RU2142102C1

RU2142102C1 - High-frequency applicator for continuous treatment of sheet dielectrics

Info

Publication number: RU2142102C1
Application number: RU95120545A
Authority: RU
Inventors: А.Л. Никифоров; Б.Н. Мельников; О.Г. Циркина; И.Б. Блиничева
Original assignee: Ивановская государственная химико-технологическая академия
Priority date: 1995-12-04
Filing date: 1995-12-04
Publication date: 1999-11-27

Abstract

FIELD: dielectrics. SUBSTANCE: applicator has alternating electrodes lying in the same plane, placed between which are metal pins equidistant from the adjacent electrodes and having no electrical contact with them. EFFECT: increased area of working zone, improved quality of ready made product. 2 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области техники высоких частот, преимущественно к устройствам для нагрева диэлектриков энергией электромагнитных колебаний высокой частоты
Известен высокочастотный аппликатор, предназначенный для сушки текстильных материалов. Такие аппликаторы имеют два электрода, состоящие их нескольких электродных пар, лежащих в двух параллельных плоскостях (ФРГ, пост. 3320226 F 26 B 17/04, "Siemens AG" Grassman H.C., 6.12.84 "ВЧ сушильная печь"). Ввиду того что обрабатываемый материал проводится между электродами, на верхнем электроде скапливается конденсат, который является причиной брака готовой продукции.The invention relates to the field of high frequency technology, mainly to devices for heating dielectrics with energy of electromagnetic waves of high frequency
Known high-frequency applicator designed for drying textile materials. Such applicators have two electrodes consisting of several electrode pairs lying in two parallel planes (Germany, post. 3320226 F 26 B 17/04, "Siemens AG" Grassman HC, 6.12.84 "High-frequency drying oven"). Due to the fact that the processed material is carried out between the electrodes, condensate accumulates on the upper electrode, which is the cause of the rejection of the finished product.

Расстояние между электродами составляет 1...10 см, то есть обработка тонких листовых материалов с толщиной 3...5 мм является энергетически невыгодной, так как при такой конструкции электродов основная доля мощности, подводимой от ВЧ-генератора будет рассеиваться в воздухе, а также в паразитных емкостях, образованных элементами конструкции. The distance between the electrodes is 1 ... 10 cm, that is, the processing of thin sheet materials with a thickness of 3 ... 5 mm is energetically disadvantageous, since with this design of the electrodes the bulk of the power supplied from the RF generator will be dissipated in the air, and also in stray containers formed by structural elements.

Указанные недостатки устранены в аппликаторах, снабженных штыревыми чередующимися электродами, лежащими в одной плоскости. These disadvantages are eliminated in applicators equipped with alternating pin electrodes lying in the same plane.

Наиболее близким техническим решением является ВЧ-аппликатор (пат. США 3740257 F 26 B 3/34 от 1906. 83 "Способ и устройство для диэлектрической сушки стекловолокна с эластомерным покрытием"), который имеет чередующиеся по полярности цилиндрические электроды, лежащие в одной плоскости. Обрабатываемый материал проводится над электродами, что исключает возможность образования конденсата. Электромагнитное поле реализуется между каждой парой электродов. The closest technical solution is the RF applicator (US Pat. US 3740257 F 26 B 3/34 of 1906. 83 "Method and device for dielectric drying of fiberglass with an elastomeric coating"), which has alternating polarity cylindrical electrodes lying in the same plane. The processed material is carried out over the electrodes, which eliminates the possibility of condensation. An electromagnetic field is realized between each pair of electrodes.

Указанный аппликатор имеет ограниченную площадь обработки, что связано с условием согласования высокочастотного генератора с аппликатором. В связи с этим возникают трудности при реализации технологических процессов отделки тканей, переработки полимеров и т.п., то есть когда продолжительность технологической операции лимитируется временем протекания химической реакции или физико-химического процесса. Обычно попытка увеличить мощность, подводимую к объекту обработки, не дает положительного результата или практически невозможна. Механическое увеличение площади аппликатора требует увеличения напряжения на электродах, что повышает вероятность электрического пробоя обрабатываемого материала. К недостаткам указанного устройства следует отнести и нерациональную схему проводки материала. The specified applicator has a limited processing area, which is associated with the condition of matching the high-frequency generator with the applicator. In this regard, difficulties arise in the implementation of technological processes for finishing fabrics, processing polymers, etc., that is, when the duration of a technological operation is limited by the time of a chemical reaction or a physicochemical process. Usually an attempt to increase the power supplied to the processing object does not give a positive result or is almost impossible. A mechanical increase in the area of the applicator requires an increase in voltage at the electrodes, which increases the likelihood of electrical breakdown of the processed material. The disadvantages of this device include the irrational wiring diagram of the material.

Задачей предлагаемого технического решения является разработка ВЧ-аппликатора с увеличенной площадью рабочей зоны и позволяющего улучшить качество готовой продукции. The objective of the proposed technical solution is to develop a high-frequency applicator with an increased area of the working area and to improve the quality of the finished product.

Поставленная задача решена предлагаемым ВЧ-аппликатором, в котором применены чередующиеся электроды, лежащие в одной плоскости, между которыми на равном расстоянии размещены металлические штыри, равноудаленные от каждого из электродов. The problem is solved by the proposed RF applicator, in which alternating electrodes are used lying in the same plane, between which metal pins are placed at equal distance, equidistant from each of the electrodes.

