УСТРОЙСТВО ДЛЯ СУШКИ СЫПУЧИХ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ

Полезная модель относится к технике термообработки в сверхвысокочастотных (СВЧ) полях сыпучих диэлектрических материалов и может использоваться в фармацевтической, пищевой, химической промышленностях.
Известна установка для сушки сыпучего диэлектрического материала (см. патент РФ на изобретение №2285874, МПК F26B 3/347, опубл. 20.10.2006 г.), включающая рабочую камеру с корпусом в виде прямоугольного параллелепипеда и размещенными в верхней его части СВЧ-генераторами, выходы которых направлены вертикально вниз, загрузочное и разгрузочное устройства, вентилятор, устройства отбора и подачи теплоносителя, пылеулавливающее устройство, при этом она дополнительно снабжена устройством для непрерывного перемещения материала в горизонтальной плоскости, расположенным в корпусе и снабженным приводом, при этом разгрузочное устройство снабжено, по меньшей мере, одним шпальтовым ситом, установленным с возможностью изменения угла его наклона по отношению к потоку разгружаемого материала, пылеулавливающее устройство соединено посредством системы воздуховодов входным патрубком с рабочей камерой, а выходным патрубком посредством трубопровода соединено со входом вентилятора, нагнетающий патрубок которого соединен со шпальтовым ситом.
Недостатками данного устройство является невысокая равномерность СВЧ поля из-за одинакового расположения СВЧ излучателей в виде рупоров прямоугольного сечения, а также регулирование СВЧ мощности с помощью изменения мощности магнетрона, что снижает срок их эксплуатации и надежность работы устройства.
Известно также устройство для термической обработки сыпучих диэлектрических материалов (см. патент РФ на изобретение №2311002, МПК Н05В 6/78, Н05В 6/64, опубл. 20.11.2007 г.), содержащее рабочую камеру, подключенную к СВЧ-генератору, загрузочное и разгрузочное устройства, размещенные диаметрально противоположно на стенке рабочей камеры и транспортирующее устройство, при этом транспортирующее устройство установлено горизонтально и выполнено из радиопроницаемого цилиндра, на поверхности которого по винтовой линии с разрывом установлены металлические лопатки из немагнитного материала, с возможностью изменения угла наклона, на концах которых закреплены гибкие элементы из радиопроницаемого материала, соприкасающиеся с нижней частью камеры, а нижняя часть рабочей камеры выполнена в форме полуцилиндра.
Основным недостатком известного устройства является использование камеры со стоячей волной (см., например, книгу Архангельский Ю.С. СВЧ электротермия / Ю.С.Архангельский. - Саратов: Сарат. гос. техн. ун-т, 1998, с.232-233, 246-247), при которой принципиально невозможно обеспечить равномерную термообработку различных материалов.
Наиболее близким по технической сущности является устройство для сушки сыпучих диэлектрических материалов (см. патент РФ на изобретение №2330225, МПК F26B 3/347, F26B 17/04, опубл. 20.07.2008 г.), содержащее рабочую камеру, привод, загрузочное устройство, регулирующий затвор, излучатели электромагнитной волны сверхвысокой частоты, разгрузочное устройство, пылеулавливающее устройство и вентилятор, при этом оно дополнительно снабжено ленточным конвейером с транспортерной лентой из диэлектрического материала, вентилятор установлен в начале транспортерной ленты конвейера после загрузочного устройства, а излучатели электромагнитной волны сверхвысокой частоты установлены над транспортерной лентой ленточного конвейера и выполнены в виде фазированной антенной решетки, представляющей собой последовательно расположенные рупорные излучатели, при этом в боковых стенках рупоров излучателей установлены с возможностью перемещения вдоль собственных осей формирующие поле зонды, а рупорные излучатели расположены с шагом размещения, определяемым по следующему выражению
где b - шаг размещения рупорных излучателей, представляющий собой расстояние
между рупорами, м; λ - длина волны, м; φ - угол отклонения фронта волны при выходе из рупора, град; а - ширина рупора, м, причем на поде конвейера под транспортерной лентой расположен материал для поглощения излишек энергии электромагнитной волны сверхвысокой частоты.
