СВЕРХВЫСОКОЧАСТОТНАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ ТЕРМООБРАБОТКИ СЫПУЧИХ ПРОДУКТОВ
SUPER HIGH-FREQUENCY INSTALLATION FOR THERMAL PROCESSING OF LOOSE PRODUCTS

Изобретение относится к области сельского хозяйства и может быть использовано для обеззараживания комбикормов, муки и для улучшения кормовой ценности зернопродуктов и т.п.
Известна СВЧ-установка для обеззараживания комбикормов, содержащая вертикально расположенный цилиндрический экранирующий корпус с выгрузным желобом, внутри которого установлена сферическая резонаторная камера с тремя запредельными волноводами, два из которых расположены на одной вертикальной оси в ее верхней и нижней частях. Причем, в нижнем волноводе расположен выгрузной диэлектрический шнек-дозатор, а верхний - подведен к воздушному фильтру, третий - установлен в горизонтальной плоскости перпендикулярно радиусу сферы. При этом со стороны образующей экранирующего корпуса установлен СВЧ генераторный блок так, что излучатель направлен в резонаторную камеру в зоне диэлектрического сегмента, совмещенного с отверстием на экранирующем корпусе [1].
Технический результат достигается тем, что сверхвысокочастотная установка для термообработки сыпучих продуктов содержит внутри вертикально расположенного цилиндрического экранирующего корпуса неферромагнитный тор, представленный в виде соосно расположенных цилиндров с плоскопараллельными кольцевыми основаниями, при этом по его радиальным сечениям установлены перфорированные неферромагнитные стенки, образующие объемный резонатор, причем по периметру основания экранирующего корпуса расположены сверхвысокочастотные генераторные блоки так, что излучатели направлены в объемные резонаторы через диэлектрические втулки и пластины, установленные соответственно в основание экранирующего корпуса и тора, при этом к тору пристыкованы корпусы винтовых шнеков, расположенных по вертикальной оси и содержащих соответственно патрубки - приемный и выгрузной с заслонкой.
На фиг. 1 приведено схематическое изображение сверхвысокочастотной установки для обеззараживания сыпучих материалов (вид спереди, разрез): 1 - цилиндрический экранирующий корпус; 2 - тор, представленный в виде соосно расположенных цилиндров с плоскопараллельными основаниями; 3 - сверхвысокочастотные генераторы; 4 - объемные резонаторы; 5 - винтовой шнек; 6 - электропривод шнека; 7 - выгрузной патрубок; 8 - винтовой шнек с электроприводом для подачи сырья; 9 - приемный патрубок для подачи сырья в шнек.
На фиг. 2 приведено схематическое изображение сверхвысокочастотной установки для обеззараживания сыпучих материалов (вид сбоку, разрез): 1 - цилиндрический экранирующий корпус; 2 - тор, образованный между соосно расположенными цилиндрами и плоскопараллельными кольцевыми основаниями; 3 - сверхвысокочастотные генераторы; 4 - объемные резонаторы; 5 - винтовой шнек; 6 - электропривод шнека; 7 - выгрузной патрубок; 8 - винтовой шнек с электроприводом для подачи сырья; 9 - патрубок для подачи сырья; 10 - неферромагнитная перфорированная стенка; 11 - диэлектрическая втулка; 12 - диэлектрическая пластина.
На фиг. 3 приведено схематическое изображение объемного резонатора: 10 - неферромагнитная перфорированная стенка; 12 - диэлектрическая пластина.
Сверхвысокочастотная установка для обеззараживания сыпучих продуктов содержит:
- цилиндрический экранирующий корпус 1;
- тор 2, представленный в виде соосно расположенных цилиндров с плоскопараллельными кольцевыми основаниями;
- сверхвысокочастотные генераторные блоки 3;
- объемные резонаторы 4 представлены в виде радиальных сегментов тора 2;
- винтовой шнек для выгрузки продукта 5 с электроприводом 6;
- выгрузной патрубок 7;
- винтовой шнек 8 с электроприводом для подачи сырья;
- приемный патрубок для подачи сырья 9;
- неферромагнитные перфорированные стенки 10;
- диэлектрические втулки 11;
- диэлектрические пластины 12.
