RU2797552C1

RU2797552C1 - Microwave electrotechnological installation with a hybrid working chamber

Info

Publication number: RU2797552C1
Application number: RU2022131205A
Authority: RU
Inventors: Мидхат Ильфатович Тухватуллин
Filing date: 2022-11-29
Publication date: 2023-06-07

Abstract

FIELD: timber; woodworking; construction industries.

SUBSTANCE: invention is related to drying equipment, and can be used for microwave drying of lumber and polycaproamide fibre. The installation contains a chamber, on the side opposite walls of which magnetrons are installed in a checkerboard pattern, a mechanism for rotating lumber around its axis, horn emitters, waveguides, an air circulation system, a transport device for pulling polycaproamide fibre through slots on the wide walls of the waveguide and quarter-wave matching transformers, placed between vertical partitions and chamber walls.

EFFECT: installation allows to increase energy efficiency due to simultaneous heat treatment of lumber and non-heat treatment of polycaproamide fibre.

1 cl, 2 dwg

Description

Изобретение предназначено для лесной, деревообрабатывающей и строительной отраслям промышленности, в частности к сушильному оборудованию, и может быть использовано для сушки древесных и полимерных материалов.The invention is intended for the timber, woodworking and construction industries, in particular for drying equipment, and can be used for drying wood and polymer materials.

Наиболее близкой по технической сущности к предложенному является установка для сушки древесины, содержащая камеру, установленную горизонтально, магнетроны, размещенные на боковых противоположных друг к другу стенках камеры в шахматном порядке, горизонтальный вал с креплениями для пиломатериала, редуктор и электродвигатель (патент на полезную модель RU 190613, 04.07.2019 г. бюл. №19).The closest in technical essence to the proposed one is a plant for drying wood, containing a chamber installed horizontally, magnetrons placed on the side walls of the chamber opposite each other in a checkerboard pattern, a horizontal shaft with fasteners for lumber, a gearbox and an electric motor (utility model patent RU 190613, July 4, 2019, Bull. No. 19).

Недостатком прототипа является возможность сушки только одного вида диэлектрического материала, а именно пиломатериала.The disadvantage of the prototype is the possibility of drying only one type of dielectric material, namely lumber.

Технической задачей изобретения является повышение функциональных возможностей и эффективности установки за счет одновременной тепловой СВЧ обработки пиломатериала и нетепловой СВЧ обработки поликапроамидных нитей.The technical objective of the invention is to increase the functionality and efficiency of the installation due to the simultaneous thermal microwave processing of lumber and non-thermal microwave processing of polycaproamide yarns.

Изобретение позволит повысить энергетическую эффективность установки путем совмещения обработки вращающихся пиломатериалов и поликапроамидных нитей энергией СВЧ на частоте 2450 МГц.The invention will improve the energy efficiency of the installation by combining the processing of rotating lumber and polycaproamide yarns with microwave energy at a frequency of 2450 MHz.

Техническая задача достигается тем, что сверхвысокочастотная электротехнологическая установка с рабочей камерой гибридного типа содержит камеру, на боковых противоположных друг к другу стенках которой установлены магнетроны в шахматном порядке, механизм вращения пиломатериалов вокруг своей оси, рупорные излучатели, волноводы, систему циркуляции воздуха, транспортное устройство протягивания поликапроамидных нитей через щели на широких стенках волновода и четвертьволновые согласующие трансформаторы, размещенные между вертикальными перегородками и стенками камеры.The technical problem is achieved by the fact that a microwave electrotechnological installation with a working chamber of a hybrid type contains a chamber, on the side walls opposite to each other, magnetrons are installed in a checkerboard pattern, a mechanism for rotating lumber around its axis, horn emitters, waveguides, an air circulation system, a transport pulling device polycaproamide threads through the slots on the wide walls of the waveguide and quarter-wave matching transformers placed between the vertical partitions and the walls of the chamber.

На фиг. 1 схематически изображена установка для сушки пиломатерилов и поликапроамидных нитей, продольный разрез; на фиг. 2 - разрез по А-А на фиг. 1.In FIG. 1 schematically shows an installation for drying lumber and polycaproamide yarns, longitudinal section; in fig. 2 is a section along A-A in Fig. 1.

