UA28893U

UA28893U - Method for dielectric materials heating

Info

Publication number: UA28893U
Application number: UAU200709428U
Authority: UA
Inventors: Oleksandr Yuriiovych Voloshko; Yehor Dmytrovych Kramskyi; Viktor Leonidovych Samoilov; Volodymyr Petrovy Semynozhenko; Oleh Valeriiovych Shyshkin
Original assignee: Technological Park Inst For Mo; Scient And Technological Compl
Priority date: 2007-08-20
Filing date: 2007-08-20
Publication date: 2007-12-25

Abstract

The method for dielectric material heating by means of introduction of microwave range electromagnetic oscillation to material comprises an amplitude modulation of magnetron anode voltage. At anode it is shaped saw-tooth voltage.

Description

Опис винаходуDescription of the invention

Корисна модель відноситься до способів використання мікрохвильової енергії для нагрівання й може бути 2 застосована в мікрохвильових сушарках.A utility model relates to the use of microwave energy for heating and can be used in microwave dryers.

Основним завданням для одержання якісного висушеного матеріалу є забезпечення рівномірності нагрівання матеріалу, тобто забезпечення однорідності мікрохвильового поля в робочій камері.The main task for obtaining high-quality dried material is to ensure the uniformity of heating of the material, that is, to ensure the uniformity of the microwave field in the working chamber.

На даний час відомі наступні методи забезпечення однорідності мікрохвильового поля в робочій камері при нагріванні матеріалу: - використання камер спеціальної форми та модового складу коливань; - механічні способи підвищення однорідності мікрохвильового поля, що полягають в забезпеченні періодичної зміни структури поля за рахунок спеціальних механічних пристроїв при нерухомому матеріалі, що обробляється, або зміни розміщення матеріалу при незмінності умов збудження мікрохвильового поля в робочій камері; - немеханічні способи зміни структури поля, сутність яких полягає в створенні мікрохвильового поля 719 системою збудників таким чином, що результуюче поле характеризується покращеною однорідністю, або в впровадженні змін структури поля в процесі обробки матеріалу.Currently, the following methods are known for ensuring the uniformity of the microwave field in the working chamber when heating the material: - the use of chambers of a special shape and mode composition of oscillations; - mechanical methods of increasing the homogeneity of the microwave field, which consist in ensuring periodic changes in the structure of the field due to special mechanical devices when the material being processed is stationary, or changing the location of the material when the conditions of excitation of the microwave field in the working chamber are unchanged; - non-mechanical methods of changing the field structure, the essence of which consists in creating a microwave field 719 by a system of exciters in such a way that the resulting field is characterized by improved uniformity, or in the introduction of changes in the field structure in the process of processing the material.

Реалізація останнього з названих способів забезпечення однорідності мікрохвильового поля в робочій камері при нагріванні матеріалу полягає в періодичній зміні частоти генератора в припустимих межах. Наслідком зміни частоти є зміна структури мікрохвильового поля, і як наслідок покращуються показники однорідності питомої мікрохвильової енергії, що поглинається при нагріванні матеріалу.The implementation of the last of the mentioned methods of ensuring the uniformity of the microwave field in the working chamber when heating the material consists in periodically changing the frequency of the generator within acceptable limits. The result of the change in frequency is a change in the structure of the microwave field, and as a result, the homogeneity of the specific microwave energy absorbed during heating of the material improves.

Відомий спосіб мікрохвильового нагрівання (Акцептована заявка Японії Мо47-15764, кл. 96 (1) А4 (НОЗ)), за яким на магнетрон подається пульсуюча напруга з подвоєною амплітудою, а магнетрон працює на навантажувальну камеру. Схема живлення магнетрону включає джерело живлення змінної напруги, вимикач, трансформатор, у вторинну обмотку якого включаються послідовно конденсатор і високовольтний діод.A known method of microwave heating (Accepted application of Japan Mo47-15764, class 96 (1) A4 (NOZ)), according to which a pulsating voltage with a doubled amplitude is applied to the magnetron, and the magnetron works on a loading chamber. The magnetron power circuit includes an AC power source, a switch, and a transformer, the secondary winding of which includes a capacitor and a high-voltage diode in series.

Магнетрон підключається паралельно діоду. Недоліком цього способу є відсутність автоматичного регулювання в імпульсної потужності, яка підводиться до магнетрона, і можливості зміни частоти (фази) у вихідному мікрохвильовому коливанні, що призводить до зміни граничних умов в камері нагрівання та одержання рівномірного розподілу поля.The magnetron is connected in parallel with the diode. The disadvantage of this method is the lack of automatic adjustment of the pulse power supplied to the magnetron, and the possibility of changing the frequency (phase) in the output microwave oscillation, which leads to a change in the boundary conditions in the heating chamber and obtaining a uniform distribution of the field.

