УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГЕНЕРИРОВАНИЯ ПЕРЕМЕННОГО ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ПОЛЯ РАДИОЧАСТОТ, СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ И УСТАНОВКА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ТАКОГО УСТРОЙСТВА Российский патент 2017 года по МПК H05B6/48 

Область техники, к которой относится изобретение

[0001] Настоящее изобретение в целом находит применение в области радиочастотных систем обработки и, в частности, относится к устройству для генерирования переменного электромагнитного поля радиочастот.

[0002] Изобретение относится также к способу управления устройством для генерирования переменного электромагнитного поля радиочастот и содержащей такое генерирующее устройство установке для обработки продукции.

Уровень техники

[0003] Известны установки для обработки и кондиционирования различных типов продуктов путем приложения и использования переменных электромагнитных полей, имеющих различные частоты.

[0004] В частности, известны установки, функционирующие с использованием электромагнитных полей микроволнового или радиочастотного диапазона и применяемые для сушки относительно влажных продуктов, таких как кожевенное сырье или окрашенные изделия.

[0005] Электромагнитные поля используются также в пищевой промышленности, например, для пастеризации продуктов, содержащих молоко, или яичных продуктов и, в целом, для кондиционирования и/или санитарной обработки любого пищевого продукта.

[0006] Заявитель настоящего изобретения производит и продает установку для обработки, использующую переменное электромагнитное поле радиочастот, причем такая установка в своей основе содержит генератор напряжения, подающий напряжение на аппликатор, оснащенный парой электродов для создания электромагнитного поля, через которое должны проходить обрабатываемые продукты.

[0007] Аппликатор содержит также конденсатор, электрически связанный с электродами и имеющий пару противолежащих пластин. Расстояние между пластинами можно регулировать механически, чтобы изменять емкость конденсатора, изменяя, тем самым, напряжение, подаваемое на электроды, и, соответственно, мощность излучения электромагнитного поля.

[0008] При регулировании мощности температура нагрева, генерируемая электромагнитным полем и воздействующая на обрабатываемые продукты, может изменяться.

[0009] Хотя это решение продемонстрировало замечательные эффективность и надежность, оно все же допускает дальнейшее усовершенствование, а именно, улучшение, касающееся регулирования мощности электромагнитного поля.

[0010] Механическое перемещение пластин конденсатора с целью изменения мощности поля отличается относительно длительным временем отклика, что не позволяет осуществлять мгновенную настройку рабочей температуры.

[0011] В документе US 2640908, представляющем ближайший аналог из уровня техники, раскрыт генератор колебаний, содержащий пару триодов, обладающих признаками преамбулы пункта 1 формулы изобретения.

Раскрытие изобретения

[0012] Целью настоящего изобретения является устранение указанных выше недостатков путем предложения устройства для приложения электромагнитного поля радиочастот, высокоэффективного и относительно низкозатратного.

[0013] Одной из конкретных целей является предложение устройства для приложения электромагнитного поля радиочастотного (РЧ) диапазона, которое при использовании в установке для радиочастотной обработки продуктов позволяет осуществлять, в целом, быстрое и динамичное регулирование температуры обработки продуктов.

[0014] Еще одной целью является обеспечение устройства для приложения электромагнитного поля РЧ-диапазона, обеспечивающего высокий уровень безопасности путем предотвращения генерирования неожидаемых электрических разрядов.

[0015] Другой целью является предложение установки для обработки продуктов путем приложения электромагнитного поля РЧ-диапазона, позволяющего осуществлять эффективную обработку продуктов, не влияя на их внутренние свойства.

[0016] Другой важной целью настоящего изобретения является предложение способа управления установкой для РЧ-обработки продуктов, позволяющего осуществлять быстрое непосредственное регулирование одного или нескольких электрических управляемых параметров установки.

[0017] Эти и другие цели, как подробнее объясняется ниже, реализуются посредством устройства для генерирования переменного электромагнитного поля по пункту 1 формулы изобретения.

[0018] Средства управления содержат вход, подключенный к сети электропитания, первую электронную цепь управления, соединенную с указанным входом для, по существу, мгновенного изменения указанных электрических параметров и мгновенного управления мощностью излучения поля, вторую электронную цепь для регулирования работы такого генератора колебаний, в котором первая электронная цепь имеет выход, соединенный с такими средствами электропитания.

