Сверхвысокочастотная установка с биконическим резонатором и шнеком для варки отходов убоя животных
ULTRAHIGH-FREQUENCY PLANT WITH BICONICAL RESONATOR AND SCREW FOR BOILING ANIMAL SLAUGHTER WASTES

Предлагаемое изобретение относится к сверхвысокочастотному оборудованию и может быть использовано для термообработки непищевых отходов, полученных при переработке скота, птицы, кроликов и др. животных. Отходы от переработки животных всех видов включают: непищевую обрезь, субпродукты, отходы кишок, вымя, кровь и т.п.
Известны открытые биконические резонаторы, используемые для повышения радиационной добротности [1]. Характерной особенностью биконического резонатора является наличие в резонансном объеме областей с резко выраженным экспоненциальным законом изменения электромагнитного поля. Наличие областей с таким распределение поля позволяет удалить часть поверхности без существенных потерь добротности для некоторых типов колебаний и тем самым реализовать открытую резонансную систему. Биконические резонаторы по сравнению с цилиндрическим резонатором исключают вырождение паразитных типов колебаний, а это позволяет достичь высоких значений добротности. Соответствующим выбором угла при вершине конуса можно сформировать электромагнитное поле, сконцентрированное в основном в центральной области резонатора, а это способствует большему повышению добротности резонатора [1]. С целью повышения радиационной добротности используются открытые резонаторы, сечение которых уменьшается от центра к краям. В средней части таких резонаторов существуют волны, постоянные распространения которых уменьшаются в случае удаление от центра резонатора.
Нами разрабатывается сверхвысокочастотная установка для непрерывного режима работы, с биконическим резонатором, обладающим достаточно высокой собственной добротностью, радиогерметичностью и где можно возбудить электрическое поле высокой напряженности.
Технический результат достигается
тем, что сверхвысокочастотная установка с биконическим резонатором с и шнеком для варки отходов убоя животных содержит внутри горизонтально расположенного биконического резонатора соосно по центральной его оси, установленный шнековый транспортер, в виде цилиндрического диэлектрического корпуса с винтовым диэлектрическим шнеком,
при этом отверстие на одной вершине кругового конуса и конец цилиндрического диэлектрического корпуса пристыкованы к нижнему основанию загрузочной емкости так, что продолжение винтового диэлектрического шнека расположено в загрузочной емкости, а мотор-редуктор для его привода установлен с наружной стороны загрузочной емкости, выполненной из неферромагнитного материала.
причем диаметр отверстия на другой вершине кругового конуса меньше, чем четверть длины волны, а магнетроны сверхвысокочастотных генераторов установлены по периметру стыка оснований круговых конусов со сдвигом на 120 градусов.
На фиг. 1 приведено пространственное изображение сверхвысокочастотной установки с биконическим резонатором и шнеком для варки отходов убоя животных (в разрезе):
1 - мотор-редуктор для привода диэлектрического шнека; 2 - загрузочная емкость для измельченных непищевых отходов животного происхождения; 3 - винтовой шнек из диэлектрического материала; 4 - цилиндрический корпус шнека из диэлектрического материала; 5 - биконический резонатор; 6 - магнетроны сверхвысокочастотного генератора; 7 - выгрузное отверстие на вершине кругового конуса.
На фиг. 2 приведено пространственное изображение сверхвысокочастотной установки с биконическим резонатором и шнеком для варки отходов убоя животных (общий вид).
Сверхвысокочастотной установки с биконическим резонатором и шнеком для варки отходов убоя животных содержит (фиг. 1-2): мотор-редуктор 1 для привода шнека; загрузочная емкость 2 для измельченных непищевых отходов животного происхождения; шнек 3 из диэлектрического материала с спиралевидным ребром; цилиндрический корпус 4 шнека из диэлектрического материала; биконический резонатор 5; магнетроны сверхвысокочастотного генератора 6; выгрузное отверстие на вершине кругового конуса 7.
Основными узлами установки являются биконический резонатор 5, сверхвысокочастотные генераторы, шнековый транспортер 3, 4 с мотором редуктором 1 и загрузочная емкость 2 (фиг. 1, 2). Внутри горизонтально расположенного биконического резонатора 5 соосно по центральной его оси установлен шнековый транспортер 3,4. Он выполнен в виде цилиндрического диэлектрического корпуса 4 с винтовым диэлектрическим шнеком 3.
Отверстие на одной вершине кругового конуса 5 и конец цилиндрического диэлектрического корпуса 4 пристыкованы к нижнему основанию загрузочной емкости 2. Продолжение винтового диэлектрического шнека 3 расположено в загрузочной емкости 2, и соединено с валом мотора-редуктора 1. Мотор-редуктор 1 для привода шнека установлен с наружной стороны загрузочной емкости 2. Эта емкость 2 выполнена из неферромагнитного материала.
