RU86373U1

RU86373U1 - COMBINED INSTALLATION FOR MICROWAVE PROCESSING MATERIALS WITH VARIOUS DIELECTRIC PROPERTIES

Info

Publication number: RU86373U1
Application number: RU2009100389/22U
Authority: RU
Inventors: Юрий Сергеевич Архангельский; Светлана Геннадьевна Калганова; Екатерина Михайловна Гришина; Владимир Александрович Лаврентьев
Priority date: 2009-01-11
Filing date: 2009-01-11
Publication date: 2009-08-27

Abstract

Комбинированная установка для СВЧ обработки материалов с различными диэлектрическими свойствами, содержащая источник СВЧ энергии и соединенную с ним через линию передач и излучатели СВЧ энергии камеру, с размещенными в ней блоком загрузки-выгрузки, отличающаяся тем, что введена дополнительная камера, предназначенная для термообработки материалов с большим tgδ, которая расположена в плоскости распространения СВЧ энергии и установлена параллельно основной камере, предназначенной для модифицирующей обработки полимерных материалов с малым tgδ, камеры связаны между собой через линии передач и приемные рупоры СВЧ энергии, установленные напротив излучателей СВЧ энергии, а дополнительная камера имеет блок загрузки-выгрузки.Combined installation for microwave processing of materials with various dielectric properties, containing a microwave energy source and a camera connected to it through a transmission line and microwave energy emitters, with a loading and unloading unit located in it, characterized in that an additional camera is introduced for heat treatment of materials with large tanδ, which is located in the microwave energy distribution plane and is installed parallel to the main chamber, intended for the modifying treatment of polymeric materials with tmδ, cameras are interconnected via transmission lines and receiving horns of microwave energy mounted opposite microwave energy emitters, and the additional camera has a loading and unloading unit.

Description

Полезная модель относится к области электроники, в частности к СВЧ-устройствам для обработки материалов с различными диэлектрическими свойствами на потоке или в статическом режиме.The utility model relates to the field of electronics, in particular to microwave devices for processing materials with various dielectric properties in a stream or in a static mode.

Известны различные устройства волноводного и лучевого типа для СВЧ-обработки диэлектрических материалов.Various waveguide and beam type devices are known for microwave processing of dielectric materials.

Известна установка для сушки материалов /авт.свид. N 1522006, МПК4 26В 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 26V 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 низкая энергетическая эффективность установки, особенно при малой разгрузке камеры и при отсутствии ее загрузки, в результате высокого уровня ее паразитного излучения в окружающее пространство через загрузочный и разгрузочный блоки, невозможность использования установки для нетепловой или комбинированной модифицирующей СВЧ обработки полимерных материалов с малым tgδ.The disadvantage of the installation is the unsatisfactory uniformity of heating of the processed materials in the waveguide chamber, as well as the low energy efficiency of the installation, especially with low unloading of the chamber and in the absence of its loading, as a result of the high level of spurious radiation into the surrounding space through the loading and unloading units, the inability to use the installation for non-thermal or combined modifying microwave processing of polymeric materials with low tanδ.

Известно устройство для СВЧ-обработки сыпучих материалов /авт.свид. N 1378089, МПК4 Н05В 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.A device for microwave processing of bulk materials / avt.svid. N 1378089, MPK4 Н05В 6/64, 04.24.86 g /, containing a microwave generator, a communication device, a camera with loading units, unloading units, a fan, a ballast absorber located under the bottom of the tray for the processed material, the camera and the communication device is made in the form of waveguides interconnected over a wide wall, and the ballast absorber is located opposite the output of the communication device introduced into the chamber, 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; 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 having low thermal conductivity, in the case when they are processed in a thick layer, due to the unilateral direction of irradiation; overheating of the processed dielectric materials in antinodes of standing waves arising from vibrations reflected from the walls of the chamber.

