УСТАНОВКА ДЛЯ СВЧ-ОБРАБОТКИ МАТЕРИАЛОВ С РАЗЛИЧНЫМИ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИМИ СВОЙСТВАМИ

Полезная модель относится к области электротехнологии, в частности, к СВЧ-установкам для обработки материалов с различными диэлектрическими свойствами в потоке или в периодическом режиме.
Известна установка для сушки материалов (авт. свид. №1522006, МПК: F26B 3/347), содержащая сушильную камеру в виде рабочего волновода, снабженную блоком загрузки-выгрузки материала, подключенные к камере СВЧ-генератор с волноводом связи, вентилятор и приемник-утилизатор СВЧ-энергии.
Недостатками данной установки являются неравномерность нагрева обрабатываемого материала в волноводной камере, низкая энергетическая эффективность установки, особенно при малой загрузке камеры, высокий уровень паразитного излучения в окружающее пространство через загрузочный и разгрузочный блок, а также невозможность использования установки для нетепловой модифицирующей СВЧ-обработки полимерных материалов с малым тангенсом угла диэлектрических потерь.
Также известно устройство для СВЧ-обработки сыпучих материалов (авт. свид. №1378089, МПК: Н05В 6/64), содержащее СВЧ-генератор, устройство связи, камеру с размещенным в ней блоком загрузки-выгрузки материала, вентилятор, балластный поглотитель, расположенный под днищем лотка для обрабатываемого материала, при этом камера и устройство связи выполнены в виде волноводов, связанных между собой по широкой стенке.
Недостатками устройства являются неравномерный нагрев обрабатываемого диэлектрического материала из-за одностороннего направления облучения, особенно имеющего низкую теплопроводность, в случае, когда он представляет собой толстый слой, а также перегрев обрабатываемого диэлектрического материала в пучностях стоячей волны, возникающей за счет отражений электромагнитной волны от стенок камеры.
Наиболее близкой по технической сущности к заявленному техническому решению является комбинированная установка для СВЧ-обработки материалов с различными диэлектрическими свойствами (патент №86373, МПК: Н05В 6/64), содержащая источники СВЧ-энергии и соединенную с ними через линии передачи и излучатели СВЧ-энергии камеру с размещенным в ней блоком загрузки-выгрузки материала, предназначенную для модифицирующей СВЧ-обработки полимерного материала с низким тангенсом угла диэлектрических потерь. Через приемные рупоры СВЧ-энергии, установленные напротив излучателей СВЧ-энергии линии передачи, СВЧ-энергия поступает в дополнительную камеру, снабженную блоком загрузки-выгрузки материала, установленную параллельно основной камере и предназначенную для термообработки материалов с большим тангенсом угла диэлектрических потерь.
Недостатками установки являются отсутствие согласующего элемента между излучателями СВЧ-энергии и материалом с малым тангенсом угла диэлектрических потерь, устраняющего отражение поступающей в камеру части СВЧ-мощности в сторону источников СВЧ-энергии, и тем самым увеличивающего энергетическую эффективность, а также высокая металлоемкость и значительные габариты за счет использования дополнительной камеры.
Задачей данной полезной модели является создание установки, с меньшими металлоемкостью и габаритами, обеспечивающей снижение потерь СВЧ-энергии при обработке материалов и позволяющей осуществлять одновременную СВЧ-обработку материалов с разными диэлектрическими свойствами, включающую нетепловую модифицирующую СВЧ-обработку полимерного материала с малым тангенсом угла диэлектрических потерь и термообработку материала с большим тангенсом угла диэлектрических потерь.