[0019] При этой конкретной конфигурации мощность излучения поля и, вследствие этого, температуру обработки продуктов можно регулировать, фактически, без задержки, поскольку для настройки установки на новую рабочую конфигурацию не требуется механическое регулирование.

[0020] В другом аспекте изобретение относится к способу управления устройством для генерирования переменного электромагнитного поля, как раскрыто в пункте 11 формулы изобретения.

[0021] В еще одном аспекте изобретение относится к установке для обработки продуктов с помощью переменного электромагнитного поля, как раскрыто в пункте 12 формулы изобретения.

[0022] Предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения определены в соответствии с зависимыми пунктами формулы изобретения.

Краткое описание чертежей

[0023] Другие признаки и преимущества изобретения станут понятнее из подробного описания нескольких предпочтительных, не являющихся исключительными, вариантов осуществления устройства согласно настоящему изобретению, описанных в виде неограничивающих примеров с помощью прилагаемых чертежей.

На фиг. 1 изображена принципиальная блок-схема устройства для генерирования электромагнитного поля в соответствии с настоящим изобретением.

На фиг. 2 изображена вольтамперная характеристика обычного диода, используемого в установке согласно фиг. 1.

На фиг. 3-7 изображены упрощенные принципиальные электрические схемы в различных вариантах осуществления, представляющие собой фрагмент фиг. 1.

На фиг. 8 изображена блок-схема способа управления устройством для генерирования электромагнитного поля в соответствии с настоящим изобретением.

Подробное раскрытие предпочтительного варианта изобретения

[0024] На фиг. 1 показано устройство для генерирования переменного электромагнитного поля радиочастот в заданной рабочей зоне.

[0025] Устройство, обозначенное в целом позицией 1, может быть разработано для генерирования переменного электромагнитного поля при, по существу, постоянной частоте или, альтернативно - при частоте, находящейся в пределах заданного диапазона.

[0026] Предпочтительные частоты для электромагнитного поля находятся в диапазоне от 5 МГц до 500 МГц. В частности, подходящие частоты могут быть выбраны в частотных диапазонах, допускаемых международными стандартами для частного и промышленного применения, центральные значения которых составляют 6,78 - 13,56 - 27,12 - 40,68 - 433,92 МГц.

[0027] Более предпочтительно, рабочая частота составляет от 20 МГц до 50 МГц, так как лучшие результаты были экспериментально получены для этих низких значений, например, 27,12 МГц или 40,68 МГц.

[0028] Устройство 1 можно использовать в любой установке для РЧ-обработки продуктов.

[0029] Основная установка, содержащая устройство согласно настоящему изобретению (не показано), может находить применение в пищевой промышленности, например, для стерилизации, пастеризации и/или обработки пищевых продуктов в целом, и в частности - молочных и/или яичных продуктов, мучных и зерновых изделий и т.п., как раскрыто и проиллюстрировано в патентах ЕР 2375910 и EP 1912512 принадлежащих заявителю настоящего изобретения.

[0030] Другие перспективные применения относятся к области кожевенного производства и обработки промышленного кожевенного сырья в целом, например, для уменьшения первоначальной относительной влажности кожевенного сырья, поступающего из ванн для дубления, или других видов обработки, применяемой в отрасли.

[0031] Заявителем предложена установка для сушки промышленного кожевенного сырья, использующая устройство для генерирования переменного радиочастотного электромагнитного поля, имеющее плоские электроды для создания, по существу, однородного электромагнитного поля, через которое должно пропускаться обрабатываемое кожевенное сырье.

[0032] Другим вариантом применения аналогичной установки может стать обработка и сушка полимерных материалов, таких как профили и т.д., прошедшие поверхностную обработку с использованием водных красок.

[0033] Установка согласно настоящему изобретению существенно отличается от известных из уровня техники подобных установок конкретной конфигурацией устройства для генерирования переменного радиочастотного электромагнитного поля.

[0034] Устройство 1 в своей основе содержит аппликатор 2 для излучения электромагнитного поля в рабочей зоне 3, генератор 4 колебаний для обеспечения переменного напряжения V_RF и электрического тока I_RF, имеющих заданную величину и заданную частоту, и средства 5 электропитания для подачи напряжения V_CC, по существу, постоянного тока на генератор 4 колебаний.

