Установка микроволновой сушки высокодисперсных сыпучих продуктов

Полезная модель относится к установкам, предназначенным для сушки с помощью энергии электромагнитного поля сверхвысоких частот (СВЧ) в разрешенном для промышленного применения в диапазоне частот 2.45 ГГц и может быть использована в пищевой, фармацевтической, химической, горнодобывающей, перерабатывающей сельскохозяйственную продукцию и других отраслях промышленности.
Известно Устройство для электромагнитной обработки сыпучих диэлектрических материалов, содержащее основной волновод, соединенный с СВЧ-генератором через подводящий волновод, расположенный перпендикулярно основному волноводу и подсоединенный к нему на одинаковом расстоянии от концов основного волновода, равном не менее одной длины волны в основном волноводе, и выполненную в виде тонкостенной трубы из прозрачного для СВЧ-энергии материала камеру нагрева, соосно установленную в полости основного волновода и соединенную на противоположных концах с узлами загрузки и выгрузки, отличающееся тем, что основной волновод выполнен в виде объединенных друг с другом круглого волновода с внутренним диаметром d, в котором выполнены две диаметрально расположенные продольные щели шириной t и длиной, равной длине круглого волновода, и двух равных половин продольно рассеченного в Е-плоскости прямоугольного волновода с внутренними поперечными размерами а и b, где а>b, при этом обе половины рассеченного прямоугольного волновода, выполненные с внутренними поперечными размерами с и b, где с=а/2, расположены параллельно и симметрично относительно продольной оси размещенного между ними круглого волновода, открытыми сторонами обе половины рассеченного прямоугольного волновода обращены друг к другу и подсоединены к круглому волноводу по всей его длине, причем каждая половина рассеченного прямоугольного волновода расположена напротив соответствующей продольной щели в круглом волноводе, при этом внутренние поперечные размеры с и b каждой половины рассеченного прямоугольного волновода, внутренний диаметр d круглого волновода и ширина t каждой продольной щели в круглом волноводе выбраны из условий: с=(0,30÷0,35)λ, b=(l,48÷l,50)c, d=(2,15÷2,17)c, t=b, где λ - длина волны СВЧ-генератора.
Патент РФ на изобретение №2382529 МПК: Н05В6/64; публ. 20.02.2010 г.
Известно «Устройство для сверхвысокочастотной сушки сыпучего материала», содержащее СВЧ-генератор, соединенный с камерой нагрева, загрузочный и разгрузочный туннели, присоединенные к камере нагрева, конвейер, состоящий из секций, образованных транспортером и пластинами прямоугольной формы, размещенными поперек транспортера, причем в устройство дополнительно введены СВЧ-генераторы, каждый СВЧ-генератор подключен через отрезок волновода к облучателю, установленному в камере нагрева над конвейером, в шахматном порядке, камера нагрева снабжена четвертьволновыми дросселями с поглотителем, размещенными на входе и выходе камеры нагрева. Патент РФ на изобретение №2073961; МКИ: Н05В 6/64; публ. 10.01.1999 г.
Установка для СВЧ-обработки продуктов или предметов, содержащая СВЧ-генератор, камеру нагрева, корпус установки, шлюзы загрузки и выгрузки и ленточный транспортер, кроме того, установка обеспечена пусковыми и приводными механизмами, контрольными и регулирующими приборами, а также пультом управления, отличающаяся тем, что оба шлюза выполнены в виде туннелей, закрывающихся и открывающихся с помощью заслонок, каждая из которых содержит корпусный элемент в виде прямоугольного параллелепипеда, снабженный со стороны камеры нагрева уплотнением, а также с каждого бока двумя разновеликими штырями, в свою очередь заслонки вставлены в рамки с расположенными в горизонтальной плоскости на корпусе установки пружинами, при этом каждая рамка выполнена в виде п-образного профиля с направляющими в верхней части, сверху на каждой рамке установлены по два вертикальных держателя, при этом боковые стороны рамок снабжены расположенными перпендикулярно к ним двумя вертикальными пластинами с прорезями, входящими в контакт со штырями заслонок, последние в свою очередь связаны с подающим устройством, содержащем толкатели, связанные с установленными в верхней части держателей рамок пружинами, и рычаги заслонок, при этом каждый из рычагов заслонок выполнен в виде плоской пластины, один конец которой закреплен на горизонтальной оси рамки, другой снабжен вилкой, входящей в зацепление с нижним штырем заслонки, а наружная боковая часть пластины снабжена цапфой, вызывающей при взаимодействии с прорезью толкателя изменение положения конца рычага, вилка которого в свою очередь при этом обеспечивает перемещение заслонок вверх, что соответствует положению «Открыто», и вниз, что соответствует положению «Закрыто», кроме того, шлюзы снабжены кожухами, на каждом из которых выполнен выступ, который ограничивает движение толкателя и при этом обеспечивает перемещение рамки по направляющим ее и корпуса, в свою очередь на конвейере через промежутки установлены кулачки, которые совместно с рычагами заслонок во время передвижения конвейера в момент прохождения продуктов служат для регулирования подъема и спуска толкателей. Патент РФ на изобретение №2446639; МКИ: Н05В 6/64; публ. 27.03.201 г.
