способ термообработки диэлектрического материала в электромагнитном свч-поле и устройство для его осуществления

Формула изобретения

1. Способ термообработки диэлектрического материала в электромагнитном СВЧ-поле, заключающийся в том, что объект термообработки протягивают поочередно в волноводные отрезки через узкие продольные щели, пропускают электромагнитные СВЧ-волны через волноводные отрезки, отличающийся тем, что электромагнитные СВЧ-волны через соответствующие волноводные отрезки пропускают одновременно в прямом и обратном направлениях, с одинаковой мощностью, причем в обратном направлении через объект термообработки пропускают электромагнитные СВЧ-волны с измененной плоскостью поляризации, отраженные от соответствующих трансформаторов поляризации, установленных на концах соответствующих волноводных отрезков.

2. Устройство для термообработки диэлектрического материала в электромагнитном СВЧ-поле, содержащее СВЧ-генератор, на выходе которого установлен волноводно-коаксиальный переход, волноводные отрезки, в которых выполнены узкие продольные щели для транспортировки материала, ловушки просачивающейся СВЧ-энергии, установленные у щелей, фильтры, установленные на входе первой щели и выходе последней щели, экран, установленный между волноводными отрезками, и ферритовые вентили, установленные на входе первого и последнего волноводных отрезков, отличающееся тем, что в него введены делитель мощности, волноводные переходы, трансформаторы поляризации, дополнительные ферритовые вентили, установленные на входе волноводных отрезков со второго до предпоследнего, причем волноводные отрезки соединены параллельно, их входы, через ферритовые вентили и волноводные переходы, подключены к соответствующим выходам делителя мощности, вход которого соединен с выходом волноводно-коаксиального перехода, а выходы волноводных отрезков соединены с соответствующими трансформаторами поляризации, отражающими электромагнитные волны с измененной плоскостью поляризации.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к технике нагрева материалов и изделий с помощью СВЧ-энергии и может быть использовано в технологических процессах нефтехимической промышленности, сушки, полимеризации, вулканизации, в пищевой, легкой, химической промышленности и в других отраслях народного хозяйства.

Известен способ микроволновой обработки биологической среды, заключающийся в облучении биологической среды, двумя встречно направленными потоками электромагнитного излучения. Частоты первого и второго встречно направленных потоков электромагнитного излучения выбирают из условия где ₁, ₂ - соответственно частоты первого и второго встречно направленных потоков электромагнитного излучения, К - целое число.

Устройство для микроволновой обработки биологической среды содержит биологическую среду, размещенную между двумя рупорами в волноводе, соединенными соответственно с генераторами, настроенными соответственно на частоты ₁, и ₂, причем _{1 2}. SU Авт.св. СССР № 1571796 А1 (Н 05 В 6/64) БИ № 22, 1990 г.

В качестве прототипа выбран способ и устройство термообработки материалов и изделий в электромагнитном СВЧ-поле. Способ заключается в том, что объект термообработки вводят в волновод через продольную щель и пропускают электромагнитную волну через волновод в противоположных направлениях поочередно.

Устройство для термообработки материалов и изделий в электромагнитном СВЧ-поле содержит первый и второй СВЧ-генераторы, волноводную линию типа “меандр”, состоящую из нескольких последовательно включенных полноводных отрезков, в которых выполнены узкие продольные щели для транспортировки объекта термообработки, ловушки просачивающейся СВЧ-энергии, установленные у щелей, первый и второй ферритовые вентили, включенные через волноводно-коаксиальные переходы между соответствующими СВЧ-генераторами, первым и вторым входом волноводной линии типа “меандр” соответственно, генератор управляющих импульсов, первый выход которого соединен с управляющим входом первого СВЧ-генератора, а второй выход - с управляющим входом второго СВЧ-генератора, устройство экранировано, снабжено на входе и выходе устройства фильтрами. RU, патент РФ № 2022488 С1 (5 Н 05 В 6/64) БИ № 20, 1994 г. Под обрабатываемыми материалами и изделиями, в данном случае, подразумеваются диэлектрические материалы и изделия.

Недостатками прототипа являются: неравномерность нагрева диэлектрического материала вдоль оси отрезка волновода (поперечный нагрев) и неравномерность прироста температуры в разных отрезках волновода (пошаговый нагрев материала).

Решаемая техническая задача заключается в повышении равномерности поперечного и пошагового нагрева материала.

