RU2126606C1 - Device for microwave processing of dielectric materials - Google Patents

Device for microwave processing of dielectric materials Download PDF

Info

Publication number
RU2126606C1
RU2126606C1 RU94035839A RU94035839A RU2126606C1 RU 2126606 C1 RU2126606 C1 RU 2126606C1 RU 94035839 A RU94035839 A RU 94035839A RU 94035839 A RU94035839 A RU 94035839A RU 2126606 C1 RU2126606 C1 RU 2126606C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
chamber
emitters
microwave
output
ballast
Prior art date
Application number
RU94035839A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU94035839A (en
Inventor
Борис Александрович Демьянчук
Владимир Ефимович Полищук
Игорь Васильевич Короташ
Евгений Михайлович Чистяков
Original Assignee
Борис Александрович Демьянчук
Владимир Ефимович Полищук
Игорь Васильевич Короташ
Евгений Михайлович Чистяков
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Борис Александрович Демьянчук, Владимир Ефимович Полищук, Игорь Васильевич Короташ, Евгений Михайлович Чистяков filed Critical Борис Александрович Демьянчук
Publication of RU94035839A publication Critical patent/RU94035839A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2126606C1 publication Critical patent/RU2126606C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Constitution Of High-Frequency Heating (AREA)

Abstract

FIELD: microwave processing equipment. SUBSTANCE: device has microwave oscillator, chamber, in which load unit, unload unit, fan and ballast absorber are located, waveguide, which output is connected to chamber and input is connected to output of microwave oscillator. Goal of invention is achieved by introduced emitters, additional microwave oscillators, ballast absorbers and waveguides, which outputs are connected to chamber and inputs are connected to outputs of additional microwave oscillators, which are located in plane which is perpendicular to longitudinal axis of chamber in symmetry about this axis in order to provide uniform heating of processed materials on all sides. Ballast absorbers are located on inner surface of chamber walls in opposite to output horns of emitters. In addition size of funnels of horns is reverse proportional to size of chamber walls which are located in opposite to them. Wide walls of opposite side waveguides are perpendicular to one another in points of their connection to corresponding emitters. Output horns of emitters are covered with suppressing insertions which are transparent to radio waves. In addition device has conveyor belt, which is located along its longitudinal axis. EFFECT: uniform heating of processed materials on all sides, exclusion of local overheating. 5 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к области электроники, в частности к СВЧ-устройствам для тепловой обработки различных сыпучих, формованных материалов, продуктов на потоке или в статическом режиме. The invention relates to the field of electronics, in particular to microwave devices for heat treatment of various bulk, molded materials, products in a stream or in a static mode.

Известны различные устройства волноводного и резонаторного типа для СВЧ-обработки диэлектрических материалов. There are various devices of the waveguide and resonator type for microwave processing of dielectric materials.

Устройство /Г. С. Княжевская и др., с. 51 - 52, Л., "Машиностроение", 1969/ для СВЧ-нагрева на основе закрытой колебательной системы - прямоугольного объемного резонатора - имеет резонансную камеру нагрева, являющуюся оконечной нагрузкой СВЧ-генератора, который подключен к камере через волновод связи. Согласование по частоте настройки этой нагрузки с СВЧ-генератором здесь обеспечивается выбором трех размеров резонаторной камеры, когда она представляет собой параллелепипед, близкий к кубу, что обеспечивает необходимую устойчивость на оси частот спектра собственных частот резонаторной камеры при конкретной заданной ее загрузке. Device / G. S. Knyazhevskaya et al., P. 51 - 52, L., "Mechanical Engineering", 1969 / for microwave heating based on a closed oscillatory system - a rectangular volume resonator - has a resonant heating chamber, which is the final load of the microwave generator, which is connected to the camera through a communication waveguide. The frequency adjustment of this load with the microwave generator is ensured here by the choice of three dimensions of the resonator chamber, when it is a parallelepiped close to a cube, which provides the necessary stability on the frequency axis of the spectrum of the natural frequencies of the resonator chamber at a specific given load.

Недостатком устройства является его низкий КПД при загрузке, отличающейся от номинальной, т.к. при этом смещение резонансных частот камеры может быть настолько значительно, что полностью нарушается ее частотное согласование с СВЧ-генератором, это значительно снижает энергию, передаваемую от генератора в камеру, а колебания, отраженные от ввода в камеру, вызывают самоперегрев СВЧ-генератора. Кроме того, такое устройство не обеспечивает равномерного прогрева материала из-за многочисленных стоячих волн в объеме камеры, что вызывает локальные перегревы и недогревы в объеме обрабатываемого материала. The disadvantage of this device is its low efficiency at boot, which differs from the nominal, because in this case, the shift in the resonance frequencies of the camera can be so significant that its frequency matching with the microwave generator is completely violated, this significantly reduces the energy transmitted from the generator to the camera, and the vibrations reflected from the input into the camera cause the microwave generator to self-overheat. In addition, such a device does not provide uniform heating of the material due to numerous standing waves in the chamber volume, which causes local overheating and underheating in the volume of the processed material.

