RU2821424C1 - Radiating waveguide of microwave electromagnetic field with convective channel - Google Patents
Radiating waveguide of microwave electromagnetic field with convective channel Download PDFInfo
- Publication number
- RU2821424C1 RU2821424C1 RU2024102064A RU2024102064A RU2821424C1 RU 2821424 C1 RU2821424 C1 RU 2821424C1 RU 2024102064 A RU2024102064 A RU 2024102064A RU 2024102064 A RU2024102064 A RU 2024102064A RU 2821424 C1 RU2821424 C1 RU 2821424C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- waveguide
- microwave
- electromagnetic field
- radiation
- magnetron
- Prior art date
Links
- 230000005672 electromagnetic field Effects 0.000 title claims abstract description 22
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims abstract description 26
- 238000005192 partition Methods 0.000 claims abstract description 10
- 238000009423 ventilation Methods 0.000 claims description 6
- 239000012780 transparent material Substances 0.000 claims description 5
- 235000013339 cereals Nutrition 0.000 abstract description 7
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 7
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 abstract description 6
- 235000013305 food Nutrition 0.000 abstract description 5
- 238000004659 sterilization and disinfection Methods 0.000 abstract description 4
- 238000001035 drying Methods 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 2
- 238000003306 harvesting Methods 0.000 abstract description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 abstract description 2
- 230000005611 electricity Effects 0.000 abstract 1
- 238000009331 sowing Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 5
- 241000607479 Yersinia pestis Species 0.000 description 2
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 2
- 230000035784 germination Effects 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 206010061217 Infestation Diseases 0.000 description 1
- 238000007664 blowing Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 235000013312 flour Nutrition 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 230000005070 ripening Effects 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 description 1
Abstract
Description
Изобретение относится к сельскому хозяйству и может использоваться в пищевой промышленности.The invention relates to agriculture and can be used in the food industry.
СВЧ обработка используется в пищевой промышленности при приготовлении продуктов питания, при борьбе с вредителями, повреждающими крупу, муку. В сельском хозяйстве используется СВЧ - конвективная сушка и обеззараживание зерна, которые необходимы для повышения его стойкости при хранении, улучшения условий послеуборочного созревания семенного зерна, повышения энергии прорастания и всхожести, а также в качестве борьбы с зараженностью зерна вредителями.Microwave processing is used in the food industry in the preparation of food products and in the fight against pests that damage cereals and flour. In agriculture, microwaves are used - convective drying and disinfection of grain, which are necessary to increase its stability during storage, improve conditions for post-harvest ripening of seed grains, increase germination energy and germination, as well as to combat grain infestation by pests.
Одним из основных требований к системам излучения поля СВЧ в технологических установках обработки продукции является обеспечение равномерного распределения микроволнового поля в обрабатываемом продукте. При этом наибольшая эффективность СВЧ – конвективной обработки наблюдается тогда, когда обеспечивается интенсивный вынос влаги, выделяемой с обрабатываемого продукта, воздухом, который продувают через обрабатываемый продукт. При этом желательна подача воздуха непосредственно в зону СВЧ нагрева. Направление поля СВЧ в обрабатываемый продукт осуществляется с помощью излучателей, а подачу воздуха в обрабатываемый материал осуществляют с патрубков и подводящих коробов.One of the main requirements for microwave field radiation systems in technological installations for product processing is to ensure uniform distribution of the microwave field in the processed product. At the same time, the greatest efficiency of microwave convective processing is observed when intensive removal of moisture released from the product being processed is ensured by air that is blown through the product being processed. In this case, it is desirable to supply air directly to the microwave heating zone. The direction of the microwave field into the processed product is carried out using emitters, and air is supplied to the processed material from branch pipes and supply boxes.
Известны рупорные излучатели, установленные на противоположных стенках секции нагрева, симметрично относительно вертикальной и горизонтальной оси, раскрывы которых заглушены радиопрозрачными заглушками и ориентированы внутрь камеры, а оси излучения расположены в одной горизонтальной плоскости (патент РФ № 2267067, МПК F26B 17/12, F26B 3/347, 2005). Каждый рупорный излучатель через стандартный волновод подключен к соответствующему магнетрону. Магнетроны снабжены принудительной системой воздушного охлаждения, выход которой соединён с патрубком подвода горячего воздуха, секция нагрева снабжена подводящим перфорированным коробом, который через патрубок соединён с нагнетательным вентилятором, каждый магнетрон помещён в экранирующий кожух.Known horn emitters are installed on opposite walls of the heating section, symmetrically about the vertical and horizontal axes, the openings of which are plugged with radio-transparent plugs and oriented inside the chamber, and the radiation axes are located in the same horizontal plane (RF patent No. 2267067, IPC F26B 17/12, F26B 3 /347, 2005). Each horn emitter is connected through a standard waveguide to the corresponding magnetron. The magnetrons are equipped with a forced air cooling system, the output of which is connected to the hot air supply pipe, the heating section is equipped with a perforated supply box, which is connected through the pipe to a blower fan, each magnetron is placed in a shielding casing.