Установка состоит из вертикально расположенного цилиндрического экранирующего корпуса 1, внутри которого соосно расположен тор 2, выполненный из неферромагнитного материала. Тор 2 представлен в виде соосно расположенных цилиндров с плоскопараллельными кольцевыми основаниями. К поверхности тора пристыкованы корпусы винтовых шнеков 5, 8 по вертикальной оси. Они вмонтированы через экранирующий корпус 1, выполненный из неферромагнитного материала. Тор по радиальному сечению перекрыт перфорированными неферромагнитными стенками 10, образуя призмы, выполняющие функции объемных резонаторов 4. По периметру основания экранирующего корпуса 1 установлены сверхвысокочастотные генераторные блоки 3, так что излучатели направлены внутрь объемных резонаторов 4. Для этого, в местах расположения излучателей, на экранирующем корпусе 1 имеются диэлектрические втулки 11, а на поверхности каждого резонатора имеются отверстия, закрытые диэлектрическими пластинами 12.
Патрубки для загрузки 9 и выгрузки 7 продукта пристыкованы к экранирующему корпусу 1. Винтовые шнеки приводятся в движение с помощью электроприводов 6, 8.
Объем каждого резонатора не превышает 3-5 л, что обеспечивает высокую напряженность электрического поля при использовании маломощных СВЧ-генераторов от микроволновой печи.
Установка работает в непрерывном режиме. Для контроля над технологическим процессом (в торе имеется линейка уровня сырья, спиртовой термометр) предусмотрено смотровое окно с лампой подсветки, закрытое мелкоячеистой сеткой и стеклопакетом, для ограничения электромагнитных излучений за пределы установки. Установка оборудована панелью управления с регулятором мощности излучения и таймером, кнопками включения и отключения генераторов и электроприводов шнеков, сигнальными лампами.
Технологический процесс термообработки сыпучего сырья происходит следующим образом. Включить электропривод винтового шнека 8 для подачи сырья из приемного патрубка 9. Включить электропривод 6 винтового шнека 5, при закрытой заслонке выгрузного патрубка 7. Сырье с помощью электроприводного шнека 8 из патрубка 9 пересыпается в тор 2. При заполнении тора 2, а следовательно, резонаторов 4, через их перфорированные стенки 10 сыпучим сырьем, следует открыть заслонку выгрузного патрубка 9 и включить СВЧ генераторные блоки 3.
В процессе перемещения через объемные резонаторы 4 сырье подвергается воздействию электромагнитного поля сверхвысокой частоты. За пределами резонаторов 4 температура и давление в сырье выравниваются по всему объему. Причем, объем резонатора меньше объема тора между резонаторами, что обеспечит скважность (отношение продолжительности воздействия к продолжительности цикла) технологического процесса более 0,5 (с). За счет циклического многократного воздействия ЭМП СВЧ происходит равномерное изменение химического состава продукта и его обеззараживание при высокой напряженности электрического поля (более 1 кВ/см). Технологический процесс непрерывный, подача сырья и выгрузка термически обработанного продукта регулируются частотой вращения винтовых шнеков 5, 8. Поток электромагнитных излучений от каждого СВЧ генератора 3 направлен в соответствующий объемный резонатор 4 через диэлектрические втулки 11 и диэлектрические пластины 12.
В конце технологического процесса следует соблюдать последовательность выключения СВЧ генераторов. При отсутствии в объемном резонаторе сырья следует выключить соответствующий генератор.
Преимущества данной установки - это простота конструкции; отсутствие водяного охлаждения для маломощных магнетронов (0,8…1,2 кВт), не требующих защиты от отраженного потока мощности; возможность варьировать производительностью установки в широких пределах за счет комплектации несколькими генераторными блоками.
Поэтому такая концепция проектирования СВЧ установок актуальна для фермерских хозяйств, имеющих цеха по производству комбикормов, обладающих повышенной кормовой ценностью. За счет улучшения микробиологических показателей увеличивается срок годности продукта.
Контроль над температурным режимом осуществляется через смотровое окно с помощью тепловизора.
Источник информации
1. Патент №.2535146 РФ, МПК A23N 17/00. СВЧ установка для обеззараживания комбикормов / Г.Л. Долгов, М.В. Белова, Т.В. Шаронова, Г.В. Новикова; заявитель и патентообладатель ЧГСХА (RU). - №2013121131/13; заявл. 07.05.2013. Бюл. №34 от 10.12.2014. - 8 с.