ВЫСОКОЧАСТОТНЫЙ АППЛИКАТОР ДЛЯ НЕПРЕРЫВНОЙ ОБРАБОТКИ ЛИСТОВЫХ ДИЭЛЕКТРИКОВ Российский патент 1999 года по МПК F26B3/34 F26B23/08 

Изобретение относится к области техники высоких частот, преимущественно к устройствам для нагрева диэлектриков энергией электромагнитных колебаний высокой частоты
Известен высокочастотный аппликатор, предназначенный для сушки текстильных материалов. Такие аппликаторы имеют два электрода, состоящие их нескольких электродных пар, лежащих в двух параллельных плоскостях (ФРГ, пост. 3320226 F 26 B 17/04, "Siemens AG" Grassman H.C., 6.12.84 "ВЧ сушильная печь"). Ввиду того что обрабатываемый материал проводится между электродами, на верхнем электроде скапливается конденсат, который является причиной брака готовой продукции.

Расстояние между электродами составляет 1...10 см, то есть обработка тонких листовых материалов с толщиной 3...5 мм является энергетически невыгодной, так как при такой конструкции электродов основная доля мощности, подводимой от ВЧ-генератора будет рассеиваться в воздухе, а также в паразитных емкостях, образованных элементами конструкции.

Указанные недостатки устранены в аппликаторах, снабженных штыревыми чередующимися электродами, лежащими в одной плоскости.

Наиболее близким техническим решением является ВЧ-аппликатор (пат. США 3740257 F 26 B 3/34 от 1906. 83 "Способ и устройство для диэлектрической сушки стекловолокна с эластомерным покрытием"), который имеет чередующиеся по полярности цилиндрические электроды, лежащие в одной плоскости. Обрабатываемый материал проводится над электродами, что исключает возможность образования конденсата. Электромагнитное поле реализуется между каждой парой электродов.

Указанный аппликатор имеет ограниченную площадь обработки, что связано с условием согласования высокочастотного генератора с аппликатором. В связи с этим возникают трудности при реализации технологических процессов отделки тканей, переработки полимеров и т.п., то есть когда продолжительность технологической операции лимитируется временем протекания химической реакции или физико-химического процесса. Обычно попытка увеличить мощность, подводимую к объекту обработки, не дает положительного результата или практически невозможна. Механическое увеличение площади аппликатора требует увеличения напряжения на электродах, что повышает вероятность электрического пробоя обрабатываемого материала. К недостаткам указанного устройства следует отнести и нерациональную схему проводки материала.

Задачей предлагаемого технического решения является разработка ВЧ-аппликатора с увеличенной площадью рабочей зоны и позволяющего улучшить качество готовой продукции.

Поставленная задача решена предлагаемым ВЧ-аппликатором, в котором применены чередующиеся электроды, лежащие в одной плоскости, между которыми на равном расстоянии размещены металлические штыри, равноудаленные от каждого из электродов.

Описание устройства в нерабочем состоянии. Перечень фигур графических изображений. Примеры конкретного выполнения.

На фиг.1 изображен общий вид прототипа, на фиг. 2 - общий вид описываемого устройства, на фиг. 3 - единичный элемент электродной системы.

ВЧ - аппликатор включает ВЧ-генератор - 1, обрабатываемый диэлектрик - 2, набор низкопотенциальных - 3 и высокопотенциальных - 4 электродов, между которыми размещены металлические штыри - 5. Все указанные элементы диэлектричеки изолированы друг от друга. Высокопотенциальные электроды имеют диэлектрическое фторопластовое покрытие толщиной не более 0,1 мм. Электроды и штыри выполнены свободно вращающимися вокруг своей продольной оси и служат как транспортирующие ролики для ткани, которая их огибает с двух сторон. Электрический контакт скользящий выполняется только для высокопотенциального электрода. Низкопотенциальные электроды могут монтироваться на металлическом шасси, которое заземляется. Штыри крепятся на шасси из металла, которое имеет надежную диэлектрическую изоляцию от электродов. Расстояние между всеми электродами и штырями одинаково и не должно превышать 1,5 диаметра штыря или электрода, что равнозначно.

Работа устройства
При работе устройства обрабатываемая ткань проводится по поверхности всех электродов и штырей, служащих одновременно в качестве транспортирующих роликов, причем ткань огибает плоскость, в которой расположены указанные электроды и штыри, с обеих сторон. Это увеличивает эффективную площадь рабочей зоны аппликатора дополнительно в два раза и служит еще одним отличием от прототипа, в котором ткань скользит лишь по одной поверхности электродной системы. При подключении аппликатора к ВЧ-генератору напряжение на электродах и штыре будет распределяться следующим образом: на низкопотенциальном (заземленном) электроде - U = 0, на всокопотенциальном электроде напряжение максимально - U=max, на штыре, находящемся под плавающим потенциалом, падение напряжения составляет , то есть половину от максимального.

Благодаря такому распределению напряжений вероятность электрического пробоя снижается, а равномерность распределения силовых линий электромагнитного поля возрастает, что благоприятно сказывается на обработке материала - в основном за счет равномерности температурного поля. Кроме того, имеет место увеличение общей площади аппликатора на величину n•d_ш, где d_ш - диаметр штыря, n - количество штырей в аппликаторе. Однако, данное увеличение справедливо лишь для общепринятой схемы проводки материала.

Технико-экономическая или иная эффективность
Использование изобретения позволит повысить коэффициент полезного использования электроэнергии, а также эффективность ВЧ-обработки ткани в целом. Скорость обработки возрастает в 2 раза по сравнению с прототипом и аналогами. Вероятность порчи материала за счет электрического пробоя снижается до 0. Разработанный аппликатор универсален и позволяет производить обработку тканей как в процессах отделки, так и при крашении, а также использовать указанное устройство для обработки пленочных и композиционных материалов.

Высокочастотный аппликатор для непрерывной обработки листовых диэлектриков содержит чередующиеся электроды, лежащие в одной плоскости, между которыми размещены металлические штыри, равноудаленные от соседних электродов и не имеющие с ними электрического контакта. Аппликатор позволяет увеличить площадь рабочей зоны и улучшить качество готовой продукции. 2 ил.

Высокочастотный аппликатор для непрерывной обработки листовых диэлектриков, содержащий чередующиеся электроды, лежащие в одной плоскости, отличающийся тем, что между чередующимися электродами выполнены металлические штыри, равноудаленные от каждого из электродов.