Сверхвысокочастотная электротехнологическая установка с рабочей камерой гибридного типа содержит камеру 1 прямоугольного сечения с двухстворчатой дверью 2, снабженной конечным выключателем 3. Магнетроны СВЧ-излучения 4 расположены в шахматном порядке на боковых противоположных друг к другу стенках камеры 1, соединены с волноводами 5 и рупорными излучателями 6, по которым СВЧ-энергия поступает в камеру 1. Волноводы 5 жестко закреплены на корпусе камеры 1, таким образом, что через щели в их широких стенках можно пропустить поликапроамидные нити 28. Каждый магнетрон 4 имеет блок питания 7. Установка содержит систему циркуляции воздуха, состоящую из поддона 8, выполненного в виде короба с отверстиями 9 диаметром не более 0,1 длины волны излучения магнетронов 4, находящимися на расстоянии 1/4 длины волны излучения магнетронов 4. Полость поддона 8 соединена с воздуховодом 10, расположенным в верхней части камеры, и вместе с калорифером 11 и вентилятором 12 образуют систему циркуляции воздуха. В днище воздуховода 10 выполнены отверстия, по размерам и расположению идентичные отверстиям на боковых стенках поддона 8. В воздуховоде 10 закреплены датчики температуры 13 и датчик-электровлагомер 14. Полость воздуховода 10 соединена с вентиляционной трубой 15, предназначенной для выброса горячего влажного воздуха из камеры 1 через обратный клапан 16 с помощью вентилятора вытяжки 17. В воздуховоде имеется люк забора свежего воздуха 18. Между стенками камеры 1 и поддоном 8 для высушиваемого материала на равном расстоянии от них размещены вертикальные перегородки 19 из полиэтилена для защиты магнетронов от влаги и теплоизоляции штабеля. Между вертикальными перегородками 19 и стенками камеры 1 размещены четвертьволновые согласующие трансформаторы 29.A microwave electrotechnological installation with a working chamber of a hybrid type contains a chamber 1 of rectangular cross section with a double door 2, equipped with a limit switch 3. Magnetrons of microwave radiation 4 are located in a checkerboard pattern on the side walls of the chamber 1 opposite to each other, connected to waveguides 5 and horn emitters 6 , through which the microwave energy enters the chamber 1. The waveguides 5 are rigidly fixed on the body of the chamber 1 in such a way that polycaproamide threads 28 can be passed through the slots in their wide walls. Each magnetron 4 has a power supply 7. The installation contains an air circulation system, consisting of a pallet 8, made in the form of a box with holes 9 with a diameter of not more than 0.1 of the wavelength of the radiation of the magnetrons 4, located at a distance of 1/4 of the wavelength of the radiation of the magnetrons 4. The cavity of the pallet 8 is connected to the air duct 10 located in the upper part of the chamber, and together with the heater 11 and the fan 12 form an air circulation system. Holes are made in the bottom of the air duct 10, identical in size and location to the holes on the side walls of the pallet 8. Temperature sensors 13 and an electric moisture sensor 14 are fixed in the air duct 10. The cavity of the air duct 10 is connected to the ventilation pipe 15, designed to eject hot moist air from the chamber 1 through the check valve 16 with the help of an exhaust fan 17. There is a hatch for fresh air intake 18 in the air duct. Between the walls of the chamber 1 and the tray 8 for the material to be dried, vertical partitions 19 made of polyethylene are placed at an equal distance from them to protect the magnetrons from moisture and thermal insulation of the stack. Between the vertical partitions 19 and the walls of the chamber 1 quarter-wave matching transformers 29 are placed.

Пиломатериал размещен в раме по горизонтальной оси камеры 1. Рама представляет собой горизонтальный вал 20 с закрепленными посредством крестовин 21 кольцами 22. Крестовины 21 жестко соединены с валом 20 и кольцами 22. Кольца 22 подвижно взаимодействуют с роликами 23, установленными на поддоне 8 под каждым кольцом 22. Вал 20 проходит через отверстие в двухстворчатой двери 2 и жестко соединен с редуктором 24. Электродвигатель 25 имеет возможность вращения вала 20 через редуктор 24. Редуктор 24 и электродвигатель 25 размещены за камерой 1.The lumber is placed in the frame along the horizontal axis of the chamber 1. The frame is a horizontal shaft 20 with rings 22 fixed by means of crosses 21. Crosses 21 are rigidly connected to the shaft 20 and rings 22. Rings 22 movably interact with rollers 23 mounted on a pallet 8 under each ring 22. The shaft 20 passes through the hole in the double door 2 and is rigidly connected to the gearbox 24. The motor 25 has the ability to rotate the shaft 20 through the gearbox 24. The gearbox 24 and the motor 25 are placed behind the chamber 1.

