УСТРОЙСТВО ДЛЯ СВЧ-СУШКИ СЫПУЧИХ МАТЕРИАЛОВ Российский патент 1999 года по МПК H05B6/64 

Изобретение относится к устройствам для радиационной сушки материалов и может быть использовано как в химической промышленности, так и сельском хозяйстве.

Известно устройство для электромагнитной обработки сыпучих материалов, содержащее узлы загрузки и выгрузки, вибрационный механизм, протяженную камеру нагрева, сопряженную с СВЧ-генератором через волновод, причем в камере расположен транспортер, выполненный в виде ступенчато установленных одна над другой полок из диэлектрика, а на концах камеры установлены короткозамыкающие поршни, выполненные с возможностью продольного перемещения (СССР а.с. N 15929586, МКИ H 05 B 6/64, опуб. 90 г.).

Недостатком этого устройства являются неравномерность сушки сыпучих материалов из-за особенностей пространственного расположения стоячей электромагнитной волны, а также сложность настройки оптимальных режимов обработки.

Известно устройство для электромагнитной обработки сыпучих материалов, содержащее СВЧ-генератор, сочлененный с прямоугольным волноводом в форме меандра, и узлы загрузки и выгрузки, соединенные с камерой нагрева из прозрачного для СВЧ-энергии материала, сопряженной с широкой стенкой прямоугольного волновода, многократно пересеченного камерой нагрева, причем устройство снабжено вибрационным механизмом, а камера нагрева установлена под углом к горизонтальной плоскости с возможностью изменения угла наклона. (РФ пат. N 2080747, МКИ H 05 B 6/64, опуб. 90 г.).

Недостатком этого устройства являются малая зона обработки и относительно низкая производительность, так как размер узкой стенки прямоугольных волноводов равен 45 мм хотя их и несколько, при этом по длине камеры нагрева распределение температуры не равномерно - в местах пересечения с волноводами выше, а в промежутках ниже на порядок и более.

Предлагаемое изобретение решает задачу повышения экономичности и производительности за счет расширения зоны обработки и выравнивания в ней распределения температуры.

Поставленная задача достигается тем, что в предлагаемом устройстве для СВЧ-сушки сыпучих материалов, содержащем СВЧ-генератор, солнечный с прямоугольным волноводом, и узлы загрузки и выгрузки, соединенные с камерой нагрева из прозрачного для СВЧ-энергии материала, сопряженной с широкой стенкой прямоугольного волновода, новым является то, что в месте сопряжения коаксиально камере нагрева вне ее установлены два круглых волновода, диаметры которых не превышают размера широкой стенки прямоугольного волновода, причем длина каждого из них не менее одной длины волны в волноводе.

Устройство дополнительно может содержать не менее одного СВЧ-генератора, каждый из которых сочленен с прямоугольным волноводом, соединенным с двумя круглыми волноводами, установленными коаксиально камере нагрева так, что круглые волноводы соединены последовательно.

В прямоугольном волноводе возбуждается и распространяется преимущественно основаная волна H₁₀, а в круглом волноводе - H₁₁, также являющаяся основой для круглого волновода. Структура поля H₁₁ в круглом волноводе позволяет равномерно прогреть обрабатываемый материал, заполняющий практически все сечение камеры нагрева, поскольку такой способ возбуждения волны H₁₁ не дает стационарной поляризации (она изменяется в пространстве круглого волновода), что является полезным и даже необходимым для обеспечения равномерности обработки всего сечения камеры нагрева.

Поскольку в круглом волноводе возникает и распространяется поле H₁₁, то тем самым мы расширяем зону обработки на всю длину круглого волновода и выравниваем температуру внутри камеры нагрева. Таким образом, мы решаем поставленную задачу повышения производительности и экономичности за счет заполнения обрабатываемым материалом всего сечения камеры и расширения зоны обработки, т. е. обрабатываем больше с равномерным прогревом на значительной длине камеры нагрева.

Если соединить между собой по круглым волноводам несколько таких секций, то получится протяженная (до нескольких метров) камера нагрева с равномерным прогревом всего сечения и длины. Тем самым получается высокопроизводительная установка.

