СПОСОБ ТЕРМООБРАБОТКИ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛА В ЭЛЕКТРОМАГНИТНОМ СВЧ-ПОЛЕ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 2004 года по МПК H05B6/64 

Изобретение относится к технике нагрева материалов и изделий с помощью СВЧ-энергии и может быть использовано в технологических процессах нефтехимической промышленности, сушки, полимеризации, вулканизации, в пищевой, легкой, химической промышленности и в других^{отраслях народного хозяйства.}

Известен способ микроволновой обработки биологической среды, заключающийся в облучении биологической среды, двумя встречно направленными потоками электромагнитного излучения. Частоты первого и второго встречно направленных потоков электромагнитного излучения выбирают из условия где ω ₁, ω ₂ - соответственно частоты первого и второго встречно направленных потоков электромагнитного излучения, К - целое число.

Устройство для микроволновой обработки биологической среды содержит биологическую среду, размещенную между двумя рупорами в волноводе, соединенными соответственно с генераторами, настроенными соответственно на частоты ω ₁, и ω ₂, причем ω ₁≠_{ω 2. SU Авт.св. СССР № 1571796 А1 (Н 05 В 6/64) БИ № 22, 1990 г.}

В качестве прототипа выбран способ и устройство термообработки материалов и изделий в электромагнитном СВЧ-поле. Способ заключается в том, что объект термообработки вводят в волновод через продольную щель и пропускают электромагнитную волну через волновод в противоположных направлениях поочередно.

Устройство для термообработки материалов и изделий в электромагнитном СВЧ-поле содержит первый и второй СВЧ-генераторы, волноводную линию типа “меандр”, состоящую из нескольких последовательно включенных полноводных отрезков, в которых выполнены узкие продольные щели для транспортировки объекта термообработки, ловушки просачивающейся СВЧ-энергии, установленные у щелей, первый и второй ферритовые вентили, включенные через волноводно-коаксиальные переходы между соответствующими СВЧ-генераторами, первым и вторым входом волноводной линии типа “меандр” соответственно, генератор управляющих импульсов, первый выход которого соединен с управляющим входом первого СВЧ-генератора, а второй выход - с управляющим входом второго СВЧ-генератора, устройство экранировано, снабжено на входе и выходе устройства фильтрами. RU, патент РФ № 2022488 С1 (5 Н 05 В 6/64) БИ № 20, 1994 г. Под обрабатываемыми материалами и изделиями, в данном случае, подразумеваются диэлектрические материалы и изделия.

Недостатками прототипа являются: неравномерность нагрева диэлектрического материала вдоль оси отрезка волновода (поперечный нагрев) и неравномерность прироста температуры в разных отрезках волновода (пошаговый нагрев материала).

Решаемая техническая задача заключается в повышении равномерности поперечного и пошагового нагрева материала.

Решаемая техническая задача в способе термообработки диэлектрического материала в электромагнитном СВЧ-поле, заключающемся в том, что объект термообработки протягивают поочередно в волноводные отрезки через узкие продольные щели, пропускают электромагнитные СВЧ-волны через волноводные отрезки, достигается тем, что электромагнитные СВЧ-волны через соответствующие волноводные отрезки пропускают одновременно в прямом и обратном направлениях, с одинаковой мощностью, причем в обратном направлении электромагнитные СВЧ-волны пропускают через объект термообработки с измененной плоскостью поляризации, отраженными от соответствующих трансформаторов поляризации, установленных на концах соответствующих волноводных отрезков.

Решаемая техническая задача в устройстве для термообработки диэлектрического материала в электромагнитном СВЧ-поле, содержащем СВЧ-генератор, на выходе которого установлен волноводно-коаксиальный переход, полноводные отрезки, в которых выполнены узкие продольные щели для транспортировки материала, ловушки просачивающейся СВЧ-энергии, установленные у щелей, фильтры, установленные на входе первой щели и выходе последней щели, экран, установленный между волноводными отрезками, и ферритовые вентили, установленные на входе первого и последнего волноводных отрезков, достигается тем, что в него введены делитель мощности, волноводные переходы, трансформаторы поляризации, дополнительные ферритовые вентили, установленные на входе волноводных отрезков со второго до предпоследнего, причем волноводные отрезки соединены параллельно, их входы через ферритовые вентили, и волноводные переходы подключены к соответствующим выходам делителя мощности, вход которого соединен с выходом волноводно-коаксиального перехода, а выходы волноводных отрезков соединены с соответствующими трансформаторами поляризации.

На чертеже приведена схема устройства для осуществления способа, с тремя волноводными отрезками.

Устройство для термообработки диэлектрического материала в электромагнитном СВЧ-поле содержит СВЧ-генератор 1, на выходе которого установлен волноводно-коаксиальный переход 2, волноводные отрезки 3, в которых выполнены узкие продольные щели для транспортировки материала 4, ловушки просачивающейся СВЧ-энергии 5, установленные у щелей, фильтры 6, установленные на входе первой щели и выходе последней щели, экран 7, установленный между волноводными отрезками, ферритовые вентили 8₁, установленные на входе первого и последнего волноводных отрезков 3, делитель мощности 9, волноводные переходы 10, трансформаторы поляризации 11, дополнительные ферритовые вентили 8₂, установленные на входе волноводных отрезков 3 со второго до предпоследнего, причем волноводные отрезки 3 соединены параллельно, их входы через ферритовые вентили 8₁, 8₂ и волноводные переходы 10 подключены к соответствующим выходам делителя мощности 9, вход которого соединен с выходом волноводно-коаксиального перехода 2, а выходы волноводных отрезков 3 соединены с соответствующими трансформаторами поляризации 11.

