УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТЕРМООБРАБОТКИ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ Российский патент 1998 года по МПК F26B3/347 

Изобретение относится к технической физике, в частности к области СВЧ нагрева диэлектрических материалов, и может найти применение в пищевой промышленности для термообработки продуктов питания (приготовления, разогрева, размораживания, сушки и др.).

Известно устройство для термообработки диэлектрических материалов [1] содержащее рабочую камеру в виде прямоугольного параллелепипеда и три СВЧ-генератора, выходы которых соединены с рабочей камерой через соответствующие отрезки линии передачи. При этом выходы всех отрезков линии передачи размещены на одной горизонтальной стенке, которая является нижней (донной) стенкой рабочей камеры. Причем для обеспечения доступа в рабочую камеру верхняя стенка выполнена в виде крышки, которая снабжена защитным устройством против излучения СВЧ-энергии, выполненным в виде водяного затвора, расположенного по периметру рабочей камеры в месте сочленения ее с крышкой. Для открывания и закрывания крышки предусмотрен пневмоподъемник. Диэлектрическое основание, на которое загружается обрабатываемый материал, выполнено подвижным и снабжено пневматическим устройством для вертикального перемещения. СВЧ-генераторы работают поочередно.

Основным недостатком этого устройства является сложность его конструкции, обусловленная наличием в ней пневмоподъемника, пневматического устройства и водяного затвора, следствием чего является сложность эксплуатации устройства. Кроме того, невозможность соблюдения в полной мере требований санитарии и гигиены, обусловленная затрудненностью регулярной санитарной влажной обработки рабочей камеры из-за возможности попадания воды в СВЧ-генераторы через отрезки линий передач, а также возможностью попадания воды из водяного затвора на уже обработанные продукты питания при их выгрузке из рабочей камеры (при открывании крышки), не позволяет обеспечить высокое качество продукции.

Ближайшим аналогом по совокупности сходных существенных признаков является устройство для обработки диэлектрических материалов [2] содержащее рабочую камеру в виде прямоугольного параллелепипеда с дверью, три СВЧ-генератора, выходы которых соединены с рабочей камерой через соответствующие отрезки линии передачи, а также устройства подачи и удаления теплоносителя, подсоединенные к рабочей камере. Апертуры первого, второго и третьего отрезков линий передачи размещены соответственно в первой, второй и третьей вертикальных стенках рабочей камеры. Такое размещение апертур отрезков линий передачи обуславливает размещение СВЧ-генераторов на внешних сторонах соответствующих стенок рабочей камеры (для уменьшения потерь СВЧ-энергии).

Однако расположение СВЧ-генераторов и апертур отрезков линии передачи с трех сторон устройства обуславливает неудовлетворительные эксплуатационные характеристики устройства из-за сложности упаковки, транспортирования и размещения в рабочем помещении.

Таким образом задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является разработка устройства для термообработки диэлектрических материалов с улучшенными эксплуатационными характеристиками.

Сущность изобретения заключается в том, что устройство для термообработки диэлектрических материалов так же, как и устройство, которое является ближайшим аналогом, содержит рабочую камеру в виде прямоугольного параллелепипеда с дверью, три СВЧ-генератора, выходы которых соединены с рабочей камерой через соответствующие отрезки линий передачи, а также подсоединенные к рабочей камере устройства подачи и удаления теплоносителя. Каждый из СВЧ-генераторов размещен на внешней стороне вертикальной стенки рабочей камеры, а апертура каждого из отрезков линии передачи размещена в той стенке рабочей камеры, на внешней стороне которой размещен соответствующий СВЧ-генератор.

Новым в разработанном устройстве является то, что все СВЧ-генераторы размещены на одной вертикальной стенке рабочей камеры.

В частном случае выполнения устройства апертура одного из отрезков линии передачи размещена вблизи одной из сторон упомянутой вертикальной стенки, а апертуры двух других отрезков линий передачи размещены каждая вблизи противолежащих указанной стороне соответствующих вершин углов упомянутой вертикальной стенки.

