СВЧ установка непрерывно-поточного действия с состыкованными вершинами конических резонаторов для дефростации и разогрева молозива животных Российский патент 2022 года по МПК A47J39/00 

Предлагаемое изобретение относится к агропромышленному комплексу и может быть использовано в фермах, где содержатся крупный рогатый скот, лошади, верблюды, козы и т.д., для дефростации и разогрева молозива животных.

Известно, что при использовании традиционных установок (БМА-50, Прималакт, РМ2 и др.) процесс размораживания и разогрева молозива животных в полиэтиленовых бутылках в пароводяной смеси длится 1,5-2 часа. Для уменьшения продолжительности технологического процесса предлагается воздействовать на замороженное сырье электромагнитным полем сверхвысокой частоты (ЭМПСВЧ) (2450 МГц, 12,24 см), что способствует сохранить кормовую ценность продукта. Разработаны СВЧ установки с разными конструкционными исполнениями объемных резонаторов, позволяющих размораживать предварительно измельченное сырье, или в виде брикетов, размером, соответствующим глубине проникновения волны.

В том числе известна СВЧ установка непрерывно-поточного действия с коническими резонаторами для размораживания и разогрева коровьего молозива (патент № 2744423 РФ, МПК А47J.39/00) [1]. Установка содержит вертикально расположенные усеченные конические резонаторы, имеющие общее перфорированное неферромагнитное основание, и обеспечивает дефростацию сырья, загруженного в виде мелких брикетов, заготовленных в специальных формах.

Известна микроволновая установка для размораживания коровьего молозива, содержащая квазитороидальный резонатор, работающая в периодическом режиме [2]. При этом сырье замораживают в силиконовых тарах и перед размораживанием освобождают от тары и загружают через внутренний цилиндр в конденсаторную часть квазитороидального резонатора (патент № 2694944). Но в условиях фермерских хозяйств, преимущественно сырье замораживают в пластиковых бутылках, объемом 1 − 1,5 литра.

Поэтому задачей изобретения является разработка СВЧ установки непрерывно-поточного действия с резонаторами, позволяющими разделить процессы дефростации и разогрева замороженного сырья, освобожденного от пластиковых бутылок.

Технический результат достигается тем, что СВЧ установка непрерывно-поточного действия с состыкованными вершинами конических резонаторов для дефростации и разогрева содержит два вертикально расположенных усеченных конических резонатора, состыкованных усеченными вершинами с помощью неферромагнитной цилиндрической муфты, причем на основаниях усеченных конических резонаторов по периметру со сдвигом на 120 градусов установлены магнетроны с воздушным охлаждением, излучатели от которых направлены в соответствующие резонаторы, при этом внутри верхнего усеченного конического резонатора с соприкосновением на опорные ролики соосно установлен диэлектрический контейнер на диэлектрическом валу от электродвигателя, выполненный в виде соосно расположенных усеченных конусов без оснований, где кольцевое пространство разделено на отсеки, причем к внутренней поверхности нижнего усеченного конического резонатора под цилиндрической неферромагнитной муфтой прикреплена диэлектрическая направляющая в виде усеченного конуса без оснований вершиной вниз, а под ним диэлектрическая коническая направляющая без основания, вершиной вверх, далее под ней к резонатору прикреплен диэлектрический конический накопитель с шаровым краном на вершине, при этом на основании верхнего усечённого конического резонатора предусмотрен запредельный волновод, наклоненный в соответствии с углом наклона отсеков, причем конструкционные размеры усеченных конических резонаторов согласованы с длиной волны, а их вершины усечены диаметром не более четверти длины волны.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежами, на которых представлено:

пространственное изображение СВЧ установки непрерывно-поточного действия с состыкованными вершинами конических резонаторов для дефростации и разогрева молозива животных (вид спереди в разрезе) (фиг. 1);

схематическое изображение СВЧ установки непрерывно-поточного действия с состыкованными вершинами конических резонаторов для дефростации и разогрева молозива животных (вид спереди в разрезе) (фиг. 2).

пространственные изображения диэлектрического контейнера с отсеками (фиг. 3).