Транспортное устройство протягивания поликапроамидных нитей 28 содержит электродвигатель 26 и бабины 27.The transport device for pulling polycaproamide threads 28 contains an electric motor 26 and bobbins 27.

Установка работает следующим образом.The installation works as follows.

Перед загрузкой пиломатериалов перегородки 19 фиксируют в поднятом состоянии, чтобы не препятствовать загрузке. На раме укладывается высушиваемый пиломатериал в виде штабеля. Для лучшего прохождения СВЧ-энергии через штабель используют прокладки толщиной 5-6 мм. Уложив штабель, перегородки 19 опускают и закрывают двухстворчатую дверь 2 камеры 1. Подают напряжение на блоки питания 7 магнетронов 4 и двигатель 25. СВЧ-энергия через волноводы 5 и рупорные излучатели 6 от магнетронов 4 подается в камеру 1. Двигатель 25 через редуктор 24 вращает высушиваемый пиломатериал, размещенный в раме на поддоне 8. За счет вращения пиломатериала относительно излучения магнетронов 4 обеспечивается более равномерное распределение электромагнитного поля в камере 1 установки. Режим сушки выбирается исходя из породы, толщины, влажности пиломатериала и степени загрузки камеры 1.Before loading lumber, partitions 19 are fixed in the raised state so as not to interfere with loading. The dried lumber is laid on the frame in the form of a stack. For better passage of microwave energy through the stack, spacers 5-6 mm thick are used. Having laid the stack, the partitions 19 are lowered and the double door 2 of the chamber 1 is closed. Voltage is supplied to the power supplies 7 of the magnetrons 4 and the engine 25. Microwave energy is fed through the waveguides 5 and horn emitters 6 from the magnetrons 4 into the chamber 1. The engine 25 rotates through the gearbox 24 lumber being dried, placed in a frame on a pallet 8. Due to the rotation of lumber relative to the radiation of magnetrons 4, a more uniform distribution of the electromagnetic field in the chamber 1 of the installation is ensured. The drying mode is selected based on the species, thickness, moisture content of the lumber and the degree of loading of chamber 1.

Поликапроамидные нити 28, намотанные на бабины 27, протягиваются через щели на широких стенках волноводов 5 с помощью транспортного устройства со скоростью транспортировки нити 0,9 см/с. За счет прохождения СВЧ энергии от магнетрона 4 через волновод 5 происходит нетепловая модификация поликапроамидных нитей 28. Причем СВЧ энергия дальше подается в камеру 1 для тепловой СВЧ модификации пиломатериала.Polycaproamide threads 28, wound on bobbins 27, are pulled through the slots on the wide walls of the waveguides 5 using a transport device with a thread transport speed of 0.9 cm/s. Due to the passage of microwave energy from the magnetron 4 through the waveguide 5 is non-thermal modification of polycaproamide threads 28. Moreover, the microwave energy is then fed into the chamber 1 for thermal microwave modification of lumber.

Применение предложенной установки позволяет значительно повысить как экономическую, так и энергетическую эффективность установки за счет одновременной тепловой обработки пиломатериалов и нетепловой обработки поликапроамидных нитей.The use of the proposed installation can significantly increase both the economic and energy efficiency of the installation due to the simultaneous heat treatment of lumber and non-heat treatment of polycaproamide yarns.

Кроме того, предложенное техническое решение в отличие от прототипа имеет большие возможности по реализации двух и более видов продукции, в результате чего можно значительно увеличить прибыль при тех же энергетических затратах.In addition, the proposed technical solution, unlike the prototype, has great opportunities for the implementation of two or more types of products, as a result of which it is possible to significantly increase profits at the same energy costs.

Claims

A microwave electrotechnological installation with a working chamber of a hybrid type, containing a chamber, on the side walls opposite to each other, magnetrons are installed in a checkerboard pattern, a mechanism for rotating lumber around its axis, horn emitters, waveguides, an air circulation system, characterized in that the chamber contains a transport device pulling polycaproamide threads through the slots on the wide walls of the waveguide and quarter-wave matching transformers placed between the vertical partitions and the walls of the chamber.