Наиболее близким аналогом к предлагаемому в качестве изобретения является «Установка для СВЧ-обработки сыпучих продуктов или материалов, содержащая рабочую камеру, подключенную к СВЧ-генератору, загрузочное и разгрузочные устройства, размещенные диаметрально противоположно на верхней и нижней стенках рабочей камеры, транспортирующее устройство, выполненное из радиопрозрачного материала и установленное горизонтально с возможностью изменения угла наклона, кроме того, установка обеспечена пусковыми и приводными механизмами, контрольными и регулирующими приборами, а также пультом управления, отличающаяся тем, что рабочая камера снабжена еще одним СВЧ-генератором и жестко закреплена на раме, на которой с двух противоположных сторон в горизонтальной плоскости размещены узлы соединения ее с неподвижным основанием, при этом узлы соединения выполнены подвижными для обеспечения возможности качания рамы вместе с рабочей камерой относительно их горизонтальной оси, рама снабжена системой привода, в свою очередь, транспортирующее устройство рабочей камеры выполнено в виде лотков, которые жестко закреплены на передней и задней стенках рабочей камеры в трех ярусах относительно друг друга по вертикальной оси, причем верхний и нижний лотки установлены с наклоном под углом, который отличен от угла наклона среднего лотка относительно горизонтальной оси вращения, при этом ширина каждого лотка в горизонтальной плоскости поперек оси вращения равна ширине рабочей камеры, а длина лотка в горизонтальной плоскости вдоль оси вращения выполнена по длине рабочей камеры относительно ее боковых стенок с зазором, который обеспечивает ссыпание обработанного продукта при качании устройства с одного яруса лотков на другой, кроме того, боковые стенки камеры снабжены дверцами для обеспечения доступа и вентиляции.
Патент РФ на изобретение №2479954; МКИ: Н05В 6/64; публ. 20.04.2013 г.
К техническому результату относится повышение эффективности работы установки путем повышения скорости сушки при сохранении ее качества за счет использования рабочей камеры, снабженной барабаном с возможностью вращения, обеспечивающем ускорение прохода продукта через установку, а также введение в установку третьего магнетронного генератора, и за счет выполнения отверстий шлюза для выгрузки продукта, связанными с отрезками запредельных волноводов всех трех магнетронных генераторов.
Вышеуказанный технический результат достигается за счет того, что установка микроволновой сушки высокодисперсных сыпучих продуктов содержит корпус установки с каркасом в виде неподвижного основания с установленной на ней рамой с механизмом изменения ее положения относительно горизонтальной плоскости. На раме жестко закреплена рабочая камера нагрева, связанная с системой привода. При этом рабочая камера снабжена двумя источниками СВЧ-излучения, а также бункером загрузки и шлюзом выгрузки, размещенными диаметрально противоположно на верхней и нижней стенках рабочей камеры. Рабочая камера установки выполнена в виде прямоугольного вытянутого параллелепипеда, внутри которого по продольной оси расположен с возможностью вращения диэлектрический барабан. Последний выполнен в виде пустотелого и открытого с торцов цилиндра, который жестко закреплен на оси вращения радиальными спицами. На внутренней поверхности цилиндра имеются продольно расположенные перегородки-лопасти. Бункер загрузки снабжен питающими лотками для подачи дисперсного продукта непосредственно внутрь барабана. Шлюз выгрузки выполнен в виде расположенных в нижней части рабочей камеры отверстий, связанных с отрезками запредельных волноводов. Рабочая камера снабжена системой принудительной вентиляции и еще одним источником СВЧ-излучения. Причем все три источника СВЧ-излучения установлены на разных стенках рабочей камеры и выполнены в виде трех магнетронных генераторов, каждый из которых снабжен своим запредельным волноводом с взаимной развязкой по поляризации. Установка обеспечена пусковыми и приводными механизмами, контрольными и регулирующими приборами. Установка микроволновой сушки высокодисперсных сыпучих продуктов, поясняется чертежами на фиг. 1 и 2.
Фиг. 1 - Установка микроволновой сушки высокодисперсных сыпучих продуктов (схема общего вида);
Фиг. 2 - Установка микроволновой сушки высокодисперсных сыпучих продуктов (вертикальное сечение рабочей камеры с диэлектрическим барабаном).
