СВЧ-нагревательное устройство Советский патент 1991 года по МПК H05B6/64 

Изобретение относится к технике сверхвысоких частот, преимущественно к энергетике СВЧ, и может быть использовано для непрерывной обработки энергией СВЧ диэлектрических материалов (твердых шнурообразных, жидких, сыпучих и газообразных).

Цель изобретения - улучшение равномерности нагрева и упрощение конструкции, повышение КПД.

На фиг.1 изображен общий вид СВЧ-на- гревательного устройства; на фиг.2 - узел связи; на фиг.З - элемент связи.

Устройство для СВЧ нагрева содержит нагревательную камеру 1, два контактных фланца 2, два плавных пирамидальных перехода 3, два волноводных изгиба 4, два прямоугольных волновода 5 с двумя стандартными фланцами б, два устройства ввода/вывода материала 7, два узла 8 связи, материалопровода 9, две согласованные нагрузки 10 с двумя стандартными фланцами 11.

Каждый узел связи содержит окно 12, сменную дифрагму 13, шпильки 14.

Каждый элемент связи содержит диафрагму 13, отверстие 15 связи, отверстия 16 крепежные.

Нагревательная камера состоит из двух отрезков волноводов 1, соединенных с помощью контактных фланцев 2.

Нагревательная камера 1 переходит с помощью пирамидальных переходов 3 к прямоугольным волноводам 5 стандартного поперечного сечения. Узкие торцы пирамидальных переходов 3 переходят в волно- водные изгибы 4 (в Е плоскости под углом 90°), которые заканчиваются прямоугольными волноводами 5 с контактными фланцами 6 на концах. Через отверстия с внешней стороны изгибов возбуждающих устройств вдоль осевой линии камеры подсоединены запредельные отрезки волноводов 7, выполняющие роль устройств, ввода/вывода материала.

Вблизи каждого торца камеры устройства расположен узел 8 связи. Каждый узел связи нагревательной камеры 1 с согласованной нагрузкой 10 выполнен в виде окна 12 в стенке .камеры, форма и размеры которого совпадают d формой и размерами поперечного сечения волновода согласованной нагрузки 10, сменной диафрагмы 13 (со щелью 15), размещаемой между фланцем согласованной нагрузки 10 и контактным фланцем нагревательной камеры 1, скрепляемых между собой с помощью шп.и- лек 14, вмонтированных в контактный фланец нагревательной камеры 1. Такая сборная конструкция узла связи позволяет

легко производить замену диафрагмы 13 при смене обрабатываемых материалов, сильно отличающихся по диэлектрическим потерям, а также использовать стандартные

согласованные нагрузки 10.

Для транспортировки обрабатываемого материала через нагревательную камеру служит материалопровод 9, выполненный в виде диэлектрической трубы, плавно уменьшающейся в диаметре с двух сторон перед областями перехода 3 нагревательной камеры 1 в возбуждающие устройства 4 и вы- ходящей из объема камеры через устройства ввода/вывода материалов. Материалопровод позволяет реализовать обработку сыпучих материалов, жидкостей и газов, а также исключить контакт материалов с элементами устройства.

Нагревательное СВЧ устройство работает следующим образом.

СВЧ энергия от генераторов (на фиг.1 не показанных) через возбуждающие прямоугольные волноводы 5 возбуждает в нагревательной камере 1 две линейно

поляризованные волны (Ню и Ней). Плоскости поляризации волн в камере остаются постоянными. Энергия от одного из СВЧ генераторов, поступающая в нагревательную камеру 1, например, слева не может

пройти через пирамидальный переход 3, на вход второго СВЧ генератора, расположенного справа, так как размеры пирамидального перехода являются запредельными для возбуждающей волны. И, наоборот, пирамидальный переход 3, расположенный слева, является запредельным для волны, поступающей от правого генератора. Поглощение остаточной энергии этих волн происходит в согласованных нагрузках 10.

Каждая согласованная нагрузка 10, установленная перед пирамидальным переходом 3, в силу избирательности элемента 15 связи поглощает только энергию электро1- магнитной волны, возбуждаемой на противоположном входе нагревательной камеры 1, и практически не поглощает энергии волны, возбуждаемой у ближнего входа нагревательной камеры 1.

В связи с тем, что в нагревательной камере 1 распространяется две бегущие волны с взаимно перпендикулярной поляризацией, интенсивность поля вдоль камеры для каждой волны убывает по

экспоненте, но в сумме эти две волны позволяют обеспечить однородное продольное распределение поля в нагревательной камере 1, что улучшает однородность и равномерность нагрева материала в поперечном и продольном сечениях.

Подключение согласованных нагрузок 10 через элементы 15 связи вблизи каждого торца нагревательной камеры 1 обеспечивает развязку СВЧ генераторов при отсутствии в нагревательной камере 1 обрабатываемого материала.

Формула изобретения 1. СВЧ-нагревательное устройство, содержащее нагревательную камеру к концам которой через прямоугольный волновод подключены два СВЧ-генератора, два узла ввода-вывода обрабатываемого материала, расположенные на концах нагревательной камеры, а также две согласованные нагрузки, отличающееся тем, что, с целью улучшения равномерности нагрева и упрощения конструкции, согласованные нагрузки подключены к нагревательной камере через отверстия связи, расположенные вдоль продольных осей соседних стенок на противоположных концах нагревательной камеры, причем каждое отверстие связи расположено на конце нагревательной камеры со стороны, противоположной прямо0

угольному волноводу, узкая стенка которого переходит в стенку нагревательной камеры, на которой расположен соответствующий элемент связи.

2.Устройство поп.1.отл ичающее- с я тем, что в стенке нагревательной камеры прорезано окно, в котором установлена введенная металлическая пластина, в которой прорезано отверстие связи.

3.Устройство по п.1, отличающее- с я тем, что, с целью увеличения КПД, отверстие связи представляет собой щель, форма которой описывается уравнением

15

b 2

У CDS 1

(I-)где у - расстояние до границы щели от ее середины;

Ь (0,5-0,1) А; А - рабочая длина волны;

х - расстояние от центра щели вдоль ее оси,

а (0,3-0,4) А.

Изобретение относится к технике сверхвысоких частот, преимущественно к энергетике СВЧ, и может быть использовано для непрерывной обработки энергии СВЧ-диэ- лектрических материалов (твердых, шнуро- образных, жидких, сыпучих и газообразных). Целью изобретения является улучшение равномерности нагрева и уп рощение конструкции. СВЧ-нагревательное устройство содержит нагревательную камеру 1, два контактных фланца 2, два плавных пирамидальных перехода 3, два волновод- ных изгиба 4, два прямоугольных волновода 5 с двумя фланцами 6, два устройства 7 ввода-вывода материала, два узла 8 связи, материалопровод 9, две согласованные нагрузки со стандартными фланцами. Каждый узел связи содержит окно, диафрагму, отверстие связи. Положительный эффект достигается за счет того, то нагревательная камера 1 имеет форму квадратного волновода и запитывается с двух противоположных сторон, возбуждая колебания с ортогональными поляризациями, причем колебания каждой поляризации поглощается согласованными нагрузками, установленными со стороны, противоположной стороне, на которой расположен волноводный изгиб 4, возбуждающий колебания соответствующей поляризации. 2 з.п. ф-лы, 3 ил. СВЧ .. ,5 з--3$ УГ 5 4 уt О N О N О О Фиг-1

11

,13

Ши. г