КОМБИНИРОВАННАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ СВЧ ОБРАБОТКИ МАТЕРИАЛОВ С РАЗЛИЧНЫМИ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИМИ СВОЙСТВАМИ

Полезная модель относится к области электроники, в частности к СВЧ-устройствам для обработки материалов с различными диэлектрическими свойствами на потоке или в статическом режиме.
Известны различные устройства волноводного и лучевого типа для СВЧ-обработки диэлектрических материалов.
Известна установка для сушки материалов /авт.свид. N 1522006, МПК4 26В 3/347, 10.03.87 г/, содержащая сушильную камеру в виде рабочего волновода, снабженную загрузочным и разгрузочным блоками, подключенными к камере СВЧ-генератора с волноводом связи, вентилятор и приемник-утилизатор СВЧ-энергии. Разгрузочный блок выполнен в виде тройника с перекидным клапаном.
Недостатком установки является неудовлетворительная равномерность нагрева обрабатываемых материалов в волноводной камере, а также низкая энергетическая эффективность установки, особенно при малой разгрузке камеры и при отсутствии ее загрузки, в результате высокого уровня ее паразитного излучения в окружающее пространство через загрузочный и разгрузочный блоки, невозможность использования установки для нетепловой или комбинированной модифицирующей СВЧ обработки полимерных материалов с малым tgδ.
Известно устройство для СВЧ-обработки сыпучих материалов /авт.свид. N 1378089, МПК4 Н05В 6/64, 24.04.86 г/, содержащее СВЧ-генератор, устройство связи, камеру с размещенными в ней блоками загрузки, блоками выгрузки, вентилятором, балластным поглотителем, расположенным под днищем лотка для обрабатываемого материала, при этом камера и устройство связи выполнены в виде волноводов, связанных между собой по широкой стенке, а балластный поглотитель расположен напротив выхода устройства связи, введенного в камеру, вход, которого соединен с выходом СВЧ-генератора.
Недостатком устройства является неравномерный нагрев обрабатываемых диэлектрических материалов, особенно имеющих низкую теплопроводность, в случае, когда они обрабатываются в толстом слое, из-за одностороннего направления облучения; перегрев обрабатываемых диэлектрических материалов в пучностях стоячих волн, возникающих за счет колебаний, отраженных от стенок камеры.
Из известных установок наиболее близкой по технической сущности к предлагаемой является установка для СВЧ-обработки диэлектрических материалов, содержащая камеру с размещенными в ней блоками загрузки-выгрузки, вентилятором, СВЧ генераторами, волноводы с соответствующими излучателями, балластные поглотители. Установка оснащена вибрационно-лотковым или ленточным транспортером, который расположен внутри камеры вдоль ее продольной оси. Излучатели заглушены радиопрозрачными вкладышами. Выходы СВЧ генераторов подключены к входам волноводов, которые своими выходами подключены к соответствующим излучателям, расположенным в плоскости, перпендикулярной продольной оси камеры, симметрично этой оси и с возможностью обеспечения одновременного всестороннего равномерного нагрева обрабатываемых материалов. (Патент №2126606 С1, 6 Н05В 6/64, F24C 7/02, F26B 3/32, 1999.02.20).
Недостатком устройства является низкая энергетическая эффективность установки за счет сброса неизрасходованной прошедшей через обрабатываемый диэлектрик СВЧ энергии в балластный поглотитель, которой может быть достаточно много при обработке полимерных материалов с малым tgδ, таких как полисульфон, поликапроамид, которые можно модифицировать при нетепловой СВЧ обработке (Калганова С.Г. Создание научных основ модифицирующего нетеплового СВЧ воздействия на полимерные материалы. Вестник СГТУ. №4(19). Выпуск 4. 2006 г. С.98-102.).
Задачей данной полезной модели является создание установки, позволяющей осуществлять комбинированную СВЧ обработку, включающую как нетепловую модифицирующую обработку полимерных материалов с малым tgδ, так и тепловую обработку диэлектрических материалов с большим tgδ, при этом обеспечивая всесторонний равномерный нагрев обрабатываемого материала и снижение потерь электрической энергии за счет поглощения всей СВЧ мощности, направленной на обработку.
Указанный технический результат достигается тем, что в установке для СВЧ-обработки материалов с различными диэлектрическими свойствами, содержащей рабочую камеру с размещенными в ней блоками загрузки-выгрузки, источник СВЧ энергии с СВЧ генераторами, волноводы с излучателями энергии, введена дополнительная рабочая камера, предназначенная для термообработки материалов с большим tgδ, которая расположена параллельно основной рабочей камере, предназначенной для обработки материалов с малым tgδ, дополнительная камера установлена в плоскости распространения СВЧ энергии, камеры соединены между собой через приемные рупоры СВЧ энергии и линии передач, при этом приемные рупоры расположены напротив излучателей энергии, а дополнительная рабочая камера снабжена блоками загрузки-выгрузки.
Предлагаемая установка позволяет осуществлять одновременно (комбинированно) обработку материалов с различным tgδ и обеспечение всесторонней равномерной обработки. Модификация полимерного материала осуществляется за счет прохождения через материал с малым tgδ СВЧ энергии, которая после сбора ее приемными рупорами поступает в дополнительную рабочую камеру для обработки материалов с высоким tgδ, где полностью поглощается материалом, обеспечивая, тем самым, резкое снижение потерь электрической энергии.
Сущность полезной модели поясняется чертежом, где на фиг.1 изображена структурная схема установки.
Комбинированная установка для СВЧ-обработки материалов с различными диэлектрическими свойствами содержит рабочую камеру 1, излучатели 2, которые соединены линиями передачи 3 с источниками СВЧ энергии 4, которые включают СВЧ генераторы на магнетроне и источники их питания, приемные рупоры 5, установленные напротив излучателей 2, через линии передачи 6 соединенные с рабочей камерой 7, блоки загрузки-выгрузки 8 материалов из рабочих камер 1 и 7.
Установка работает следующим образом. Через блок загрузки-выгрузки 8 в рабочую камеру 1 подается для модификации полимерный материал 9 с малым tgδ СВЧ электромагнитные колебания подаются в рабочую камеру 1 от источников энергии 4 по линиям передачи 3 через излучатели 2. Под действием электромагнитного поля с заданной напряженностью электрического поля Е в полимерном материале осуществляются физико-химические процессы, приводящие к определенному изменению технологических свойств модифицирующего полимерного материала. Перемещение материала 9 через рабочую камеру 1 осуществляется через блок загрузки-выгрузки 8, что позволяет осуществить равномерную модификацию полимерного материала по всему объему. Большая часть СВЧ энергии, прошедшая через полимерный модифицируемый материал, не поглощенная им, собирается приемными рупорами 5 и через линии передачи 6 поступает в дополнительную рабочую камеру 7, где полностью поглощается в процессе тепловой обработки диэлектрическим материалом 10. Для равномерной термообработки по всему объему диэлектрика 10 его перемещение осуществляется через блок загрузки-выгрузки 8.
Предлагаемая установка позволяет бросовую часть СВЧ энергии использовать для обработки материалов с высоким tgδ, в то время как в известных установках она поглощается балластными поглотителями или излучается в окружающее пространство (паразитное излучение).