Известна установка для сушки материалов /авт.свид. N 1522006, МПК4 26 B 3/347, 10.03.87 г/, содержащая сушильную камеру в виде рабочего волновода, снабженную загрузочным и разгрузочным блоками, подключенными к камере СВЧ-генератора с волноводом связи, вентилятор и приемник-утилизатор СВЧ-энергии. Разгрузочный блок выполнен в виде тройника с перекидным клапаном. Known installation for drying materials / avt.svid. N 1522006, MPK4 26 B 3/347, 03/10/08 g /, containing a drying chamber in the form of a working waveguide, equipped with loading and unloading units connected to the chamber of the microwave generator with a communication waveguide, a fan and a receiver-receiver of microwave energy. The unloading unit is made in the form of a tee with a flap valve.

Недостатком установки является неудовлетворительная равномерность нагрева обрабатываемых материалов в волноводной камере, а также высокий уровень ее паразитного излучения в окружающее пространством через загрузочный и разгрузочный блоки при малой разгрузке камеры и при отсутствии ее загрузки. The disadvantage of the installation is the unsatisfactory uniformity of heating of the processed materials in the waveguide chamber, as well as the high level of spurious radiation into the surrounding space through the loading and unloading units with low unloading of the chamber and in the absence of its loading.

Из известных устройств наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для СВЧ-обработки сыпучих материалов /авт. свид. N 1378089, МПК4 H 05 B 6/64, 24.04.86 г/, содержащее СВЧ-генератор, устройство связи, камеру с размещенными в ней блоками загрузки, блоками выгрузки, вентилятором, балластным поглотителем, расположенным под днищем лотка для обрабатываемого материала, при этом камера и устройство связи выполнены в виде волноводов, связанных между собой по широкой стенке, а балластный поглотитель расположен напротив выхода устройства связи, введенного в камеру, вход которого соединен с выходом СВЧ-генератора. Of the known devices, the closest in technical essence to the proposed device is a device for microwave processing of bulk materials / ed. testimonial. N 1378089, IPC4 H 05 B 6/64, 04.24.86 g /, containing a microwave generator, a communication device, a camera with loading blocks, discharge blocks, a fan, a ballast absorber located under the bottom of the tray for the processed material, this camera and the communication device is made in the form of waveguides connected together over a wide wall, and the ballast absorber is located opposite the output of the communication device introduced into the camera, the input of which is connected to the output of the microwave generator.

Недостатком устройства является неравномерный нагрев обрабатываемых диэлектрических материалов, особенно имеющих низкую теплопроводность, в случае, когда они обрабатываются в толстом слое, из-за одностороннего направления облучения, а также перегрев обрабатываемых диэлектрических материалов в пучностях стоячих волн, возникающих за счет колебаний, отраженных от стенок камеры. The disadvantage of this device is the uneven heating of the treated dielectric materials, especially those with low thermal conductivity, in the case when they are processed in a thick layer, due to the one-sided direction of irradiation, as well as overheating of the processed dielectric materials in antinodes of standing waves arising from vibrations reflected from the walls cameras.

Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является такое изменение состава и конструкции устройства, при котором за счет введения в установку излучателей, дополнительных СВЧ-генераторов, балластных поглотителей и волноводов и целесообразного взаиморасположения всех элементов конструкции: а/ обеспечивает равномерный нагрев обрабатываемого материала, особенно в толстых его слоях; б/ исключаются локальные перегревы и недогревы обрабатываемой продукции, тем самым не только достигается, например, требуемая биологическая стойкость продукции без традиционного ухудшения ее химического состава, но и реализуется точно дозированное избирательное воздействие на микроорганизмы и продукцию, а конечный эффект, например пастеризация, достигается при температуре, более низкой, чем обычно. The problem to which the present invention is directed, is such a change in the composition and design of the device in which due to the introduction of emitters, additional microwave generators, ballast absorbers and waveguides and the appropriate relative position of all structural elements: a / ensures uniform heating of the processed material, especially in its thick layers; b) local overheating and underheating of the processed products are eliminated, thereby not only achieving, for example, the required biological stability of the product without the traditional deterioration of its chemical composition, but also accurately metered selective effect on microorganisms and products is realized, and the final effect, for example pasteurization, is achieved when temperature lower than usual.

Для решения этой задачи в известную установку для СВЧ-обработки диэлектрических материалов, содержащую СВЧ-генератор, камеру с размещенными в ней блоком загрузки, блоком выгрузки, вентилятором и балластным поглотителем, волновод, выход которого введен в камеру, а вход соединен с выходом СВЧ-генератора, согласно изобретению введены излучатели, дополнительные СВЧ-генераторы, балластные поглотители и волноводы, выходы которых введены в камеру, а входы соединены с выходами дополнительных СВЧ-генераторов, выходы всех волноводов соединены со входами соответствующих излучателей, которые расположены в плоскости, перпендикулярной оси камеры, осесимметрично (со встречно направленными выходными раскрывами), а балластные поглотители - на внутренней поверхности (боковых, верхней и нижней) стенок камеры. To solve this problem, in a known installation for microwave processing of dielectric materials containing a microwave generator, a camera with a loading unit, an unloading unit, a fan and a ballast absorber, a waveguide whose output is inserted into the camera, and the input is connected to the output of the microwave generator, according to the invention, emitters, additional microwave generators, ballast absorbers and waveguides are introduced, the outputs of which are introduced into the chamber, and the inputs are connected to the outputs of additional microwave generators, the outputs of all waveguides are connected to the inputs of the respective emitters, which are located in a plane perpendicular to the axis of the chamber, are axisymmetric (with counter-directed exit openings), and ballast absorbers on the inner surface (side, upper and lower) of the chamber walls.

