BR102013004336B1 - dispositivo universal para transmitir radiação de uma fonte a um objeto - Google Patents
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Abstract
DISPOSITIVO UNIVERSAL PARA TRANSMITIR RADIAÇÃO DE UMA FONTE A UM OBJETO Esta invenção se relaciona ao campo do equipamento técnico de antenas e pode ser usada para concentrar com eficácia a radiação duma fonte repartida a um objeto situado numa área focal. O resultado técnico a ser obtido usando a invenção declarada consiste em aumento da eficácia da transmissão da radiação desde uma fonte a um objeto, em garantia duma possibilidade da variação da potência da radiação, em asseguramento duma concen-tração da radiação mais uniforme, em alargamento substancial do volume da área focal sem substituir a própria fonte da radiação, em aumento da estabilidade do sistema e em diminuição do consumo de energia. O resultado técnico reivindicado é conseguido num dispositivo polivalente para trans-mitir radiação de uma fonte para um objecto compreendendo duas antenas, cada uma concebida como um segmento truncado de uma superfície curva, estabelecidos com a formação da junção de zona focal reconfigurável, concentração e volume através da variação a distância entre as antenas distribuídas, uma fonte de radiação fornecida no plano de abertura de, pelo menos, uma das antenas ou em uma das áreas focais de cada antena, e um objecto colocado na zona focal (...).
Description
Esta invenção se relaciona ao campo do equipamento técnico de antenas e pode ser usada para concentrar com eficácia a radiação duma fonte repartida a um objeto situado numa área focal.
Nível do equipamento técnico anterior
Durante os últimos decênios, tem se visto uma transição de potentes fontes da radiação a micro-ondas singulares tais como magnétronos, clistrões, lâmpadas de ondas progressivas e assim por diante a umas fontes da radiação repartidas que consistem da multidão dos elementos sólidos separados. O mesmo acontece também com lâmpadas dentro das faixas de luz e ultravioletas. Os sistemas de iluminação repartidos a diodes de luz estão em uso cada vez mais frequente em vez de lâmpadas potentes singulares. É conhecido que a usagem de muitos elementos sólidos a micro- ondas individuais ou diodes de luz incrementa a muitas vezes a estabilidade dos sistemas e aumenta a economicidade destes. É para concentrar uma radiação a ser emitida de tais e quaisquer outros sistemas de radiação repartidos, que consistem de elementos individuais, a invenção presente se possa usar efetivamente.
O nível do equipamento técnico mostra que estão em uso várias soluções a implementar uma transição da radiação de uma fonte a um objeto. Em particular, um dispositivo é conhecido que trata líquidos com a radiação ultravioleta descoberto na Patente RU 2177452 publicada em 27.12.2001, que contem um oco invólucro cilíndrico externo nas bases do qual são perfurados os orifícios e canos derivados - um de entrada e outro de saída - conexados a tal invólucro, bem como um oco invólucro cilíndrico interno equipado com umas arestas de dureza e colocado em posição coaxial a uma externa lâmpada ultravioleta - tudo metido nas camisas feitas dum material transparente à radiação ultravioleta e situado na lacuna de anel por entre os invólucros paralelamente a estes os formados, e instalado nos orifícios das bases do invólucro externo, bem como os meios de formar um fluxo. As lâmpadas da lacuna de anel estão situadas em circunferências concêntricas; os canos derivados de entrada e de saída se localizam em linha relativamente aos invólucros, e os meios de formar um fluxo estáo situados em guias do invólucro interno do seu lado exterior. A falha de tal dispositivo é uma complexidade tecnológica da sua produção o que resulta num alto preço de custo, assim como numa baixa economicidade e baixa estabilidade das lâmpadas em uso.
O dispositivo mais adequado à presente invenção é aquele que serve para transmitir a radiação duma fonte a um objeto descrito na Patente RU 2009133146 publicada em 10.03.2011, que contem uma câmara que abriga uma fonte da radiação, meio de alojar um objeto e duas antenas sendo uns segmentos cônicos da superfície esférica colocados um em frente doutro a uma distância do raio da superfície esférica. Contudo, o meio de alojar do objeto está situado na área focal combinada para ambas as antenas, e a fonte da radiação se localiza numa superfície da abertura duma das antenas em questão.
A falha deste dispositivo é uma eficácia deficiente da transmissão da radiação desde a fonte ao objeto, falta da uniformidade demasiadamente alta da concentração da radiação, o volume deficiente da área focal conjunta, bem como a impossibilidade de variar a potência da radiação sem substituir a própria fonte da radiação.
