СВЧ-конвективная установка с открытым биконическим диафрагмированным резонатором для сушки шерсти в непрерывном режиме Российский патент 2025 года по МПК C14B1/58 

Изобретение относится к области сельского хозяйства и может быть использовано в фермерских хозяйствах при сушке овечьей шерсти в непрерывном режиме.

Известно, что овечья шерсть впитывает влагу, а ее влажность изменяется от 17 до 55 % [1]. При влажности шерсти выше 19% уменьшается ее прочность и происходит самосогревание, поэтому проблема сушки шерсти при низких эксплуатационных затратах, актуальна.

Интенсифицировать процесс сушки шерсти, сохраняя ее качество возможно воздействием электромагнитного поля сверхвысокой частоты (ЭМПСВЧ). При этом сушка может происходить за счет испарения влаги внутри и выхода ее в виде пара, а также путем перемещения влаги в жидкой фазе из внутренних слоев к поверхности [2]. Электрическое поле высокой напряженности в сырье оказывает существенное влияние на испарение и перемещение влаги, т. е. процесс сушки значительно интенсифицируется. Испарение влаги из сырья зависит от температуры и давления, а ЭМПСВЧ позволяет повысить температуру внутри каждой элементарной частицы сырья и значительно ускорить процесс перемещения влаги из внутренних слоев к поверхности. При конвективной сушке термовлагопроводность шерсти препятствует удалению влаги изнутри. Применение воздействия ЭМПСВЧ наиболее целесообразно для сушки шерсти из-за малой теплопроводности [3]. Процесс сушки в ЭМПСВЧ существенно зависит от поглощения энергии влагой, находящейся между волокнами шерсти, возникновения конвективного потока и скорости фильтрации парожидкостной среды в объеме шерсти.

Существует установка для сушки шерсти в ЭМПСВЧ [4], содержащая кольцевой резонатор с магнетронами воздушного охлаждения, внутри которого расположены фторопластовые цилиндрические перфорированные электроприводные барабаны, где предусмотрены вентиляторы от общего воздухопровода. В кольцевом резонаторе за счет воздействия электромагнитного поля бегущей волны сантиметрового диапазона происходит диэлектрический нагрев шерсти до 80°С, интенсифицируется перенос влаги из слоев к поверхности, происходит удаление влаги вследствие конвективного переноса парожидкостной среды. Но возникают сложности при управлении электроприводом барабанов, так, чтобы равномерно перемещалась шерсть по их поверхности, когда барабаны расположены в кольцевом резонаторе, диаметр которого не более 7-10 длин волн.

В СВЧ-установке для равномерного нагрева мясного фарша по радиусу цилиндрического резонатора применяют диафрагмированный волновод [5, с. 54]. Недостатки. Для создания режима бегущей волны используют дополнительное устройство, позволяющее согласовать нагрузку; низкий КПД; сложная экранирующая конструкция.

Техническая задача - разработать конструктивное исполнение СВЧ-конвективной установки с открытым биконическим диафрагмированным резонатором для сушки шерсти в непрерывном режиме.

Для достижения заявленного технического решения СВЧ-конвективная установка с открытым биконическим диафрагмированным резонатором для сушки шерсти в непрерывном режиме (фиг. 1-7) содержит:

открытый биконический резонатор, на внутренней поверхности которого соосно установлены неферромагнитные перфорированные кольцевые диафрагмы, с внутренним диаметром кратным половине длины волны,

причем разность радиусов неферромагнитной центральной кольцевой диафрагмы равна половине длины волны, а по большому периметру образующих открытого биконического резонатора, со сдвигом на 120 градусов, расположены магнетроны с волноводами и вентиляторами,

при этом вдоль оси открытого биконического резонатора расположена фторопластовая перфорированная труба, диаметром кратным половине длины волны, внутри которой соосно проложена рабочая ветвь диэлектрического сеточного транспортера, в начале и в конце, которого расположены загрузочная и приемная емкости, соответственно,

причем с открытых сторон на поверхности образующих биконического резонатора установлены неферромагнитные воздухоотвод и воздуховод с тепловой пушкой,

при этом за рабочей камерой расположен электропривод диэлектрического сеточного транспортера и его холостая ветвь.