З відомих способів найбільш близьким за сукупністю ознак до корисної моделі є спосіб мікрохвильового о нагрівання (патент РФ Мо2054828, НОБ5Вб/64), за яким, з метою більш рівномірного розподілу поля у нагрівальній Ге»! камері, забезпечується автоматичне регулювання імпульсної потужності, що підводиться до магнетрону, при одночасній зміні частоти (фази) у коливанні на виході магнетрону. Спосіб реалізується наступним чином: до со відомої схеми живлення магнетрону додатково включається декілька перемикачів та таймер, при цьому Ге) забезпечується, у відповідності з сигналами з виходів таймера, зміна коефіцієнту трансформації і, як наслідок, зміна амплітуди моделюючої напруги магнетрону та імпульсної потужності на виході магнетрону з сч одночасною зміною частоти (фази) у вихідному мікрохвильовому коливанні.Of the known methods, the closest in terms of characteristics to the useful model is the method of microwave heating (patent RF Mo2054828, НОБ5Вб/64), according to which, in order to more evenly distribute the field in the heating Ge»! camera, an automatic adjustment of the pulse power supplied to the magnetron is ensured, with a simultaneous change in the frequency (phase) in the oscillation at the output of the magnetron. The method is implemented as follows: a number of switches and a timer are additionally included in the well-known magnetron power supply circuit, while the change in the transformation coefficient and, as a result, the amplitude of the magnetron modeling voltage and pulse power at the output is ensured, in accordance with the signals from the timer outputs magnetron with simultaneous frequency (phase) change in the output microwave oscillation.

Необхідно визначити, що за таким способом амплітудної модуляції напруги магнетрону зміна частоти коливань, що генеруються магнетроном, відбувається тільки під час наростання фронту кожної з півхвилі « напруги, починаючи з моменту, коли напруга на аноді магнетрону більш (або дорівнює) значенню напруги З 70 збудження магнетрону. Тривалість фронту дуже незначна і не регулюється. Таким чином зміна структури с мікрохвильового поля в резонаторі здійснюється за дуже короткий час і відповідно вплив цієї зміни наIt is necessary to determine that according to this method of amplitude modulation of the magnetron voltage, a change in the frequency of oscillations generated by the magnetron occurs only during the rise of the front of each half-wave of the voltage, starting from the moment when the voltage at the magnetron anode is greater than (or equal to) the value of the excitation voltage C 70 magnetron. The duration of the front is very small and is not adjustable. Thus, the change in the structure of the microwave field in the resonator is carried out in a very short time and, accordingly, the effect of this change on

Із» рівномірність розподілу поля у нагрівальній камері незначний. Цей ефект слід віднести до недоліків цього способу нагрівання діелектричного матеріалу.Therefore, the uniformity of the field distribution in the heating chamber is insignificant. This effect should be attributed to the disadvantages of this method of heating the dielectric material.

Задачею, на рішення якої направлена дана корисна модель, є таке удосконалення технології мікрохвильового нагрівання, за яким зміна структури мікрохвильового поля відбувається в більш тривалий час, ді при цьому зміна частоти коливань магнетрону відбувається в ширшому діапазоні, що призводить до підвищенняThe problem to be solved by this useful model is the improvement of the microwave heating technology, according to which the change in the structure of the microwave field takes place over a longer period of time, and at the same time, the change in the magnetron oscillation frequency occurs in a wider range, which leads to an increase

Ге | рівномірності розподілу поля в нагрівальній камері та забезпеченню більш якісного сушіння.Ge | uniform distribution of the field in the heating chamber and ensuring better drying.

Для рішення цієї задачі в відомий спосіб нагрівання діелектричного матеріалу шляхом введення в об'єм з бо матеріалом електромагнітних коливань мікрохвильового діапазону, що включає амплітудну модуляцію анодноїTo solve this problem, there is a known method of heating the dielectric material by introducing into the volume with the material electromagnetic oscillations of the microwave range, which includes amplitude modulation of the anode