Недостатками известной конструкции излучателей и системы подачи воздуха в обрабатываемый продукт является неравномерность распределения электромагнитного поля СВЧ в обрабатываемом продукте и не полное совпадение зон СВЧ воздействия на продукт и зон продувки продукта воздухом, что уменьшает производительность обработки материала и увеличивает энергоёмкость процесса. The disadvantages of the known design of emitters and the system for supplying air to the product being processed are the uneven distribution of the microwave electromagnetic field in the product being processed and the incomplete coincidence of the zones of microwave exposure on the product and the zones of blowing the product with air, which reduces the productivity of material processing and increases the energy intensity of the process.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является «Переносная СВЧ-конвективная установка для сушки и обеззараживания зерна» (патент РФ № 2752662, МПК A01F 25/08, 2021) в которой совпадают зоны воздействия на обрабатываемый продукт электромагнитного поля СВЧ и воздуха, которым продувают продукт за счёт того, что внутри верхней части жесткой трубчатой конструкции, выполненной из металла, расположен магнетрон с СВЧ-отражателем и блоком питания, при этом блок питания и магнетрон установлены таким образом, что воздушный поток от вентилятора охлаждает их корпусы с возможностью подогрева воздушного потока, подаваемого вентилятором, от магнетрона и блока его питания.The closest in technical essence to the proposed invention is the “Portable microwave convective installation for drying and disinfection of grain” (RF patent No. 2752662, IPC A01F 25/08, 2021) in which the zones of influence on the processed product of the electromagnetic field of the microwave and air, which they blow through the product due to the fact that inside the upper part of a rigid tubular structure made of metal there is a magnetron with a microwave reflector and a power supply, while the power supply and magnetron are installed in such a way that the air flow from the fan cools their cases with the possibility of heating the air flux supplied by the fan from the magnetron and its power supply.
Недостатком известной конструкции является опасность воздействия отражённого СВЧ излучения на блок питания и магнетрон, низкая эффективность излучения волновода, которую нельзя настроить регулированием коэффициента стоячей волны (КСВ), низкая мощность излучения по поверхности волновода.The disadvantage of the known design is the danger of exposure of the reflected microwave radiation to the power supply and magnetron, the low radiation efficiency of the waveguide, which cannot be adjusted by adjusting the standing wave ratio (SWR), and the low radiation power along the surface of the waveguide.
В результате использования предлагаемого изобретения исключается воздействие отражённого СВЧ излучения на блок питания и магнетрон, появляется возможность регулирования эффективности излучения волновода, настройкой коэффициента стоячей волны (КСВ), увеличивается мощность излучения по поверхности волновода, что будет способствовать равномерному нагреву обрабатываемого продукта и соблюдению технологии его обработки.As a result of the use of the proposed invention, the effect of reflected microwave radiation on the power supply and magnetron is eliminated, it becomes possible to regulate the radiation efficiency of the waveguide by adjusting the standing wave ratio (SWR), and the radiation power on the surface of the waveguide increases, which will contribute to uniform heating of the processed product and compliance with its processing technology .
Вышеуказанный результат достигается тем, что в излучающем волноводе электромагнитного поля СВЧ с конвективным каналом, содержащем волновод, выполненный в виде перфорированной трубы, в которой расположен магнетрон, согласно изобретению, магнетроны установлены с одной или с двух сторон волновода, волновод разделен перегородками на две или три зоны, одна из которых для вентилирования, а другие расположены со стороны корпуса волновода для излучения электромагнитного поля СВЧ, в конце волновода со стороны ввода электромагнитного поля СВЧ установлена заглушка, в корпусе волновода в зоне излучения электромагнитного поля СВЧ вырезаны щелевые отверстия, закрытые экранами из радиопрозрачного материала.The above result is achieved by the fact that in the radiating waveguide of the electromagnetic field of the microwave with a convective channel containing a waveguide made in the form of a perforated pipe in which the magnetron is located, according to the invention , the magnetrons are installed on one or both sides of the waveguide, the waveguide is divided by partitions into two or three zones, one of which is for ventilation, and the others are located on the side of the waveguide body for radiation of the electromagnetic field of the microwave, a plug is installed at the end of the waveguide from the input side of the electromagnetic field of the microwave, slot holes are cut out in the waveguide body in the zone of radiation of the electromagnetic field of the microwave, covered with screens made of radio-transparent material.