Сущность изобретения поясняется чертежами, на которых представлены:

∙ схематическое изображение СВЧ-конвективной установки с открытым биконическим диафрагмированным резонатором для сушки шерсти в непрерывном режиме (фиг. 1);

∙ пространственные изображения:

- СВЧ-конвективной установки с открытым биконическим диафрагмированным резонатором для сушки шерсти в непрерывном режиме, общий вид (фиг. 2);

- СВЧ-конвективной установки с открытым биконическим диафрагмированным резонатором для сушки шерсти в непрерывном режиме в разрезе (фиг. 3)

- СВЧ-конвективной установки с открытым биконическим диафрагмированным резонатором для сушки шерсти в непрерывном режиме, в разрезе, с позициями (фиг. 4);

- открытого биконического диафрагмированного резонатора (фиг. 5);

- цепочки связанных неферромагнитных перфорированных кольцевых диафрагм (фиг. 6);

- фторопластовой перфорированной трубы (фиг. 7);

- диэлектрического сеточного транспортера (фиг. 8).

СВЧ-конвективная установка с открытым биконическим диафрагмированным резонатором для сушки шерсти в непрерывном режиме (фиг. 1 - 8) содержит:

- открытый биконический резонатор 1;

- неферромагнитные перфорированные кольцевые диафрагмы 2;

- кольцевое отверстие 3;

- неферромагнитная центральная кольцевая диафрагма 4;

- магнетроны 5 с вентиляторами;

- фторопластовая перфорированная труба 6;

- диэлектрический сеточный транспортер 7 (рабочая ветвь);

- неферромагнитный воздухоотвод 8;

- электропривод 9 диэлектрического сеточного транспортера;

- приемная емкость 10;

- холостая ветвь диэлектрического сеточного транспортера 11;

- неферромагнитный воздуховод 12 с тепловой пушкой;

- загрузочная емкость 13.

СВЧ-конвективная установка с открытым биконическим диафрагмированным резонатором для сушки шерсти в непрерывном режиме (фиг. 1-8) содержит открытый биконический резонатор 1, внутренняя поверхность которого диафрагмирована (рис. 2, 3). Диафрагмы 2 выполнены в виде неферромагнитных перфорированных кольцевых дисков, с равными внутренними диаметрами отверстий 3, кратными половине длины волны. Они представлены как цепочка связанных диафрагмированных резонаторов. Разность радиусов центральной неферромагнитной кольцевой диафрагмы 4 равна половине длины волны (6,24 см). На образующих конусов, со сдвигом на 120 градусов по периметру большого основания, расположены магнетроны 5 с волноводами и вентиляторами. Вдоль оси открытого диафрагмированного биконического резонатора расположена фторопластовая перфорированная труба 6, внутри ее проложена рабочая ветвь диэлектрического сеточного транспортера 7. На поверхности образующих в конических частях установлены неферромагнитные воздухоотвод 8 и воздуховод 12 с тепловой пушкой, направляющей теплоноситель под диэлектрический сеточный транспортер. За рабочей камерой расположен электропривод 9 диэлектрического сеточного транспортера и его холостая ветвь 11.

Технологический процесс сушки шерсти происходит следующим образом. Включить диэлектрический сеточный транспортер 7 и тепловую пушку, после чего через неферромагнитный воздуховод 12 рабочая камера продувается теплым воздухом. При открытии заслонки в загрузочной емкости 13, влажная овечья шерсть попадает на рабочую ветвь диэлектрического сеточного транспортера 7. Если есть сырье в открытом биконическом резонаторе 1, то включить все магнетроны 5 с соответствующими вентиляторами. Центральная неферромагнитная кольцевая диафрагма 4 разделяет направление излучений от излучателей магнетронов 5 в соответствующие конические части открытого биконического резонатора, т. е. происходит деление мощности СВЧ-генераторов. Управляя их мощностями можно обеспечить разные удельные мощности, а, следовательно, разные режимы сушки в конических частях резонатора. В первой конической части открытого биконического резонатора удельная мощность генератора должна быть меньше, чем во второй конической части. В первой конической части преобладает перенос поверхностной влаги, а во второй конической части резонатора происходит выделение связанной влаги из слоев к поверхности и ее испарение. Влажный воздух удаляется через неферромагнитный воздухоотвод 8. При этом напряженность электрического поля с первого усеченного конуса до середины открытого биконического резонатора уменьшается, далее увеличивается до открытой части второго усеченного конуса [6].