[0035] Рабочая зона 3 представляет собой зону, через которую должны проходить обрабатываемые продукты, выполненную в соответствии с типом продуктов и конкретными средствами для их подачи в установку.

[0036] Средства подачи, не показанные на схеме и сами по себе известные, могут содержать один или несколько каналов или труб в случае пастообразных, полупастообразных, жидких или порошковых продуктов, или ленточный конвейер, роликовый конвейер или аналогичное устройство в случае насыпных продуктов или промышленных кож, полимерных профилей и крупных продуктов в целом.

[0037] Устройство 1 содержит также связанные со средствами 5 электропитания средства 6 управления для управления электрическими параметрами переменного напряжения V_RF или тока I_RF, подаваемых на аппликатор 2 генератором 4 колебаний.

[0038] Удобно, что средства 6 управления выполнены с возможностью управления электрическими параметрами, относящимися к амплитуде и/или частоте напряжения V_RF и/или тока I_RF, подаваемых на аппликатор 2.

[0039] Средства 6 управления содержат вход 7, подключенный к сети N электропитания, первую электронную цепь 8 управления, соединенную со входом 7 для, по существу, мгновенного изменения таких электрических параметров и, тем самым, мгновенного управления мощностью излучения поля.

[0040] Первая электронная цепь 8 управления имеет также выход 9, соединенный со средствами 5 электропитания, а средства 6 управления содержат вторую электронную цепь 10 управления для регулирования работы генератора 4 колебаний.

[0041] Кроме того, первая цепь 8 управления может управлять электрическими параметрами электрических сигналов, подаваемых на средства 5 электропитания.

[0042] Изменение таких электрических параметров вызовет мгновенное изменение переменного напряжения V_RF и тока I_RF, подаваемых на аппликатор 2.

[0043] Такое изменение напряжения вызовет соответствующее изменение мощности излучаемого в рабочей зоне 3 электромагнитного поля с очень короткой задержкой или без задержки.

[0044] В одном частном, не имеющем ограничительного характера, варианте осуществления первая электронная цепь 8 управления может содержать инвертор 11 для преобразования стандартного напряжения сети N, имеющего постоянную частоту и постоянное среднеквадратичное значение, в напряжение V_INV переменного тока, имеющее регулируемое среднеквадратичное значение и/или регулируемую частоту.

[0045] Удобно, как лучше всего показано на фиг. 1, что средства 5 электропитания могут содержать цепь 12 усилителя со входом 13, присоединенным к выходу 14 инвертора 11, для приема V_INV, при этом выход 15 присоединен к генератору 4 колебаний.

[0046] Цепь 12 усилителя может усиливать и изменять напряжение V_INV на выходе инвертора 11, чтобы обеспечить напряжение V_CC, по существу, постоянного тока для генератора 4 колебаний.

[0047] Цепь 12 усилителя может содержать повышающий трансформатор 16 напряжения, имеющий вход 13, присоединенный к выходу 14 инвертора 11, и выпрямитель 18, расположенный после трансформатора 16 и имеющий выход 15, присоединенный к генератору 4 колебаний.

[0048] В частной конфигурации устройства, предназначенного для обработки пищевых продуктов, напряжение V_INV на выходе 14 инвертора 11 может представлять собой напряжение переменного тока, значение которого находится в диапазоне от 0 В до 400 В, при этом выходное напряжение V_TR трансформатора 16 также будет представлять собой напряжение переменного тока со среднеквадратичным значением, не превышающим 9000 В, тогда как напряжение V_CC постоянного тока на выходе выпрямителя 18 ограничено приблизительно 12000 В.

[0049] Удобно, как лучше всего показано на фиг. 1, что генератор 4 колебаний может содержать по меньшей мере один триод 19 с двумя выводами питания, т.е. анодом А и катодом К, соответственно.

[0050] Триод 19 может также содержать сеточный вывод G, выполненный с возможностью приема управляющего сигнала, предназначенного для изменения электрических параметров сигнала между анодом А и катодом K.

