СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩЕГО ОБЕЗЗАРАЖИВАНИЯ КОРМОВ И ПРОДУКТОВ ЖИВОТНОВОДСТВА И ПТИЦЕВОДСТВА
METHOD AND DEVICE OF ENERGY SAVING DISINFECTION OF FEED AND PRODUCTS OF ANIMAL AND POULTRY HUSBANDRY

Изобретение относится к области сельского хозяйства, к технологиям обеззараживания сельскохозяйственных комбикормов для животных и птицы и продукции животноводства и птицеводства и может быть использовано в отраслях промышленного животноводства и птицеводства, при переработке готовой продукции и кормов.
Известен способ автоматизированного управления яйцесборочным магистральным транспортером и устройство для его осуществления (Авторское свидетельство СССР №1481817. Способ автоматизированного управления яйцесборочным магистральным транспортером и устройство для его осуществления / P.M.Славин, А.В.Дубровин, Л.Ф.Чудиновская, Н.К.Свириденко, А.И.Зыков, Б.Т.Крылов // БИ, 1989. №19). Эти технические решения предназначены для повышения точности регулирования загрузки приемника яиц, сообщенного с яйцесборочным магистральным транспортером, технологически связанным с несколькими подающими транспортерами. Формирователь сигналов количества яиц в единицу времени на входах магистрального транспортера и на его выходе определяет мгновенную загрузку приемника яиц в яйцескладе, без применения сложного оптоэлектронного счетчика яиц в неорганизованном потоке на магистральном транспортере, через интервал времени прохождения яиц от самого отдаленного птичника. Вычисленная загрузка в точности равна мгновенному одновременному поступлению птичьих яиц из птичников в начале этого временного интервала. Поэтому технико-экономический расчет по математическим формулам и соответствующее управление транспортировкой яиц производятся по существу в момент достижения яйцами с наиболее удаленного птичника приемника яиц.
Недостатком данного технического решения является невозможность его прямого использования при энергосберегающем обеззараживании кормов и продуктов животноводства и птицеводства.
Известен способ контроля присутствия животного в зоне обогрева (обитания), реализованный в устройстве комбинированного контактного и лучистого электрообогрева животных по а.с. СССР №1637723, A01K 29/00. Устройство обогрева молодняка сельскохозяйственных животных и птицы / …, А.В.Дубровин и др. // БИ. 1991. №12. Датчик присутствия животного формирует сигнал наличия животного в зоне обогрева, и включается комфортный тепловой режим обогрева зоны обитания. Режим облучения зоны обитания изменяется при поступлении в нее объекта обогрева.
Недостатком известного технического решения является невозможность его прямого использования при энергосберегающем обеззараживании кормов и продуктов животноводства и птицеводства.
Задачей изобретения является энергосбережение при обеззараживании кормов и продуктов животноводства и птицеводства. Также задачей изобретения является повышение точности обеззараживания веществ с заранее установленной для них дозой облучения, обеспечивающей заданное качество обеззараживания.
В результате использования изобретения при поступлении в зону обеззараживания объектов сельскохозяйственного производства устанавливаются такие количественные значения доз облучения, которые обеспечивают энергосбережение и повышение точности обеззараживания кормов и продуктов животноводства и птицеводства.
Вышеуказанный технический результат достигается способом, включающим в себя применение ускорителя электронов для обеззараживания материалов; ориентацию выходного направляющего раструба ускорителя на зону облучения в виде участка рабочего органа магистрального транспортера с электроприводом, загрузку магистрального транспортера обеззараживаемым материалом, задание скорости движения рабочего органа магистрального транспортера, задание постоянной дозы облучения для обеззараживания материала, регулирование режима облучения в соответствии с заданной постоянной дозой облучения, при этом перед магистральным транспортером устанавливают измерительный транспортер, регулируют скорость движения рабочих органов обоих транспортеров одинаково и с одним и тем же заданным значением, загружают обеззараживаемым материалом измерительный транспортер, измеряют силу загрузки измерительного транспортера, вычисляют мгновенную по времени массовую загрузку измерительного транспортера и формируют сигнал массовой загрузки, задают размер зоны облучения по длине магистрального транспортера, задают расстояние между выходом измерительного транспортера и началом зоны облучения по длине магистрального транспортера, формируют управляемую временную задержку сигнала массовой загрузки, задерживают сигнал массовой загрузки на время сформированной управляемой временной задержки, вычисляют требуемое напряжение питания ускоряющей структуры ускорителя электронов в зависимости от массовой загрузки магистрального транспортера обеззараживаемым материалом во время прохождения материалом зоны облучения, формируют сигнал коррекции напряжения питания ускоряющей структуры ускорителя электронов, корректируют режим облучения посредством регулирования напряжения питания ускоряющей структуры ускорителя электронов сформированным сигналом коррекции в зависимости от массовой загрузки магистрального транспортера обеззараживаемым материалом во время прохождения материалом зоны облучения участка магистрального транспортера.