Диаметр отверстия на другой вершине кругового конуса (биконический резонатор 5) меньше, чем четверть длины волны, тогда ограничивается излучение. Магнетроны 6 сверхвысокочастотных генераторов установлены по периметру стыка оснований круговых конусов, со сдвигом на 120 градусов.
В области вершин круговых конусов в биконическом резонаторе возбуждается электрическое поле высокой напряженности. Это значит, при двукратном воздействии высокой напряженности электрического поля сверхвысокой частоты происходит уничтожение бактериальной микрофлоры, т.е. обеспечивается стерильность сваренного белкового корма для животных.
Непрерывность технологического процесса обеспечивается с помощью винтового шнека 3, выполненного из диэлектрического материала, например из фторопласта и цилиндрический корпус, и сам винтовой шнек. Винтовой шнековый транспортер состоит из цилиндрического диэлектрического корпуса 4, внутри которой вращается диэлектрический шнек 3 с спиралевидным ребром. На вершинах конусов с общим основанием круглого сечения, имеются отверстия для подачи сырья и выгрузки готовой продукции в непрерывном режиме. Если диаметр этих отверстий меньше, чем четверть длины волны, то установка соответствует по требованиям радиогерметичности, т.е. предельно допустимый уровень (ПДУ) потока мощности излучения не превышает нормативное значение. Конструкционные параметры конического резонатора согласованы с длиной волны.
Технологический процесс термообработки отходов убоя животных в биконическом резонаторе в непрерывном режиме происходит следующим образом.
Загрузить измельченным непищевым отходом загрузочную емкость 2. Включить мотор-редуктор 1 для привода винтового шнекового транспортера 3,4. При вращении винтового диэлектрического шнека 3 спиралевидные ребра проталкивают сырье по диэлектрическому цилиндрическому корпусу 4. Включить сверхвысокочастотные генераторы, излучатели от магнетронов 6, направленные внутрь биконического резонатора 5, возбуждают в нем электромагнитное поле. Причем напряженность электрического поля сверхвысокой частоты в биконическом резонаторе увеличивается от центра к вершинам круговых конусов. Поэтому при перемещении сырья с помощью винтового шнека 3 через биконический резонатор 5, сырье подвергается воздействию электрического поля сразу высокой напряженности с постепенным спадом до центральной части резонатора, далее с увеличением напряженности электрического поля к выгрузному отверстию 7. Такое двукратное воздействия электрического поля с плавным изменением напряженности от минимума до максимума, обеспечивает уничтожение патогенных микроорганизмов и выравнивание температуры сырья в объеме межвиткового пространства винтового шнека в процессе его перемещения и перемешивания. Это обеспечивает равномерный диэлектрический нагрев и варку сырья.
Принцип действия шнека из диэлектрического материала основывается на использовании вращающегося винта, спиралевидные ребра которого перемещает сырье, расположенный в полостях между цилиндрическим корпусом и винтом шнека. Вращение шнеку передается от мотора редуктора со стороны загрузочной емкости 2. Применение такого винтового шнека обусловлено физическими свойствами непищевых отходов убоя животных, и возможностью технического обслуживания электропривода. Привод шнека осуществляется при помощи мотора-редуктора, позволяющего регулировать частоту вращения, для регулирования продолжительности перемещения сырья через биконический резонатор. Производительность установки зависит от количества сверхвысокочастотных генераторов и дозы (Вт⋅с/г) воздействия электромагнитного поля сверхвысокой частоты (ЭМПСВЧ), т.е. произведения удельной мощности генератора (Вт/г) и продолжительности воздействия (с).
Цилиндрический корпус шнек 4 изготовлен из диэлектрического материала, и может быть собран из отдельных секций. Размеры корпуса 4 (диаметр и длина) согласованы с размерами биконического резонатора, которые свою очередь согласованы с длиной волны.
Форма и исполнение подающего винтового шнека в значительной степени зависит от физико-механических свойств сырья. Винтовой шнек пригоден для транспортирования сырья на короткие расстояния. Шнек, благодаря своим спиралевидным ребрам транспортирует сырье. При вращении диэлектрического винтового шнека в массе сырья действуют сила внутреннего трения, сила внешнего трения сырья о стенки цилиндрического диэлектрического корпуса и винтовую поверхность, гравитационная и центробежная силы, создаваемые винтом.
Источники информации:
1. Дробахин, О.О. Техника и полупроводниковая электроника СВЧ: Учебное пособие [Электронное издание] / О.О. Дробахин, С.В. Плаксин, В.Д. Рябчий, Д.Ю. Салтыков. - Севастополь: Вебер, - 2013. - 322 с.