Сущность изобретения поясняется чертежами.The essence of the invention is illustrated by drawings.
На фиг. 1 представлен внешний вид излучающего волновода электромагнитного поля СВЧ при размещении магнетронов с противоположных сторон волновода, на фиг. 2 - то же, разрез А-А; на фиг. 3 представлен волновод при размещении магнетронов с одной стороны волновода, вид сбоку.In fig. Figure 1 shows the appearance of the radiating waveguide of the electromagnetic field of the microwave when magnetrons are placed on opposite sides of the waveguide; Fig. 2 - the same, section A-A; in fig. Figure 3 shows the waveguide with magnetrons placed on one side of the waveguide, side view.
Волновод содержит корпус 1, магнетроны 2 с излучающими выводами 3, перегородку 4, заглушку 5, щелевые отверстия 6, экраны 7 из радиопрозрачного материала, корпус 1 выполнен с перфорацией 8.The waveguide contains a housing 1, magnetrons 2 with radiating leads 3, a partition 4, a plug 5, slot holes 6, screens 7 made of radio-transparent material, the housing 1 is made with perforations 8.
Волновод выполнен круглым. С двух краёв волновода выполнены щелевые отверстия 6. На противоположных концах волновода могут быть установлены один или два магнетрона 2. The waveguide is made round. Slot holes 6 are made at both edges of the waveguide. One or two magnetrons 2 can be installed at opposite ends of the waveguide.
Пример 1. Корпус 1 волновода содержит один магнетрон 2. Корпус 1 волновода разделен перегородкой 4 на две зоны: верхняя зона излучения поля СВЧ, нижняя - зона вентилирования. Длина перегородки 4 не превышает длины за корпуса 1 магнетрона 2. По краям корпуса 1 волновода, в зонах излучения магнетронов 2, установлены заглушки 5. Они предназначены для отражения электромагнитного поля СВЧ и настройки коэффициента стоячей волны (КСВ) излучения волновода. На перегородке 4 установлен излучающий вывод 3 магнетрона. Первоначальное расстояние от излучающего вывода магнетрона 3 до заглушки 5 принимают равным половине длины волны работы магнетрона 2. В зону вентилирования подают воздух извне. В корпусе 1 волновода вырезаны щелевые отверстия 6 в зоне излучения СВЧ поля в обрабатываемый материал. Форма щелевых отверстий 6 может быть произвольной. Её определяют при исследовании распределения электромагнитного поля на выходе волновода. Щелевые отверстия 6 сверху закрыты экранами 7 из радиопрозрачного материала, исключающими попадание пыли и обрабатываемого материала в волновод. Корпус 1 волновода со стороны выполнен с перфорацией 8. Example 1. The waveguide housing 1 contains one magnetron 2. The waveguide housing 1 is divided by a partition 4 into two zones: the upper zone of microwave field radiation, the lower zone - the ventilation zone. The length of the partition 4 does not exceed the length of the housing 1 of the magnetron 2. At the edges of the housing 1 of the waveguide, in the radiation zones of the magnetrons 2, plugs 5 are installed. They are designed to reflect the electromagnetic field of the microwave and adjust the standing wave ratio (SWR) of the waveguide radiation. The emitting terminal 3 of the magnetron is installed on the partition 4. Initial distance from the emitting terminal of magnetron 3 to plug 5 accept equal to half the wavelength of operation of magnetron 2. Air is supplied to the ventilation zone from the outside. In the body 1 of the waveguide, slot holes 6 are cut out in the zone of radiation of the microwave field into the material being processed. The shape of the slotted holes 6 can be arbitrary. It is determined by studying the distribution of the electromagnetic field at the output of the waveguide. The slot holes 6 are covered from above with screens 7 made of radio-transparent material, preventing dust and processed material from entering the waveguide. The side of the waveguide housing 1 is made with perforation 8.