Технический результат достигается также тем, что устройство содержит ускоряющую структуру ускорителя электронов с выходным направляющим раструбом ускорителя электронов, направленным на ленточный или планчатый магистральный транспортер для перемещения обеззараживаемой продукции, исполнительный элемент электропривода магистрального транспортера, при этом в устройство введены измерительный транспортер с исполнительным элементом электропривода измерительного транспортера, задатчик скорости рабочих органов обоих транспортеров, регулятор скорости рабочих органов обоих транспортеров, силоизмерительный тензометрический датчик измерительного транспортера, вычислитель мгновенной по времени массовой загрузки измерительного транспортера, задатчик расстояния между выходом измерительного транспортера и началом зоны облучения, элемент управляемой временной задержки, задатчик размера облучения по длине магистрального транспортера, задатчик дозы облучения, вычислительный блок, регулятор напряжения питания ускоряющей структуры ускорителя электронов, причем вход исполнительного элемента электропривода измерительного транспортера соединен с входом исполнительного элемента электропривода магистрального транспортера и с выходом регулятора скорости рабочих органов обоих транспортеров, выход силоизмерительного тензометрического датчика измерительного транспортера подключен к первому входу вычислителя мгновенной по времени массовой загрузки измерительного транспортера, второй вход которого соединен с выходом задатчика скорости рабочих органов обоих транспортеров, с входом регулятора скорости рабочих органов обоих транспортеров, с первым входом элемента управляемой временной задержки, с первым входом вычислительного блока, второй, третий и четвертый входы которого подключены соответственно к выходу задатчика размера зоны облучения по длине магистрального транспортера, к выходу задатчика дозы облучения, к выходу элемента управляемой временной задержки, второй и третий входы которого подключены соответственно к выходу задатчика расстояния между выходом измерительного транспортера и началом зоны облучения и к выходу вычислителя мгновенной по времени массовой загрузки измерительного транспортера, а выход вычислительного блока через регулятор напряжения питания ускоряющей структуры ускорителя электронов соединен с входом ускоряющей структуры ускорителя электронов.
Способ осуществляется следующим образом. Задатчик дозы облучения задает требуемую для данного обеззараживаемого продукта дозу облучения, значение которой было установлено заранее при испытаниях по обеззараживанию опытных партий продуктов.
<mrow><msub><mi>Д</mi><mrow><mi>з</mi><mi>а</mi><mi>д</mi></mrow></msub><mo>=</mo><mo stretchy="false">(</mo><msub><mi>Э</mi><mrow><mi>з</mi><mi>а</mi><mi>д</mi></mrow></msub><mo>/</mo><msub><mi>М</mi><mrow><mi>п</mi><mi>р</mi><mi>о</mi><mi>д</mi></mrow></msub><mo stretchy="false">)</mo><mo>=</mo><mo stretchy="false">(</mo><mi>а</mi><msub><mi>Э</mi><mrow><mi>з</mi><mi>а</mi><mi>д</mi></mrow></msub><mo>/</mo><mo stretchy="false">(</mo><msub><mi>Р</mi><mrow><mi>я</mi><mi>щ</mi></mrow></msub><mo>−</mo><msub><mi>Р</mi><mrow><mi>т</mi><mi>а</mi><mi>р</mi><mi>ы</mi></mrow></msub><mo stretchy="false">)</mo><mo stretchy="false">)</mo><mo>,</mo><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mrow><mo>(</mo><mn>1</mn><mo>)</mo></mrow></mrow>
зад
зад
прод
ящ
тары
ящ
тары
2
2
2
где Д - заданная доза облучения продукта, Грей или (м/с); Э - поглощенная продуктом энергия излучения и электронов, Дж; М=((Р-Р/а), кг, а - ускорение свободного падения; а=9,8 м/с; Р - вес ящика (тары) вместе с продуктом, кгс; Р - вес только тары (ящика) без продукта, кгс.
