой 2, которая опирается на решетку 3, в отверстиях которой размещены запредельные патрубки 4 для отвода жидкости. В верхней части камеры для подачи жидкости установлен распределительный зубчатый стакан 5, а под ним распределительная решетка 6 с запредельными патрубками 4. Внутри камеры 1 вдоль ее оси размещен диэлектрический волновод 7, соединенный на уровне запредельных патрубков 4 решетки 6 с металлическим волноводом 8. Цилиндрический волновод 8 соединен с прямоугольным волноводом 9, передающим СВЧ-энергию от генератора 10. В волноводе 9 предусмотрен штуцер 11 для подачи газа. Корпус камеры 1 снабжен штуцерами: 12 ввода жидкого полимера, 13 вывода парогазовой смеси, 14 - ввода газа, 15 вывода термообработанного полимера.

Устройство для СВЧ-нагрева жидких термореактивных полимеров работает следующим образом.

Жидкий термореактивный полимер подают в камеру 1 через штуцер 12. Микроволновое излучение от СВЧ-генератора 10 распространяется по волноводам 8 и 9 и поступает в диэлектрический волновод 7. Жидкий полимер через зубчатый распределительный стакан 5 попадает на распределительную решетку 6, вытекает отдельными струями через патрубки 4. Равномерно распределенный по сечению камеры 1 полимер тонкой пленкой стекает по насадке 2. Распространяясь по волноводу 7, СВЧ-энергия через его стенки поглощается тонкой пленкой полимера по всему сечению камеры 1 и равномерно нагревает продукт. Термообработанный полимер через патрубки 4 опорной решетки 3 стекает в днище камеры 1 и выводится через штуцер 15. Образующаяся в процессе нагрева парогазовая смесь отводится через штуцер 13. Через штуцер 11 в волновод 7 подают инертный газ для предотвращения попадания паров, выделяющихся при термообработке полимера в волноводы. Штуцер 14 служит для подачи инертного газа в камеру нагрева 1 для отдувки газов, выделяющихся при нагреве.

В предлагаемом устройстве достигается равномерный нагрев по всему объему камеры нагрева, что обеспечивает стабильность качественных показателей получаемого полимерного связующего.

Изобретение относится к технике высокочастотного нагрева и может быть использовано в химической промышленности и других областях народного хозяйства для термообработки жидких термореактивных полимеров, применяемых в качестве связующих. Сущность изобретения: в устройстве для СВЧ-нагрева, состоящем из камеры нагрева с размещенным в ней диэлектрическим волноводом, внутренний объем которого изолирован от жидкости, соединенным с металлическим волноводом, камера нагрева расположена вертикально, заполнена насадкой, опирающейся на решетку с отверстиями, в которых размещены запредельные патрубки для отвода жидкости, в верхней части камеры для подачи жидкости установлены распределительный зубчатый стакан и расположенная ниже распределительная решетка с отверстиями, в которых также размещены запредельные патрубки. В предлагаемом устройстве достигается равномерный нагрев жидкого термореактивного полимера по всему объему камеры, что обеспечивает стабильное качество связующего и бесперебойную работу устройства. 1 ил.

Устройство для СВЧ нагрева жидких продуктов, содержащее камеру нагрева с размещенными в ней трубчатыми элементами для протекания жидкости, источник СВЧ-энергии, отличающееся тем, что камера нагрева установлена вертикально, по центру камеры нагрева расположен диэлектрический волновод, соединенный с металлическим, при этом диэлектрический волновод размещен между верхней и нижней распределительными решетками, в отверстиях которых установлены трубчатые элементы, выполняющие роль запредельных патрубков, а пространство между распределительными решетками заполнено насадкой и над верхней распределительной решеткой установлен зубчатый распределительный стакан.