УСТРОЙСТВО ДЛЯ СВЧ СУШКИ РАЗЛИЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ В ТОНКОМ СЛОЕ Российский патент 2020 года по МПК F26B17/04 F26B3/347 

Устройство предназначено для сушки сверхвысокочастотным (СВЧ) электромагнитным полем различных материалов в тонком слое и позволяет сушить как сыпучие материалы технического назначения, так и сельскохозяйственную и пищевую продукцию. Область техники, к которой относится изобретение.

Изобретение относится к технологии сушки СВЧ электромагнитным полем различных материалов в тонком слое. Оптимальная толщина слоя составляет от 1 до 15 мм в зависимости от вида и свойств сушимого материала. Можно сушить сыпучие материалы технического назначения: древесные опилки, мелкодисперсный уголь, порошки и многое другое. Также устройство позволяет сушить сельскохозяйственную и пищевую продукцию: резанные фрукты и овощи, зерно, травы и тому подобное.

Уровень техники

Предлагаемое устройство имеет низкие массогабаритные характеристики и обеспечивает более эффективное использование СВЧ энергии по сравнению с существующими СВЧ сушилками конвейерного типа. Такие сушилки представлены на сайтах [http://materialdryer.ru,. http://agroserver.ru/b/img/900915/l 111447/]. В них тонкий слой материала, расположенного на конвейерной ленте, перемещается в протяженной камере, в которую подается СВЧ мощность от нескольких СВЧ генераторов, расположенных вдоль камеры. Например, в патенте [Патент РФ, кл. Н05В 6/64 №2050704] (прототип) описывается 3-х ярусная конвейерная система, в которой излучатели СВЧ генераторов располагаются практически вплотную друг к другу, и поля от них будут пересекаться. Это приводит к значительному снижению суммарной СВЧ мощности, так как генераторы в таких устройствах не синхронизированы. Чтобы избежать сильного влияния друг на друга, приходится располагать их на достаточно большом расстоянии друг от друга вдоль устройства [. http://agroserver.ru/b/img/900915/l 111447/], а это приводит к увеличению габаритных размеров и, следовательно, к возрастанию веса всего устройства. К тому же в таких устройствах неизвестна эффективность использования СВЧ мощности в процессе сушки, поскольку тонкий слой материала имеет объем во много раз меньше объема камеры, в которой создается СВЧ поле, и он может поглотить только часть мощности этого поля. Не поглощенная материалом часть энергии СВЧ поля идет на нагрев элементов устройства.

Технический результат - уменьшение массогабаритных характеристик по сравнению с существующими устройствами по СВЧ сушке, повышение коэффициента использования СВЧ энергии и, как следствие, снижение энергозатрат на единицу сушимой продукции.

Сущность изобретения

В предлагаемом изобретении в качестве СВЧ генераторов используются модули, которые работают на принципе когерентного сложения мощностей генераторов на магнетронах для получения необходимой суммарной мощности [патент РФ №2394357]. СВЧ модули (1) располагаются под многоуровневой конвейерной системой, каждая лента которой находится на заданном расстоянии от излучателей модулей (фиг. 1). СВЧ поле распространяется от излучателей вертикально вверх, и, проходя через все слои материала на каждой ленте, поглощается им до полного затухания. Ленты конвейера движутся синхронно со скоростью, обеспечивающей необходимую влажность сушимого материала на выходе.

Устройство для СВЧ сушки различных материалов в тонком слое состоит из многоуровневой конвейерной системы и нескольких СВЧ модулей, количество которых определяется требуемой производительностью устройства, а количество магнетронов в одном модуле определяется конфигурацией устройства. СВЧ модули располагаются под конвейерной системой так, что СВЧ поле от излучателей направлено вертикально вверх. Расстояние от излучателей до верхней ленты нижнего конвейера равно четверти длины волны излучения ( λ), а расстояние между верхними лентами всех конвейеров равно или кратно половине длины волны излучения ( λ). Это связано с волновой природой распространения электромагнитного поля, максимумы которого приходятся на верхние ленты с располагаемым на них материалом, который будет нагреваться. Часть СВЧ поля поглотиться материалом на нижнем конвейере, прошедшая часть поля будет поглощаться в слоях материала на последующих конвейерах до полного затухания. При установившемся режиме работы устройства материал на нижнем конвейере будет иметь минимальную влажность и не сильно поглощать СВЧ поле, а максимум поглощения поля будет на верхнем конвейере на материале с исходной влажностью. В результате эффективность использования мощности СВЧ поля приближается к максимальному. Все конвейеры приводятся в движение от одного управляемого двигателя, синхронно движутся навстречу друг другу, и материал всегда будет перемещаться через максимумы СВЧ поля с одинаковой скоростью. Регулировкой скорости движения всего конвейера можно получать на выходе материал с требуемой влажностью.

