Волноводная камера для термообработки диэлектриков Советский патент 1993 года по МПК H05B6/64 

Изобретение относится.tc технике сверхвысоких частот, в частности к/направлению СВЧ-энергетики, связанному с йс- пользованием волновоДных трактов в качестве базовых элементов рабочих камер Для конвейерной термообработки диэлект- рических материалов:: v j.;:;: .;;:V

Известны конструкции камер для нагрева диэлектриков в поле СВЧ на базе волноводов простейших сечений Так, прёдста1В- лена установка, в которой высушиваемая . кинопленка транспортируется внутри пря- -; моугольного волновода вдоль его оси; перпендикулярно широкой стенке; камера в виде меандровой структуры на прямоугольном волноводе, изогнутом под прямым уг- : лом по широкой стенке, для СВЧ сушки широких ленточных материалов описана. В данных устройствах обрабатываемый диэлектрик располагается в области максимума

: электрического поля основной волны Hio.

Прототипом предлагаемого устройства является волноводная камера конвейерной СВЧ нагревательной установки на базе П- волновода. Пространством взаимодействия

: поля бегущей волны типа квази-Ню с диз- лектрйкои является емкостной зазор. Исполь- ; зование П-образного профиля обусловливает увеличение напряженности электрического

.поля в пространстве взйимодёйствия и, как следствие;: спрсббствует интенсификации процессатёрмообработкй. ; . /.

Недостатком этой конструкции является то, что при работе на стандартной частоте СВЧ-энергетики 915 МГц ее габариты Достаточно велики (размер широкой стенки волновода от 15 до 35 см), а это определяет высокую металлоемкость установки. В устг

$

ю

00

ел

ройстве невозможна термообработка жидких или сыпучих материалов - обрабатываемый продукт перемещается в камере по цепному конвейеру. Наконец, камера на П- врлноводе далеко не всегда может применяться для СВЧ нагрева материалов, диэлектрическая проницаемость е которых существенно меняется в процессе термообработки, поскольку для этого требуется, как правило, более широкая полоса одномодо- вого режима, чем та, которая свойственна П-волноводам.

Цель изобретения - повышение широ- кополостности волноводной камеры для термообработки диэлектриков, уменьшение ее габаритов, обеспечение возможности термообработки жидких и сыпучих материалов при сохранении высокой интенсивности процесса. Использование изобретения позволит расширить класс диэлектриков, которые в одной и той же рабочей камере могут быть подвергнуты равномерной и высокоэффективной термообработке, как за счет материалов в различных физических состояниях, так и за счет диэлектриков с резко меняющимися значениями проницаемости в рабочем диапазоне температур; при этом возможно снижение расхода металла на изготовление самой камеры.

Указанная цель достигается тем, что в волноводной камере для термообработки диэлектриков, содержащей отрезок волновода, состоящий из первой и второй металлических труб прямоугольного сечения, широкие стенки которых параллельны, а узкие расположены в одной плоскости, в узких стенках первой и второй металлических труб, расположенных в одной из плоскостей, выполнены прорези по всей длине, соответствующие кромки которых соединены металлическими стенками, которые образуют канал для обрабатываемого .материала, согласно изобретению, металлические стенки, соединяющие соответствующие кромки прорезей, в поперечном сечении имеют форму дуг концентрических окружностей.

Данный профиль в сравнении с прямоугольным и круглым обусловливает более высокие значения критических длин волн основного типа и коэффициента широкопо- лостности рабочей камеры. В общем случае волновод с емкостным зазором может быть получен из прямоугольного путем введения регулярной металлической неоднородности в максимум электрического поля волны Ню. Однако в сравнении, например, с П-образным предлагаемый волновод характеризуется существенно большими значениями критических длин волн основной моды. Это обеспечивает на фиксированной частоте

термообработки меньшие габариты камеры на волноводной линии заявляемого профиля, чем на П-волноводе, используемом в прототипе, а также дает возможность осуществления термообработки более объемных материалов с широким диапазоном изменения ев рабочем диапазоне температур. Характерно, что при изменении е материала возникающие вариации замедления осуществляющей термообработку волны

квази Ню не приводят к заметным искажениям равномерности распределения электрического поля в емкостном зазоре.

На чертеже представлено возможное поперечное сечение волноводной камеры

для термообработки диэлектриков,

В качестве примера конкретного выполнения может быть описана камера для пастеризации или стерилизации жидкостей (физиологических растворов, пищевых продуктов и т.д.). В разработанном проекте предусматривается ее эксплуатация в составе СВЧ-пастеризатора молочно-белкового концентрата. Параметры установки: частота генератора 2450 МГц, его мощность до

4 кВт; размеры камеры: широкая стенка 13 см, узкая 6 см, диаметр внутренней дуги, ограничивающей емкостной зазор 4 см, высота зазора 2 см.

Молочно-белковый концентрат, полученный в процессе ультрафильтрации, при 40°С поступает в канал рабочей камеры; при этом его проницаемость к 55. В процессе перемещения вдоль волновода концентрат нагревается до температуры пастеризации

80°С (Ј при этом уменьшается примерно до 40°), после чего выводится наружу. Выходная температура устанавливается либо регулировкой мощности генератора либо скоростью перемещения материала внутри

камеры, Оценки показывают, что производительность данной установки не менее 150 л/ч.

За счет увеличенной напряженности электрического поля в пространстве взаимодействия камера, построенная с использованием описанного устройства, обладает повышенной (в сравнении с традиционно используемыми - на ) производительностью и небольшими габаритами, а

следовательно и пониженной (на 5-10%) металлоемкостью конструкции.

Формула изобретения Волноводная камера для термообработки диэлектриков, содержащая отрезок волновода, состоящий из первой и второй металлических труб прямоугольного сечения, широкие стенки которых параллельны, а узкие расположены в одной плоскости, в узких стенках первой и второй металлических труб, расположенных в одной из плоскостей, выполнены прорези по всей длине, соответствующие кромки которых соединены металлическими стенками, которые образуют канал для обрабатываемого материала, отличающаяся тем, что, с целью увеличения широкополостности и уменьшения габаритов, обеспечения возможности термообработки жидких и сыпучих материалов при сохранении высокой интенсивности процесса, металлические стенки, соединяющие соответствующие кромки прорезей, в поперечном сечении имеют форму дуг концентрических окружностей.

Использование: для пастеризации и сте- риализации физиологических растворов, соков, молочных изделий и других жидкостей, разогрев и размораживания пищевых продуктов, сушки асбеста, древесины, прочих стройматериалов, вулканизации, резинотехнических изделий и др. Сущность изобретения: волноводная камера для термообработки диэлектриков, содержащая отрезок волновода, состоящий из первой и второй металлических труб прямоугольного сечения, широкие -стенки которых параллельны, а узкие расположены в одной плоскости, в узких стенках первой и второй металлических труб, расположенных в одной из плоскостей, выполнены прорези по всей длине, соответствующие кромш которых соединены металлическими стенками.; которые образуют канал для обрабатываемого материала, металлические стенки, соединяющие соответствующие кромки прорезей, в поперечном сечении имеют форму дуг концентрических окружностей.

/ / / / / //