Заданная энергия поглощенного излучения пропорциональна массе продукта:
<mrow><msubsup><mi>Э</mi><mrow><mi>з</mi><mi>а</mi><mi>д</mi></mrow><mrow><mi>п</mi><mi>о</mi><mi>г</mi><mi>л</mi></mrow></msubsup><mo>=</mo><mo stretchy="false">(</mo><msub><mi>Д</mi><mrow><mi>з</mi><mi>а</mi><mi>д</mi></mrow></msub><msub><mi>М</mi><mrow><mi>п</mi><mi>р</mi><mi>о</mi><mi>д</mi></mrow></msub><mo stretchy="false">)</mo><mo>.</mo><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mrow><mo>(</mo><mn>2</mn><mo>)</mo></mrow></mrow>
Энергия поглощенного излучения всегда пропорциональна массе продукта:
<mrow><msub><mi>Э</mi><mrow><mi>п</mi><mi>о</mi><mi>г</mi><mi>л</mi></mrow></msub><mo>=</mo><mo stretchy="false">(</mo><mi>Д</mi><msub><mi>М</mi><mrow><mi>п</mi><mi>р</mi><mi>о</mi><mi>д</mi></mrow></msub><mo stretchy="false">)</mo><mo>.</mo><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mrow><mo>(</mo><mn>3</mn><mo>)</mo></mrow></mrow>
Энергия излучения ускорителя, Вт×с:
<mrow><msub><mi>Э</mi><mrow><mi>и</mi><mi>з</mi><mi>л</mi></mrow></msub><mo>=</mo><msub><mi>Р</mi><mrow><mi>и</mi><mi>з</mi><mi>л</mi></mrow></msub><msub><mi>Т</mi><mrow><mi>о</mi><mi>б</mi><mi>л</mi><mi>у</mi><mi>ч</mi></mrow></msub><mo>,</mo><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mrow><mo>(</mo><mn>4</mn><mo>)</mo></mrow></mrow>
изл
облуч
облуч
тр
тр
где Р - мощность излучения, Вт; Т -  время облучения продукта в активной зоне части транспортера, Т=(L/V), с; L - длина зоны облучения, м; V - скорость движения рабочего органа транспортера, м/с.
2
Удельная энергия излучения ускорителя по площади облученного участка рабочего органа транспортера, Вт×с/м:
<mrow><msubsup><mi>Э</mi><mrow><mi>и</mi><mi>з</mi><mi>л</mi></mrow><mrow><mi>у</mi><mi>д</mi></mrow></msubsup><mo>=</mo><msubsup><mi>Р</mi><mrow><mi>и</mi><mi>з</mi><mi>л</mi></mrow><mrow><mi>у</mi><mi>д</mi></mrow></msubsup><msub><mi>Т</mi><mrow><mi>о</mi><mi>б</mi><mi>л</mi><mi>у</mi><mi>ч</mi></mrow></msub><mo>.</mo><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mrow><mo>(</mo><mn>5</mn><mo>)</mo></mrow></mrow>
<mrow><msubsup><mi>Э</mi><mrow><mi>и</mi><mi>з</mi><mi>л</mi></mrow><mrow><mi>у</mi><mi>д</mi></mrow></msubsup></mrow>
<mrow><msubsup><mi>Э</mi><mrow><mi>и</mi><mi>з</mi><mi>л</mi></mrow><mrow><mi>у</mi><mi>д</mi></mrow></msubsup></mrow>
погл
погл
Для любой конкретной конструкции установки для обеззараживания, ускорителя, в т.ч. и его выходного рупора, существует численная связь между
и Э для каждого продукта: чем больше
, тем больше Э. Численный коэффициент (или в общем случае функция) этой пропорциональной (линейной или нелинейной) зависимости для каждой конструкции ускорителя известен, причем для каждого вида, размеров, формы и объема обеззараживаемого продукта и расстояния от выхода рупора до продукта, т.е.