СВЧ установка непрерывно-поточного действия с состыкованными вершинами конических резонаторов для дефростации и разогрева молозива животных содержит:

верхний усечённый конический резонатор 1,

диэлектрический контейнер 2 с отсеками 3 образованными между двумя соосно расположенными усеченными конусами,

магнетроны на основании верхнего усеченного конического резонатора 4,

диэлектрический вал 5 для ращения диэлектрического контейнера 2,

цилиндрическая неферромагнитная муфта 6,

нижний усечённый конический резонатор 7,

диэлектрическая направляющая в виде усеченного конуса 8,

диэлектрическая коническая направляющая 9,

диэлектрический конический накопитель 10,

шаровой кран 11,

магнетроны на основании нижнего усеченного конического резонатора 12,

опорные ролики 13,

замороженное сырье 14 без пластиковой бутылки,

запредельный волновод 15.

СВЧ установка непрерывно-поточного действия для дефростации и разогрева молозива животных собрана из двух вертикально расположенных усеченных конических резонаторов 1, 7 состыкованных усеченными вершинами с помощью неферромагнитной цилиндрической муфты 6. На основаниях усеченных конических резонаторов 1, 7 по периметру со сдвигом на 120 градусов установлены магнетроны 4, 12 с воздушным охлаждением, излучатели от которых направлены в соответствующие резонаторы 1, 7. Внутри верхнего усеченного конического резонатора 1 соосно на диэлектрическом валу 5 от электродвигателя установлен диэлектрический контейнер 2. Он выполнен в виде соосно расположенных усеченных конусов без оснований, где кольцевое пространство разделено на отсеки для размещения замороженного сырья, освобожденного от пластиковых бутылок. Между верхним усечённым коническим резонатором 1 и диэлектрическим контейнером 2 расположены опорные ролики 13.

К внутренней поверхности нижнего усеченного конического резонатора 7 под цилиндрической неферромагнитной муфтой 6 прикреплена диэлектрическая направляющая в виде усеченного конуса 8 без оснований, вершиной вниз, а под ним − диэлектрическая коническая направляющая 9 без основания, вершиной вверх. Далее под ней (9) к резонатору 7 прикреплен диэлектрический конический накопитель 10 с шаровым краном 11 на вершине. На основании верхнего усечённого конического резонатора 1 предусмотрен запредельный волновод для загрузки замороженного сырья 14. Он наклонен в соответствии с углом наклона отсеков 3. Конструкционные размеры: диаметр основания, угол наклона образующей конуса, высота конуса согласованы с длиной волны. Вершины конических резонаторов усечены диаметром не более четверти длины волны.

Технологический процесс дефростации и разогрева молозива животных в СВЧ установке непрерывно-поточного действия с состыкованными вершинами конических резонаторов происходит следующим образом.

Включить электропривод (диэлектрический вал 5) диэлектрического контейнера 2, который начинает медленно вращаться, опираясь на ролики 13. Закрыть шаровой кран 11. Загрузить замороженное сырье 14 без пластиковой бутылки через запредельный волновод 15 все отсеки 3 диэлектрического контейнера 2. Включит сверхвысокочастотные генераторы (магнетроны 4), после чего в верхнем усеченном коническом резонаторе 1 возбуждается электромагнитное поле сверхвысокой частоты (ЭМПСВЧ). Замороженное сырье в процессе вращения диэлектрического контейнера 2 равномерно нагревается, происходит послойная дефростация сырья, в зависимости от глубины проникновения волны, жидкое молозиво стекает через неферромагнитную муфту 6 в нижний усеченный конический резонатор 7, а именно в диэлектрическую направляющую 8 в виде усеченного конуса. Включить сверхвысокочастотные генераторы (магнетроны 12), после чего в нижнем усеченном коническом резонаторе 7 возбуждается ЭМПСВЧ, жидкое сырье в диэлектрическом усеченном конусе 8 эндогенно нагревается, вытекает из него и стекает по поверхности диэлектрического конического направляющего 9, нагревается. Далее сырье накапливается в диэлектрическом коническом накопителе 10 и продолжает эндогенно нагреваться до 38 - 40°С. Датчик температуры расположен около шарового крана 11. Такое ступенчатое воздействие ЭМПСВЧ обеспечивает более равномерный эндогенный нагрев жидкого сырья.