Экономичность установки повышается за счет того, что для нагрева используется практически вся подведенная СВЧ-энергия, поскольку обрабатываемым материалом заполнено все сечение камеры нагрева и тем самым одновременно обеспечивается для СВЧ-генератора оптимальный режим работы - "режим бегущей волны". В случае, если по каким-либо причинам прекратится поступление обрабатываемого материала, на прямоугольном волноводе за камерой нагрева установлена согласованная нагрузка, которая и в этом случае обеспечивает режим "бегущей волны" для СВЧ-генератора и тем самым сохраняет его.

На фиг. 1 приведено предлагаемое устройство для СВЧ-сушки сыпучих материалов с одной секцией СВЧ-генератора. На фиг. 2 приведено предлагаемое устройство для СВЧ-сушки сыпучих материалов с несколькими секциями СВЧ-генератора.

Устройство содержит СВЧ-генератор 1, сочлененный с прямоугольным волноводом 2, узлы загрузки 3 и выгрузки 4, соединенные с камерой нагрева 5, и круглые волноводы 6 и 7, установленные коаксиально камере 5 в месте ее сопряжения с волноводом 2, согласованную нагрузку 8, соединенную с прямоугольным волноводом 2, вибратор 9, соединенный с узлом выгрузки.

Устройство работает следующим способом: сыпучий материал из узла загрузки 3 по камере нагрева 5, изготовленной, например, из кварцевого стекла, проходит через круглые волноводы 6 и 7, сочлененные с прямоугольным волноводом 2, в узел выгрузки 4. При этом электромагнитные волны H₁₀, генерируемые СВЧ-генератором 1 через прямоугольный волновод 2, возбуждают в круглых волноводах 6 и 7 преимущественно электромагнитные волны H₁₁ без стационарной поляризации и распространяются в них, тем самым расширяя размеры камеры нагрева.

Обрабатываемый влажный материал, проходя по камере нагрева 5, проходящей через круглые волноводы 6 и 7, поглощает СВЧ-энергию по всей длине и нагревается примерно до стационарной температуры (40 - 45^oC) на длине, равной длине волны в круглом волноводе по обе стороны от прямоугольного волновода 2, при этом вода переходит в парообразное состояние и выходит из нижнего торца камеры нагрева, а сухой материал по лотку с вибратором или конвейеру поступает в узел выгрузки. Угол наклона лотка с вибратором и скорость конвейера регулируются и тем самым регулируется производительность установки по обрабатываемому материалу.

Нами была проведена сушка семян подсолнечника с исходной влажностью 8%. После прохождения семян подсолнечника через СВЧ-установку конечная влажность составила 6%. Время нахождения каждого семени в СВЧ-поле составило 4 минуты. Величина подведенной СВЧ-мощности составила 600 Вт. Производительность одной секции установки составила 0,5 м³/час.

Производительность последовательно соединенных двух секций установки составляла 1 м³/час.

Устройство для СВЧ-сушки сыпучих материалов содержит СВЧ-генератор, сочлененный с прямоугольным волноводом, и узлы загрузки и выгрузки, соединенные с камерой нагрева из прозрачного для СВЧ-энергии материала, сопряженной с широкой стенкой прямоугольного волновода, в месте сопряжения коаксиально камере вне ее установлены два круглых волновода, диаметры которых не превышают размера широкой стенки прямоугольного волновода, причем длина каждого круглого волновода не менее одной длины волны в волноводе. Для получения протяженной высокопроизводительной установки несколько секций, каждая из которых содержит не менее одного СВЧ-генератора, сочлененного с прямоугольным волноводом, соединенным с двумя круглыми волноводами, соединяются между собой по круглым волноводам. Технический результат заключается в повышении экономичности и производительности. 1 з.п.ф-лы, 2 ил.

1. Устройство для СВЧ-сушки сыпучих материалов, содержащее СВЧ-генератор, сочлененный с прямоугольным волноводом, и узлы загрузки и выгрузки, соединенные с камерой нагрева из прозрачного для СВЧ-энергии материала, сопряженной с широкой стенкой прямоугольного волновода, отличающееся тем, что в месте сопряжения коаксиально камере вне ее установлены два круглых волновода, диаметры которых не превышают размера широкой стенки прямоугольного волновода, причем длина каждого круглого волновода не менее одной длины волны в волноводе. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит не менее одного СВЧ-генератора, каждый из которых сочленен с прямоугольным волноводом, соединенным с двумя круглыми волноводами, установленными коаксиально камере нагрева так, что круглые волноводы соединены последовательно.