<mtable columnalign="left"><mtr><mtd><msup><mi>Э</mi><mrow><mi>п</mi><mi>о</mi><mi>г</mi><mi>л</mi></mrow></msup><mo>=</mo><msub><mi>К</mi><mn>1</mn></msub><mo stretchy="false">(</mo><mi>к</mi><mi>о</mi><mi>н</mi><mi>с</mi><mi>т</mi><mi>р</mi><mi>у</mi><mi>к</mi><mi>ц</mi><mi>и</mi><mi>я</mi><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mi>у</mi><mi>с</mi><mi>к</mi><mi>о</mi><mi>р</mi><mi>и</mi><mi>т</mi><mi>е</mi><mi>л</mi><mi>я</mi><mo>;</mo><mtext> </mtext><mi>р</mi><mi>а</mi><mi>с</mi><mi>с</mi><mi>т</mi><mi>о</mi><mi>я</mi><mi>н</mi><mi>и</mi><mi>е</mi><mtext> </mtext><mi>о</mi><mi>т</mi><mtext> </mtext><mi>и</mi><mi>з</mi><mi>л</mi><mi>у</mi><mi>ч</mi><mi>а</mi><mi>т</mi><mi>е</mi><mi>л</mi><mi>я</mi><mtext> </mtext><mi>д</mi><mi>о</mi><mtext> </mtext><mi>п</mi><mi>р</mi><mi>о</mi><mi>д</mi><mi>у</mi><mi>к</mi><mi>т</mi><mi>а</mi><mo>;</mo></mtd></mtr><mtr><mtd><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mi>в</mi><mi>и</mi><mi>д</mi><mo>,</mo><mi>р</mi><mi>а</mi><mi>з</mi><mi>м</mi><mi>е</mi><mi>р</mi><mi>ы</mi><mo>,</mo><mi>ф</mi><mi>о</mi><mi>р</mi><mi>м</mi><mi>а</mi><mo>,</mo><mi>о</mi><mi>б</mi><mi>ъ</mi><mi>е</mi><mi>м</mi><mtext> </mtext><mi>п</mi><mi>р</mi><mi>о</mi><mi>д</mi><mi>у</mi><mi>к</mi><mi>т</mi><mi>а</mi><mo stretchy="false">)</mo><mo>×</mo><msubsup><mi>Э</mi><mrow><mi>и</mi><mi>з</mi><mi>л</mi></mrow><mrow><mi>у</mi><mi>д</mi></mrow></msubsup><mo stretchy="false">(</mo><mi>В</mi><mi>т</mi><mo>×</mo><mi>с</mi><mo>/</mo><msup><mi>м</mi><mn>2</mn></msup><mo stretchy="false">)</mo><mo>.</mo><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mrow><mo>(</mo><mn>5</mn><mo>)</mo></mrow></mtd></mtr></mtable>
<mrow><msubsup><mi>Э</mi><mrow><mi>и</mi><mi>з</mi><mi>л</mi></mrow><mrow><mi>у</mi><mi>д</mi></mrow></msubsup></mrow>
<mrow><msubsup><mi>Э</mi><mrow><mi>з</mi><mi>а</mi><mi>д</mi></mrow><mrow><mi>п</mi><mi>о</mi><mi>г</mi><mi>л</mi></mrow></msubsup></mrow>
<mrow><msub><mi>Э</mi><mrow><mi>и</mi><mi>з</mi><mi>л</mi></mrow></msub><msub><mrow><msup><mrow /><mrow><mi>у</mi><mi>д</mi></mrow></msup></mrow><mrow><mi>з</mi><mi>а</mi><mi>д</mi></mrow></msub></mrow>
Величина
от массы продукта не зависит, а зависит только от конструкционных и электрических характеристик и параметров установки для обеззараживания. Но для обеспечения возрастающего заданного значения
и значение
должно возрастать в определенной линейной или нелинейной зависимости, т.е.
<mrow><msub><mi>Э</mi><mrow><mi>и</mi><mi>з</mi><mi>л</mi></mrow></msub><msub><mrow><msup><mrow /><mrow><mi>у</mi><mi>д</mi></mrow></msup></mrow><mrow><mi>з</mi><mi>а</mi><mi>д</mi></mrow></msub><mo>=</mo><mo stretchy="false">(</mo><msup><mi>Э</mi><mrow><mi>п</mi><mi>о</mi><mi>г</mi><mi>л</mi></mrow></msup><mo>/</mo><msub><mi>K</mi><mn>1</mn></msub><mo stretchy="false">)</mo><mo>=</mo><msub><mi>K</mi><mn>2</mn></msub><msup><mi>Э</mi><mrow><mi>п</mi><mi>о</mi><mi>г</mi><mi>л</mi></mrow></msup><mo>.</mo><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mrow><mo>(</mo><mn>6</mn><mo>)</mo></mrow></mrow>
1
2
2
2
Понятно, что размерность коэффициента K есть м, а для К это (1/м).