[0051] На фиг. 2 показана вольтамперная характеристика триода со смещением, мгновенная рабочая точка которого лежит на, по существу, прямом отрезке Т.

[0052] В частности, регулируемое смещение рабочей точки Р вдоль такого отрезка вызовет соответствующее заданное изменение напряжения V_RF переменного тока между анодом А и катодом K, представленное на оси x графика, изображенного на фиг. 2.

[0053] Смещение рабочей точки P можно регулировать, изменяя напряжение V_G на сеточном выводе G триода 19, представленное на оси у графика, изображенного на фиг. 2.

[0054] Как лучше всего показано на фиг. 1, смещение триода, действующего в качестве генератора колебаний, обеспечивается таким образом, что на анод А и катод К подается напряжение V_CC постоянного тока, присутствующее на выходе 15 выпрямителя.

[0055] В этом случае напряжение V_RF колебаний на выходе анодного А и катодного К выводов триода 19 может изменяться за счет регулирования формы сигнала напряжения V_G на сеточном выводе G.

[0056] Использование триода 19 в качестве генератора колебаний заданной частоты требует наличия, по существу, периодического напряжения V_G, у которого положительная часть колебания прикладывается к сеточному выводу G.

[0057] В частности, продолжительность положительного сеточного напряжения V_G может быть равна заданной угловой доле периода колебаний напряжения V_RF, подаваемого на аппликатор 2.

[0058] Эта угловая доля, по существу, может быть близка к одной третьей полного угла и, в частности, находиться в диапазоне от приблизительно 80° до приблизительно 150°.

[0059] Кроме того, триод 19 содержит нить F накала с цепью питания, которая сама по себе известна и в дальнейшем здесь не рассматривается.

[0060] Вторая электронная цепь 10 управления может быть присоединена к сеточному выводу G триода 19 для управления сеточным напряжением V_G в соответствии с мгновенным значением напряжения V_INV переменного тока на выходе инвертора 11.

[0061] В частности, как схематически показано на фиг. 1, вторая электронная цепь 10 управления может содержать цепь 21 делителя напряжения, присоединенную ко входу аппликатора 2 для выделения заданной части V_PAR напряжения V_RF.

[0062] Кроме того, вторая электронная цепь 10 управления может содержать цепь 22 сумматора напряжения постоянного тока, расположенную после цепи 21 делителя.

[0063] Цепь 22 сумматора может быть присоединена к сеточному выводу G триода 19 для регулирования среднего значения сеточного напряжения V_G таким образом, чтобы непрерывно поддерживать колебания триода 19.

[0064] Удобно, что средства 6 управления могут содержать программируемое центральное управляющее устройство PLC 23, выполненное с возможностью управления, по меньшей мере, выходным напряжением V_INV инвертора 11, и второй электронной цепью 10 управления для изменения мощности, излучаемой электромагнитным полем, генерируемым аппликатором 2, и для обеспечения постоянных колебаний триода 19.

[0065] В частности, центральное управляющее устройство 23 можно программировать для управления второй электронной цепью 10 управления путем изменения значения напряжения постоянного тока цепи 22 сумматора в соответствии с мгновенным значением напряжения V_RF, подаваемого на аппликатор 2.

[0066] Кроме того, центральное управляющее устройство 23 может содержать интерфейсный блок (не показан), используемый для ввода и/или отображения данных, соответствующих значениям электрических параметров, предоставляемых и/или регистрируемых первой 8 и второй 10 электронными цепями управления.

[0067] В частности, центральное управляющее устройство 23 может содержать алфавитно-цифровую клавиатуру (не показана) для ввода данных, соответствующих значениям требуемого электрического параметра, и дисплей, также не показанный и сам по себе известный, для отображения данных, соответствующих мгновенным значениям таких параметров.

[0068] Цепь 21 делителя, как лучше всего показано на фиг. 3-7, может содержать пару внутренних конденсаторов C_AG, C_GK триода 18, имеющихся между анодом A и сеткой G и между сеткой G и катодом K, соответственно.

[0069] Цепь 21 делителя, как лучше всего показано на фиг. 3, может также содержать катушку индуктивности LAC, введенную между анодом A и сеткой G триода 19, и катушку индуктивности L_B для блокирования постоянной составляющей, имеющую первый вывод 24, электрически связанный с сеточным выводом G.

