УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ ОБРАБОТКИ СЫПУЧИХ МАТЕРИАЛОВ Российский патент 1997 года по МПК H05B6/64 

Изобретение относится к технике термообработки материалов в электромагнитных полях и может быть использовано для нагрева и сушки сыпучих продуктов химической промышленности, в частности для сушки полимерных гранул, служащих исходным сырьем при штамповке изделий. Эти полимерные гранулы должны иметь очень низкую влажность (<1% ), причем весь исходный материал должен быть однородным по степени влажности. В противном случае при штамповке возникают дефекты (пузырьки, нарушение цветовой однородности и т.п.).

Известно устройство для электромагнитной обработки сыпучих материалов, содержащее кольцевую камеру с узлами загрузки и выгрузки, разделенную радиальными перегородками на заполненные высушиваемым материалом секции, при этом камера снабжена секционным электронагревателем, питаемым токами высокой частоты (авт. св. N 1449802, от 16.03.87, опубл. 1989, бюл. N1).

Недостатком устройства является невозможность равномерной сушки, когда нижние слои при длительном воздействии высокой температуры сплавляются, а верхние еще не достаточно высушены, а также высокие энергозатраты.

Известно устройство для электромагнитной обработки сыпучих материалов, принятое нами за прототип, содержащее узел загрузки, вибрационный механизм, протяженную камеру нагрева, сопряженную с СВЧ-генератором через волновод, и узел выгрузки, причем в камере расположен транспортер, выполненный в виде ступенчато установленных одна над другой полок из диэлектрика, а на торцах камеры установлены короткозамыкающие поршни с возможностью продольного перемещения (авт. св. СССР N 1592958, опубл. 15.09.90, бюл. N 34).

Недостатком является неравномерность сушки сыпучих материалов из-за особенностей пространственного распределения стоячей электромагнитной волны. Напряженность электрического поля в пучности является максимальной в центре и практически равна нулю у краев сырьевого потока. Также недостатком является сложность настройки оптимальных режимов обработки, связанная с наличием большого количества элементов конструкции и регулировочных деталей для строгой фиксации стоячей волны в рабочей камере.

Цель изобретения получение равномерно высушенного сыпучего материала с низкой влажностью при низких энергозатратах в простом по конструкции и надежном в работе устройстве.

Поставленная задача достигается тем, что в предлагаемом устройстве для электромагнитной обработки сыпучих материалов, содержащем узел загрузки, вибрационный механизм, протяженную камеру нагрева, сопряженную с СВЧ-генератором через волновод и узел выгрузки, новым является то, что волновод выполнен в форме меандра, многократно пересеченного камерой нагрева, выполненной из прозрачного для СВЧ материала и установленной под углом к горизонтальной плоскости с возможностью изменения угла наклона.

Предлагаемая конструкция позволяет осуществлять равномерную сушку сыпучего материала с исходной влажности 2-3% до конечной влажности 0,5-0,8% при низких энергозатратах, в 1,5-2 раза ниже, чем при использовании устройства-прототипа.

Это достигается за счет того, что в предлагаемом устройстве использован режим "бегущей" волны и волновод в форме меандра, многократно пересекая рабочую камеру, периодически нагревает каждое зерно, проходящее через сечение волновода. При таком режиме обработки каждого зерна требуется меньшая СВЧ-мощность по сравнению с прототипом, а весь поток обрабатываемого материала является согласованной нагрузкой, поглощающей в конечном итоге большую часть подведенной СВЧ-энергии.

Предлагаемое устройство не требует сложной настройки и регулировки. Угол наклона камеры определяет скорость прохождения каждого зерна через камеру и устанавливается в зависимости от исходной и требуемой конечной влажности, а также заданной производительности установки в каждом конкретном случае.

Период меандра волновода не имеет принципиального значения, можно задать его любым, что определяется размерами устройства и производственных площадей.

Таким образом, не известна как предлагаемая нами совокупность признаков, так и получаемый эффект, что сообщает предлагаемому нами техническому решению соответствие критериям "новизна" и "изобретательский уровень".

На чертеже приведено предлагаемое устройство для СВЧ-обработки сыпучих материалов.

Устройство содержит узел загрузки 1, вибрационный механизм 2, волновод в форме меандра 3, многократно пересеченного камерой нагрева 4, узел выгрузки 5, СВЧ-генератор 6, винтовой механизм 7 и подставку 8.

Устройство работает следующим образом.

Обрабатываемый материал поступает через узел загрузки в камеру нагрева, изготовленную, например, из кварцевого стекла, которая посредством вибрационного механизма совершает колебательные движения в горизонтальной и вертикальной плоскостях. Благодаря тому, что камера установлена под углом к горизонтальной плоскости (например, при помощи винтового механизма), обрабатываемый материал под действием силы тяжести и вибрации движется по камере нагрева к узлу выгрузки. От СВЧ-генератора поток электромагнитной энергии через волновод проходит в камеру нагрева, причем максимальное количество энергии поглощается в местах пересечения волновода с камерой.

При этом гранулы обрабатываемого материала и расположенная между частицами вода нагреваются по мере прохождения камеры каждой гранулой в несколько этапов (по числу мест пересечения камеры с волноводом) и именно такой импульсный нагрев, обусловленный конструкцией, приводит к равномерной сушке материала при низких энергозатратах, что было выяснено нами в ходе работы. Вода в виде пара удаляется через торцы рабочей камеры, а сухое сырье поступает в узел выгрузки. Предлагаемая конструкция позволяет создать в рабочей камере режим "бегущей" электромагнитной волны, не требующий специального устройства для формирования "стоячей" волны, как в способе-прототипе. При этом не происходит перегрева, разрушения, оплавления сырья, все гранулы в равной мере высушиваются до конечной влажности 0,5-0,8%
Нами была проведена сушка гранулированных полимеров дакрила, полиамида, арилокса и др. Размер гранул 2-3 мм, исходная влажность сырья 3% После прохождения гранул через СВЧ-установку конечная влажность составила 0,5-0,8% Величина подведенной СВЧ-мощности составляла 500 Вт, угол наклона камеры 15-20^o. Время прохождения каждым зерном камеры нагрева составляло 2-2,5 мин и определялось углом наклона. Таким образом, за 15-20 мин высушивали 20 кг сырья.

Устройство для электромагнитной обработки сыпучих материалов может применяться для нагрева и сушки сыпучих продуктов химической промышленности, в частности для сушки полимерных гранул, служащих исходным сырьем при штамповке изделий. Предлагаемое изобретение позволяет получить равномерно высушенный сыпучий материал с низкой влажностью при низких энергозатратах в простом по конструкции и надежном в работе устройстве. Устройство содержит узел загрузки, вибрационный механизм, протяженную камеру нагрева, волновод в форме меандра, многократно пересеченного камерой нагрева, причем камера нагрева выполнена из прозрачного для СВЧ материала и установлена под углом к горизонтальной плоскости с возможностью изменения угла наклона. 1 ил.

Устройство для электромагнитной обработки сыпучих материалов, содержащее узел загрузки и выгрузки, протяженную камеру нагрева из прозрачного для СВЧ-энергии материала, сопряженную с СВЧ-генератором через волновод в форме меандра, многократно пересеченного камерой нагрева, отличающееся тем, что устройство снабжено вибрационным механизмом, а камера нагрева установлена под углом к горизонтальной плоскости с возможностью изменения угла наклона.