Излучающий волновод электромагнитного поля СВЧ Российский патент 2024 года по МПК H05B6/64 

Изобретение относится к сельскому хозяйству и может использоваться в пищевой промышленности.

СВЧ обработка используется в пищевой промышленности при приготовлении продуктов питания, при борьбе с вредителями, повреждающими крупу, муку. В сельском хозяйстве используется СВЧ - конвективная сушка и обеззараживание зерна, которые необходимы для повышения его стойкости при хранении, улучшения условий послеуборочного созревания семенного зерна, повышения энергии прорастания и всхожести, а также в качестве борьбы с зараженностью зерна вредителями.

Одним из основных требований к системам излучения поля СВЧ в технологических установках обработки продукции является обеспечение равномерного распределения микроволнового поля в обрабатываемом продукте. Направление поля СВЧ в обрабатываемый продукт осуществляется с помощью излучателей.

Известны рупорные излучатели, установленные на противоположных стенках секции нагрева, симметрично относительно вертикальной и горизонтальной оси, раскрывы которых заглушены радиопрозрачными заглушками и ориентированы внутрь камеры, а оси излучения расположены в одной горизонтальной плоскости (патент РФ № 2267067, МПК F26B 17/12, F26B 3/347, 2005). Каждый рупорный излучатель через стандартный волновод подключен к соответствующему магнетрону. Недостатками данного типа излучателей является неравномерность распределения электромагнитного поля СВЧ в обрабатываемом продукте, что ограничивает расстояние между противоположными стенками секции нагрева, а следовательно, уменьшает объём обрабатываемого материала и производительность установки.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является волновод, описанный в изобретении «СВЧ-печь» (патент РФ № 2078403, МПК Н05В 6/64, F24C 7/02, F26B 3/32, 1997) в нижней части стенки волновода равномерно распределены щелевые отверстия, а один из концов многомодового волновода непосредственно сопряжён с источником СВЧ-энергии. Волновод представляет собой прямоугольный волновод в поперечном сечении.

Недостатком известного волновода является недостаточно равномерное распределения электромагнитного поля СВЧ на выходе щелевых отверстий, что не позволяет обеспечить высокую степень равномерности выделения энергии в объёме нагреваемого материала и соответственно высокую степень равномерности нагрева.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение равномерности распределения электромагнитного поля СВЧ на выходе щелевых отверстий и производительности установки.

Вышеуказанный результат достигается тем, что один из концов многомодового волновода непосредственно сопряжён с источником СВЧ-энергии, одна из стенок волновода снабжена равномерно распределёнными щелевыми отверстиями, согласно изобретению, корпус волновода выполнен полукруглым, щелевые отверстия размещены на полукруглой его стороне с расстоянием между ними равным половине длины волны, полукруглая часть волновода закрыта радиопрозрачным материалом, магнетрон расположен на плоской стороне волновода, его излучающий вывод расположен на одинаковом расстоянии между первым щелевым отверстием и заглушкой, размещенной в торце волновода, равном половине длины волны электромагнитного поля СВЧ.

Сущность изобретения поясняется чертежами.

На фиг. 1 представлен внешний вид излучающего волновода электромагнитного поля СВЧ; на фиг. 2 представлены диаграммы направленности излучения прямоугольного; на фиг. 3 - то же для полукруглого волновода.

Волновод содержит корпус 1, щелевые отверстия 2, радиопрозрачный материал 3, закрывающий часть корпуса 1, на котором расположены щелевые отверстия 2, магнетрон 4 с излучающим выводом 5 и заглушку 6 корпуса 1.

Корпус 1 волновода выполнен полукруглым. На полукруглой его стороне равномерно размещены щелевые отверстия 2 с расстоянием между ними равном половине длины волны электромагнитного поля СВЧ λ излучения магнетрона 4. Часть корпуса 1 полукруглого волновода, где расположены щелевые отверстия 2 закрыта радиопрозрачным материалом 3. Щелевые отверстия 2 закрывают радиопрозрачным материалом 3 для того, чтобы при работе волновода в технологических линиях обработки продукции полем СВЧ во внутрь волновода не попадали части продукции и пыль. Это может привести к потере эффективности работы волноводов. Магнетрон 4 расположен на плоской стороне волновода 1. Излучающий вывод 5 размещен на одинаковом расстоянии между первым щелевым отверстием 2 и размещенной в торце волновода заглушкой 6, равном половине длины волны электромагнитного поля СВЧ. Такое взаимное расположение щелевых отверстий 2, излучающего вывода 5 магнетрона 4 и заглушки 6 корпуса 1 позволяет получить наибольшую эффективность излучения волновода за счёт расширения угла диаграммы направленности излучения.

Для проверки улучшения эффективности излучения выполнено распределение электромагнитного поля СВЧ частотой 2,45 ГГц для прямоугольного и полукруглого волновода. Сечение прямоугольного волновода составляло 55х110 мм. Радиус полукруглого волновода 52 мм. Расстояния между соседними щелевыми отверстиями, между первым щелевым отверстием 2 и излучающим выводом 5 магнетрона 4, между излучающим выводом 5 магнетрона 4 и заглушкой 6 корпуса 1 были одинаковыми для прямоугольного и полукруглого волноводов. Моделирование проводили с использованием программы CST Microwave Studio. В результате моделирования получены диаграммы направленности электромагнитного СВЧ излучения (вид с торца магнетрона). Из диаграмм направленности видно, что у полукруглого волновода ширина диаграммы направленности больше.

Излучающий волновод электромагнитного поля СВЧ работает следующим образом.

На магнетрон 4 подают напряжение и его излучающий вывод 5 возбуждает генерацию поля СВЧ внутри корпуса 1 полукруглого волновода. Через щелевые отверстия 2 поле СВЧ излучается за пределы корпуса 1 полукруглого волновода. Чтобы в щелевые излучатели 2 не попадала пыль, или частицы обрабатываемого продукта они закрыты радиопрозрачным материалом 3.

Использование волновода позволит повысить равномерность распределения электромагнитного поля в обрабатываемом продукте и производительность установки за счет равномерной обработки большего объема продукта.

Изобретение относится к области СВЧ обработки в сельском хозяйстве и в пищевой промышленности. Технический результат - повышение равномерности распределения электромагнитного поля в обрабатываемом продукте и производительности установки.

Излучающий волновод электромагнитного поля СВЧ содержит корпус, в нижней части стенки которого равномерно распределены щелевые отверстия, а один из концов волновода непосредственно сопряжён с источником СВЧ-энергии. Корпус волновода выполнен полукруглым, щелевые отверстия размещены на полукруглой его стороне с расстоянием между ними равным половине длины волны, полукруглая часть волновода закрыта радиопрозрачным материалом. Магнетрон расположен на плоской стороне волновода, его излучающий вывод расположен на одинаковом расстоянии между первым щелевым отверстием и размещенной в торце волновода заглушкой, равном половине длины волны электромагнитного поля СВЧ. 3 ил.

Излучающий волновод электромагнитного поля СВЧ, содержащий корпус, в нижней части стенки которого равномерно распределены щелевые отверстия, а один из концов волновода непосредственно сопряжён с источником СВЧ-энергии, отличающийся тем, что корпус волновода выполнен полукруглым, щелевые отверстия размещены на полукруглой его стороне с расстоянием между ними равным половине длины волны, полукруглая часть волновода закрыта радиопрозрачным материалом, магнетрон расположен на плоской стороне волновода, его излучающий вывод расположен на одинаковом расстоянии между первым щелевым отверстием и заглушкой, размещенной в торце волновода, равном половине длины волны электромагнитного поля СВЧ.