Заданное значение удельной энергии излучения ускорителя по площади облучения участка рабочего органа транспортера при задании дозы облучения конкретного материала от массы материала уже зависит:
<mrow><msub><mi>Э</mi><mrow><mi>и</mi><mi>з</mi><mi>л</mi></mrow></msub><msub><mrow><msup><mrow /><mrow><mi>у</mi><mi>д</mi></mrow></msup></mrow><mrow><mi>з</mi><mi>а</mi><mi>д</mi></mrow></msub><mo>=</mo><mo stretchy="false">(</mo><msup><mi>Э</mi><mrow><mi>п</mi><mi>о</mi><mi>г</mi><mi>л</mi></mrow></msup><mo>/</mo><msub><mi>K</mi><mn>1</mn></msub><mo stretchy="false">)</mo><mo>=</mo><msub><mi>K</mi><mn>2</mn></msub><msup><mi>Э</mi><mrow><mi>п</mi><mi>о</mi><mi>г</mi><mi>л</mi></mrow></msup><mo>=</mo><msub><mi>K</mi><mn>2</mn></msub><msub><mi>Д</mi><mrow><mi>з</mi><mi>а</mi><mi>д</mi></mrow></msub><msub><mi>М</mi><mrow><mi>п</mi><mi>р</mi><mi>о</mi><mi>д</mi></mrow></msub><mo>.</mo><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mrow><mo>(</mo><mn>7</mn><mo>)</mo></mrow></mrow>
прод
зад
2
<mrow><msub><mi>Э</mi><mrow><mi>и</mi><mi>з</mi><mi>л</mi></mrow></msub><msub><mrow><msup><mrow /><mrow><mi>у</mi><mi>д</mi></mrow></msup></mrow><mrow><mi>з</mi><mi>а</mi><mi>д</mi></mrow></msub></mrow>
Если имеется продукт с известной массой М, который надо подвергнуть облучению для обеззараживания, и если известно значение дозы облучения Д для этого, то для конкретной установки обеззараживания с известным ее конструкционно-энергетическим коэффициентом К легко вычислить требуемое значение облученности
.
е
е
Известно, что «в большинстве современных ускорителей применяется принцип высоковольтного ускорения, т.е. энергия электронов соответствует напряжению, создаваемому выпрямителем [источника питания ускорителя электронов]» (см. «Ускорители электронов серии ИЛУ [импульсные линейные ускорители]». Новосибирск: Институт ядерной физики СО РАН, 1998. Сайт: inp.nsk.su>~tararysh/accel/ilu_r.html). Пропорциональную зависимость между энергией пучка ускоренных электронов и напряжением питания подтверждает, в числе многих, следующая информация. «Источник высокого напряжения (ИВН), собранный по схеме с тиристорным инвертором, преобразует напряжение трехфазной сети 380 В в постоянное напряжение до 25 кВ». Для контроля электрических измерений, было выполнено измерение эффективной энергии электронов Е по дозиметрической методике, и получено хорошее совпадение Е=486 кэВ с измеренным напряжением на вакуумном диоде U=452 кВ в этом режиме. Отметим, что параметры ускорителя в одном из режимов измерялись в компании «Chiyoda Technol Corporation» (Токио, Япония), с использованием фирменных детекторов и методики, основанной на построении кривой ослабления в материале детектора фирмы «GEX Corporation)). По данным измерений, эффективная энергия спектра составляла 441 кэВ, в то время как по результатам электрических измерений ускоряющее напряжение составляло 430 кВ в этом же режиме (см.: «Частотный наносекундный ускоритель электронов для инициирования…». Сайт: main.isuct.ru>files/konf/ISTAPC2005/proc/6-7).
2
2
пит
Поскольку любой облучатель имеет свою сквозную характеристику зависимости формируемой им величины удельной по облучаемой площади энергии излучения, Вт×с/м, и облученности, Вт/м, от электрического напряжения питания U разгонного участка ускорителя (электрического поля в разгонном участке для электронов), т.е.
<mrow><msubsup><mi>Э</mi><mrow><mi>и</mi><mi>з</mi><mi>л</mi></mrow><mrow><mi>у</mi><mi>д</mi></mrow></msubsup><msub><mi>K</mi><mn>3</mn></msub><msub><mi>U</mi><mrow><mi>п</mi><mi>и</mi><mi>т</mi></mrow></msub><mo>,</mo><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mrow><mo>(</mo><mn>8</mn><mo>)</mo></mrow></mrow>
и наоборот:
<mrow><msub><mi>U</mi><mrow><mi>п</mi><mi>и</mi><mi>т</mi></mrow></msub><mo>=</mo><mo stretchy="false">(</mo><msubsup><mi>Э</mi><mrow><mi>и</mi><mi>л</mi></mrow><mrow><mi>у</mi><mi>д</mi></mrow></msubsup><mo>/</mo><msub><mi>К</mi><mn>3</mn></msub><mo stretchy="false">)</mo><mo>=</mo><msub><mi>K</mi><mn>4</mn></msub><msubsup><mi>Э</mi><mrow><mi>и</mi><mi>з</mi><mi>л</mi></mrow><mrow><mi>у</mi><mi>д</mi></mrow></msubsup><mo>=</mo><msub><mi>K</mi><mn>4</mn></msub><msub><mi>K</mi><mn>2</mn></msub><msub><mi>Д</mi><mrow><mi>з</mi><mi>а</mi><mi>д</mi></mrow></msub><msub><mi>М</mi><mrow><mi>п</mi><mi>р</mi><mi>о</mi><mi>д</mi></mrow></msub><mo>,</mo><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mrow><mo>(</mo><mn>9</mn><mo>)</mo></mrow></mrow>
то так же просто определяется требуемое значение электрического напряжения питания для управления режимом работы ускорителя по величине удельной энергии излучения.