Пример 2. Корпус 1 волновода содержит два магнетрона 2, расположенные в противоположных его концах. Излучающий вывод 3 каждого магнетрона 2 находится в своей зоне излучения поля СВЧ. Корпус 1 волновода разделен двумя перегородками 4 на три части, образуя две зоны излучения магнетронов 2, расположенные со стороны корпуса волновода, и одну общую зону вентилирования, расположенную между ними. Длина перегородок 4 не превышает длины корпуса магнетрона 2. В зону вентилирования подают воздух из вне. По краям корпуса 1 волновода, в обеих зонах излучения магнетронов 2, установлено по одной заглушке 5. Они предназначены для отражения электромагнитного поля СВЧ и настройки коэффициента стоячей волны (КСВ) излучения волновода. Первоначальное расстояние от излучающего вывода магнетрона 3 до заглушки 5 равно половине длины волны работы магнетрона 2. При настройке КСВ заглушки 5 перемещают, одновременно измеряют КСВ, добиваясь минимального значения КСВ и увеличения мощности. В корпусе 1 волновода вырезаны щелевые отверстия 6 в зоне излучения СВЧ поля в обрабатываемый материал. Форма щелевых отверстий 6 может быть произвольной. Её определяют при исследовании распределения электромагнитного поля на выходе волновода. Щелевые отверстия 6 сверху закрыты экранами 7 из радиопрозрачного материала, исключающими попадание пыли и обрабатываемого материала в волновод. Корпус 1 волновода выполнен с перфорацией 8. Example 2. The waveguide housing 1 contains two magnetrons 2 located at its opposite ends. The radiating output 3 of each magnetron 2 is located in its own radiation zone of the microwave field. The waveguide housing 1 is divided by two partitions 4 into three parts, forming two radiation zones of magnetrons 2 located on the side of the waveguide housing, and one common ventilation zone located between them. The length of the partitions 4 does not exceed the length of the magnetron housing 2. Air is supplied to the ventilation zone from outside. At the edges of the waveguide housing 1, in both radiation zones of the magnetrons 2, one plug 5 is installed. They are designed to reflect the microwave electromagnetic field and adjust the standing wave ratio (SWR) of the waveguide radiation. The initial distance from the radiating terminal of magnetron 3 to plug 5 is equal to half the operating wavelength of magnetron 2. When adjusting the SWR, plugs 5 are moved and the SWR is simultaneously measured, achieving a minimum SWR value and an increase in power. In the body 1 of the waveguide, slot holes 6 are cut out in the zone of radiation of the microwave field into the material being processed. The shape of the slotted holes 6 can be arbitrary. It is determined by studying the distribution of the electromagnetic field at the output of the waveguide. The slot holes 6 are covered from above with screens 7 made of radio-transparent material, preventing dust and processed material from entering the waveguide. The waveguide body 1 is made with perforation 8.
Волновод работает следующим образом. The waveguide works as follows.
При включении магнетронов 2 электромагнитное поле СВЧ от излучающих выводов 3 магнетронов 2 распространяется в зонах излучения, которые ограничены перегородками 4. Далее электромагнитное поле СВЧ распространяется вдоль всего корпуса 1 волновода. Через щелевые отверстия 6 волновода электромагнитное поле СВЧ попадает за пределы корпуса 1. Одновременно с включением магнетронов 2 в корпус 1 волновода из вне подают воздух. Воздух обдувает магнетрон 2, охлаждает его, за счёт чего температура воздуха повышается. При движении подогретого воздуха по корпусу 1 волновода он через перфорацию 8 попадает в обрабатываемый продукт. When the magnetrons 2 are turned on, the electromagnetic microwave field from the radiating terminals 3 of the magnetrons 2 propagates in the radiation zones, which are limited by the partitions 4. Next, the electromagnetic microwave field propagates along the entire body 1 of the waveguide. Through the slot holes 6 of the waveguide, the electromagnetic field of the microwave enters outside the housing 1. Simultaneously with the switching on of the magnetrons 2, air is supplied from outside to the housing 1 of the waveguide. The air blows on magnetron 2, cools it, due to which the air temperature rises. When heated air moves through the waveguide body 1, it enters the product being processed through perforation 8.
При варианте размещения магнетрона 2 с одного края корпуса 1 волновода начало распределения поля СВЧ и воздуха осуществляется только с одной стороны корпуса 1 волновода. With the option of placing magnetron 2 on one edge of the waveguide housing 1, the distribution of the microwave field and air begins only on one side of the waveguide housing 1.
При различных вариантах размещения волноводов изменяется диаграмма распределения электромагнитного поля вокруг волновода. Это даёт дополнительные возможности управления конфигурацией электромагнитного поля СВЧ и его излучаемой мощностью в конкретном месте волновода. В сочетании с использованием различной формы и размеров щелевых отверстий имеется достаточно гибкая система управления излучаемым электромагнитным полем.With different placement options for waveguides, the distribution diagram of the electromagnetic field around the waveguide changes. This provides additional opportunities to control the configuration of the microwave electromagnetic field and its radiated power at a specific location in the waveguide. In combination with the use of various shapes and sizes of slot holes, there is a fairly flexible system for controlling the emitted electromagnetic field.