Решаемая техническая задача в способе термообработки диэлектрического материала в электромагнитном СВЧ-поле, заключающемся в том, что объект термообработки протягивают поочередно в волноводные отрезки через узкие продольные щели, пропускают электромагнитные СВЧ-волны через волноводные отрезки, достигается тем, что электромагнитные СВЧ-волны через соответствующие волноводные отрезки пропускают одновременно в прямом и обратном направлениях, с одинаковой мощностью, причем в обратном направлении электромагнитные СВЧ-волны пропускают через объект термообработки с измененной плоскостью поляризации, отраженными от соответствующих трансформаторов поляризации, установленных на концах соответствующих волноводных отрезков.

Решаемая техническая задача в устройстве для термообработки диэлектрического материала в электромагнитном СВЧ-поле, содержащем СВЧ-генератор, на выходе которого установлен волноводно-коаксиальный переход, полноводные отрезки, в которых выполнены узкие продольные щели для транспортировки материала, ловушки просачивающейся СВЧ-энергии, установленные у щелей, фильтры, установленные на входе первой щели и выходе последней щели, экран, установленный между волноводными отрезками, и ферритовые вентили, установленные на входе первого и последнего волноводных отрезков, достигается тем, что в него введены делитель мощности, волноводные переходы, трансформаторы поляризации, дополнительные ферритовые вентили, установленные на входе волноводных отрезков со второго до предпоследнего, причем волноводные отрезки соединены параллельно, их входы через ферритовые вентили, и волноводные переходы подключены к соответствующим выходам делителя мощности, вход которого соединен с выходом волноводно-коаксиального перехода, а выходы волноводных отрезков соединены с соответствующими трансформаторами поляризации.

На чертеже приведена схема устройства для осуществления способа, с тремя волноводными отрезками.

Устройство для термообработки диэлектрического материала в электромагнитном СВЧ-поле содержит СВЧ-генератор 1, на выходе которого установлен волноводно-коаксиальный переход 2, волноводные отрезки 3, в которых выполнены узкие продольные щели для транспортировки материала 4, ловушки просачивающейся СВЧ-энергии 5, установленные у щелей, фильтры 6, установленные на входе первой щели и выходе последней щели, экран 7, установленный между волноводными отрезками, ферритовые вентили 8₁, установленные на входе первого и последнего волноводных отрезков 3, делитель мощности 9, волноводные переходы 10, трансформаторы поляризации 11, дополнительные ферритовые вентили 8₂, установленные на входе волноводных отрезков 3 со второго до предпоследнего, причем волноводные отрезки 3 соединены параллельно, их входы через ферритовые вентили 8 ₁, 8₂ и волноводные переходы 10 подключены к соответствующим выходам делителя мощности 9, вход которого соединен с выходом волноводно-коаксиального перехода 2, а выходы волноводных отрезков 3 соединены с соответствующими трансформаторами поляризации 11.

Рассмотрим осуществление способа и работу устройства. Объект термообработки - диэлектрический материал 4 поочередно протягивают через узкие продольные щели, выполненные в соответствующих волноводных отрезках. Включают СВЧ-генератор 1, при этом электромагнитная СВЧ-волна через волноводно-коаксиальный переход 2, делитель мощности 9, через соответствующие волноводные переходы 10, соответствующие ферритовые вентили 8₁, 8₂ поступает в соответствующие волноводные отрезки 3, в прямом направлении с одинаковой мощностью, а отраженные электромагнитные СВЧ-волны от соответствующих трансформаторов поляризации 11, с измененной плоскостью поляризации, так же распространяются в соответствующих волноводных отрезках в обратном направлении. Электромагнитные СВЧ-волны поглощаются в диэлектрическом материале 4, нагревая его.

Электромагнитные СВЧ-волны в волноводных отрезках поступают с одинаковой мощностью, в противоположных направлениях, отражаясь с измененной плоскостью поляризации, поэтому по сравнению с прототипом повышается равномерность нагрева вдоль оси соответствующих волноводных отрезков (поперечный нагрев) и повышается равномерность прироста температуры в разных волноводных отрезках (пошаговый нагрев материала).

Все перечисленные выше блоки и элементы данного устройства могут быть выполнены по стандартным, опубликованным в литературе схемам.

Использование способа и устройства особенно эффективно при высоком влагосодержании диэлектрических материалов.