Описание устройства в нерабочем состоянии. Перечень фигур графических изображений. Примеры конкретного выполнения. Description of the device inoperative. The list of figures of graphic images. Examples of specific performance.

На фиг.1 изображен общий вид прототипа, на фиг. 2 - общий вид описываемого устройства, на фиг. 3 - единичный элемент электродной системы. In Fig.1 shows a General view of the prototype, in Fig. 2 is a general view of the described device, in FIG. 3 - a single element of the electrode system.

ВЧ - аппликатор включает ВЧ-генератор - 1, обрабатываемый диэлектрик - 2, набор низкопотенциальных - 3 и высокопотенциальных - 4 электродов, между которыми размещены металлические штыри - 5. Все указанные элементы диэлектричеки изолированы друг от друга. Высокопотенциальные электроды имеют диэлектрическое фторопластовое покрытие толщиной не более 0,1 мм. Электроды и штыри выполнены свободно вращающимися вокруг своей продольной оси и служат как транспортирующие ролики для ткани, которая их огибает с двух сторон. Электрический контакт скользящий выполняется только для высокопотенциального электрода. Низкопотенциальные электроды могут монтироваться на металлическом шасси, которое заземляется. Штыри крепятся на шасси из металла, которое имеет надежную диэлектрическую изоляцию от электродов. Расстояние между всеми электродами и штырями одинаково и не должно превышать 1,5 диаметра штыря или электрода, что равнозначно. The RF applicator includes an RF generator - 1, a dielectric being processed - 2, a set of low-potential - 3 and high-potential - 4 electrodes, between which metal pins - 5 are placed. All of these dielectric elements are isolated from each other. High-potential electrodes have a dielectric fluoroplastic coating with a thickness of not more than 0.1 mm. The electrodes and pins are made freely rotating around their longitudinal axis and serve as transporting rollers for the fabric, which bends around them on both sides. The sliding electrical contact is only for a high potential electrode. Low-grade electrodes can be mounted on a metal chassis that is grounded. The pins are mounted on a chassis made of metal, which has reliable dielectric insulation from the electrodes. The distance between all electrodes and pins is the same and should not exceed 1.5 times the diameter of the pin or electrode, which is equivalent.

Работа устройства
При работе устройства обрабатываемая ткань проводится по поверхности всех электродов и штырей, служащих одновременно в качестве транспортирующих роликов, причем ткань огибает плоскость, в которой расположены указанные электроды и штыри, с обеих сторон. Это увеличивает эффективную площадь рабочей зоны аппликатора дополнительно в два раза и служит еще одним отличием от прототипа, в котором ткань скользит лишь по одной поверхности электродной системы. При подключении аппликатора к ВЧ-генератору напряжение на электродах и штыре будет распределяться следующим образом: на низкопотенциальном (заземленном) электроде - U = 0, на всокопотенциальном электроде напряжение максимально - U=max, на штыре, находящемся под плавающим потенциалом, падение напряжения составляет

, то есть половину от максимального.Device operation
When the device is operating, the fabric to be processed is carried out on the surface of all electrodes and pins serving simultaneously as transporting rollers, and the fabric goes around the plane in which the indicated electrodes and pins are located on both sides. This increases the effective area of the working area of the applicator by an additional factor of two and serves as yet another difference from the prototype, in which the fabric slides along only one surface of the electrode system. When connecting the applicator to the RF generator, the voltage across the electrodes and the pin will be distributed as follows: on the low-potential (grounded) electrode - U = 0, on the high-potential electrode the voltage is maximum - U = max, on the pin under the floating potential, the voltage drop is

, that is, half of the maximum.

Благодаря такому распределению напряжений вероятность электрического пробоя снижается, а равномерность распределения силовых линий электромагнитного поля возрастает, что благоприятно сказывается на обработке материала - в основном за счет равномерности температурного поля. Кроме того, имеет место увеличение общей площади аппликатора на величину n•d_ш, где d_ш - диаметр штыря, n - количество штырей в аппликаторе. Однако, данное увеличение справедливо лишь для общепринятой схемы проводки материала.Due to this voltage distribution, the probability of electrical breakdown is reduced, and the uniformity of the distribution of the lines of force of the electromagnetic field increases, which favorably affects the processing of the material, mainly due to the uniformity of the temperature field. In addition, there is an increase in the total area of the applicator by n • d _w , where d _w is the diameter of the pin, n is the number of pins in the applicator. However, this increase is valid only for the generally accepted material posting scheme.

Технико-экономическая или иная эффективность
Использование изобретения позволит повысить коэффициент полезного использования электроэнергии, а также эффективность ВЧ-обработки ткани в целом. Скорость обработки возрастает в 2 раза по сравнению с прототипом и аналогами. Вероятность порчи материала за счет электрического пробоя снижается до 0. Разработанный аппликатор универсален и позволяет производить обработку тканей как в процессах отделки, так и при крашении, а также использовать указанное устройство для обработки пленочных и композиционных материалов.Feasibility or other efficiency
The use of the invention will improve the efficiency of energy use, as well as the efficiency of RF processing of the tissue as a whole. The processing speed increases by 2 times compared with the prototype and analogues. The likelihood of material damage due to electrical breakdown is reduced to 0. The developed applicator is universal and allows you to process fabrics both in the finishing process and during dyeing, as well as use the specified device for processing film and composite materials.

Claims

A high-frequency applicator for continuous processing of sheet dielectrics, containing alternating electrodes lying in one plane, characterized in that metal pins are made between alternating electrodes equidistant from each of the electrodes.