В конкретной реализации этого частного случая расстояние между одной из сторон упомянутой вертикальной стенки и апертурой одного из отрезков линии передачи составляет приблизительно 1/8 периода поля рабочего типа колебаний.

В частном случае этой конкретной реализации расстояние между стороной, противолежащей упомянутой, и апертурами двух других отрезков линии передачи составляет приблизительно 1/4 периода поля рабочего типа колебаний.

В другом частном случае этой конкретной реализации расстояние между сторонами, смежными с упомянутой, и апертурами двух других отрезков линии передачи составляет приблизительно 1/8 периода поля рабочего типа колебаний.

Размещение СВЧ-генераторов и апертур соединенных с ними соответствующих отрезков линии передачи на одной вертикальной стенке рабочей камеры существенно облегчает упаковку, транспортировку и размещение устройства в рабочем помещении, обеспечивая, тем самым, необходимый технический результат. Достоинством устройства является высокое качество обрабатываемой продукции, которое обеспечивается равномерным ее нагревом за счет равномерного распределения СВЧ-поля в рабочей камере, что достигается рациональным взаимным расположением апертур отрезков линии передачи, а также их соответствующим размещением относительно сторон вертикальной стенки. Это позволяет решить задачу, на решение которой направлено настоящее изобретение - разработать устройство для термообработки диэлектрических материалов с улучшенными эксплуатационными характеристиками.

На чертеже приведена одна из возможных реализаций устройства для термообработки диэлектрических материалов.

Устройство для термообработки диэлектрических материалов, изображенное на фигуре, содержит рабочую камеру 1 в виде прямоугольного параллелепипеда с дверью 2, три СВЧ-генератора 3,4,5, выходы которых соединены с рабочей камерой 1 через соответствующие отрезки 6,7,8 линии передачи, а также подсоединенные к рабочей камере 1 устройства подачи 9 и удаления 10 теплоносителя. Апертуры 11,12,13 отрезков 6,7,8 размещены в одной из вертикальных стенок 14 рабочей камеры 1. СВЧ-генераторы 3,4,5 размещены на внешней стороне стенки 14.

Взаимное расположение апертур 11,12,13, а также их размещение относительно сторон стенки 14 определяется условием формирования равномерного СВЧ-поля в рабочей камере 1. Так в конкретной реализации, представленной на чертеже, апертура 11 размещена вблизи стороны 15 вертикальной стенки 14, а апертуры 12,13 размещены соответственно вблизи противолежащих стороне 15, вершин 16,17 углов вертикальной стенки 14.

В частном случае расстояние между стороной 15 вертикальной стенки 14 и апертурой 11 составляет приблизительно 1/8 периода поля рабочего типа колебаний. При этом в одном случае расстояние между стороной 18, противолежащей стороне 15, и апертурами 12,13 двух других отрезков 7,8 линии передачи составляет приблизительно 1/4 периода поля рабочего типа колебаний. В другом случае расстояние между сторонами 19,20, смежными со стороной 15, и апертурами 12,13 двух других отрезков 7,8 составляет приблизительно 1/8 периода поля рабочего типа колебаний. В рабочей камере 1 имеются диэлектрические контейнеры 21 для размещения продукции, подлежащей обработке.

Устройство для термообработки диэлектрических материалов снабжено устройством блокировки 22, выполненным в виде кожуха с вентиляционными отверстиями и с блокирующими выключателями, полностью закрывающим СВЧ-генераторы 3,4,5. Доступ к СВЧ-генераторам 3,4,5 возможен только при снятии кожуха, при этом срабатывают блокировочные выключатели, отключающие высоковольтное напряжение.

Каждый из СВЧ-генераторов 3,4,5 содержит магнетрон с вентилятором и однофазный накальный высоковольтный трансформатор.

Дверь 2 снабжена ручками для ее закрывания и открывания, а также снабжена защитным устройством для предотвращения утечки СВЧ-энергии из рабочей камеры 1, которое, в частности, может быть выполнено в виде электропроводящего уплотнителя, расположенного по периметру двери 2.