Открывая шаровой кран 11 можно слить молозиво для выпойки телятам. Около усеченных вершин конических резонаторов 1 и 7 напряженность электрического поля достаточно высокая (1 - 1,2 кВ/см) для обеспечения низкотемпературного обеззараживания жидкого молозива.

Источники информации

1. Патент № 2744423 РФ, МПК А47J.39/00. СВЧ установка непрерывно-поточного действия с коническими резонаторами для размораживания и разогрева коровьего молозива / Новикова Г.В., Просвирякова М.В., Михайлова О.В., Замятина И.М., Тихонов А.А., Тараканов Д.В. / заявитель и патентообладатель НГИЭУ (RU). - № 2020131230; заявл. 10.09.2020. Бюл. № 7 от 09.03.2021. - 10 с.

2. Патент № 2694944 РФ, МПК А47J.39/00. Микроволновая установка для размораживания коровьего молозива / Г.В. Новикова, Д.В. Поручиков, А.Н. Васильев, И.Г. Ершова, М.В. Белова; заявитель и патентообладатель ФГБНУ «ФНАЦ ВИМ» (RU). - № 2018143727; заявл. 11.12. 2018. Бюл. № 20 от 18.07.2019. - 12 с.

Предлагаемое изобретение относится к агропромышленному комплексу и может быть использовано в фермах, где содержатся крупный рогатый скот, лошади, верблюды, козы и т.д., для дефростации и разогрева молозива животных. СВЧ установка содержит два вертикально расположенных усеченных конических резонатора 1, 7. Они состыкованы усеченными вершинами с помощью неферромагнитной цилиндрической муфты 6. На основаниях усеченных конических резонаторов 1, 7 по периметру со сдвигом на 120 градусов установлены магнетроны 4, 12 с воздушным охлаждением, излучатели от которых направлены в соответствующие резонаторы. Внутри верхнего усеченного конического резонатора 1 с соприкосновением на опорные ролики 13, соосно установлен диэлектрический контейнер 2 на диэлектрическом валу 5 от электродвигателя. Диэлектрический контейнер 2 выполнен в виде соосно расположенных усеченных конусов, где кольцевое пространство разделено на отсеки 3. К внутренней поверхности нижнего усеченного конического резонатора 7 под цилиндрической неферромагнитной муфтой 6 прикреплена диэлектрическая направляющая 8 в виде усеченного конуса, вершиной вниз. Под ним расположена диэлектрическая коническая направляющая 9, вершиной вверх. Под ней (9) к резонатору 7 прикреплен диэлектрический конический накопитель 10 с шаровым краном 11 на вершине. На основании верхнего усечённого конического резонатора 1 предусмотрен запредельный волновод 15, наклоненный в соответствии с углом наклона отсеков 2. Конструкционные размеры усеченных конических резонаторов 1, 7 согласованы с длиной волны, а их вершины усечены диаметром не более четверти длины волны. 3 ил.

СВЧ установка непрерывно-поточного действия с состыкованными вершинами конических резонаторов для дефростации и разогрева содержит два вертикально расположенных усеченных конических резонатора, состыкованные усеченными вершинами с помощью неферромагнитной цилиндрической муфты,

причем на основаниях усеченных конических резонаторов по периметру со сдвигом на 120 градусов установлены магнетроны с воздушным охлаждением, излучатели от которых направлены в соответствующие резонаторы,

при этом внутри верхнего усеченного конического резонатора с соприкосновением на опорные ролики соосно установлен диэлектрический контейнер на диэлектрическом валу от электродвигателя, выполненный в виде соосно расположенных усеченных конусов, где кольцевое пространство разделено на отсеки,

причем к внутренней поверхности нижнего усеченного конического резонатора под цилиндрической неферромагнитной муфтой прикреплена диэлектрическая направляющая в виде усеченного конуса, вершиной вниз, а под ним диэлектрической конической направляющей, вершиной вверх, далее под ней к резонатору прикреплен диэлектрический конический накопитель с шаровым краном на вершине, при этом на основании верхнего усечённого конического резонатора предусмотрен запредельный волновод, наклоненный в соответствии с углом наклона отсеков, причем конструкционные размеры усеченных конических резонаторов согласованы с длиной волны, а их вершины усечены диаметром не более четверти длины волны.