Размеры выходных раскрывов излучателей выполнены обратно пропорциональными соответствующим размерам противоположных им стенок камеры. The dimensions of the output openings of the emitters are made inversely proportional to the corresponding dimensions of the opposite chamber walls.

Широкие стенки противолежащих волноводов со входами излучателей взаимно перпендикулярны. The wide walls of the opposing waveguides with the emitter inputs are mutually perpendicular.

Выходные раскрывы излучателей заглушены радиопрозрачными вкладышами. The output openings of the emitters are drowned out by radio-transparent inserts.

Установка может быть оснащена (радиопрозрачным) вибрационно-лотковым или ленточным транспортером, который расположен вдоль продольной оси камеры. The installation can be equipped with a (radiolucent) vibration-chute or belt conveyor, which is located along the longitudinal axis of the chamber.

Совокупность указанных признаков обеспечивает увеличение интегральной и локальной равномерности обработки, что подтверждается приведенным ниже аналитическим обоснованием. The combination of these features provides an increase in the integral and local processing uniformity, which is confirmed by the analytical justification given below.

В качестве показателя интегральной равномерности прогрева определим отношение удельной плотности мощности СВЧ-колебаний в наименее прогреваемом слое обрабатываемого материала к ее плотности в наиболее прогреваемом слое. Рассмотрим например, когда поток обрабатываемой продукции также, как и камера, имеет прямоугольное сечение и поперечные размеры h и g, которые примерно в три раза меньше соответствующих размеров корпуса камеры H и G /это упростит расчеты/, установка оснащена 4 СВЧ-генераторами, 4 волноводами, 4 излучателями, которые расположены по одному на каждой из сторон камеры в одной плоскости, перпендикулярной оси камеры, симметрично относительно этой оси (и имеют встречно направленные раскрывы). Поток обрабатываемой продукции равноудален от противоположных сторон корпуса камеры. Пусть мощность каждого генератора предлагаемой камеры в 4 раза меньше мощности СВЧ-генератора по прототипу. Для прототипа с подобными габаритными размерами наименее прогреваемый слой - нижний, удаленный от выхода волновода на расстояние lп=h+h=2h, для предлагаемой установки - это внутренний, средний слой, на расстоянии от выходного раскрыва верхнего и нижнего излучателей, равном l u i = h+h/2=1,5h; i= 1,2 и на расстоянии от выходного раскрыва боковых излучателей, равном l u i = g+g/2= 1,5g; i= 3, 4. Наиболее прогреваемый слой у прототипа - верхний /на удалении h от выходного раскрыва излучателя/, у предлагаемой установки - верхний и нижний, боковой левый и боковой правый /на расстоянии соответственно h и g/.As an indicator of the integral uniformity of heating, we determine the ratio of the specific power density of microwave oscillations in the least heated layer of the processed material to its density in the most heated layer. Consider, for example, when the flow of processed products, like the camera, has a rectangular section and transverse dimensions h and g, which are approximately three times smaller than the corresponding dimensions of the camera body H and G / this will simplify the calculations /, the installation is equipped with 4 microwave generators, 4 waveguides, 4 emitters, which are located one on each side of the camera in one plane perpendicular to the axis of the camera, symmetrically about this axis (and have opposite directions openings). The flow of processed products is equidistant from opposite sides of the camera body. Let the power of each generator of the proposed camera is 4 times less than the power of the microwave generator according to the prototype. For a prototype with similar overall dimensions, the least heated layer is the lower layer, remote from the waveguide output at a distance l p = h + h = 2h, for the proposed installation, this is the inner, middle layer, at a distance from the output opening of the upper and lower emitters, equal to l u i = h + h / 2 = 1.5h; i = 1.2 and at a distance from the output aperture of the side emitters, equal to l u i = g + g / 2 = 1.5g; i = 3, 4. The most heated layer in the prototype is the upper one / at a distance h from the output aperture of the emitter /, for the proposed installation - the upper and lower, lateral left and lateral right / at a distance of respectively h and g /.

Для вычисления плотности потока мощности у поверхности обрабатываемого материала уточним значения ширины диаграммы направленности в плоскостях электрической и магнитной напряженностей. To calculate the power flux density at the surface of the processed material, we specify the values of the radiation pattern width in the planes of electric and magnetic tension.

Для прототипа они, как известно, определяются размерами раскрыва волновода, например

Figure 00000002

Figure 00000003

В предлагаемой установке с продольным размером L /L-длина камеры/ ширина луча согласована с шириной потока согласованных материалов. Поэтому для изобретения необходимо записать:
для верхнего, например, рупорного излучателя, с размерами выходного раскрыва
Figure 00000004

u 1 = 2 arctg L/2H ; 2φ u 1 = 2 arctg G/2H ; (2)
для нижнего излучателя с размерами выходного раскрыва
Figure 00000005

u 2 = 2 arctg G/2H ; 2φ u 2 = 2 arctg L/2H ;
для левого бокового излучателя с размерами раскрыва
Figure 00000006

получается
u 3 = 2 arctg L/2G ; 2φ u 3 = 2 arctg H/2G ;
для правого излучателя с размерами раскрыва
Figure 00000007