O resultado técnico a ser obtido usando a invenção declarada consiste em aumento da eficácia da transmissão da radiação desde uma fonte a um objeto, em garantia duma possibilidade da variação da potência da radiação, em asseguramento duma concentração da radiação mais uniforme, em alargamento substancial do volume da área focal sem substituir a própria fonte da radiação, em aumento da estabilidade do sistema e em diminuição do comsumo de energia.
O referido resultado técnico está obtido devido ao que no dispositivo universal para transmitir a radiação desde uma fonte a um objeto, que inclui duas antenas, cada uma das quais representa por si um segmento cônico da superfície curvilínea, estabelecida com a formação da zona focal comum reconfigurável, concentração e volume através da variação da distância entre as antenas, a fonte da radiação repartida se localiza numa superfície da abertura, pelo menos, duma das antenas, ou se localiza numa das áreas focais de cada antena, e o objeto referido está situado na área focal conjunta de ambas as antenas. Contudo, a superfície curvilínea de cada antena possa ser representada como uma superfície esférica ou cilíndrica, e a fonte da radiação repartida esteja localizada numa superfície da abertura, ao menos, duma das antenas. Estas últimas possam ser instaladas uma a frente à outra ou sob um ângulo uma contra a outra formando uma área focal conjunta.
O resultado técnico referido pode também ser alcançado graças ao que o dispositivo universal possa obter adicionalmente um par das antenas esféricas ou cilíndricas, pelo menos, que esteja metido numa superfície perpendicular à superfície da localização do primeiro par das antenas.
Além disso, a superfície curvilínea das antenas possa ser representada como, ao menos, um par dos cilindros elípticos situados um em frente doutro formando uma área focal conjunta na qual se situe o objeto, e duas outras áreas focais contêm as fontes repartidas. Contudo, ao menos, uma antena elíptica só esteja usada em duas superfícies e uma fonte repartida esteja usada na área focal de cada antena, e o objeto se localize na área focal conjunta destas antenas.
Sendo as antenas apresentadas como um segmento cônico da superfície curvilínea, instaladas formando a área focal conjunta o fato que dê uma possibilidade para incrementar consideravelmente a concentração da radiação na área focal e, respetivamente, aumentar uma eficácia da transmissão da radiação da fonte ao objeto.
A atribuição ao dispositivo, pelo menos, com um adicional par das antenas esféricas ou cilíndricas localizado na superfície penpendicular à superfície do alojamento do primeiro par das antenas dê aquilo ser possível variar a potência da radiação e concentrar de modo mais uniforme a radiação sendo a área focal incrementada consideravelmente sem substituir a própria fonte da radiação.
A usagem das fontes da radiação repartidas dê uma possibilidade aumentar a estabilidade so sistema e diminuir o consumo de energia.
É ilustrada a invenção com os desenhos, onde:
A figura 1 mostra a imagem tridimensional do dispositivo equipado com um par das antenas esféricas e duas fontes repartidas;
A figura 2 mostra a imagem tridimensional do dispositivo equipado com um par das antenas cilíndricas com duas fontes repartidas;
A figura 3 mostra a corte do dispositivo equipado com as antenas esféricas ou cilíndricas sendo a vista em frente;
A figura 4 mostra a corte do dispositivo equipado com as antenas esféricas, sendo a vista por cima;
A figura 5 mostra a corte do dispositivo equipado com dois pares das antenas esféricas ou cilíndricas sendo a vista em frente;
A figura 6 é uma vista tridimensional de um dispositivo com dois pares de cilindros elípticos com sujeito na zona focal das fontes comuns e distribuído nas segundas áreas focais;
A Figura 7 é uma unidade de corte com um par de antenas esféricas ou cilíndricas com um ângulo entre si;
A Figura 8 é um diagrama que ilustra o cálculo do comprimento focal da antena esférica.