[0070] Альтернативно, как показано на фиг. 4, цепь 21 делителя может отличаться от показанной на фиг. 3 наличием катушки индуктивности L_GK, подключенной между сеткой G и катодом K триода 19.

[0071] Эта конфигурация обладает преимуществом, состоящим в использовании индуктивности, максимальное рабочее напряжение которой ниже, чем используемое в схеме, показанной на фиг. 3.

[0072] Таким образом, во время работы триода, напряжение между сеткой G и катодом K значительно ниже, чем напряжение между анодом А и сеткой G.

[0073] Удобно, что значение индуктивностей L_AK или L_GK можно изменять во время калибровки для регулирования значения напряжения V_PAR в соответствии с напряжением V_RF, подаваемым на аппликатор 2. В частности, напряжение V_PAR может представлять собой фиксированную часть напряжения V_RF, подаваемого на аппликатор 2.

[0074] Удобно, что напряжение V_PAR может находиться в диапазоне от 10% до 20% значения напряжения V_RF и, предпочтительно, составляет приблизительно 15% значения напряжения V_RF.

[0075] Цепь 22 сумматора может быть подключена после цепи 21 делителя и быть при этом электрически связанной со вторым выводом 25 индуктивности L_B и катодом K триода 19.

[0076] На фиг. 3-7 схематически изображены три различных типа цепи 22 сумматора.

[0077] В частности, в варианте осуществления, показанном на фиг. 3 и 4, цепь 22 сумматора может быть электрически эквивалентна переменному резистору R.

[0078] Альтернативно, как показано на фиг. 5, цепь 22 сумматора может быть электрически эквивалентна генератору напряжения постоянного тока с регулируемой нагрузкой E.

[0079] Удобно, что центральное управляющее устройство 23 можно программировать с целью регулирования омического значения R эквивалентного переменного резистора или значения нагрузки Е эквивалентного генератора в соответствии с мгновенным значением напряжения V_RF, подаваемого на аппликатор 2.

[0080] Удобно, как показано на фиг. 6, что схемы, изображенные на фиг. 4 и фиг. 5, можно скомбинировать для получения цепи 22 сумматора, по существу, эквивалентной переменному резистору R, соединенному последовательно с генератором Е напряжения.

[0081] В этом случае центральное управляющее устройство 22 может быть выполнено с возможностью одновременного регулирования омического значения эквивалентного резистора и электродвижущей силы генератора R.

[0082] Цепь 21 делителя и цепь 22 сумматора могут быть выполнены с возможностью подачи на сеточный вывод G напряжения V_G, по существу, находящегося в противофазе с напряжением V_RF, подаваемым на аппликатор 2.

[0083] На схемах, изображенных на фиг. 3-6, напряжение V_G на входе сеточного вывода G триода 19 получают, суммируя напряжение постоянного тока с регулируемой амплитудой с сигналом V_PAR переменного тока, имеющим, по существу, постоянную амплитуду.

[0084] В еще одной конфигурации второй электронной цепи управления, показанной на фиг. 7, напряжение V_G на сеточном выводе G может быть получено путем суммирования регулируемого напряжения постоянного тока, обеспечиваемого цепью 22 сумматора, с регулируемым напряжением переменного тока, обеспечиваемым цепью 21 делителя.

[0085] Изменение амплитуды напряжения переменного тока, обеспечиваемого цепью 21 делителя, может быть получено путем соответствующего изменения значения емкости конденсаторов C_AG и C_KG триода 19 между анодом А и сеткой G и между сеткой G и катодом K, соответственно.

[0086] Удобно, что центральное управляющее устройство 23 выполнено с возможностью одновременного регулирования значений емкости конденсаторов C_AG и C_GK и омического значения эквивалентного переменного резистора R.

[0087] Кроме того, средства 6 управления могут содержать цепь управления частотой колебаний (не показана), расположенную после триода 19 и выполненную с возможностью изменения частоты напряжения V_RF, подаваемого на аппликатор 2.

[0088] Удобно, как показано на принципиальной блок-схеме, изображенной на фиг. 1, что аппликатор 2 содержит по меньшей мере одну пару электродов 26, 27 для излучения и направления электромагнитного поля в рабочей зоне 3.