В результате использования предлагаемого изобретения исключается воздействие отражённого СВЧ излучения на блок питания и магнетрон 2, появляется возможность регулирования излучения волновода, настройки коэффициента стоячей волны (КСВ) и увеличения мощности излучения по поверхности волновода.As a result of the use of the proposed invention, the effect of reflected microwave radiation on the power supply and magnetron 2 is eliminated, and it becomes possible to regulate the radiation of the waveguide, adjust the standing wave ratio (SWR) and increase the radiation power along the surface of the waveguide.
Claims (1)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2821424C1 true RU2821424C1 (en) | 2024-06-24 |
Family
ID=
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2267067C2 (en) * | 2004-01-21 | 2005-12-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Аграрные сверхвысокочастотные технологии" | Plant for powder material drying and vertical drying chamber |
| KR100613617B1 (en) * | 2005-01-13 | 2006-08-21 | 이국동 | Continuous type microwave drying apparatus and drying method using the same |
| RU84520U1 (en) * | 2008-08-25 | 2009-07-10 | ООО "Аграрные сверхвысокочастотные технологии" (ООО "АСТ") | INSTALLATION FOR DRYING GRAIN MATERIAL |
| RU2752662C1 (en) * | 2021-01-12 | 2021-07-29 | Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ" (ФГБНУ ФНАЦ ВИМ) | Portable microwave convection unit for drying and disinfecting grain |
| KR102361892B1 (en) * | 2022-01-13 | 2022-02-14 | 이배근 | Microwave drying device |
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2267067C2 (en) * | 2004-01-21 | 2005-12-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Аграрные сверхвысокочастотные технологии" | Plant for powder material drying and vertical drying chamber |
| KR100613617B1 (en) * | 2005-01-13 | 2006-08-21 | 이국동 | Continuous type microwave drying apparatus and drying method using the same |
| RU84520U1 (en) * | 2008-08-25 | 2009-07-10 | ООО "Аграрные сверхвысокочастотные технологии" (ООО "АСТ") | INSTALLATION FOR DRYING GRAIN MATERIAL |
| RU2752662C1 (en) * | 2021-01-12 | 2021-07-29 | Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ" (ФГБНУ ФНАЦ ВИМ) | Portable microwave convection unit for drying and disinfecting grain |
| KR102361892B1 (en) * | 2022-01-13 | 2022-02-14 | 이배근 | Microwave drying device |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4596915A (en) | Microwave oven having resonant antenna | |
| EP1961268B1 (en) | Waveguide exposure chamber for heating and drying material | |
| KR100755384B1 (en) | System for continously drying agricultutral, marine and livestock products | |
| US4144436A (en) | Microwave oven excitation system for promoting uniformity of energy distribution | |
| JPH02162683A (en) | Double-purpose oven | |
| US6770859B2 (en) | Microwave oven | |
| WO2000022885A1 (en) | Apparatus for supplying microwave energy to a cavity | |
| KR100301904B1 (en) | Apparatus for cooling microwave oven with halogen lamp | |
| US3300615A (en) | Electronic ovens | |
| ES2966903T3 (en) | Ovens with metal belts and microwave launch box assemblies for processing food products | |
| RU2821424C1 (en) | Radiating waveguide of microwave electromagnetic field with convective channel | |
| JPS6029840Y2 (en) | microwave heating device | |
| US3102181A (en) | High-frequency heating furnaces operating with very high frequencies | |
| US3867607A (en) | Hybrid microwave heating apparatus | |
| RU84520U1 (en) | INSTALLATION FOR DRYING GRAIN MATERIAL | |
| RU2459166C2 (en) | Grain and fodders drying and treatment installation | |
| US3027442A (en) | High-frequency furnaces | |
| RU2821062C1 (en) | Microwave electromagnetic field radiating waveguide | |
| CA1138937A (en) | Combination microwave and convection oven | |
| EP1570710B1 (en) | Industrial microwave oven for the thermal treatment of products and method applied thereby in particular for killing insects in wood | |
| RU2764168C1 (en) | Installation for drying, disinfection of grain and pre-sowing treatment of seeds | |
| JP2017528884A (en) | Direct heating via patch antenna | |
| US3430022A (en) | Microwave oven | |
| TW202145647A (en) | Microwave treatment device | |
| JP4955405B2 (en) | Cylindrical microwave chamber |