O dispositivo universal da transmissão da radiação da fonte repartida ao objeto contem duas antenas 1 cobertas com um material que bem reflete os raios UV ou IV, ou em caso de micro-ondas, feitas de cobre ou algum outro metal não- magnético em forma dos segmentos cônicos da superfície esférica ou cilíndrica. As antenas estão instaladas à distância de 0,6 a dois raios da superfície esférica ou cilíndrica uma contra a outra. As áreas focais das antenas esféricas ou cilíndricas se situam à distância do meio dos raios delas, e neste caso elas ficam combinadas e representam por si duas esferas volumosas intersetas ou dois cilindros volumosos 6. Os meios do alojamento da fonte da radiação 3 que possam ser representados, por exemplo, como um estaque com os diodes de luz UV instalados, ou elementos a micro-onda sólidos, ou mesmo outras fontes da radiação 2, se instalam numa superfície da abertura duma das antenas ou de ambas as antenas 1. O objeto 4 se situa nas áreas focais das antenas 1. Todo o dispositivo fica alojado na câmara 7. As antenas esféricas ou cilíndricas possam ser as paredes de tal câmara como aquilo é mostrado nas figuras 1, 2 e 3, ou ser as antenas individuais localizadas dentro da câmara 7.
Além disso, adicionalmente, o dispositivo possa ser equipado, ao menos, com um par das antenas situadas uma contra a outra à distância de 0,6 a dois raios da superfície esférica ou cilíndrica numa superfície perpendicular à superfície do alojamento do primeiro par das antenas. Neste caso, pelo menos, uma fonte da radiação repartida adicional seja metida na abertura destas antenas adicionais. A configuração do gênero seja favorável para criar uma área focal conjunta sendo uma cruz volumosa. É possível também que o terceiro par das antenas esteja instalado por cima e por baixo da área focal tendo a geometria semelhante a aquela acima referida. Assim, a instalação de uma ou duas fontes da radiação repartidas na abertura da antena superior e inferior faça possível criar uma conjunta área focal volumosa sendo uma cruz a três coordenadas.
O dispositivo funcciona de modo seguinte:
O objeto 4 se instala na área focal 6. Um ou dois estaques 3 junto com as fontes da radiação 2 estão metidos na câmara na superfície da abertura duma das antenas ou de ambas as antenas 1. Ambas as antenas de cada par refletem a radiação das fontes 2 e concentram-na nas áreas focais 6 onde se localiza o objeto 4.
Quando o dispositivo declarado está em uso, para concentrar qualquer radiação, por exemplo, a UV, antenas de 4 m de raio da superfície esférica, de 4 m de comprimento e 2,5 m de altura sejam úteis para usar. Uma fonte da radiação repartida seja útil para usar sendo 3 por 2 m de dimensão. Todos os elementos de cada fonte repartida irradiem a ambas as antenas.
Tomando em conta o fato que os diodes de luz são de pequenas dimensões geométricas - de 3 a 5 mm de diâmetro - a instalação de uns milhares de diodes de luz do gênero por um estaque fabricado de um material transparente para a radiação UV impeça a luz refletida de uma das antenas ao máximo de 2%. As perdas óticas adicionais do sistema sejam cerca de 1% em total. Caso a radiação UV ou IV seja usada o meio de alojar o objeto possa ser feito como sendo um contentor fabricado de um material que seja capaz de fazer passar a radiação UV ou IV, por exemplo, de vidro de quartzo, ou algum outro material. Caso uma fonte repartida seja usada em faixa de micro-ondas, o estaque e meio de alojar o objeto tenha de ser feito de materiais rádio-transparentes.
A figura 6 mostra o diagrama que explana o cálculo da distância focal FP da antena esférica ou cilíndrica côncava de raio R para um raio que cai na antena paralelamente ao eixo ótico principal à distância F deste. A configuração geométrica da tarefa decorre da figura. No triângulo isóscele AOF, o lado lateral OF é simplesmente representado através da base OA = R e o ângulo adjunto α:
Esta equação é a da área focal da antena esférica ou cilíndrica. A maior distância seja entre o eixo e raio paralelo a, mais adiante o foco se desloque ao lado da antena. Caso uma antena de raio de R = 4 for usada com a = 0,5 m, a deslocação do foco seja 1,5 cm; com a = 1,0 m o foco se desloque a 7,5 cm, e com a =1,5 a deslocação seja 16 cm. A distância máxima entre o eixo e o raio paralelo extremo a seja 1,5 m, pois, o comprimento de toda a fonte da radiação é de 3 m.
Os cálculos mostrados aqui estão feitos para um eixo ótico principal. Visto que se trata da superfície esférica ou cilíndrica, os eixos óticos principais desde o centro à superfície deste dentro da abertura de antena angular eficaz podem ser de muita quantidade.