[0089] Форма, тип и количество электродов могут быть выбраны в соответствии с конкретным типом установки, для которой предназначено устройство 1, при этом электроды, в частности, могут быть выполнены в соответствии с описанием, приведенным в вышеуказанных патентных документах заявителя настоящего изобретения.

[0090] Например, они могут быть образованы парой обращенных друг к другу пластин, расположенных на заданном расстоянии друг от друга, для излучения, по существу, однородного электромагнитного поля в зазоре между ними; иначе, они могут представлять собой кольцевые электроды с возможностью пропускания через них указанного канала для подачи продуктов таким образом, чтобы продукты могли проходить через поле.

[0091] Удобно, что аппликатор 2 может содержать конденсатор 28 с пластинами 29, 30, электрически соединенными последовательно с электрическими выводами электродов 26, 27.

[0092] Кроме того, конденсатор 28 может быть выполнен с возможностью ограничения электрического тока, обеспечиваемого на выходе средств 5 электропитания, если электроды 26, 27 замкнуты накоротко.

[0093] Это может произойти случайно или вследствие неисправности устройства 1, при этом наличие конденсатора 28 может обеспечить ограничение нагрузки на выходе усилителя 11, тем самым, уменьшая ток, поступающий на триод 18.

[0094] Удобно, что пластины 29, 30 могут быть, по существу, плоскими и обращенными друг к другу, находясь на заданном расстоянии.

[0095] Таким образом, конденсатор может иметь емкость фиксированной величины, способную определять омическое значение импеданса, достаточное для ограничения тока, генерируемого триодом 19, если электроды 26, 27 замкнуты накоротко.

[0096] Кроме того, надлежащее регулирование расстояния между пластинами конденсатора 28 позволит адаптировать значение импеданса аппликатора 2 к импедансу средств 4 электропитания.

[0097] В другом аспекте настоящее изобретение относится к способу управления раскрытым выше устройством 1 для генерирования переменного электромагнитного поля радиочастот, как показано на фиг. 8, который по существу содержит шаг а) обеспечения аппликатора 2 для создания электромагнитного поля в рабочей зоне 3, шаг b) обеспечения генератора 4 колебаний, обеспечивающего переменное напряжение V_RF и переменный ток I_RF, имеющие заданную величину и заданную частоту, для аппликатора 2.

[0098] Далее предусмотрен шаг c) подачи напряжения V_CC, по существу, постоянного тока на генератор 4 колебаний и шаг d) управления, содержащий изменение электрических параметров напряжения, тока и/или частоты, обеспечиваемых для аппликатора 2, при помощи соответствующих средств 6 управления.

[0099] Удобно что шаг d) управления содержит изменение электрических параметров для мгновенного изменения мощности излучаемого электромагнитного поля и регулируемого электропитания, подаваемого на генератор 4 колебаний.

[0100] Кроме того, средства 6 управления содержат инвертор 11, а генератор 4 колебаний содержит триод 19.

[0101] Инвертор 11 предназначен для преобразования сетевого напряжения в напряжение переменного тока, имеющего переменное среднеквадратичное значение и/или переменную частоту.

[0102] При этом на триод 19 подается сеточное напряжение V_G, регулируемое для обеспечения постоянных колебаний триода при изменении напряжения V_INV переменного тока, преобразуемого инвертором 11.

[0103] В частности, шаг d) управления может быть реализован путем изменения переменного напряжения и/или частоты на выходе 14 инвертора 11, не требующего никакой механической регулировки, которая неизбежно повлекла бы за собой задержку реакции установки.

[0104] Шаг d) управления можно выполнять, сохраняя форму сигнала напряжения V_G, подаваемого на сетку G триода 19, по существу, постоянной.

[0105] Управление напряжением V_G на сетке G триода 19 позволит триоду продолжать генерирование колебаний таким образом, чтобы обеспечивать подачу напряжения V_RF с возможностью питания аппликатора 2 между анодом A и катодом К.

[0106] Таким образом, на шаге d) управления будет осуществляться управление положительной частью сеточного напряжения V_G так, чтобы последнее имело продолжительность, равную заданной угловой доле периода колебаний.