Недостатком данного устройства является необходимость регулировать СВЧ-излучатели с помощью зондов для равномерной термообработки и обеспечения заданного коэффициента стоячей волны непосредственно перед работой и невозможность их перестройки в процессе термообработки.
Задачей, на решение которой направлена предлагаемая полезная модель, является повышение эффективности процесса сушки и экологической безопасности устройства для сушки сыпучих диэлектрических материалов.
Техническим результатом, достигаемым при осуществлении полезной модели, является повышение качества сушки обрабатываемых диэлектрических материалов за счет обеспечения возможности их равномерной термообработки, а также универсальность относительно обрабатываемого сыпучего материала за счет возможности регулирования оптимального распределения поля в объеме сушильной камеры под заданную нагрузку в зависимости от влажности, размера фракции и диэлектрических свойств материала.
Указанный технический результат достигается тем, что устройство для сушки сыпучих диэлектрических материалов, содержащее бункер для сыпучего материала, ленточный конвейер с транспортерной лентой из диэлектрического материала, привод, магнетроны с рупорными СВЧ-излучателями; последовательно установленными над транспортерной лентой ленточного конвейера, вентилятор с пылеуловителем, приемный бункер для высушенного материала, фасовочное устройство, согласно полезной модели, дополнительно снабжено дозатором, установленным на выходе бункера для сыпучего материала, дискретным двигателем для привода конвейера, тепловой пушкой, установленной в конце активной зоны транспортерной ленты конвейера, экраном с системой ввода/вывода обрабатываемого материала.
Целесообразно, чтобы СВЧ-излучатели были расположены с возможностью равномерного распределения мощности излучения на всю активную зону транспортерной ленты конвейера.
Целесообразно, чтобы раструбы рупорных СВЧ-излучателей были расположены поочередно в 2-х взаимно перпендикулярных плоскостях поляризации.
Предпочтительно, чтобы транспортерная лента была выполнена из инертного керамического радиопоглощающего материала, напыленного на гибкую термостойкую полимерную основу.
Целесообразно, чтобы активная зона СВЧ-излучения составляла в длину не более 6000 мм.
Введение дозатора, установленного на выходе бункера для сыпучего материала, обеспечивает возможность подавать из бункера сыпучий диэлектрический материал тонким слоем на всю ширину непрерывно движущейся транспортерной ленты конвейера в течение всего процесса сушки\. осуществляемого в непрерывном режиме.
Введение дискретного двигателя для привода транспортерной ленты конвейера обеспечивает возможность регулировки скорости движения ленты вручную непосредственно в процессе термообработки, за счет чего качество сушки обрабатываемого материала можно подстраивать непосредственно во время прохождения активной зоны транспортерной ленты путем регулировки скорости движения.
Введение тепловой пушки с пылеуловителем позволяет обеспечить удаление влаги и пыли в процессе термообработки сыпучих диэлектрических материалов.
Введение экрана с системой ввода/вывода обрабатываемого материала позволяет осуществить безопасную работу устройства, обеспечивая защиту персонала от вредного воздействия СВЧ-излучения.
Полезная модель иллюстрируется чертежом, на котором представлена блок-схема предлагаемого устройства для сушки сыпучих диэлектрических материалов. Позиции на чертеже обозначают следующее: 1 - бункер для сыпучего материала; 2 -дозатор; 3 - транспортерная лента конвейера; 4 - дискретный двигатель; 5 - рупорные СВЧ-излучатели с магнетронами и волноводами; 6 - тепловая пушка; 7 - экран для защиты персонала от вредного воздействия СВЧ-излучения; 8 - приемный бункер для высушенного материала.
