Установка СВЧ непрерывно-поточного действия с полусферическими резонаторами для вытопки пасечного воска с отделением меда
CONTINUOUS-FLOW MICROWAVE UNIT WITH HEMISPHERICAL RESONATORS FOR MELTING BEE WAX WITH HONEY SEPARATION

Предлагаемое изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано для вытопки воска с отделением меда из пчелиного воскового сырья (забрус, обрезки, зачистка) в пасечных условиях.
Известно
, что в условиях пасеки, восковое сырье перерабатывают в паровых воскотопках, разных конструкций.  Например, для термообработки пасечного воскового сырья применяют воскопрессы, высокотемпературные воскотопки ВВТ-1П «Мелисса», центрифуги-воскотопки ПВЦС-1М и т.п. Принцип действия их основан на вытопке воска за счет пара и отделении мервы фильтрованием или прессованием. Но собранное восковое сырье содержит достаточно много меда, а в воскотопке отделить мед от воска не удается. Поэтому предлагается отделить мед от воска в процессе термообработки  воскового сырья в электромагнитном поле сверхвысокой частоты. Учитывая, что кристаллизованный мед начинает плавиться при температуре 40-45°С, а пчелиный воск плавится при температуре 62-70°С, предлагается провести термообработку сырья в двух резонаторах.
Известна
СВЧ-установка
непрерывного действия с двумя резонаторами для отделения меда от вытапливаемого воскового сырья [1, патент № 2737142].  Установка содержит сферический резонатор и плотно прилегающий к поверхности горизонтально расположенный тороидальный резонатор. Внутри сферического резонатора вращается диэлектрический перфорированный диск. На обоих резонаторах расположены магнетроны с пространственным сдвигом на 120 градусов.
Недостаток.
Из-за того, что плотность меда выше, чем плотность пасечного воска, часть меда за счет центробежной силы сбрасывается в тороидальный резонатор, т.е. не успевает стекать через перфорированный диск. Поэтому разрабатывается СВЧ-установка непрерывно-поточного действия с полусферическими резонаторами для вытопки пасечного воска с отделением меда.
Известна СВЧ-установка
с взаимосвязанными цилиндрическими резонаторами для термообработки воскового сырья в непрерывном режиме. [2, патент № 2740095]. Горизонтально расположенные цилиндрические резонаторы состыкованы между собой с помощью прижимного кольца. Внутри резонаторов последовательно на одном диэлектрическом валу расположены два нагнетательных шнека  с измельчающим механизмом между ними. Первоначальные витки  первого нагнетательного шнека выполнены из неферромагнитного материала, а последующие его витки и витки второго нагнетательного шнека  выполнены из фторопласта. На боковых поверхностях резонаторов установлены маломощные магнетроны с воздушным охлаждением. Нижние части резонаторов перфорированы и под ними расположены неферромагнитные приемные емкости  с заслонками.
Недостаток.
У цилиндрических резонаторов собственная добротность на много ниже, чем у полусферических резонаторов, следовательно, сверхвысокочастотная установка обладает низким КПД.
Технической задачей является разработка установки непрерывно-поточного действия с резонаторами, обладающими высокой собственной добротностью и обеспечивающими вытопку пчелиного воска после отделения меда от воскового сырья воздействием электромагнитного поля сверхвысокой частоты (ЭМПСВЧ, частота 2450 МГц, длина волны 12,24 см) соответствующей дозы для воска и меда.
Технический результат достигается тем, чтоСВЧ-установка непрерывно-поточного действия с полусферическими  резонаторами для вытопки пасечного воска с отделением меда содержит две неферромагнитные полусферы, состыкованные с общим вертикально расположенным неферромагнитным кольцевым диском, образуя полусферические резонаторы, на поверхности которых по наибольшему периметру расположены магнетроны воздушного охлаждения со сдвигом на 120 градусов, излучатели которых направлены внутрь резонаторов,
причем внутри полусферических резонаторов, через отверстие кольцевого диска, проложен фторопластовый нагнетательный шнек, у которого первый и центральный витки неферромагнитные, а над первым неферромагнитным витком расположена неферромагнитная приемная емкость, а шаг витков не более, чем две глубины проникновения волны,
при этом нижняя часть фторопластового корпуса нагнетательного шнека перфорирована, а диэлектрический вал шнека соединен с валом электродвигателя, расположенного с наружной стороны полусферического резонатора, причем снизу полусфер прикреплены запредельные волноводы с шаровыми кранами.
Техническое решение поясняется чертежами, где
на фиг. 1 приведено пространственное изображение СВЧ-установки непрерывно-поточного действия с полусферическими  резонаторами для вытопки пасечного воска с отделением меда;
на фиг. 2 приведено пространственное изображение СВЧ-установки непрерывно-поточного действия с полусферическими  резонаторами для вытопки пасечного воска с отделением меда (в разрезе);
на фиг. 3 приведено схематическое изображение СВЧ-установки непрерывно-поточного действия с полусферическими  резонаторами для вытопки пасечного воска с отделением меда;
на фиг. 4 приведена полусфера с магнетронами и запредельным волноводом;
на фиг. 5 приведен шнек с диэлектрическими и неферромагнитными витками;
на фиг. 6 приведены диэлектрический корпус шнека с неферромагнитной приемной емкостью;
на фиг. 7 приведен неферромагнитный кольцевой диск СВЧ-установки непрерывно-поточного действия с полусферическими  резонаторами для вытопки пасечного воска с отделением меда содержит:
1, 2 – перфорированные полусферические резонаторы;
3 − неферромагнитный диск – общее основание резонаторов;
4 – фторопластовая труба (корпус шнека);
5 – фторопластовые витки нагнетательного шнека;
6 – фторопластовый вал;
7 – перфорированная часть фторопластовой трубы;
8 – запредельные волноводы;
9 – шаровые краны; 10 – электропривод нагнетательного шнека;
11 – приемная емкость из неферромагнитного материала с заслонкой;
12 – неферромагнитные витки нагнетательного шнека; 13 – магнетроны.