Assim, a irradiação de todos os elementos duma fonte de 3 m de comprimento e de 2 m de altura para uma zona da antena esférica do mesmo comprimento e da mesma altura dentro da sua abertura angular paralelamente à multidão dos eixos óticos faz possível formar uma área focal volumosa com o início à distância de R/2 da antena e de profundidade de 16 cm ao lado da antena. A concentração da radiação é máxima na zona R/2 do lado da antena. Não há alguma concentração à distância maior que 16 cm do R/2 ao lado da antena. A instalação de duas esferas à distância que equivala, por exemplo, a um raio mais 4 cm faz possível usar o volume adicional da área focal conjunta por 12% a concentração no qual seja alcançada ao nível bastante alto devido ao que esta área seja o alvo da radiação concentrada a ser emitida por ambas as antenas o que faz possível distribuir o nível da concentração da radiação por volume da área focal conjunta de modo mais unforme.
Caso tivermos as dimensões das antenas acima referidas e instalarmo-las, por exemplo, à distância equivalente a um raio mais 4 cm, a efetiva área focal conjunta de ambas as antenas esféricas seja 1,2 x 0,6 x 0,36 m (1,2 x 0,6 x 0,32 para um prototipo o que 12% menor em volume).
Caso na abertura da antena esférica instalarmos uma fonte repartida com dimensões de 2 x 3 m constituída por uma multidão dos elementos no dispositivo proposto equipado com antenas de dimensões de 4 x 2,5 m, raio de esfera ou de cilindro de 4 m e uma distância entre antenas, por exemplo, um raio mais 4 cm, uma tal fonte muito volumosa forme uma área focal volumosa de dimensões menores de 1,2 x 0,6 x 0,36 m. Cada eixo ótica principal forme uma linha focal de comprimento de 16 cm. A abertura angular eficaz de tal antena seja cerca de 30 x 20 graus. Caso considerarmos os eixos óticos principais de um a um grau, cada antena reciba, pelo menos, 600 eixos, e 1200 eixos em total para as duas antenas.
Uma antena de 3 x 2 m funccione para cada um dos 1200 eixos óticos principais; todos os elementos da fonte irradiem a uma tal antena paralelamente a este eixo ótico. A radiação esteja concentrada com um grande coeficiente da amplificação para cada linha focal de comprimento de 16 cm, e graças a estas 1200 linhas focais seja criada uma área focal volumosa muito eficaz de 1,2 x 0,6 x 0,36 m com um grande coeficiente da amplificação por todo o seu volume.
Caso tivermos antenas cilíndricas de 4 x 2,5 m a serem instaladas uma contra a outra à distância de 4,04 m, uma área focal conjunta seja também de 0,6 x 0,36 m mas de comprimento de 4 m.
Caso instalarmos antenas esféricas ou cilíndricas de 4 x 2,5 m à distância de um raio menos 16 cm, criemos uma àrea focal conjunta de espessura de apenas 16 cm mas tendo a concentração de energia duas vezes maior que em caso das antenas a serem instaladas à distância de um raio ou um pouco maior que um raio.
O dispositivo possa ser de outras dimensões dependentemente dum raio de uma superfície esférica ou cilíndrica, o qual seja capaz de cobrir a faixa entre 0.05 m e umas dezenas de metros.
Caso forem usados uns milhares de diodes de luz UV, a potência total seja capaz de alcançar uns quilovátios. Assim, o dispositivo faz possível poupar umas vezes o consumo de energia devido a usagem de diodes de luz mais econômicos em comparação com lâmpadas potentes de uso comum sendo de total potência da radiação similar, bem como poupar o consumo de energia ou aumentar bruscamente a capacidade graças a concentração da radiação da fonte repartida por ambas as antenas numa área focal conjunta que não seja muito grande.
A utilização de duas antenas na forma de segmentos de uma superfície esférica ou cilíndrica, colocando-os de tal modo a formar zona focal comum, a instalação de uma fonte de radiação distribuída no plano da abertura de uma ou de ambas as antenas e transmissão de radiação na zona focal da articulação das duas antenas, o que é um objecto que permite muitas vezes para aumentar a fiabilidade do sistema de várias vezes para reduzir o consumo de energia mais eficiente usando diodos emissores de luz, um aumento substancial na zona focal ou reduzir o seu volume para o dobro do nível de concentração, mais distribuir uniformemente a concentração de radiação na zona focal e, devido à concentração de radiação aumentar a eficiência dos dispositivos. O uso de um ou dois pares adicionais de antenas em outros planos, por exemplo, perpendicularmente ao primeiro par de antenas com fontes distribuídas no plano da abertura da antena para criar uma imagem tridimensional área focal comum de dois ou três pares de antenas com alta densidade de energia.