Те) 20 напруги магнетрону, згідно з корисною моделлю, що заявляється, на аноді магнетрону формують напругу пилкоподібної форми. При цьому, для оптимізації роботи магнетрону та досягнення максимального ефекту щодо с» якості сушіння конкретних матеріалів, мінімальне значення напруги пилкоподібної форми дорівнює значенню напруги збудження магнетрону, а тривалість фронту імпульсу пилкоподібної форми по відношенню до тривалості зрізу визначається експериментально в залежності від характеристик матеріалу, що нагрівається. 29 Формування на аноді магнетрона напруги пилкоподібної форми внаслідок малої крутизни фронту с моделюючого імпульсу забезпечує можливість значних змін частоти коливань, що генерує магнетрон. При цьому, так як тривалість фронту імпульсу пилкоподібної форми значно довша тривалості зрізу імпульсу, досягаються умови, за якими зміна частоти магнетрона відбувається практично протягом всього процесу сушіння.Te) 20 magnetron voltages, according to the claimed useful model, form a sawtooth voltage on the magnetron anode. At the same time, in order to optimize the operation of the magnetron and achieve the maximum effect in relation to the drying quality of specific materials, the minimum value of the sawtooth voltage is equal to the excitation voltage of the magnetron, and the duration of the sawtooth pulse front in relation to the cutting duration is determined experimentally depending on the characteristics of the material, which heats up 29 The formation of a saw-tooth voltage on the anode of the magnetron due to the low steepness of the front of the simulating pulse provides the possibility of significant changes in the frequency of oscillations generated by the magnetron. At the same time, since the duration of the front of the sawtooth pulse is much longer than the duration of the pulse cut, the conditions are reached under which the magnetron frequency changes practically throughout the drying process.

Пропонований спосіб нагрівання діелектричного матеріалу в порівнянні з прототипом забезпечує більш 60 високу рівномірність нагрівання матеріалу, тобто більш якісне сушіння, за рахунок створювання умов, за якими зміна частоти вихідних коливань магнетрона відбувається в ширшому діапазоні. До того ж змінюючи форму пилкоподібного моделюючого імпульсу, тобто тривалість фронту імпульсу по відношенню до тривалості зрізу імпульсу, забезпечується можливість керування процесом сушіння, що є надзвичайно важливим для сушіння термічно чутливих матеріалів. бо Приклад реалізації пропонованого способу.The proposed method of heating the dielectric material in comparison with the prototype provides more uniform heating of the material, that is, better drying, due to the creation of conditions under which the change in the frequency of the magnetron output oscillations occurs in a wider range. In addition, by changing the shape of the sawtooth modeling pulse, i.e., the duration of the pulse front in relation to the duration of the pulse cut, it is possible to control the drying process, which is extremely important for drying thermally sensitive materials. because Example of implementation of the proposed method.

Електромагнітні коливання мікрохвильового діапазону, що вводяться в об'єм з матеріалом, який нагрівається, попередньо модулюють за допомогою формування на аноді магнетрону напруги пилкоподібної форми, Для чого напругу від джерела живлення постійного току, мінімальне значення якої, для оптимізації роботи магнетрону, дорівнює значенню напруги збудження магнетрону, подають на анод магнетрону через схему складання з напругою від генератора імпульсів пилкоподібної форми. Для конкретного матеріалу, що нагрівається, з метою одержання максимального ефекту, експериментально визначають оптимальні рішення щодо форми імпульсу, тобто значення тривалості фронту та зрізу імпульсу.Electromagnetic oscillations of the microwave range, which are introduced into the volume with the material that is heated, are pre-modulated using the formation of a saw-tooth voltage on the magnetron anode, for which the voltage from the direct current power source, the minimum value of which, to optimize the operation of the magnetron, is equal to the voltage value excitation of the magnetron is applied to the anode of the magnetron through the assembly circuit with the voltage from the sawtooth pulse generator. For a specific material being heated, in order to obtain the maximum effect, optimal solutions regarding the pulse shape, i.e., the value of the duration of the front and the pulse cut, are determined experimentally.

Така реалізація запропонованого способу (за даними експерименту) в порівнянні з прототипом забезпечує 70 більшу рівномірність розподілу поля в нагрівальній камері та більш якісне сушіння.This implementation of the proposed method (according to experimental data) in comparison with the prototype provides 70 greater uniformity of field distribution in the heating chamber and better drying.

Claims

The formula of the invention

1. The method of heating the dielectric material by introducing electromagnetic oscillations of the microwave range into the volume with the material, which includes amplitude modulation of the anode voltage of the magnetron, which is characterized by the fact that a saw-tooth voltage is formed on the anode.

2. The method according to claim 1, which is characterized by the fact that the minimum value of the sawtooth voltage is equal to the magnetron excitation voltage.

Q. The method according to claims 1, 2, which differs in that the duration of the front of the sawtooth pulse in relation to the duration of the pulse slice is determined experimentally depending on the characteristics of the material being heated. Official Bulletin "Industrial Property". Book 1 "Inventions, useful models, topographies of integrated microcircuits", 2008, M 21, 25.12.2008. State Department of Intellectual Property of the Ministry of Education and Science of Ukraine. - (ze) (o) (ee) (ee) p

- and? ime) (ee) (ee) se) syu" 60 b5