СВЧ-установки непрерывно-поточного действия с полусферическими  резонаторами для вытопки пасечного воска с отделением меда (фиг. 1, 2, 3) содержит  две неферромагнитные полусферы 1, 2, состыкованные с общим вертикально расположенным неферромагнитным кольцевым диском 3, образуя полусферические резонаторы. На поверхности полусфер 1, 2 по наибольшему периметру расположены магнетроны 13 воздушного охлаждения со сдвигом на 120 градусов, излучатели которых направлены внутрь резонаторов. Внутри полусферических резонаторов 1, 2, через отверстие кольцевого диска 3, проложен фторопластовый нагнетательный шнек (корпус 4, диэлектрические витки 5), у которого первый и центральный витки 12 неферромагнитные, а шаг витков не более, чем две глубины проникновения волны. Над первым неферромагнитным витком расположена неферромагнитная приемная емкость 11. Нижняя часть 7 фторопластового корпуса 4 нагнетательного шнека перфорирована, а диэлектрический вал 6 шнека соединен с валом электродвигателя 10, расположенного с наружной стороны полусферического резонатора 1. Снизу полусфер 1, 2 прикреплены запредельные волноводы 8 с шаровыми кранами 9.
Технологический процесс вытопки пасечного
воска с отделением меда
в СВЧ-установке непрерывно-поточного действия с полусферическими  резонаторами происходит следующим образом.
о
Загрузить приемную емкость 11 восковым сырьем, предварительно закрыв заслонку. Закрыть шаровые краны 9 на запредельных волноводах 8. Включить электропривод 10 для вращения витков 5, 12 нагнетательного шнека во фторопластовом корпусе 4 и с фторопластовым валом 6. Открыть заслонку в приемной емкости. Если  сырье, попадая в межвитковые пространства нагнетательного шнека, окажется в первом полусферическом резонаторе 1 следует включить сверхвысокочастотные генераторы 13 (магнетроны), каждый из которых возбуждает электромагнитное поле сверхвысокой  частоты (12,24 см, 2450 МГц). Напряженности электрического поля от каждого  генератора интерферируются. Первый и центральный витки, выполненные из неферромагнитного материала, ограничивают распространение электромагнитных волн за пределами полусферы 1. Толщина сырья в межвитковом пространстве не превышает две глубины волны, поэтому восковое сырье нагревается счет токов поляризации равномерно и избирательно в соответствии значениям фактора диэлектрических потерь меда и воска. При достижении температуры до 40 С увеличивается текучесть меда, и он просачивается через перфорированную часть 7 фторопластового корпуса шнека 4. Воск с помощью витков 5, 12 нагнетательного шнека попадает во второй полусферический резонатор, где доза воздействия ЭМПСВЧ другая, чем в первом резонаторе, достаточная, чтобы нагреть до температуры плавления 63,5-63,7 °С.
Частота вращения вала электродвигателя и удельные мощности генераторов в каждом резонаторе согласованы с необходимой температурой для меда и воска (до 40 °С для меда и до 63,7 °С для воска). Накопленный мед в первом полусферическом резонаторе и жидкий воск во втором полусферическом резонаторе слить через соответствующие запредельные волноводы 8, открыв шаровые краны 9. После завершения термообработки всего объема воскового сырья выключить сверхвысокочастотные генераторы 13, электропривод и слить весь мед и воск. Далее провести санитарную обработку, для чего предусмотрены смотровые дверца из мелкоячеистой сетки, которая предотвращает проникновения микроволнового излучения из резонаторов наружу. Через эти дверца можно осуществить визуальный контроль процесса. Датчики температуры установлены рядом запредельными волноводами 8.
Производительность установки зависит от количества СВЧ-генераторов, от состояния исходного пчелиного воскового сырья.
Источник информации:
1. Патент № 2737142 РФ, МПК С11В11/00. СВЧ-установка для отделения меда от вытапливаемого воскового сырья в резонаторах непрерывного действия /Новикова Г.В., Михайлова О.В., Белова М.В., Шевелев А.В., Казаков А.В.; заявитель и патентообладатель НГИЭУ (RU). – № 2020108477; заявл. 21.02.2020. Бюл. № 33 от 25.11.2020.
2. Патент № 2740095 № РФ, МПК С11В11/00. СВЧ-установка с взаимосвязанными цилиндрическими резонаторами для термообработки воскового сырья в непрерывном режиме / Новикова Г.В., Михайлова О.В., Сторчевой В.Ф. Просвирякова М.В., Шевелев А.В.; заявитель и патентообладатель НГИЭУ (RU). – № 2020108478; заявл. 28.02.2020. Бюл. № 2 от 11.01.2021.