ширина луча во взаимоперпендикулярных плоскостях равняется
u 4 = 2 arctg H/2G ; 2φ u 4 = 2 arctg L/2G .
Площадь горизонтального сечения луча в камере прототипа у верхнего слоя потока материалов, т.е. на удалении h от выходного раскрыва волновода согласно /1/ равняется
SП= 2h·tgθП·2h·tgφП≃ 3,3h2.
Следовательно, при мощности СВЧ-генератора прототипа, равной P, плотность потока мощности в этом сечении равна
Figure 00000008

Для предлагаемой установки с размерами G=3g; H=3h; L и мощностью каждого из СВЧ-генераторов, равной P/4, плотности потока мощности при поперечных размерах потока g и h согласно /2 - 5/ равны:
у верхнего и нижнего слоев
Figure 00000009

у бокового левого и бокового правого слоев
Figure 00000010

Определим значение электрической напряженности поля в верхнем слое /на поверхности/ материала, считая, что локальное электромагнитное поле можно рассматривать как плоскую волну, а волновое сопротивление среды равно W=120 Ом. При этом для устройств по прототипу и изобретению получим
Figure 00000011

Электрическая напряженность поля в наименее прогреваемом слое может быть определена с учетом коэффициента Г'' затухания волны в материале с учетом пути, пройденного волной в обрабатываемом материале,
Figure 00000012

где f - частота колебаний СВЧ-генератора;
ε00) - электрическая /магнитная/ постоянная;
ε′- относительная диэлектрическая проницаемость материала;
tgδ - тангенс угла потерь в материале.For the prototype, they are known to be determined by the dimensions of the opening of the waveguide, for example
Figure 00000002

Figure 00000003

In the proposed installation with a longitudinal dimension, the L / L-chamber length / beam width is consistent with the flow width of the matched materials. Therefore, for the invention it is necessary to write:
for the top, for example, a horn emitter, with the dimensions of the output opening
Figure 00000004

u 1 = 2 arctan L / 2H; 2φ u 1 = 2 arctg G / 2H; (2)
for lower emitter with output opening dimensions
Figure 00000005

u 2 = 2 arctg G / 2H; 2φ u 2 = 2 arctan L / 2H;
for left side radiator with aperture dimensions
Figure 00000006

it turns out
u 3 = 2 arctg L / 2G; 2φ u 3 = 2 arctg H / 2G;
for the right radiator with openings
Figure 00000007

beam width in mutually perpendicular planes equals
u 4 = 2 arctg H / 2G; 2φ u 4 = 2 arctg L / 2G.
The horizontal cross-sectional area of the beam in the prototype chamber at the upper layer of the material flow, i.e. at a distance h from the output aperture of the waveguide according to / 1 / equals
S P = 2h · tgθ P · 2h · tgφ P ≃ 3.3h 2 .
Therefore, with the power of the microwave generator of the prototype equal to P, the power flux density in this section is
Figure 00000008

For the proposed installation with dimensions G = 3g; H = 3h; L and the power of each of the microwave generators equal to P / 4, the power flux density at the transverse dimensions of the flow g and h according to / 2 - 5 / are equal:
at the upper and lower layers
Figure 00000009

at the lateral left and lateral right layers
Figure 00000010

We determine the value of the electric field strength in the upper layer / on the surface / material, assuming that the local electromagnetic field can be considered as a plane wave, and the wave resistance of the medium is W = 120 Ohms. Moreover, for devices of the prototype and invention we obtain
Figure 00000011

The electric field strength in the least heated layer can be determined by taking into account the attenuation coefficient G ″ of the wave in the material, taking into account the path traveled by the wave in the processed material,
Figure 00000012

where f is the oscillation frequency of the microwave generator;
ε 00 ) - electric / magnetic / constant;
ε′- relative dielectric constant of the material;
tanδ is the loss tangent in the material.

При этом электрические напряженности поля при g ≅ h, учитывая, что наименее прогреваемый слой у предлагаемой установки находится на оси потока материалов, вычислим в виде

Figure 00000013

Следовательно, искомые удельные плотности мощности /т. е. плотности мощности, диссипируемые в единице объема материала) согласно /9/ и /11/ для прототипа равняются
P П max = ε′tgδ·(E П max )2; P П min = ε′tgδ·(E П min )2; (12)
для предлагаемой камеры
Figure 00000014

В предлагаемой установке минимальные удельные плотности мощности складываются в виде
Figure 00000015

Таким образом, искомые показатели равномерности прогрева материалов согласно /10 - 14/ при g ≃ h равняются:
для прототипа
γП= P П min /P П max = exp[-2Г″h];
для предлагаемой установки
Figure 00000016

Пример. g = h = 0,3 м; ε′= 77; tgδ = 0,015.
Найти: γП, γu
Решение. Г'' = 3,3;
γП= exp(-2•3,3•0,3) ≃ 0,14.
Figure 00000017

Вывод. Предлагаемая установка в типовых условиях функционирования имеет показатели интегральной равномерности обработки продукции, в семь раз более высокий, чем у прототипа.In this case, the electric field strengths at g ≅ h, given that the least heated layer of the proposed installation is located on the axis of the material flow, we calculate in the form
Figure 00000013

Therefore, the desired specific power densities / t. e. power densities dissipated per unit volume of material) according to / 9 / and / 11 / for the prototype are
P P max = ε′tgδ · (E P max ) 2 ; P P min = ε′tgδ · (E P min ) 2 ; (12)
for the proposed camera
Figure 00000014

In the proposed installation, the minimum specific power densities are added as
Figure 00000015

Thus, the required indices of uniformity of heating of materials according to / 10 - 14 / for g ≃ h are:
for prototype
γ P = P P min / P P max = exp [-2G ″ h];
for the proposed installation
Figure 00000016

Example. g = h = 0.3 m; ε ′ = 77; tanδ = 0.015.
Find: γ П , γ u
Decision. G '' = 3.3;
γ P = exp (-2 • 3.3 • 0.3) ≃ 0.14.
Figure 00000017

Output. The proposed installation in typical operating conditions has indicators of integral uniformity of product processing, seven times higher than that of the prototype.

