СПОСОБ СВЕРХВЫСОКОЧАСТОТНОЙ ТЕПЛОВОЙ И НЕТЕПЛОВОЙ ОБРАБОТКИ СЫРЬЯ Российский патент 2023 года по МПК F26B3/347 

Изобретение предназначено для пищевой, строительной, лесной и деревообрабатывающей промышленностей.

Известен способ сушки древесины и установка для его реализации, который позволяет обеспечить облучение древесины более качественно и эффективное удаление из нее воды (Патент на изобретение №2319088 RU, МПК F26B 8347, F26B 9/06, опубл. 10.03.2008, бюл. №7).

Недостатком данного способа является то, что воздействию электромагнитного поля сверхвысокой частоты подвергается только древесина, уложенная на поддон в камере при сложности конструкции установки и большом энергопотреблении.

Известен способ и установка для сушки древесины, который позволяет уложенный штабель брусьев древесины облучать равномерно по всему объему через рупорную антенну с вращающейся поляризацией (Патент на изобретение №2157490 RU, МПК F26B 9/06, F26B 3/347, опубл. 10.10.2000, бюл. 28).

Недостатком данного способа является достаточно сложная конструкция стенок излучателей и рабочей камеры в виде сотовых экранов и высокое энергопотребление.

Известен способ сушки древесины и установка для его осуществления, которая содержит сушильную камеру для размещения в ней штабеля пиломатериалов с использованием диэлектрических прокладок, СВЧ-излучатели, соединенные с СВЧ-генераторами с использованием волноводов и согласующих устройств для обеспечения перемещения СВЧ-излучателей по направляющим путям вдоль камеры. (Патент на изобретение №2228497 RU, МПК F26B 3/347, опубл. 10.05.2004, бюл. 13).

Недостатком данного способа является сложность осуществления, требующая перемещения излучателей вдоль штабеля.

Известен способ модифицирования волокнистых материалов неорганическими солями в поле сверхвысокочастотного излучения, который приводит к повышению интенсивности протекания основных его стадий. (Патент на изобретение №2441952 RU, МПК D06M 10/0,4, опубл. 22.07.2010, бюл. №4).

Недостатком данного способа является то, что воздействию электромагнитного поля сверхвысокой частоты подвергается только волокнистый материал и высокие энергетические затраты на его обработку.

Известна установка нетепловой модификации полимеров в СВЧ электромагнитном поле, в которой осуществляется нетепловая модификация физико-механических свойств полимерных материалов (Патент на изобретение №2702897 RU, МПК Н05В 6/64, опубл. 28.12.2018, бюл. №29).

Недостатком конструкции данной установки является возможность обработки только тонких полимерных материалов, сложность процесса модификации полимеров в СВЧ электромагнитном поле.

Известна конструкция устройства термообработки материалов и изделий в электромагнитном СВЧ-поле, заключающаяся в том, что объект термообработки протягивают через узкие продольные щели, пропускают электромагнитные СВЧ-волны через волноводные отрезки. Достигается это тем, что электромагнитные СВЧ-волны через соответствующие волноводные отрезки пропускают одновременно в прямом и обратном направлении через объект обработки с измененной плоскостью поляризации, отраженными от установленных трансформаторов поляризации, расположенных на концах соответствующих волноводных отрезков.

Вышеупомянутое устройство содержит СВЧ-генератор, на выходе из которого установлен волноводно-коаксиальный переход, волноводные отрезки, в которых выполнены узкие продольные щели, экран, установленный между волноводными отрезками, ферритовые вентили, установленные на входе первого и последнего волноводных отрезков, ловушки СВЧ энергии на входе первого и на выходе последнего волноводных отрезков, делитель мощности, волноводные переходы, трансформаторы поляризации, дополнительные ферритовые вентили, установленные на входе волноводных отрезков со второго до последнего, 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, выходы волноводных отрезков соединены с соответствующими трансформаторами поляризации (Патент на изобретение №2241318 RU, МПК Н05В 6/64, опубл. 27.11.2004, бюл. №33).

Недостатком данного способа является его сложность конструкции, возможность обработки только тонких диэлектриков в электромагнитном СВЧ поле, подразумевающим непосредственный нагрев, а не нетепловую модификацию полимеров с малыми диэлектрическими потерями.

Технической задачей изобретения является снижение удельного энергопотребления на единицу обрабатываемого материала путем одновременной и непрерывной сверхвысокочастотной тепловой и нетепловой обработки различных материалов.

Техническая задача достигается тем, что в способе сверхвысокочастотной тепловой и нетепловой обработки сырья, заключающемся в обработке материалов в поле сверхвысокочастотного излучения, согласно изобретению, первый и второй материалы обрабатывают одновременно, причем первый материал подают в технологический блок нетепловой СВЧ модификации через отверстия вдоль широких стенок прямоугольного волновода, а второй материал укладывают на поддон в технологический блок тепловой СВЧ модификации посредством устройства загрузки-выгрузки.

Изобретение позволяет обрабатывать различные виды материалов при одних и тех же энергетических затратах, тем самым значительно повышая энергетическую и экономическую эффективности при одновременной сверхвысокочастотной тепловой и нетепловой обработке, чем при их отдельной обработке.