Рассмотрим осуществление способа и работу устройства. Объект термообработки - диэлектрический материал 4 поочередно протягивают через узкие продольные щели, выполненные в соответствующих волноводных отрезках. Включают СВЧ-генератор 1, при этом электромагнитная СВЧ-волна через волноводно-коаксиальный переход 2, делитель мощности 9, через соответствующие волноводные переходы 10, соответствующие ферритовые вентили 8₁, 8₂ поступает в соответствующие волноводные отрезки 3, в прямом направлении с одинаковой мощностью, а отраженные электромагнитные СВЧ-волны от соответствующих трансформаторов поляризации 11, с измененной плоскостью поляризации, так же распространяются в соответствующих волноводных отрезках в обратном направлении. Электромагнитные СВЧ-волны поглощаются в диэлектрическом материале 4, нагревая его.

Электромагнитные СВЧ-волны в волноводных отрезках поступают с одинаковой мощностью, в противоположных направлениях, отражаясь с измененной плоскостью поляризации, поэтому по сравнению с прототипом повышается равномерность нагрева вдоль оси соответствующих волноводных отрезков (поперечный нагрев) и повышается равномерность прироста температуры в разных волноводных отрезках (пошаговый нагрев материала).

Все перечисленные выше блоки и элементы данного устройства могут быть выполнены по стандартным, опубликованным в литературе схемам.

Использование способа и устройства особенно эффективно при высоком влагосодержании диэлектрических материалов.

Изобретение относится к технике нагрева материалов и изделий с помощью СВЧ-энергии и может быть использовано в технологических процессах нефтехимической промышленности, сушки, полимеризации, вулканизации, в пищевой, легкой, химической промышленности и в других отраслях народного хозяйства. Технический результат заключается в повышении равномерности поперечного и пошагового нагрева материала. Способ термообработки диэлектрического материала в электромагнитном СВЧ-поле, заключающийся в том, что объект термообработки протягивают поочередно в волноводные отрезки через узкие продольные щели, пропускают электромагнитные СВЧ-волны через волноводные отрезки, достигается тем, что электромагнитные СВЧ-волны через соответствующие волноводные отрезки пропускают одновременно в прямом и обратном направлениях, с одинаковой мощностью, причем в обратном направлении электромагнитные СВЧ-волны пропускают через объект термообработки с измененной плоскостью поляризации, отраженными от соответствующих трансформаторов поляризации, установленных на концах соответствующих волноводных отрезков. Устройство для термообработки диэлектрического материала в электромагнитном СВЧ-поле содержит СВЧ-генератор, на выходе которого установлен волноводно-коаксиальный переход, волноводные отрезки, в которых выполнены узкие продольные щели для транспортировки материала, ловушки просачивающейся СВЧ-энергии, установленные у щелей, фильтры, установленные на входе первой щели и выходе последней щели, экран, установленный между волноводными отрезками, ферритовые вентили, установленные на входе первого и последнего волноводных отрезков, делитель мощности, волноводные переходы, трансформаторы поляризации, дополнительные ферритовые вентили, установленные на входе волноводных отрезков со второго до предпоследнего, причем волноводные отрезки соединены параллельно, их входы через ферритовые вентили и волноводные переходы подключены к соответствующим выходам делителя мощности, вход которого соединен с выходом волноводно-коаксиального перехода, а выходы волноводных отрезков соединены с соответствующими трансформаторами поляризации. 2 с. п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ термообработки диэлектрического материала в электромагнитном СВЧ-поле, заключающийся в том, что объект термообработки протягивают поочередно в волноводные отрезки через узкие продольные щели, пропускают электромагнитные СВЧ-волны через волноводные отрезки, отличающийся тем, что электромагнитные СВЧ-волны через соответствующие волноводные отрезки пропускают одновременно в прямом и обратном направлениях, с одинаковой мощностью, причем в обратном направлении через объект термообработки пропускают электромагнитные СВЧ-волны с измененной плоскостью поляризации, отраженные от соответствующих трансформаторов поляризации, установленных на концах соответствующих волноводных отрезков.2. Устройство для термообработки диэлектрического материала в электромагнитном СВЧ-поле, содержащее СВЧ-генератор, на выходе которого установлен волноводно-коаксиальный переход, волноводные отрезки, в которых выполнены узкие продольные щели для транспортировки материала, ловушки просачивающейся СВЧ-энергии, установленные у щелей, фильтры, установленные на входе первой щели и выходе последней щели, экран, установленный между волноводными отрезками, и ферритовые вентили, установленные на входе первого и последнего волноводных отрезков, отличающееся тем, что в него введены делитель мощности, волноводные переходы, трансформаторы поляризации, дополнительные ферритовые вентили, установленные на входе волноводных отрезков со второго до предпоследнего, причем волноводные отрезки соединены параллельно, их входы, через ферритовые вентили и волноводные переходы, подключены к соответствующим выходам делителя мощности, вход которого соединен с выходом волноводно-коаксиального перехода, а выходы волноводных отрезков соединены с соответствующими трансформаторами поляризации, отражающими электромагнитные волны с измененной плоскостью поляризации.