В качестве показателя локальной равномерности обработки выберем отношение удельной плотности мощности, диссипируемой в обрабатываемом материале в узлах стоячей волны в рабочем объеме камеры, к удельной плотности мощности в пучностях этой волны. As an indicator of the local uniformity of processing, we choose the ratio of the specific power density dissipated in the processed material at the nodes of the standing wave in the working volume of the chamber to the specific power density in the antinodes of this wave.

Не применяя громоздких расчетов, без больших погрешностей можно утверждать, что в устройстве по прототипу этот показатель заметно меньше единицы /у установок на практике не превышает 0,3; при принятии специальных мер, например при применении диссекторов, достижимо 0,8/ из-за неизбежных отражений СВЧ-колебаний от стенок корпуса камеры, складывающихся в фазе или в противофазе с падающей волной. В предлагаемой же установке отражения от стенок отсутствуют и в материале диссипирует лишь энергия падающей волны. Следовательно, искомый показатель локальной равномерности обработки примерно равен единице, то есть выше, чем в устройстве по прототипу, даже при применении специальных мер. Without cumbersome calculations, without large errors, it can be argued that in the prototype device this indicator is noticeably less than unity / in practice, the indicator does not exceed 0.3; when special measures are taken, for example, with the use of dissectors, it is achievable 0.8 / due to the inevitable reflection of microwave oscillations from the walls of the camera body, folding in phase or out of phase with the incident wave. In the proposed installation, there are no reflections from the walls and only the incident wave energy dissipates in the material. Therefore, the desired indicator of local uniformity of processing is approximately equal to unity, that is, higher than in the device of the prototype, even when applying special measures.

Выполнение выходных раскрывов излучателей с размерами, обратно пропорциональными соответствующим размерам противолежащих им стенок камеры, позволяет сконцентрировать падающее излучение каждого из СВЧ-генератора на обрабатываемом материале и максимально использовать мощность каждого СВЧ-генератора. The implementation of the output openings of the emitters with dimensions inversely proportional to the corresponding dimensions of the opposite walls of the chamber, allows you to concentrate the incident radiation of each of the microwave generator on the processed material and maximize the power of each microwave generator.

Выполнение широких стенок противоположных волноводов в местах их соединения с излучателями взаимно перпендикулярными приводит к ортогональной поляризации электромагнитных волн, падающих на обрабатываемый материал с противоположной стороны. Поэтому даже в критическом режиме, когда отсутствует обрабатываемый материал, исключается "затекание" падающей с противоположной стороны электромагнитной волны через излучатель и волновод в СВЧ-генератор, что исключает взаимный перегрев СВЧ-генераторов. The implementation of the wide walls of the opposing waveguides in the places of their connection with the emitters mutually perpendicular leads to orthogonal polarization of the electromagnetic waves incident on the processed material from the opposite side. Therefore, even in the critical mode, when there is no processed material, the leakage of the electromagnetic wave incident from the opposite side through the emitter and waveguide into the microwave generator is excluded, which eliminates the mutual overheating of microwave generators.

Закрытие выходных раскрывов и излучателей (радиопрозрачными) вкладыши исключают попадание в волноводы и СВЧ-генераторы влаги, пыли и частиц обрабатываемого материала, что приводит к увеличению стабильности и надежности работы СВЧ-генераторов. Closing the output openings and emitters (radiolucent) inserts prevent moisture, dust and particles of the processed material from entering the waveguides and microwave generators, which leads to an increase in the stability and reliability of microwave generators.

Расположение балластных поглотителей по внутренней поверхности (боковых, верхней и нижней) стенок камеры приводит к исключению отражений от стенок камеры, к исключению образования стоячих волн, а, значит, исключает локальные перегревы обрабатываемого материала, уменьшает вероятность паразитного излучения через блоки загрузки и выгрузки, нейтрализует зависимость частоты настройки рабочей камеры от степени ее загрузки и, следовательно, во-первых, увеличивают долю полезно используемой энергии СВЧ-генератора, во-вторых, исключает появление стоячих волн в волноводах, что значительно уменьшает опасность самоперегрева СВЧ-генератора, т.е. увеличивает эксплуатационную надежность установки. The location of ballast absorbers on the inner surface (lateral, upper and lower) of the chamber walls leads to the exclusion of reflections from the chamber walls, to the exclusion of the formation of standing waves, and, therefore, eliminates local overheating of the processed material, reduces the likelihood of spurious radiation through the loading and unloading blocks, and neutralizes the dependence of the setting frequency of the working chamber on the degree of its load and, therefore, firstly, increase the share of useful energy of the microwave generator, and secondly, it eliminates the presence of standing waves in waveguides, which significantly reduces the risk of self-overheating of the microwave generator, i.e. increases the operational reliability of the installation.