[0107] Приведенное выше описание ясно показывает, что устройство согласно настоящему изобретению реализует намеченные цели и, в частности, отвечает требованию об обеспечении мгновенного динамического регулирования мощности излучения электромагнитного поля с целью регулирования температуры обработки продукта при отсутствии задержек.

[0108] Кроме того, если установка работает без нагрузки между электродами, применение инвертора позволит регулировать напряжение до значений более низких, чем рабочие значения напряжения, предотвращая образование электрической дуги.

[0109] Устройство, установка и способ могут подвергаться различным изменениям или модификациям в рамках идеи изобретения, раскрытой в прилагаемой формуле изобретения. Все их детали могут быть заменены другими, технически эквивалентными частями, при этом материалы можно изменять в зависимости от различных потребностей без отступления от объема настоящего изобретения.

[0110] Хотя устройство, установка и способ были раскрыты с конкретными ссылками на прилагаемые чертежи, позиционные обозначения, на которые имеются ссылки в описании и формуле изобретения, используются лишь в целях лучшего понимания изобретения и не ограничивают заявленный объем каким-либо образом.

Изобретение относится к области радиочастотных систем обработки. Устройство для генерирования переменного электромагнитного поля радиочастот в рабочей зоне (3) содержит аппликатор (2) для излучения электромагнитного поля в рабочей зоне (3), генератор (4) колебаний для обеспечения переменного напряжения (V_RF) и электрического тока (I_RF), имеющих заданную величину и заданную частоту, для аппликатора (2), средства (5) электропитания для подачи напряжения (V_CC), по существу, постоянного тока на генератор (4) колебаний, средства (6) управления, связанные со средствами (5) электропитания для регулирования электрических параметров переменного напряжения, переменного тока и/или частоты, обеспечиваемых для аппликатора (2) генератором (4) колебаний. Средства (6) управления содержат входной порт (7), подключенный к сети (N) электропитания, первую электронную цепь (8) управления, соединенную с указанным входным портом (7) для, по существу, мгновенного изменения электрических параметров и мгновенного управления мощностью излучения поля, вторую электронную цепь (10) управления для регулирования работы генератора (4) колебаний. Первая электронную цепь (8) имеет выход (9), подключенный к средствам (5) электропитания. Установка содержит устройство и способ управления устройством. 3 н. и 9 з.п. ф-лы, 8 ил.

1. Устройство для генерирования переменного электромагнитного поля радиочастот в рабочей зоне (3), содержащее:

аппликатор (2) для излучения электромагнитного поля в рабочей зоне (3);

генератор (4) колебаний для обеспечения переменного напряжения (V_RF) и переменного тока (I_RF), имеющих заданную величину и заданную частоту;

средства (5) электропитания для подачи напряжения (V_CC), по существу, постоянного тока на указанный генератор колебаний;

средства (6) управления, связанные с указанными средствами (5) электропитания, предназначенные для управления электрическими параметрами указанного переменного напряжения (V_RF) переменного тока, переменного тока (I_RF) и/или частотой, подаваемых на указанный аппликатор (2) указанным генератором (4) колебаний;

причем указанные средства (6) управления содержат входной порт (7), подключенный к электрической сети (N), соединенную с указанным входным портом (7) первую электронную цепь (8) управления для, по существу, мгновенного изменения указанных электрических параметров и мгновенного управления мощностью излучения поля, вторую электронную цепь (10) управления для регулирования работы указанного генератора (4) колебаний, при этом указанная первая электронная цепь (8) управления имеет выходной порт (9), соединенный с указанными средствами (5) электропитания,

отличающееся тем, что указанная первая электронная цепь (8) управления представляет собой инвертор (11), выполненный с возможностью преобразования напряжения (N) электрической сети, имеющего постоянную частоту и постоянное среднеквадратичное значение, в напряжение (V_INV) переменного тока, имеющее регулируемое среднеквадратичное значение и/или регулируемую частоту, при этом указанный генератор (4) колебаний содержит триод (19) с сеточным выводом (F), причем указанная вторая электронная цепь (10) управления присоединена к сеточному выводу (G) указанного триода (19) для управления сеточным напряжением (V_G) в соответствии с мгновенным значением напряжения (V_INV) переменного тока на выходе (14) указанного инвертора (11).