Такое ступенчатое изменение напряженности электрического поля в каждой цепочке связанных диафрагмированных резонаторов позволяет значительно интенсифицировать процесс сушки и сохранить потребительские свойства овечьей шерсти: извитость, крепость, растяжимость, упругость, эластичность, цвет, блеск.

Конструктивные особенности. СВЧ энергия от генераторов разветвляется на две равные части и подается с середины замедляющей системы типа цепочки связанных резонаторов в сторону открытых вершин биконического резонатора. В этом случае происходит более «мягкий» нагрев сырья, а магнетроны предохраняются от отраженной волны. Длина усеченного биконического резонатора выбрана кратной длине волны.

Источники информации

1. Богуславский А. Н., Лысенко Л. Я. Термомеханические свойства шерсти в интервале температур -100°С … + 200°С // Известия ВУЗов. Технология текстильной промышленности. Иваново, 1984, № 5. С. 22-24.

2. Электрофизические, оптические и акустические характеристики пищевых продуктов. Под. ред. И. А. Рогова. М.: Легкая и пищевая промышленность.1981. 288 с.

3. Белова М. В., Белов А. А., Новикова Г. В., Михайлова О. В., Куторкина Н. А., Лаврентьева Т. Н.; Патент № 2591074 РФ. МПК F26В13/08. Установка для сушки шерсти в электромагнитном поле сверхвысокой частоты / заявитель и патентообладатель АНОВО «АТУ» (RU). № 2015102545; заявл. 29.01.2015. Бюл. № 19 от 10.07.2016.

4. Пчельников Ю. Н., Свиридов В. Т. Электроника сверхвысоких частот. М.: Радио и связь. 1981. 96 с.

5. Дробахин О. О., Плаксин С. В, Рябчий В. Д., Салтыков Д. Ю. Техника и полупроводниковая электроника СВЧ: Севастополь: Вебер. 2013. 322 с. ISBN 978-966-335-404-0.

6. Стрекалов А. В., Стрекалов Ю. А. Электромагнитные поля и волны. М.: РИОР; ИНФРА-М,2014. 375 с. ISBN 978-5-369-01181-2.

Изобретение относится к области сельского хозяйства. СВЧ- установка для сушки шерсти в непрерывном режиме содержит открытый биконический резонатор, на внутренней поверхности которого соосно установлены кольцевые диафрагмы, с внутренним диаметром, кратным половине длины волны. Разность радиусов центральной кольцевой диафрагмы равна половине длины волны, а по большому периметру образующих открытого биконического резонатора, со сдвигом на 120 градусов, расположены магнетроны с волноводами и вентиляторами. Вдоль оси открытого биконического резонатора расположена фторопластовая перфорированная труба, диаметром, кратным половине длины волны, внутри которой соосно проложена рабочая ветвь диэлектрического сеточного транспортера, в начале и в конце которого расположены загрузочная и приемная емкости. С открытых сторон на поверхности образующих биконического резонатора установлены неферромагнитные воздухоотвод и воздуховод с тепловой пушкой. За рабочей камерой расположен электропривод диэлектрического сеточного транспортера и его холостая ветвь. Технический результат – упрощение конструкции, повышение КПД. 8 ил.

СВЧ-конвективная установка с открытым биконическим диафрагмированным резонатором для сушки шерсти в непрерывном режиме, содержащая открытый биконический резонатор, на внутренней поверхности которого соосно установлены неферромагнитные перфорированные кольцевые диафрагмы, с внутренним диаметром, кратным половине длины волны,

причем разность радиусов центральной кольцевой диафрагмы равна половине длины волны, а по большому периметру образующих открытого биконического резонатора, со сдвигом на 120 градусов, расположены магнетроны с волноводами и вентиляторами,

при этом вдоль оси открытого биконического резонатора расположена фторопластовая перфорированная труба, диаметром, кратным половине длины волны, внутри которой соосно проложена рабочая ветвь диэлектрического сеточного транспортера, в начале и в конце которого расположены загрузочная и приемная емкости, соответственно,

причем с открытых сторон на поверхности образующих биконического резонатора установлены неферромагнитные воздухоотвод и воздуховод с тепловой пушкой,

при этом за рабочей камерой расположен электропривод диэлектрического сеточного транспортера и его холостая ветвь.