Оснащение установки (радиопрозрачным) вибрационно-лотковым или ленточным транспортером, который расположен внутри камеры вдоль ее продольной оси, позволяет проводить непрерывную подачу обрабатываемого материала в рабочую зону камеры и выгрузку обрабатываемого материала, что приводит к значительному росту производительности установки. Equipping the installation with (radiotransparent) vibration-chute or belt conveyor, which is located inside the chamber along its longitudinal axis, allows for continuous supply of the processed material to the working area of the chamber and unloading of the processed material, which leads to a significant increase in the productivity of the installation.

На фиг. 1, 2 представлен общий вид предлагаемой установки для СВЧ-обработки диэлектрических материалов с разными видами транспортеров, на фиг. 3 - сечение в плоскости A на фиг. 2. In FIG. 1, 2 shows a General view of the proposed installation for microwave processing of dielectric materials with different types of conveyors, FIG. 3 is a section in the plane A in FIG. 2.

Установка /фиг. 1, 3/ содержит камеру 1, с размещенными в ней блоками загрузки 2, блоком выгрузки 3, вентилятором 4; СВЧ-генераторами 5, 6, 7, 8 /Г5, Г6, Г7, Г8/, волноводы 9, 10, 11, 12 с соответствующими излучателями 13, 14, 15, 16, балластные поглотители 17, 18, 19, 20. Установка оснащена вибрационно-лотковым /фиг. 1/ или ленточным /фиг. 2/ транспортером 21 /показан пунктиром/, расположенный внутри камеры вдоль ее продольной оси. Излучатели 13, 14, 15, 16 заглушены радиопрозрачными вкладышами /на чертеже условно не показаны/. Installation / Fig. 1, 3 / comprises a chamber 1, with loading units 2 located therein, an unloading unit 3, a fan 4; Microwave generators 5, 6, 7, 8 / G5, G6, G7, G8 /, waveguides 9, 10, 11, 12 with corresponding emitters 13, 14, 15, 16, ballast absorbers 17, 18, 19, 20. Installation equipped with vibration-tray / Fig. 1 / or tape / Fig. 2 / by a conveyor 21 / shown by a dotted line / located inside the chamber along its longitudinal axis. The emitters 13, 14, 15, 16 are muffled by radiolucent liners / not conventionally shown in the drawing /.

Выходы СВЧ-генераторов 5, 6, 7, 8 подключены ко входам волноводов 9, 10, 11, 12. Своими выходами волноводы подключены к соответствующим излучателям 13, 14, 15, 16. The outputs of the microwave generators 5, 6, 7, 8 are connected to the inputs of the waveguides 9, 10, 11, 12. Their outputs the waveguides are connected to the respective emitters 13, 14, 15, 16.

Излучатели 13, 14, 15, 16 расположены в плоскости, перпендикулярной продольной оси камеры 1, симметрично относительно этой оси, с возможностью обеспечения одновременного всестороннего равномерного нагрева обрабатываемых материалов. Балластные поглотители 17, 18, 19, 20 расположены на внутренней поверхности стенок камеры 1 напротив выходных раскрывов соответствующих излучателей 13, 14, 15, 16. The emitters 13, 14, 15, 16 are located in a plane perpendicular to the longitudinal axis of the chamber 1, symmetrically relative to this axis, with the possibility of simultaneous comprehensive uniform heating of the processed materials. Ballast absorbers 17, 18, 19, 20 are located on the inner surface of the walls of the chamber 1 opposite the output openings of the respective emitters 13, 14, 15, 16.

Широкие стенки противолежащих волноводов 9 и 11, 10 и 12 в местах их соединения с излучателями 13, 14, 15, 16 взаимно перпендикулярны. The wide walls of the opposing waveguides 9 and 11, 10 and 12 at their junctions with the emitters 13, 14, 15, 16 are mutually perpendicular.

Размеры выходных раскрывов излучателей 13, 14, 15, 16 обратно пропорциональны соответствующим размерам противолежащих им стенок камеры 1. The sizes of the output openings of the emitters 13, 14, 15, 16 are inversely proportional to the corresponding dimensions of the opposite walls of the chamber 1.

Работает предлагаемое устройство следующим образом. The proposed device operates as follows.

СВЧ-генераторы 5, 6, 7 и 8 вырабатывают электромагнитные колебания определенной частоты и мощности /например, их частота 2450 МГц, а мощность 1,5 кВт/. Эти электромагнитные колебания через волноводы 9, 10, 11, 12 и соответствующие излучатели 13, 14, 15, 16 поступают в камеру 1. Размещение излучателей 13, 14, 15, 16 в камере 1 и выбор их размеров согласно изобретению позволяет сконцентрировать энергию СВЧ-генераторов в рабочей зоне камеры 1, куда и поступает с помощью транспортера 21 обрабатываемый материал, загружаемый в камеру 1 через блок загрузки 2 и выгружаемый из камеры 1 через блок выгрузки 3. Балластные поглотители 17, 18, 19, 20 исключают отражение СВЧ-волн каждого из СВЧ-генераторов и образование стоячих волн в камере 1. Вентилятор 4 служит для вытяжки паров из камеры 1. Microwave generators 5, 6, 7 and 8 generate electromagnetic oscillations of a certain frequency and power / for example, their frequency is 2450 MHz, and the power is 1.5 kW /. These electromagnetic vibrations through the waveguides 9, 10, 11, 12 and the corresponding emitters 13, 14, 15, 16 enter the chamber 1. The placement of the emitters 13, 14, 15, 16 in the chamber 1 and the choice of their sizes according to the invention allows the microwave energy to be concentrated generators in the working area of chamber 1, where the processed material is fed by conveyor 21, loaded into chamber 1 through loading unit 2 and discharged from chamber 1 through unloading unit 3. Ballast absorbers 17, 18, 19, 20 exclude reflection of microwave waves of each from microwave generators and the formation of standing in Waves in chamber 1. Fan 4 is used to extract vapors from chamber 1.