Переход к управлению облученностью площади активной зоны участка транспортера по мощности излучения на единице этой площади позволяет получить:
<mrow><msubsup><mi>Р</mi><mrow><mi>и</mi><mi>з</mi><mi>л</mi></mrow><mrow><mi>у</mi><mi>д</mi></mrow></msubsup><mo>=</mo><msub><mi>К</mi><mn>5</mn></msub><msub><mi>U</mi><mrow><mi>п</mi><mi>и</mi><mi>т</mi></mrow></msub><mo>,</mo><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mrow><mo>(</mo><mrow><mn>10</mn></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow>
и наоборот:
<mrow><msub><mi>U</mi><mrow><mi>п</mi><mi>и</mi><mi>т</mi></mrow></msub><mo>=</mo><msubsup><mi>Р</mi><mrow><mi>и</mi><mi>з</mi><mi>л</mi></mrow><mrow><mi>у</mi><mi>д</mi></mrow></msubsup><mo>/</mo><msub><mi>К</mi><mn>5</mn></msub><mo>=</mo><msub><mi>K</mi><mn>6</mn></msub><msubsup><mi>Р</mi><mrow><mi>и</mi><mi>з</mi><mi>л</mi></mrow><mrow><mi>у</mi><mi>д</mi></mrow></msubsup><mo>=</mo><mo stretchy="false">(</mo><msub><mi>K</mi><mn>6</mn></msub><msubsup><mi>Э</mi><mrow><mi>и</mi><mi>з</mi><mi>л</mi></mrow><mrow><mi>у</mi><mi>д</mi></mrow></msubsup><mo>/</mo><msub><mi>T</mi><mrow><mi>о</mi><mi>б</mi><mi>л</mi><mi>у</mi><mi>ч</mi></mrow></msub><mo stretchy="false">)</mo><mo>=</mo><mo stretchy="false">(</mo><msub><mi>K</mi><mn>6</mn></msub><msubsup><mi>Э</mi><mrow><mi>и</mi><mi>з</mi><mi>л</mi></mrow><mrow><mi>у</mi><mi>д</mi></mrow></msubsup><mo>/</mo><msub><mi>V</mi><mrow><mi>т</mi><mi>р</mi></mrow></msub><mo>/</mo><mi>L</mi><mo stretchy="false">)</mo><mo>=</mo><mo stretchy="false">(</mo><msub><mi>K</mi><mn>6</mn></msub><msub><mi>Д</mi><mrow><mi>з</mi><mi>а</mi><mi>д</mi></mrow></msub><msub><mi>М</mi><mrow><mi>п</mi><mi>р</mi><mi>о</mi><mi>д</mi></mrow></msub><msub><mi>V</mi><mrow><mi>т</mi><mi>р</mi></mrow></msub><mo>/</mo><mi>L</mi><mo stretchy="false">)</mo><mo>.</mo><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mrow><mo>(</mo><mrow><mn>11</mn></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow>
Т.е. так же просто определяется требуемое значение напряжения питания для управления режимом работы ускорителя по величине удельной мощности излучения.
зад
прод
6
пит
пит
6
тр
зад
прод
Следовательно, для обеспечения заданного по дозе Д режима обеззараживания продукта с массой М надо пропорционально значению коэффициента К увеличивать напряжение питания ускорителя U с ростом скорости перемещения продукта в активной зоне длиной L. Чем короче активная зона, т.е. чем меньше L, тем больше должно быть напряжение питания разгонного участка ускорителя U. Таким образом, при определенной конструкции ускорителя и установки для обеззараживания в целом, значения К, V, L неизменны. Меняются только свойства обеззараживаемых материалов, учитываемые посредством задаваемого оператором вручную значения заданной дозы облучения Д и автоматически измеряемой с помощью поточного измерителя массы продукта М.