Поставленная задача достигается тем, что установка для СВЧ-обработки материалов с различными диэлектрическими свойствами содержащая, по крайней мере, один источник СВЧ-энергии, по крайней мере, один излучатель СВЧ-энергии, связанный с источником СВЧ-энергии посредством линии передачи, рабочую камеру с размещенным в ней блоком загрузки-выгрузки обрабатываемого материала, связанную с излучателем СВЧ-энергии, согласно предлагаемому решению, содержит, по крайней мере, один дополнительный блок загрузки-выгрузки обрабатываемого материала, расположенный в рабочей камере, согласующий элемент, выполненный в виде радиопрозрачного диэлектрика, расположенного в рабочей камере между излучателем СВЧ-энергии и первым по направлению распространения СВЧ-волны блоком загрузки-выгрузки обрабатываемого материала, при этом блоки загрузки-выгрузки обрабатываемого материала и согласующий элемент расположены перпендикулярно направлению распространения СВЧ-волны.
Сущность полезной модели поясняется чертежом (фиг.), на котором изображена структурная схема установки. Позициями на чертеже обозначены: 1 - источники СВЧ-энергии; 2 - линии передачи; 3 - излучатели СВЧ-энергии; 4 - рабочая камера; 5 - согласующий элемент; 6 - верхний блок загрузки-выгрузки материала; 7 - материал с малым тангенсом угла диэлектрических потерь; 8 - нижний блок загрузки выгрузки материала; 9 - материал с большим тангенсом угла диэлектрических потерь.
Источники СВЧ-энергии 1, включающие в себя СВЧ-генераторы и источники питания, соединены линиями передачи 2 с излучателями СВЧ-энергии 3, представляющими собой рупорные антенны. Излучатели СВЧ-энергии 3 соединены с рабочей камерой 4, которая содержит расположенные друг под другом перпендикулярно плоскости излучения СВЧ-энергии, согласующий элемент 5 и, по крайней мере, два блока загрузки-выгрузки материала 6 и 8. Между излучателями СВЧ-энергии 3 и верхним блоком загрузки-выгрузки материала 6 механически закреплен согласующий элемент 5, представляющий собой плоский слой радиопрозрачного диэлектрика с толщиной равной четверти длины СВЧ-волны в этом диэлектрике (четвертьволновый согласующий трансформатор). При использовании двух блоков, верхний блок загрузки-выгрузки материала 6, который расположен ближе к согласующему элементу 5, служит для загрузки-выгрузки полимерного материала с малым тангенсом угла диэлектрических потерь 7, а нижний блок загрузки-выгрузки материала 8 служит для загрузки-выгрузки материала с большим тангенсом угла диэлектрических потерь 9. Верхний и нижний блоки загрузки-выгрузки материала 6 и 8 могут быть выполнены, например, в виде замкнутых ленточных конвейеров из радиопрозрачного материала, приводимые в движение отдельными электродвигателями.
Количество источников СВЧ-энергии 1, линий передачи 2, излучателей СВЧ-энергии 3 в установке определяется площадью поверхности обрабатываемых диэлектрических материалов.
Установка работает следующим образом. Через верхний блок загрузки-выгрузки материала 6 в рабочую камеру 4 для модифицирующего нетеплового СВЧ-воздействия подают полимерный материал с малым тангенсом угла диэлектрических потерь 7, а через нижний блок загрузки-выгрузки материала 8 для последующей тепловой обработки подают материал с большим тангенсом угла диэлектрических потерь 9. СВЧ электромагнитные колебания от источников СВЧ-энергии 1 по линиям передачи 2 через излучатели СВЧ-энергии 3 и согласующий элемент 5 поступают к обрабатываемому полимерному материалу с малым тангенсом угла диэлектрических потерь 7. Под действием электромагнитного поля с заданной напряженностью электрического поля Е в полимерном материале осуществляются физико-химические процессы, приводящие к изменениям технологических свойств модифицируемого полимерного материала с малым тангенсом угла диэлектрических потерь 7. Большая часть СВЧ-энергии из-за малого тангенса угла диэлектрических потерь полимерного материала 7 им не поглощается и поступает на диэлектрический материал 9, который имеет большой тангенс угла диэлектрических потерь, а потому, за счет поляризации, поглощает пришедшую на него СВЧ-энергию и нагревается.
Предложенная установка обеспечивает большую энергетическую эффективность, меньшую металлоемкость и габариты по сравнению с прототипом.