В волноводах 9, 10, 11, 12 используется волна H01, вектор электрической напряженности которой, как известно, перпендикулярен широкой стороне волновода. Поэтому взаимная перпендикулярность широких стенок противолежащих волноводов 9 и 11, 10 и 12 исключает "затекание" падающей с противоположной стороны камеры 1 электромагнитной волны в СВЧ-генераторы 6, 7, 8, 5.In the waveguides 9, 10, 11, 12, the wave H 01 is used , the electric vector of which is known to be perpendicular to the wide side of the waveguide. Therefore, the mutual perpendicularity of the wide walls of the opposing waveguides 9 and 11, 10 and 12 eliminates the "leakage" of the electromagnetic wave incident from the opposite side of the chamber 1 into the microwave generators 6, 7, 8, 5.

Конструкция блока загрузки 2 и блока выгрузки 3 предотвращает паразитное излучение СВЧ-колебаний через окно загрузки /выгрузки/ в камере 1 как при полной ее загрузке, так и в режиме отсутствия обрабатываемого материала. Окно загрузки /выгрузки/ - это, например, запредельный волновод /фиг. 1/ или шлюз с трехлопастным ротором /фиг. 2/. The design of the loading unit 2 and the unloading unit 3 prevents spurious radiation of microwave oscillations through the loading / unloading window / in the chamber 1 both when it is fully loaded and when there is no processed material. The loading / unloading window / is, for example, a transverse waveguide / Fig. 1 / or a gateway with a three-blade rotor / Fig. 2 /.

СВЧ-нагрев обрабатываемого материала в рассматриваемом примере осуществляется одновременно с четырех сторон потоком энергии, продольные и поперечные размеры которого совпадают с соответствующими размерами потока обрабатываемого материала. Перемещение потока материала к блоку выгрузки 3 /фиг. 1/ осуществляется с помощью /радиопрозрачного/ вибрационно-лоткового транспортера 21 за счет инерционных сил в процессе вибрации лотка, шарнирно подвешанного на качалках к стенкам камеры 1, либо с помощью ленты ленточного /радиопрозрачного/ транспортера 21 /фиг. 2/. Microwave heating of the processed material in the considered example is carried out simultaneously on four sides by an energy flow, the longitudinal and transverse dimensions of which coincide with the corresponding dimensions of the processed material flow. The movement of the material flow to the unloading unit 3 / Fig. 1 / is carried out using / radiotransparent / vibration-chute conveyor 21 due to inertial forces in the process of vibration of the tray, articulated on a rocking chair to the walls of the chamber 1, or using a tape tape / radiotransparent / conveyor 21 / Fig. 2 /.

Предлагаемая установка обеспечивает всесторонний равномерный прогрев обрабатываемых материалов, при этом исключаются и локальные перегревы во всем объеме обрабатываемого материала и недогрев материала на дне лотка /ленты транспортера/. The proposed installation provides comprehensive uniform heating of the processed materials, while eliminating local overheating in the entire volume of the processed material and underheating of the material at the bottom of the tray / conveyor belt /.

Кроме того, предлагаемая установка обеспечивает:
возможность обработки материалов на потоке при безопасном уровне плотности потока мощности через блоки загрузки 2 и выгрузки 3 на холостом ходу, так и в рабочем режиме за счет балластных поглотителей 17, 18, 19, 20, расположенных на внутренней, боковых, верхней и нижней стенках камеры 1 и исключающих отражения от ее стенок; попарное взаимно перпендикулярное расположение волноводов 9, 10, 11, 12 предотвращает взаимный перегрев СВЧ-генераторов 6, 7, 8, 5; радиопрозрачные вкладыши исключают попадание в них влаги и пыли при обработке потока материалов;
независимость доли полезно использованной энергии СВЧ-генераторов 6, 7, 8, 5 от степени загрузки камеры, т.к. балластные поглотители 17, 18, 19, 20 нейтрализуют резонансные свойства камеры 1;
высокую эксплуатационную надежность СВЧ-генераторов 6, 7, 8, 5, т.к. в волноводах 9, 10, 11, 12 стоячие волны отсутствуют, самоперегрев и вывод из строя СВЧ-генераторов 6, 7, 8, 5 по этой причине исключаются.
In addition, the proposed installation provides:
the ability to process materials in a stream at a safe level of power flux density through loading units 2 and unloading 3 at idle, and in the operating mode due to ballast absorbers 17, 18, 19, 20 located on the inner, side, upper and lower walls of the chamber 1 and excluding reflections from its walls; pairwise mutually perpendicular arrangement of waveguides 9, 10, 11, 12 prevents mutual overheating of microwave generators 6, 7, 8, 5; radiolucent liners prevent moisture and dust from entering them when processing the flow of materials;
independence of the share of useful energy of microwave generators 6, 7, 8, 5 from the degree of loading of the camera, because ballast absorbers 17, 18, 19, 20 neutralize the resonance properties of chamber 1;
high operational reliability of microwave generators 6, 7, 8, 5, because there are no standing waves in waveguides 9, 10, 11, 12, self-overheating and failure of microwave generators 6, 7, 8, 5 are therefore excluded.