В этом заключается новый способ энергосберегающего обеззараживания кормов и продуктов животноводства и птицеводства: не следует устанавливать постоянный режим облучения с расчетом на обеззараживание наиболее массивного и, соответственно, наиболее энергоемкого продукта. Достаточно в процессе подачи продуктов на установку для обеззараживания знать требуемые для них дозы облучения и их массы, вычислять необходимое напряжение питания ускорителя, корректировать режим облучения каждого продукта при поступлении его в зону облучения и таким образом производить точное и энергосберегающее обеззараживание каждого продукта с его массой.
Сущность предлагаемого изобретения поясняется фиг.1, фиг.2.
На фиг.1 приведена функциональная схема устройства энергосберегающего обеззараживания кормов и продуктов животноводства и птицеводства: 1 - ускоритель электронов; 2 - выходной направляющий раструб ускорителя; 3 - ленточный или планчатый магистральный транспортер; 4 - исполнительный элемент (электродвигатель и механическая передача) электропривода магистрального транспортера; 5 - измерительный транспортер; 6 - исполнительный элемент (электродвигатель и механическая передача) электропривода измерительного транспортера; 7 - задатчик скорости рабочих органов обоих транспортеров; 8 - регулятор скорости рабочих органов обоих транспортеров; 9 - силоизмерительный тензометрический датчик; 10 - вычислитель мгновенной по времени массовой загрузки измерительного транспортера (при равных скоростях рабочих органов обоих транспортеров сигналы мгновенных по времени загрузок на выходе измерительного транспортера и на входе в зону облучения на магистральном транспортере равны, но смещены по времени на величину задержки поступления обеззараживаемого материала с выхода весоизмерительного транспортера в начало зоны облучения); 11 - задатчик расстояния между выходом измерительного транспортера и началом зоны облучения (расстояние, соответствующее времени задержки между моментом времени измерения массы материала и моментом времени начала подачи материала в зону облучения); 12 - элемент управляемой временной задержки; 13 - задатчик размера (длины) зоны облучения по длине магистрального транспортера; 14 - задатчик дозы облучения; 15 - вычислительный блок; 16 - регулятор напряжения питания ускорителя электронов (напряжения питания ускоряющей структуры ускорителя электронов); 17 - пучок ускоренных электронов; 18 - зона облучения; 19 - расстояние между выходом измерительного транспортера и началом зоны облучения (это расстояние проходится материалом за время задержки между измерением массы вещества и началом его подачи в зону облучения); 20 - направление движения рабочих органов обоих транспортеров; 21 - размер (длина) зоны облучения по длине магистрального транспортера; 22, 23, 24 - обеззараживаемый материал.
тр
макс
7-1
7-2
7-3
7-1
7-2
7-3
2
макс
реал
мин
На фиг.2 приведена иллюстрация экономии энергии и повышения точности управления облученностью зоны облучения при обеззараживании материалов, поступающих по транспортерам в зону обеззараживания (облучения): V - скорость рабочего органа магистрального транспортера 7-1, 7-2, 7-3 - продукты (материалы), поступившие на магистральный транспортер с заметными интервалами между ними (фиг.2, а) и почти без этих интервалов (фиг.2, б); t - время движения продуктов по магистральному транспортеру, с; Р - требуемая облученность, кВт/м; Р - нерегулируемая облученность в расчете на наиболее массивный продукт (материал); Р, Р, Р - требуемая облученность для продуктов 7-1, 7-2, 7-3; Д, Д, Д - требуемая доза облучения для продуктов 7-1, 7-2, 7-3; Эк - наибольшая экономия энергии на обеззараживание при введении новой автоматизации; Эк - реальная экономия энергии на обеззараживание при ручном операторском управлении включением и выключением ускорителя электронов по результатам телеметрического визуального контроля поступления партии продуктов 7-1, 7-2, 7-3 в зону облучения и контроля выхода их из нее; Эк - наименьшая экономия энергии на обеззараживание при ручном операторском управлении, без запаса по дозе облучения и при наименьших не устранимых промежутках между продуктами.