Из известных установок наиболее близкой по технической сущности к предлагаемой является установка для СВЧ-обработки диэлектрических материалов, содержащая камеру с размещенными в ней блоками загрузки-выгрузки, вентилятором, СВЧ генераторами, волноводы с соответствующими излучателями, балластные поглотители. Установка оснащена вибрационно-лотковым или ленточным транспортером, который расположен внутри камеры вдоль ее продольной оси. Излучатели заглушены радиопрозрачными вкладышами. Выходы СВЧ генераторов подключены к входам волноводов, которые своими выходами подключены к соответствующим излучателям, расположенным в плоскости, перпендикулярной продольной оси камеры, симметрично этой оси и с возможностью обеспечения одновременного всестороннего равномерного нагрева обрабатываемых материалов. (Патент №2126606 С1, 6 Н05В 6/64, F24C 7/02, F26B 3/32, 1999.02.20).Of the known installations, the closest in technical essence to the proposed one is an installation for microwave processing of dielectric materials, containing a chamber with loading and unloading units, a fan, microwave generators, waveguides with corresponding emitters, and ballast absorbers. The unit is equipped with a vibration-tray or belt conveyor, which is located inside the chamber along its longitudinal axis. Emitters are muffled by radiolucent liners. The outputs of the microwave generators are connected to the inputs of the waveguides, which are connected by their outputs to the respective emitters located in a plane perpendicular to the longitudinal axis of the chamber, symmetrically to this axis and with the possibility of simultaneous comprehensive uniform heating of the processed materials. (Patent No. 2126606 C1, 6 H05B 6/64, F24C 7/02, F26B 3/32, 1999.02.20).

Недостатком устройства является низкая энергетическая эффективность установки за счет сброса неизрасходованной прошедшей через обрабатываемый диэлектрик СВЧ энергии в балластный поглотитель, которой может быть достаточно много при обработке полимерных материалов с малым tgδ, таких как полисульфон, поликапроамид, которые можно модифицировать при нетепловой СВЧ обработке (Калганова С.Г. Создание научных основ модифицирующего нетеплового СВЧ воздействия на полимерные материалы. Вестник СГТУ. №4(19). Выпуск 4. 2006 г. С.98-102.).The disadvantage of this device is the low energy efficiency of the installation due to the discharge of unspent microwave energy passed through the dielectric being processed into the ballast absorber, which can be quite a lot when processing polymer materials with low tgδ, such as polysulfone, polycaproamide, which can be modified during non-thermal microwave processing (Kalganova S .G. Creation of the scientific foundations of modifying non-thermal microwave exposure to polymeric materials. Vestnik of SSTU. No. 4 (19). Issue 4. 2006. S.98-102.).

Задачей данной полезной модели является создание установки, позволяющей осуществлять комбинированную СВЧ обработку, включающую как нетепловую модифицирующую обработку полимерных материалов с малым tgδ, так и тепловую обработку диэлектрических материалов с большим tgδ, при этом обеспечивая всесторонний равномерный нагрев обрабатываемого материала и снижение потерь электрической энергии за счет поглощения всей СВЧ мощности, направленной на обработку.The objective of this utility model is to create a facility that allows performing combined microwave processing, including both non-thermal modifying treatment of polymeric materials with small tanδ and heat treatment of dielectric materials with large tanδ, while ensuring comprehensive uniform heating of the material being processed and reducing electric energy losses due to Absorption of all microwave power aimed at processing.

Указанный технический результат достигается тем, что в установке для СВЧ-обработки материалов с различными диэлектрическими свойствами, содержащей рабочую камеру с размещенными в ней блоками загрузки-выгрузки, источник СВЧ энергии с СВЧ генераторами, волноводы с излучателями энергии, введена дополнительная рабочая камера, предназначенная для термообработки материалов с большим tgδ, которая расположена параллельно основной рабочей камере, предназначенной для обработки материалов с малым tgδ, дополнительная камера установлена в плоскости распространения СВЧ энергии, камеры соединены между собой через приемные рупоры СВЧ энергии и линии передач, при этом приемные рупоры расположены напротив излучателей энергии, а дополнительная рабочая камера снабжена блоками загрузки-выгрузки.The specified technical result is achieved by the fact that in the installation for microwave processing of materials with various dielectric properties, containing a working chamber with loading and unloading units located in it, a microwave energy source with microwave generators, waveguides with energy emitters, an additional working chamber is introduced, designed to heat treatment of materials with large tanδ, which is located parallel to the main working chamber, designed for processing materials with small tanδ, the additional chamber is installed in a flat ti propagation of microwave energy, chambers interconnected through the receiving horns and microwave energy transmission line, and the receiving horns disposed opposite energy emitters, and the additional working chamber is provided with a loading and unloading units.