A superfície curva da antena também pode ser feita sob a forma de pelo menos um par de cilindros elípticos 1, frente a frente, com a criação de uma zona de articulação focal 6, a qual aloja o objecto 4, e as outras duas áreas focais são distribuídos fontes 2 (Fig. 6). Neste caso, a configuração, a concentração e volume da zona de articulação focal pode ser controlada através do aumento da distância entre as antenas ou diminuir esta distância, se necessário, para tornar o aparelho mais compacto. Cilindros elípticos pode ser montado a um ângulo de modo a formar uma zona de articulação focal, semelhante ao mostrado na fig. 7.
O dispositivo universal para concentrar a radiação de uma fonte repartida para um objeto a ser situado na área focal volumosa pode ser usado para expôr a radiação os meios líquidos ou gaseiformes que estão bombeados através dela, por exemplo, para desinfetar água com a radiação UV, para aquecer águas correntes e outros líquidos e gases na faixa IV, para tratar produtos petrolíferos e de gás. Além disso, produtos sólidos e espalhados, em particular, agentes químicos, sementes, produtos alimentares a espalhar. O dispositivo universal pode ser usado também para secar madeira, terapêutica a micro-ondas etc. Para tratar líquidos e gases o sistema de meio corrente pode ser usado; para tratar produtos espalhados o sistema da sua passagem contínua e lenta através da área focal sob a força gravitacional pode ser usado. Tratada a madeira para secar ou efetuada a terapêutica a micro-ondas um certo volume da madeira ou um homem está alojado na área focal para um certo interval de tempo. O dispositivo universal pode ser também em uso na faixa ultrasônica para 5 sistemas de preparar mixturas uniformes e para purificar, lavar, tratar líquidos, e em muitos dispositivos de outros tipos dentro de quaisquer faixas das ondas eletromagnéticas e sônicas.
Claims (7)
1. DISPOSITIVO UNIVERSAL PARA TRANSMITIR RADIAÇÃO DE UMA FONTE A UM OBJETO que inclui duas antenas (1), cada uma das quais está representada como um segmento cônico de uma superfície curvilínea, instaladas formando uma área focal conjunta (6), uma fonte de radiação repartida (2) alojada na superfície da abertura de, pelo menos, uma das antenas (1), ou inserida numa das áreas focais (5) de cada antena (1), e um objeto (4) alojado na área focal conjunta (6) de ambas as antenas (1), caracterizado pelo fato de que a concentração e volume da área focal conjunta (6) das duas antenas (1) é reconfigurável pela variação da distância entre as antenas (1).
2. DISPOSITIVO UNIVERSAL PARA TRANSMITIR RADIAÇÃO DE UMA FONTE A UM OBJETO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de a superfície curvilínea de cada antena (1) ser uma superfície esférica ou cilíndrica, e a fonte da radiação repartida (2) estar alojada na superfície da abertura de, pelo menos, uma das antenas (1).
3. DISPOSITIVO UNIVERSAL PARA TRANSMITIR RADIAÇÃO DE UMA FONTE A UM OBJETO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que as antenas (1) estão arranjadas de maneira oposta entre si, de maneira a formarem uma área focal conjunta (6).
4. DISPOSITIVO UNIVERSAL PARA TRANSMITIR RADIAÇÃO DE UMA FONTE A UM OBJETO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que as antenas (1) estão instaladas de maneira angular entre si, de maneira a formarem uma área focal conjunta (6).
5. DISPOSITIVO UNIVERSAL PARA TRANSMITIR RADIAÇÃO DE UMA FONTE A UM OBJETO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de compreender adicionalmente, pelo menos, um par de antenas (1) esféricas ou cilíndricas a ser alojado numa superfície que é perpendicular ao plano ocupado pelo primeiro par de antenas (1).
6. DISPOSITIVO UNIVERSAL PARA TRANSMITIR RADIAÇÃO DE UMA FONTE A UM OBJETO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a superfície curvilínea das antenas (1) compreende, ao menos, um par de cilindros elípticos diametralmente opostos, formando uma área focal conjunta (6) na qual um objeto (4) possa ser posicionado, com fontes repartidas (2) posicionadas nas outras duas áreas focais.
7. DISPOSITIVO UNIVERSAL PARA TRANSMITIR RADIAÇÃO DE UMA FONTE A UM OBJETO, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de, pelo menos, duas superfícies compartilharem uma antena (1) elíptica, e uma fonte repartida (2) se situar na área focal (5) de cada antena (1), e um objeto (4) estar alojado na área focal conjunta (6) destas antenas (1).
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