Claims (5)

1. Установка для СВЧ-обработки диэлектрических материалов, содержащая СВЧ-генератор, камеру с размещенными в ней блоком загрузки, блоком выгрузки, вентилятором и балластным поглотителем, волновод, выход которого введен в камеру, а вход соединен с выходом СВЧ-генератора, отличающаяся тем, что в нее введены излучатели, дополнительные СВЧ-генераторы, балластные поглотители и волноводы, выходы которых введены в камеру, а входы соединены с выходами дополнительных СВЧ-генераторов, выходы всех волноводов соединены со входами соответствующих излучателей, которые расположены в плоскости, перпендикулярной продольной оси камеры, симметрично относительно этой оси с возможностью обеспечения одновременного, всестороннего, равномерного нагрева обрабатываемых материалов, а балластные поглотители расположены на внутренней поверхности стенок камеры, напротив выходных раскрывов излучателей. 1. Installation for microwave processing of dielectric materials, containing a microwave generator, a camera with a loading unit, an unloading unit, a fan and a ballast absorber, a waveguide whose output is introduced into the camera, and the input is connected to the output of a microwave generator, characterized in that emitters, additional microwave generators, ballast absorbers and waveguides are introduced into it, the outputs of which are introduced into the chamber, and the inputs are connected to the outputs of additional microwave generators, the outputs of all waveguides are connected to the inputs of the corresponding teachers who are located in a plane perpendicular to the longitudinal axis of the chamber, symmetrically about this axis with the ability to provide simultaneous, comprehensive, uniform heating of the processed materials, and ballast absorbers are located on the inner surface of the chamber walls, opposite the output openings of the emitters. 2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что размеры выходных раскрывов излучателей обратно пропорциональны соответствующим размерам противолежащих им стенок камеры. 2. Installation according to claim 1, characterized in that the dimensions of the output openings of the emitters are inversely proportional to the corresponding dimensions of the opposite walls of the chamber. 3. Установка по п.1, отличающаяся тем, что широкие стенки противолежащих волноводов в местах их соединения с соответствующими излучателями взаимно перпендикулярны. 3. The installation according to claim 1, characterized in that the wide walls of the opposing waveguides at their junctions with the respective emitters are mutually perpendicular. 4. Установка по п.1, отличающаяся тем, что выходные раскрывы излучателей заглушены радиопрозрачными вкладышами. 4. Installation according to claim 1, characterized in that the output openings of the emitters are muffled by radiolucent liners. 5. Установка по п.1, отличающаяся тем, что она оснащена транспортером, который расположен внутри камеры, вдоль ее продольной оси. 5. Installation according to claim 1, characterized in that it is equipped with a conveyor, which is located inside the chamber, along its longitudinal axis.
RU94035839A 1994-07-06 1994-09-26 Device for microwave processing of dielectric materials RU2126606C1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
UA94076084 1994-07-06
UA94076084 1994-07-06

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU94035839A RU94035839A (en) 1996-10-20
RU2126606C1 true RU2126606C1 (en) 1999-02-20

Family

ID=21688998

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU94035839A RU2126606C1 (en) 1994-07-06 1994-09-26 Device for microwave processing of dielectric materials

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2126606C1 (en)

Also Published As

Publication number Publication date
RU94035839A (en) 1996-10-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US3560694A (en) Microwave applicator employing flat multimode cavity for treating webs
Lier et al. Simple hybrid mode horn feed loaded with a dielectric cone
US3271552A (en) Microwave heating apparatus
US3934106A (en) Microwave browning means
US5369250A (en) Method and apparatus for uniform microwave heating of an article using resonant slots
US2868939A (en) Suppression of radiation from dielectric heating applicators
US3715551A (en) Twisted waveguide applicator
JPH04233188A (en) Microwave oven, and microwave oven cavity excitation method and wave guide device for the embodiment of thid method
US2888543A (en) Electronic heating apparatus
KR100458670B1 (en) Electric cooking oven
JPS58142184A (en) Drier
EP0746182B1 (en) Rectangular microwave applicator
US8324539B2 (en) Wide waveguide applicator
RU2126606C1 (en) Device for microwave processing of dielectric materials
US2761942A (en) Heating apparatus
US7528353B2 (en) Microwave heating device
EP0084272B1 (en) High-frequency heating apparatus
JPS6155236B2 (en)
US3210513A (en) Dielectric cooking apparatus
JPH08330065A (en) Microwave thawing/heating device
RU2702230C1 (en) Method of hydromicas bloating and device for its implementation
JP4524857B2 (en) High frequency heating device
JP4186279B2 (en) Microwave heating device
JPS58212092A (en) High frequency heater
JPS5942795A (en) High frequency heater