камера для свч-нагрева диэлектриков

Формула изобретения

1. Камера для СВЧ-нагрева диэлектриков, содержащая два пирамидальных рупора, сложенных раскрывами большего сечения, к меньшим сечениям которых подсоединены отрезки запредельных волноводов, и элементы возбуждения пирамидальных рупоров в виде групп излучающих волноводов на их стенках, отличающаяся тем, что группы излучающих волноводов каждого пирамидального рупора развернуты в противоположные стороны относительно плоскости, проходящей через линии, перпендикулярные параллельным сторонам боковых стенок, на которых они размещены, и проходящие через середины этих сторон, причем угол разворота группы излучающих волноводов равен углу раскрыва пирамидального рупора.

2. Камера по п. 1, отличающаяся тем, что группа излучающих волноводов размещена на смежных стенках пирамидальных рупоров.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к устройствам сверхвысокочастотного нагрева и сушки веществ, обладающих диэлектрическими потерями в диапазоне СВЧ.

Известна камера для СВЧ нагрева (СВЧ-энергетика. /Под ред. Э.Окресса. - М. Мир, 1971/, содержащая полость прямоугольного сечения, на одной из стенок которой расположены излучающие волноводы.

Однако возбуждаемая электромагнитная волна попадает на обрабатываемый материал с одной стороны, что приводит к неравномерности его нагрева.

Известна также нагревательная камера (кл. N 388328, H 01 P 7/06), содержащая прямоугольный открытый предельный резонатор, состоящий из отрезка прямоугольного волновода с двумя центральными перегородками, параллельно которым установлены четыре боковых перегородки, разделяющие поровну участки волновода, образованные его боковой поверхностью и центральными перегородками.

Однако в такой камере могут возбуждаться два типа волн, H₁₀ и H₂₀, что недостаточно для создания равномерного нагрева обработанных диэлектриков.

Наиболее близкой к предлагаемой является камера для СВЧ нагрева диэлектриков (авт. св. СССР N 1709556, кл. H 05 B 6/64), содержащая два отрезка волновода, имеющих форму пирамидальных рупоров, размеры, поперечного сечения которых выполнены плавно меняющимися от одного конца к другому, при этом отрезки волновода соединены между собой раскрывами большого сечения, к другим подсоединены отрезки запредельных волноводов, и элементы возбуждения отрезков волноводов. Элементы возбуждения каждого из пирамидальных рупоров выполнены в виде излучающих волноводов, расположенных в двух противоположных стенках пирамидального рупора.

Однако в данном устройстве имеются ограничения на возбуждаемые типы волн, которые обусловлены расположением излучающих волноводов на стенках рупоров.

Цель изобретения улучшение равномерности нагрева.

Поставленная цель достигается тем, что в камере для СВЧ нагрева диэлектриков, содержащей два пирамидальных рупора, сложенных раскрывами большего сечения, к меньшим сечениям которых подсоединены отрезки запредельных волноводов, и элементы возбуждения пирамидальных рупоров в виде групп излучающих волноводов на их стенках, группы излучающих волноводов каждого из пирамидальных рупоров развернуты в противоположные стороны относительно плоскости, проходящей через линии, перпендикулярные параллельным сторонам боковых стенок, на которых они размещены, и проходящие через середины этих сторон, причем угол разворота группы излучающих волноводов равен углу раскрыва пирамидального рупора.

Кроме того, группа излучающих волноводов размещена на смежных стенках пирамидальных рупоров.

Улучшение равномерности распределения поля в области расположения термообрабатываемого изделия из диэлектрика с потерями в диапазоне СВЧ достигается поворотом совокупности излучающих волноводов относительно линии, перпендикулярной параллельным сторонам боковых стенок, на которой оно расположено. Причем совокупности излучающих волноводов, расположенные на противоположных стенках рупора, повернуты в разные стороны относительно плоскости, проходящей через линии, перпендикулярные параллельным сторонам боковых стенок, на которых они размещены, и проходящие через середины этих сторон. Такое расположение излучающих волноводов обеспечивает связь как с продольными, так и поперечными компонентами магнитного поля, возбуждаемых в рупоре типов волн, и увеличивает их число. Результаты эксперимента подтверждают теоретические предпосылки такого режима пирамидального рупора.

На чертеже приведена схематически конструкция камеры для СВЧ нагрева. Камера для СВЧ нагрева диэлектриков содержит пирамидальные рупоры 1, 2, излучатели 3, запредельные волноводы 4, подводящие волноводы 5, согласованные нагрузки 6, обрабатываемый объект 7.

Пирамидальные рупоры 1, 2 сложены раскрывами и образуют камеру для обработки диэлектрика, к их горловинам подключены запредельные волноводы 4, которые используются для принудительной вентиляции камеры. Для возбуждения рупоров используются волноводно-щелевые (шлейфовые) излучатели 3, которые, в свою очередь, расположены на широких стенках подводящих волноводов 5. Волноводы 5, питающие шлейфовые излучатели, могут быть нагружены на согласованные нагрузки 6 или закорочены, если вносимое излучателем в волновод 5 затухание более 8 9 дБ.

На чертеже показаны совокупности волноводов излучателей 3, расположенные на противоположных стенках пирамидальных рупоров. Группа излучающих волноводов 3 может быть размещена на боковых смежных стенках пирамидальных рупоров. Группа волноводов излучателей пирамидального рупора 1 (чертеж) дает представление о том, как они повернуты на угол относительно линии, перпендикулярной параллельным сторонам боковых стенок, и проходящей через середины этих сторон, рупора 1. Аналогичны и другие совокупности излучающих волноводов.

Во время работы устройства в области расположения нагреваемого диэлектрика возникает большое число волн высшего типа, которое однозначно связано с расположением совокупности излучающих волноводов на боковых стенках пирамидальных рупоров.

Число волн высшего типа исключает наличие в пространстве камеры узлов, где электрическая компонента электромагнитного поля равна нулю в результате интерференции, так как волны разных типов имеют разные постоянные распространения.

Таким образом, указанный отличительный признак позволяет улучшить распределение электрической компоненты поля в месте расположения обрабатываемого диэлектрика.

Пример. Были изготовлены экспериментальные установки с раскрывом рупора 500 х 500 мм и 375 х 375 мм, работающие на частоте f 2450 МГц. Длина по оси 1000 мм и 750 мм соответственно. Угол раскрыва 30^o и 45^o. Мощность 500 кВт. Возбуждение первого рупора осуществлялось через 20-элементный шлейфовый излучатель, и второго через 5-элементный с законом распределения возбуждаемых волн отдельных волноводов.

Как показал эксперимент качество высушиваемой древесины, определяемое по наличию внутренних трещин, образующихся при сушке, в установках с разворотом возбуждающих волноводов выше, чем в установках без разворотов.