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что указанная вторая электронная цепь (10) управления содержит делитель (21) напряжения, присоединенный к указанному аппликатору (2) для выделения заданной части (V_PAR) напряжения.

3. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что указанная вторая электронная цепь (10) управления после указанного делителя (21) содержит цепь (22) сумматора напряжения постоянного тока, присоединенную к указанному сеточному выводу (G) указанного триода (19), чтобы настраивать среднее значение сеточного напряжения (V_G) и обеспечивать непрерывное колебание указанного триода (19).

4. Устройство по п. 3, отличающееся тем, что указанная цепь (22) сумматора содержит эквивалентный переменный резистор (R) и/или эквивалентный генератор (Е) напряжения с регулируемой нагрузкой.

5. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что указанные средства (6) управления содержат программируемое центральное управляющее устройство (23), выполненное с возможностью управления, по меньшей мере, выходным напряжением (V_INV) указанного инвертора (11) и указанной второй электронной цепью (10) управления для изменения мощности, излучаемой генерируемым электромагнитным полем, и для обеспечения постоянного колебания указанного триода (19).

6. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что указанные средства (5) электропитания содержат усилитель (12), имеющий высоковольтный трансформатор (16), присоединенный к указанному выходу (14) указанного инвертора (11), и выпрямитель (18), присоединенный к выходу (15) трансформатора и к указанному генератору (4) колебаний, при этом указанный усилитель (12) выполнен с возможностью обеспечения указанного напряжения (V_CC), по существу, переменного тока на указанном выходе (15).

7. Устройство по п. 4, отличающееся тем, что указанный усилитель (12) содержит вход (13), присоединенный к указанному выходу (14) указанного инвертора (11), и выход (15), присоединенный к указанному генератору (4) колебаний.

8. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что указанный аппликатор (2) содержит по меньшей мере одну пару электродов (26, 27) для излучения и направления электромагнитного поля в указанной рабочей зоне (3).

9. Устройство по п. 8, отличающееся тем, что указанный аппликатор (2) содержит конденсатор (28) с пластинами (29, 30), электрически соединенными последовательно с указанными электродами (26, 27).

10. Устройство по п. 9, отличающееся тем, что указанные пластины (29, 30) являются, по существу, плоскими и находятся на фиксированном расстоянии друг от друга.

11. Способ управления устройством (1) для генерирования переменного электромагнитного поля радиочастот, содержащий следующие шаги:

a) обеспечивают аппликатор (2) для излучения электромагнитного поля в рабочей зоне (3);

b) обеспечивают генератор (4) колебаний, предназначенный для обеспечения переменного напряжения (V_RF) переменного тока и тока (I_RF) заданной величины и заданной частоты для указанного аппликатора (2);

c) подают напряжение (V_CC), по существу, постоянного тока на указанный генератор (4) колебаний;

d) управляют электрическими параметрами напряжения (V_RF), тока (I_RF) и/или частоты, обеспеченными для указанного аппликатора (2), используя средства (6) управления;

при этом указанный шаг d) управления содержит изменение указанных электрических параметров для мгновенного изменения мощности излучения электромагнитного поля и регулируемого электропитания, подаваемого на указанный генератор (4) колебаний;

при этом указанные средства (6) управления содержат инвертор (11), а указанный генератор (4) колебаний содержит триод (19), причем указанный инвертор (11) выполнен с возможностью преобразования напряжения (N) сети в напряжение переменного тока, имеющего изменяемое среднеквадратичное значение и изменяемую частоту;

причем указанные средства (6) управления выполнены с возможностью подачи сеточного напряжения (V_G), регулируемого в соответствии с мгновенным значением указанного напряжения переменного тока, преобразуемого указанным инвертором (11), для обеспечения непрерывного колебания указанного триода (19) посредством изменения напряжения (V_INV) переменного тока, преобразуемого указанным инвертором (11).

12. Установка для обработки продуктов переменным электромагнитным полем в радиочастотном диапазоне, отличающаяся тем, что она содержит рабочую зону (3), предназначенную для помещения в нее подлежащих обработке продуктов, и устройство (1) для генерирования переменного электромагнитного поля радиочастот в заданной рабочей зоне (3) по одному или более из пп. 1-10.