Установка микроволновой сушки высокодисперсных сыпучих продуктов согласно фиг. 1 и 2, содержит: корпус установки с каркасом в виде неподвижного основания 1, с установленной на нем рамой 2, снабженной механизмом 3 изменения ее положения относительно горизонтальной плоскости, жестко закрепленную на раме 2 рабочую камеру нагрева 4, связанную с системой привода 5, рабочая камера 4 снабжена двумя источниками СВЧ-излучения 6, а также бункером загрузки 7 и шлюзом выгрузки 8, размещенными диаметрально противоположно на верхней и нижней стенках рабочей камеры 4. Рабочая камера нагрева 4 установки выполнена в виде прямоугольного вытянутого параллелепипеда, внутри которого вдоль продольной оси расположен с возможностью вращения диэлектрический барабан 9, в виде пустотелого и открытого с торцов цилиндра, закрепленный на оси вращения радиальными спицами 10. На внутренней поверхности диэлектрического барабана 9 выполнены продольно расположенные перегородки 11. Бункер загрузки 7 снабжен питающими лотками 12 для подачи дисперсного продукта непосредственно внутрь барабана, при этом шлюз выгрузки 8 выполнен в виде расположенных в нижней части рабочей камеры отверстий 13, связанных с отрезками запредельных волноводов, кроме того рабочая камера 4 снабжена системой принудительной вентиляции 14 и еще одним источником СВЧ-излучения 15. Все три источника СВЧ-излучения установлены на разных стенках рабочей камеры и выполнены в виде трех магнетронных генераторов 6(2) и 15, каждый из которых снабжен своим запредельным волноводом с взаимной развязкой по поляризации. Кроме того, установка обеспечена пусковыми и приводными механизмами, контрольными и регулирующими приборами.
Принцип работы установки микроволновой сушки высокодисперсных сыпучих продуктов, заключается в следующем: обрабатываемый высокодисперсный сыпучий продукт от внешнего питателя поступает в загрузочный бункер 7, откуда под действием силы тяжести движется по питающим лоткам 12 сквозь отверстия в стенке рабочей камеры 4 и поступает через открытый торец барабана 9 на его внутреннюю поверхность. При включении привода 5 оси вращения барабана 9 последний также приходит во вращательное движение за счет радиальных спиц 10, обеспечивающих жесткое сочленение барабана 9 с осью вращения. За счет установленного с помощью механизма 3 наклона рамы 2 обеспечивается наклонное положение рабочей камеры 4 и, соответственно, оси вращения барабана 9. В результате, при вращении барабана 9 за счет продольно расположенных перегородок-лопастей 11 происходит сложное движение обрабатываемого сыпучего продукта, а именно: пересыпание с перемешиванием и одновременно перемещение вдоль оси барабана 9 от области загрузки к области выгрузки продукта.
Та часть продукта, которая в каждый данный момент времени лежит общей массой неподвижно относительно барабана 9, подвергается воздействию СВЧ-энергии от магнетронных генераторов 6 и 15 и нагревается с вытеснением влаги на поверхность мелкодисперсных частичек продукта. В следующий момент времени эта часть продукта за счет вращения барабана 9 и с ним продольных перегородок 11 перемещается из нижнего в боковое положение на поверхности барабана 9, откуда за счет сил гравитации происходит ее пересыпание обратно в нижнее положение. В процессе свободного падения частичек продукта при пересыпании, происходит интенсивный съем влаги с поверхности частичек за счет системы принудительной вентиляции 14. Скорость продольного перемещения обрабатываемого продукта и интенсивность его перемешивания регулируются раздельно и независимо - за счет изменения с помощью механизма 3 наклона рабочей камеры 4 и соответственно оси вращения барабана 9 и скорости вращения привода 5 соответственно. В сочетании с возможностью изменения количества поступающей в рабочую камеру 4 СВЧ-энергии (за счет, например, отключения одного или двух из трех магнетронов 6(2) и 15), а также интенсивности работы системы вентиляции 14, все это вместе позволяет варьировать технологические параметры обработки сыпучего продукта в очень широких пределах. Таким образом, высушивание сыпучего продукта происходит в процессе его перемещения от загрузочного торца барабана 9 к разгрузочному его торцу, где происходит ссыпание продукта на дно рабочей камеры 4. В этом месте дна рабочей камеры 4 выполнены отверстия 13, отверстия, которые в сочетании с отрезками запредельных волноводов, образуют шлюз выгрузки 8. Запредельные волноводы магнетронных генераторов 6(2) и 15 обеспечивают свободный выход обработанного сыпучего продукта из камеры 4 и исключают проникновение СВЧ-излучения из рабочей камеры 4 во внешнюю среду.
Для предотвращения негативного влияния трех магнетронных генераторов 6 и 15 друг на друга, они размещаются, как минимум, на двух разных стенках рабочей камеры 4, с взаимной развязкой по поляризации.
Применение предложенной в качестве полезной модели Установки микроволновой сушки высокодисперсных сыпучих продуктов позволит добиться повышения скорости сушки при сохранении ее качества, а также обеспечить равномерность поглощенного излучения во всем объеме продукта при сохранении полной защиты от СВЧ-излучения.