Предлагаемая установка позволяет осуществлять одновременно (комбинированно) обработку материалов с различным tgδ и обеспечение всесторонней равномерной обработки. Модификация полимерного материала осуществляется за счет прохождения через материал с малым tgδ СВЧ энергии, которая после сбора ее приемными рупорами поступает в дополнительную рабочую камеру для обработки материалов с высоким tgδ, где полностью поглощается материалом, обеспечивая, тем самым, резкое снижение потерь электрической энергии.The proposed installation allows for simultaneous (combined) processing of materials with different tgδ and ensuring comprehensive uniform processing. Modification of the polymer material is carried out by passing microwave energy through a material with a small tgδ, which, after collecting it with receiving horns, enters an additional working chamber for processing materials with high tgδ, where it is completely absorbed by the material, thereby providing a sharp reduction in electrical energy losses.

Сущность полезной модели поясняется чертежом, где на фиг.1 изображена структурная схема установки.The essence of the utility model is illustrated in the drawing, where figure 1 shows the structural diagram of the installation.

Комбинированная установка для СВЧ-обработки материалов с различными диэлектрическими свойствами содержит рабочую камеру 1, излучатели 2, которые соединены линиями передачи 3 с источниками СВЧ энергии 4, которые включают СВЧ генераторы на магнетроне и источники их питания, приемные рупоры 5, установленные напротив излучателей 2, через линии передачи 6 соединенные с рабочей камерой 7, блоки загрузки-выгрузки 8 материалов из рабочих камер 1 и 7.The combined installation for microwave processing of materials with various dielectric properties comprises a working chamber 1, emitters 2, which are connected by transmission lines 3 to microwave energy sources 4, which include microwave generators on a magnetron and their power sources, receiving horns 5, mounted opposite to emitters 2, through transmission lines 6 connected to the working chamber 7, loading and unloading units 8 of materials from the working chambers 1 and 7.

Установка работает следующим образом. Через блок загрузки-выгрузки 8 в рабочую камеру 1 подается для модификации полимерный материал 9 с малым tgδ СВЧ электромагнитные колебания подаются в рабочую камеру 1 от источников энергии 4 по линиям передачи 3 через излучатели 2. Под действием электромагнитного поля с заданной напряженностью электрического поля Е в полимерном материале осуществляются физико-химические процессы, приводящие к определенному изменению технологических свойств модифицирующего полимерного материала. Перемещение материала 9 через рабочую камеру 1 осуществляется через блок загрузки-выгрузки 8, что позволяет осуществить равномерную модификацию полимерного материала по всему объему. Большая часть СВЧ энергии, прошедшая через полимерный модифицируемый материал, не поглощенная им, собирается приемными рупорами 5 и через линии передачи 6 поступает в дополнительную рабочую камеру 7, где полностью поглощается в процессе тепловой обработки диэлектрическим материалом 10. Для равномерной термообработки по всему объему диэлектрика 10 его перемещение осуществляется через блок загрузки-выгрузки 8.Installation works as follows. For loading and unloading unit 8, polymer material 9 with small tgδ microwave frequencies is fed to the working chamber 1 for modification; electromagnetic waves are supplied to the working chamber 1 from energy sources 4 via transmission lines 3 through emitters 2. Under the influence of an electromagnetic field with a given electric field strength E in the polymer material, physical and chemical processes are carried out, leading to a certain change in the technological properties of the modifying polymer material. The movement of the material 9 through the working chamber 1 is carried out through the loading and unloading unit 8, which allows for uniform modification of the polymer material throughout the volume. Most of the microwave energy that has passed through the polymer modifiable material, which is not absorbed by it, is collected by receiving horns 5 and through the transmission lines 6 it enters an additional working chamber 7, where it is completely absorbed during the heat treatment with dielectric material 10. For uniform heat treatment throughout the entire volume of the dielectric 10 its movement is carried out through the loading-unloading unit 8.

Предлагаемая установка позволяет бросовую часть СВЧ энергии использовать для обработки материалов с высоким tgδ, в то время как в известных установках она поглощается балластными поглотителями или излучается в окружающее пространство (паразитное излучение).The proposed installation allows the waste part of microwave energy to be used for processing materials with high tanδ, while in known installations it is absorbed by ballast absorbers or radiated into the surrounding space (spurious radiation).

Claims

Combined installation for microwave processing of materials with different dielectric properties, containing a microwave energy source and a camera connected to it through a transmission line and microwave energy emitters, with a loading and unloading unit located in it, characterized in that an additional camera is introduced for heat treatment of materials with large tanδ, which is located in the plane of microwave energy propagation and is installed parallel to the main chamber, intended for modifying processing of polymeric materials with tgδ, cameras are interconnected via transmission lines and receiving horns of microwave energy, installed opposite microwave energy emitters, and the additional camera has a loading and unloading unit.