Устройство содержит ускоряющую структуру ускорителя электронов 1 с выходным направляющим раструбом 2 ускорителя электронов, направленным на ленточный или планчатый магистральный транспортер 3 для перемещения обеззараживаемой продукции, исполнительный элемент электропривода 4 магистрального транспортера, при этом в устройство введены измерительный транспортер 5 с исполнительным элементом электропривода 6 измерительного транспортера 5, задатчик скорости рабочих органов обоих транспортеров 7, регулятор скорости рабочих органов обоих транспортеров 8, силоизмерительный тензометрический датчик 9 измерительного транспортера 5, вычислитель мгновенной по времени массовой загрузки 10 измерительного транспортера 5, задатчик расстояния 11 между выходом измерительного транспортера 5 и началом зоны облучения, элемент управляемой временной задержки 12, задатчик размера зоны облучения 13 по длине магистрального транспортера 3, задатчик дозы облучения 14, вычислительный блок 15, регулятор напряжения питания ускоряющей структуры 16 ускорителя электронов 1, причем вход исполнительного элемента электропривода 6 измерительного транспортера 5 соединен с входом исполнительного элемента электропривода 4 магистрального транспортера 3 и с выходом регулятора скорости рабочих органов обоих транспортеров 8, выход силоизмерительного тензометрического датчика 9 измерительного транспортера 5 подключен к первому входу вычислителя мгновенной по времени массовой загрузки 10 измерительного транспортера 5, второй вход которого соединен с выходом задатчика скорости рабочих органов обоих транспортеров 7, с входом регулятора скорости рабочих органов обоих транспортеров 8, с первым входом элемента управляемой временной задержки 12, с первым входом вычислительного блока 15, второй, третий и четвертый входы которого подключены соответственно к выходу задатчика размера зоны облучения 13 по длине магистрального транспортера 3, к выходу задатчика дозы облучения 14, к выходу элемента управляемой временной задержки 12, второй и третий входы которого подключены соответственно к выходу задатчика расстояния 11 между выходом измерительного транспортера 5 и началом зоны облучения и к выходу вычислителя мгновенной по времени массовой загрузки 10 измерительного транспортера 5, а выход вычислительного блока 15 через регулятор напряжения питания ускоряющей структуры 16 ускорителя электронов 1 соединен с входом ускоряющей структуры ускорителя электронов 1.
Устройство (фиг.1) работает следующим образом. Режим работы ускоряющей структуры ускорителя электронов 1 с выходным направляюшим раструбом 2 определяется задатчиком дозы облучения 14. Скорость измерительного транспортера 5 и ленточного или планчатого магистрального транспортера 3 для перемещения обеззараживаемой продукции определяется задатчиком скорости рабочих органов обоих транспортеров.
Обеззараживаемый материал 22, 23, 24 в виде, например, упаковок с кормом или с мясом бройлеров загружается на измерительный транспортер 5, который может располагаться как в помещении для радиационного обеззараживания пучками ускоренных электронов, так и вне этого помещения. В любом случае ручная загрузка при работающем ускорителе электронов целесообразна в другом помещении, что достигается либо удлинением магистрального транспортера 3, либо установкой добавочного промежуточного транспортера в линию обеззараживания. Вычислительный блок 15 по поступающим в него сигналам скорости от задатчика скорости рабочих органов обоих транспортеров 7, длины облучаемого участка магистрального транспортера 3 от задатчика размера зоны облучения 13, дозы облучения от задатчика дозы облучения 14, а также по задержанному сигналу мгновенной по времени массовой загрузки от вычислителя мгновенной по времени массовой загрузки 10 измерительного транспортера 5 вырабатывает корректирующий сигнал для регулятора напряжения питания ускоряющей структуры 16 ускорителя электронов 1.
В результате в момент времени поступления передней части продукта в зону облучения корректируется энергетический режим электронного обеззараживания в соответствии с массой данного продукта (фиг.2). В момент выхода задней части продукта из зоны облучения ускоритель переходит в режим холостого хода без излучения электронов. До поступления в зону облучения очередной упаковки с обеззараживаемым материалом осуществляется режим экономии энергии излучения, пучки ускоренных электронов отсутствуют, поскольку значение задержанного сигнала на четвертом входе вычислительного блока 15 равно нулю. Поэтому энергосбережение тем больше, чем больше промежутки между загруженными на транспортерную линию обеззараживаемыми продуктами (фиг.2, а). При загрузке продуктов вплотную друг к другу экономия энергии достигается за счет различий между общепринятым постоянным режимом облучения схожих по качеству продуктов с различными массами и устанавливаемым автоматически для каждого такого продукта отдельным режимом обеззараживания с меньшей мощностью излучения (фиг.2, б).
Таким образом, расширяются также и функциональные возможности способа и устройства, поскольку обеспечивается энергосберегающее автоматизированное управление обеззараживанием кормов и продуктов животноводства и птицеводства. При этом обеспечивается точное обеззараживание продуктов с различной массой, поскольку производится контроль их массы и соответствующее регулирование режима облучения данного продукта. Полная автоматизация процесса энергосберегающего обеззараживания полностью исключает необходимость присутствия в помещении с ускорителем электронов обслуживающего персонала при непрерывной многочасовой работе технологической линии по обеззараживанию кормов и продуктов животноводства и птицеводства с соответствующей необходимостью непрерывной многочасовой ручной загрузки оборудования.