Осуществление изобретения

Устройство представляет собой многоуровневую конвейерную систему, состоящую из нескольких ленточных конвейеров (4), расположенных друг над другом, как показано на схеме (фиг. 1), и имеет общий привод (на схеме не показан), обеспечивающий синхронное движение лент навстречу друг другу. На схеме стрелки указывают направление движения каждой ленты. Материал (5) на входе из устройства загрузки-загрузочного бункера (2) подается на верхний конвейер. Перемещаясь через СВЧ поле и нагреваясь, материал пересыпается на нижний конвейер и, проходя через более интенсивное поле в обратном направлении, нагревается еще больше; и так далее до устройства выгрузки в приемный бункер (3) на выходе. В качестве ленты транспортера используется пропилен (либо другой материал с низким коэффициентом поглощения СВЧ поля) в виде сетки, с подходящим размером ячейки, или сплошной ленты требуемой толщины. С каждой стороны многоуровневого конвейера расположены блоки вентиляторов (7), один из которых нагнетает воздух, а другой вытягивает его (фиг. 2). Воздух удаляет из зоны конвейера влагу, покидающую материал при нагреве, и охлаждает поверхность материала и движущиеся элементы конвейеров. Под нижней лентой нижнего конвейера располагаются СВЧ модули с излучателями (1), формирующими диаграмму направленности СВЧ поля вертикально вверх. Каждый СВЧ модуль создает вертикальную зону нагрева материала на всех конвейерах. Расстояние между СВЧ модулями вдоль конвейера выбирается из условия минимального взаимодействия их СВЧ полей (должно быть не менее одного метра), и достаточной степени охлаждения сушимого материала при перемещении от одной зоны нагрева до другой. В случае применения магнетронов для бытовых СВЧ печей, работающих в диапазоне частот 2430÷2470 МГц, что соответствует длине волны ~12 см, расстояние между срезами излучателей и верхней лентой нижнего конвейера равно 30 мм, а между верхними лентами всех конвейеров - 60 мм. Между блоками вентиляторов и устройством, а также и с других его сторон, располагается металлическая сетка (6), обеспечивающая защиту окружающего пространства от неиспользуемого СВЧ поля (фиг. 2). Блоки вентиляторов и сетка СВЧ защиты выполняются с возможностью обеспечения доступа к устройству для его обслуживания. С пульта управления включаются СВЧ модули, блоки вентиляторов, привод конвейера, и осуществляется изменение скорости движения конвейера.

Устройство предназначено для сушки сверхвысокочастотным (СВЧ) электромагнитным полем различных материалов в тонком слое и позволяет сушить как сыпучие материалы технического назначения, так и сельскохозяйственную и пищевую продукцию. Устройство для СВЧ сушки различных материалов в тонком слое состоит из многоуровневой конвейерной системы, имеющей на входе устройство загрузки, а на выходе устройство выгрузки, СВЧ модулей, каждый из которых включает в себя несколько СВЧ генераторов, собранных по схеме сложения мощностей магнетронов, блоков вентиляторов и СВЧ защиты в виде металлической сетки, причем СВЧ модули располагаются под многоуровневой конвейерной системой, расстояние от излучателей СВЧ модулей до верхней ленты нижнего конвейера равно четверти длины волны излучения ( λ), а расстояние между верхними лентами всех конвейеров равно или кратно половине длины волны излучения ( λ). Технический результат - уменьшение массогабаритных характеристик по сравнению с существующими устройствами по СВЧ сушке, повышение коэффициента использования СВЧ энергии и, как следствие, снижение энергозатрат на единицу сушимой продукции. 2 ил.

Устройство для СВЧ сушки различных материалов в тонком слое состоящее из многоуровневой конвейерной системы, имеющей на входе устройство загрузки, а на выходе устройство выгрузки, СВЧ модулей, каждый из которых включает в себя несколько СВЧ генераторов, собранных по схеме сложения мощностей магнетронов, блоков вентиляторов и СВЧ защиты в виде металлической сетки, отличающееся тем, что СВЧ модули располагаются под многоуровневой конвейерной системой, расстояние от излучателей СВЧ модулей до верхней ленты нижнего конвейера равно четверти длины волны излучения ( λ), а расстояние между верхними лентами всех конвейеров равно или кратно половине длины волны излучения ( λ).