Одновременная сверхвысокочастотная тепловая и нетепловая обработка материалов обеспечивает снижение удельного энергопотребления на единицу обрабатываемого материала, поэтому высокая экономическая эффективность обеспечивает целесообразность применения данного способа.

Предложенный способ может быть применен для сверхвысокочастотной тепловой и нетепловой обработки, например, пиломатериалов и полимерных масел, зерна и сена, молока в потоке и овощей.

Способ осуществляется следующим образом.

Источник СВЧ энергии 11 (чертеж), состоящий из блока питания 6 и СВЧ генератора 1, преобразовывает энергию, полученную от сети 220 В, 50 Гц в СВЧ энергию, которая поступает в технологический блок нетепловой СВЧ модификации 12 по линии передачи 2 в рабочую камеру нетепловой СВЧ модификации 3, где осуществляется непрерывная обработка первого материала, который подается с помощью устройства загрузки-выгрузки 8, например, пропускают через отверстия вдоль широких стенок прямоугольного волновода. Далее СВЧ энергия из рабочей камеры нетепловой СВЧ модификации 3 по линии передачи 4 поступает в технологический блок тепловой СВЧ модификации 13, где происходит обработка второго материала в рабочей камере тепловой СВЧ модификации 5, который подается с помощью устройства загрузки-выгрузки 10, например, укладывают на поддон. Оба технологических блока нетепловой и тепловой СВЧ модификации 12 и 13 объединены в рабочую камеру гибридного типа 14.

При тепловой СВЧ модификации вся поступившая СВЧ энергия в технологический блок тепловой СВЧ модификации 13 тратится на термообработку диэлектрика.

В вспомогательное оборудование рабочей камеры гибридного типа 14 кроме устройств загрузки - выгрузки 8 и 10 входят блок управления 7 и воздуходувка или воздушная система 9, используемая в технологическом блоке тепловой СВЧ модификации 13 для удаления паров из рабочей камеры тепловой СВЧ модификации 5.

Пример 1. Сверхвысокочастотная тепловая и нетепловая обработка полимерных масел и пиломатериалов.

Энергия сверхвысокой частоты от СВЧ генератора частотой 2450 МГц поступает в технологический блок нетепловой СВЧ модификации, где осуществляется обработка полимерных масел, далее энергия сверхвысокой частоты поступает в технологический блок тепловой СВЧ модификации, в котором осуществляется обработка пиломатериалов.

Пример 2. Сверхвысокочастотная тепловая и нетепловая обработка сена и зерна.

Энергия сверхвысокой частоты от СВЧ генератора частотой 2450 МГц поступает в технологический блок нетепловой СВЧ модификации, где осуществляется обработка зерна в потоке, далее энергия сверхвысокой частоты поступает в технологический блок тепловой СВЧ модификации, в котором осуществляется обработка сена.

Пример 3. Сверхвысокочастотная тепловая и нетепловая обработка молока в потоке и овощей.

Энергия сверхвысокой частоты от СВЧ генератора частотой 2450 МГц поступает в технологический блок нетепловой СВЧ модификации, где осуществляется обработка молока в потоке, которое перекачивается насосом в стеклянной колбе, проходящей через широкие стенки волновода, далее энергия сверхвысокой частоты поступает в технологический блок тепловой СВЧ модификации, в котором осуществляется обработка овощей.

В результате одновременной сверхвысокочастотной тепловой и нетепловой обработки сырья (пиломатериалы и полимерные масла, зерно и сено, молоко в потоке и овощи) обеспечивается снижение удельного энергопотребления на единицу обрабатываемого материала, а высокая экономическая эффективность обеспечивает целесообразность его применения.

Изобретение предназначено для пищевой, строительной, лесной и деревообрабатывающей отраслей промышленности. Источник СВЧ-энергии преобразовывает энергию, полученную от сети 220 В, 50 Гц, в СВЧ-энергию, которая поступает в технологический блок нетепловой СВЧ-модификации по линии передачи, где осуществляется непрерывная обработка первого материала, который подается с помощью устройства загрузки-выгрузки, например, пропускают через отверстия вдоль широких стенок прямоугольного волновода. Далее СВЧ-энергия из рабочей камеры нетепловой СВЧ-модификации по линии передачи поступает в технологический блок тепловой СВЧ-модификации, где происходит обработка второго материала, который подается с помощью устройства загрузки-выгрузки, например, укладывают на поддон. Изобретение обеспечивает снижение удельного энергопотребления на единицу обрабатываемого материала путем одновременной и непрерывной сверхвысокочастотной тепловой и нетепловой обработки различных материалов. 1 ил.

Способ сверхвысокочастотной тепловой и нетепловой обработки сырья, заключающийся в обработке материалов в поле сверхвысокочастотного излучения, отличающийся тем, что первый и второй материалы обрабатывают одновременно, причем первый материал подают в технологический блок нетепловой СВЧ-модификации через отверстия вдоль широких стенок прямоугольного волновода, а второй материал укладывают на поддон в технологический блок тепловой СВЧ-модификации посредством устройства загрузки-выгрузки.