Устройство для сушки сыпучих диэлектрических материалов содержит бункер 1 для сыпучего материала, дозатор 2, установленный на выходе бункера 1 для сыпучего материала, ленточный конвейер с транспортерной лентой 3 из диэлектрического материала, дискретный двигатель 4 (мощностью до 2 кВт) для привода транспортерной ленты 3 конвейера, магнетроны с рупорными СВЧ-излучателями 5, последовательно установленными над транспортерной лентой 3 ленточного конвейера, тепловую пушку 6 с пылеуловителем для удаления влаги и пыли, установленную в конце активной зоны транспортерной ленты 3 конвейера, экран 7 с системой ввода/вывода обрабатываемого материала, приемный бункер 8 для высушенного материала и фасовочное устройство.
СВЧ-излучатели 5 расположены с возможностью равномерного распределения мощности излучения на всю активную зону транспортерной ленты 3 конвейера. Раструбы рупорных СВЧ-излучателей 5 расположены поочередно в 2-х взаимно перпендикулярных плоскостях поляризации. Транспортерная лента 3 выполнена из инертного керамического радиопоглощающего материала, напыленного на гибкую термостойкую полимерную основу. Активная зона СВЧ-излучения составляет в длину не более 6000 мм.
Сушка осуществляется в непрерывном режиме, при этом сыпучий диэлектрический материал подается из бункера 1 через дозатор 2 тонким слоем 10-30 мм на всю ширину непрерывно движущейся транспортерной ленты 3 шириной до 500 мм, изготовленной из инертного керамического радиопоглощающего материала, напыленного на гибкую термостойкую полимерную основу. Устройство имеет до 18 магнетронов с частотой излучения 2450 МГц и выходной мощностью 800 Вт, которые соединены с секториальными рупорными излучателями посредством отрезков волноводов сечением 90×45 мм. Раструбы рупорных излучателей расположены поочередно в 2-х взаимно перпендикулярных плоскостях поляризации. Оси рупорных излучателей расположены на расстоянии 420 мм, высота расположения рупоров составляет 500 мм над поверхностью диэлектрика. Влажность сыпучего диэлектрического материала на входе в активную зону СВЧ-излучения, длина которой не более 6000 мм, должна составлять 30-50%. Скорость движения транспортерной ленты 3 дискретно регулируется в широких пределах от 10 до 100 мм/с. Влажность высушенного материала на выходе из активной зоны СВЧ-излучения должна составлять не более 3-5%.
Изменяемым параметром, влияющим на сушку материала, является скорость движения транспортерной ленты, на которой он расположен ровным слоем. Скорость движения ленты можно регулировать вручную непосредственно в процессе термообработки. Таким образом, качество сушки обрабатываемого материала можно подстраивать непосредственно во время прохождения активной зоны транспортерной ленты 3 путем регулировки скорости движения.
Устройство для сушки сыпучих диэлектрических материалов работает следующим образом.
Сыпучий материал подается из бункера 1 для сыпучего материала с помощью дозатора 2 ровным слоем на транспортерную ленту 3 ленточного конвейера. В процессе работы в зависимости от влажности материала на выходе можно регулировать скорость его движения в активной зоне СВЧ-излучения, создаваемого излучателями 4 с рупорами и магнетронами частотой излучения 2450 МГц мощностью 900 Вт. Испарившаяся влага непрерывно выдувается из активной зоны СВЧ-излучения горячим воздухом температурой не выше 100°С, для чего в активной зоне присутствует тепловая пушка 6 мощностью до 3 кВт с пылеуловителем, который вместе с влагой удаляет и возможную пыль. Сухой материал влажностью 3-5% подается в приемный бункер 8, после чего фасуется специальным фасовочным устройством.
2
Для безопасной работы устройство накрывается металлическим экраном 7 со специальными отверстиями для ввода/выводы материала. Общая максимальная потребляемая устройством мощность составляет 15-17 кВт. Для монтажа и запуска устройства необходимо помещение, площадью не менее 20 м и высотой не менее 2,5 м, оснащенное трехфазной сетью напряжением 380 В частотой 50 Гц.
При использовании предложенного устройства для сушки сыпучих диэлектрических материалов обеспечивается получение заданной влажности сыпучих материалов при сохранении условий охраны труда, окружающей среды и экологии производства.