В качестве отрезков 6,7,8 линии передачи могут быть использованы отрезки волноводов. Устройство 9 подачи теплоносителя включает в себя вентиляторы, калорифер с электронагревом и набор запредельных волноводов, через который оно подсоединено к рабочей камере 1. Устройство 10 удаления теплоносителя содержит блок вентиляторов и набор запредельных волноводов, через который оно подсоединено к рабочей камере 1.

Устройство для термообработки диэлектрических материалов, изображенное на чертеже, работает следующим образом.

Устройство для термообработки диэлектрических материалов подключают к трехфазной сети переменного тока таким образом, что каждый из трех СВЧ-генераторов 3,4,5 подключен к соответствующей фазе трехфазной сети. Располагают обрабатываемый материал на диэлектрических контейнерах 21, которые загружают в рабочую камеру 1 и закрывают дверь 2. СВЧ-энергия от СВЧ-генераторов 3,4,5 через соответствующие апертуры отрезков 6,7,8 линии передачи поступает в рабочую камеру 1 поочередно со сдвигом фаз. Указанное выше взаимное расположение апертур 11,12,13, а также указанное их размещение относительно соответствующих сторон вертикальной стенки 14 обеспечивают равномерное распределение СВЧ-поля в рабочей камере 1.

Приводят в действие устройства 9,10 подачи и удаления теплоносителя. Термообработка материала, размещенного в рабочей камере 1, осуществляется одновременно как за счет СВЧ-поля (внутренний нагрев), так и за счет теплоносителя (поверхностный нагрев). Устройство 10 удаления теплоносителя вместе с отработанным теплоносителем удаляет из рабочей камеры 1 влагу, выделяющуюся из обрабатываемого материала, в частности, при его сушке. По истечении заданного времени обработки отключают СВЧ-генераторы 3,4,5. Затем отключают устройства 9,10 подачи и удаления теплоносителя. Открывают двери 2 рабочих камер 1 и вынимают из них готовую продукцию.

Устройство предназначено для термообработки диэлектрических материалов с улучшенными эксплуатационными характеристиками, характеризуется простотой упаковки, транспортировки и размещения в рабочем помещении, а также высоким качеством обрабатываемой продукции. СВЧ-генераторы и апертуры соединенных с ними соответствующих отрезков линии передачи размещены на одной вертикальной стенке рабочей камеры устройства. Техническая задача решается путем рационального взаимного расположения апертур отрезков пинии передачи, а также их соответствующим размещением относительно сторон вертикальной стенки. 1 с. и 4 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Устройство для термообработки диэлектрических материалов, содержащее рабочую камеру в виде прямоугольного параллелепипеда с дверью, три СВЧ генератора, выходы которых соединены с рабочей камерой через соответствующие отрезки линии передачи, а также подсоединенные к рабочей камере устройства подачи и удаления теплоносителя, при этом каждый из СВЧ генераторов размещен на внешней стороне вертикальной стенки рабочей камеры, а апертура каждого из отрезков линии передачи размещена в той стенке рабочей камеры, на внешней стороне которой размещен соответствующий СВЧ генератор, отличающееся тем, что все СВЧ генераторы размещены на одной вертикальной стенке рабочей камеры. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что апертура одного из отрезков линии передачи размещена вблизи одной из сторон упомянутой вертикальной стенки, а апертуры двух других отрезков линии передачи размещены каждая вблизи противолежащих указанной стороне соответствующих вершин углов упомянутой вертикальной стенки. 3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что расстояние между одной из сторон упомянутой вертикальной стенки и апертурой одного из отрезков линии передачи составляет приблизительно 1/8 периода поля рабочего типа колебаний. 4. Устройство по п.3, отличающееся тем, что расстояние между стороной, противолежащей упомянутой, и апертурами двух других отрезков линии передачи составляет приблизительно 1/4 периода поля рабочего типа колебаний. 5. Устройство по п.3, отличающееся тем, что расстояние между сторонами, смежными с упомянутой, и апертурами двух других отрезков линии передачи составляет приблизительно 1/8 периода поля рабочего типа колебаний.