СВЧ-УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТЕРМООБРАБОТКИ ЛИСТОВЫХ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ

Полезная модель относится к СВЧ устройствам для тепловой обработки различных листовых диэлектрических материалов, в частности для нагрева движущихся листовых диэлектрических материалов и может быть использована в электронной, деревообрабатывающей, текстильной и других различных отраслях промышленности.
Известны различные устройства волноводного типа для СВЧ обработки диэлектрических материалов.
Известно устройство для сушки диэлектрических лент, например, кинопленок, содержащее волноводные секции с фланцами на концах и генератор тока сверхвысокой частоты, причем волноводная секция выполнена в виде трубы прямоугольного сечения со щелями для подачи воздуха в основании. (А.С.№448337, МПК F26В 5/02, опубл.08.05.1975 г.)
Известно устройство для тепловой обработки листовых материалов, содержащее соединенные с магнетронами прямоугольные волноводы, собранные в единый сплошной блок и расположенные вдоль обрабатываемого материала с его охватом, при этом щель для прохождения обрабатываемого материала размещена внутри блока прямоугольных волноводов посередине широкой стенки волноводов и вдоль узких стенок прямоугольного волновода (Европейский патент №0071123, МКИ 3 F26B 3/347, опубл. 09.02.1983 г.).
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является установка для тепловой обработки, например, текстильных материалов, содержащая соединенные с магнетронами прямоугольные волноводы, собранные в единый сплошной блок и расположенные вдоль обрабатываемого материала с его охватом, а
щель для прохождения обрабатываемого материала размещена внутри блока прямоугольных волноводов посередине их широких стенок и вдоль узкой стороны прямоугольного волновода, торцы прямоугольных волноводов снабжены волноводными изгибами, причем волноводные изгибы, размещенные на выходе, соединены с защитными устройствами для поглощения избыточной энергии, а волноводные изгибы, выполненные на входе, через коаксиально-волноводные переходы соединены с магнетронами. Каждый прямоугольный волновод запитан от индивидуального магнетрона. Размер длины прямоугольного волновода составляет не менее трех длин волн рабочей частоты магнетрона (Патент РФ №2159992; МПК 7 Н05В 6/64, F26B 23/08, D06C 7/00; опубл. 27.11.2000.)
Недостаток известных конструкций состоит в том, что толщина d обрабатываемых листовых диэлектрических материалов должна быть меньше, чем одна третья часть размера широкой стенки волновода. Эту оценку можно провести и по длине волны источника СВЧ энергии:
d<0,2·λ, где: λ - длина волны источника СВЧ энергии. В настоящее время для промышленных целей необходимо равномерно нагревать материалы, толщина которых составляет d>0,3·λ.
Технической задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является обеспечение равномерного нагрева обрабатываемого диэлектрического материала, толщина которых составляет d>0,3·λ.
Поставленная техническая задача решается тем, что в СВЧ устройстве для термообработки листовых диэлектрических материалов, содержащем, по меньшей мере, одну секцию, включающую два волновода с выполненной щелью для прохождения обрабатываемого листового диэлектрического материала, каждый из которых соединен с индивидуальным источником СВЧ-энергии и защитным устройством для поглощения избыточной энергии, согласно предложенной полезной модели, в секции волноводы размещены перпендикулярно направлению движения обрабатываемого диэлектрического материала и расположены относительно друг друга во
взаимно-противоположных направлениях распространения энергии электромагнитного поля сверхвысоких частот секциями, устройство дополнительно снабжено, по меньшей мере, двумя расположенными относительно друг друга во взаимно-противоположных направлениях распространения энергии электромагнитного поля сверхвысоких частот секциями, каждая из которых включает две состоящие из штырей, связок и пластин периодические замедляющие системы, соединенные с индивидуальными источниками СВЧ энергии и защитными устройством для поглощения избыточной энергии, периодические замедляющие системы в каждой секции расположены перпендикулярно направлению движения обрабатываемого диэлектрического материала, а относительно друг друга размещены во взаимно-противоположных направлениях распространения энергии электромагнитного поля сверхвысоких частот, при этом все секции соединены последовательно в направлении прохождения обрабатываемого листового диэлектрического материала.
Кроме того, в волноводы выполнены идентичными.
Кроме того, периодические замедляющие системы выполнены идентичными.
Кроме того, в каждом волноводе щель для прохождения обрабатываемого листового диэлектрического материала выполнена в середине широкой стенки волновода и расположена параллельно узкой стенки волновода.
Технический результат заключается в обеспечении равномерности нагрева обрабатываемого диэлектрического материала по всей толщине листа за счет того, что распределения температурных полей в диэлектрическом материале после прохождения волноводов и секций на основе замедляющих систем имеют взаимодополняющий характер, и суперпозиция этих полей создает равномерное распределение температуры по толщине материала.
Сущность полезной модели поясняется рисунками, где
на фиг.1 представлено в продольном сечении заявляемое СВЧ устройство для термообработки листовых диэлектрических материалов.
на фиг.2 представлены графики теоретических (1) и экспериментальных (2) характеристик распределения температуры по толщине материала после прохождения волноводов, также графики теоретических (3) и экспериментальных (4) характеристик распределения температуры по толщине материала после прохождения замедляющих систем.
на фиг.3 представлены графики теоретических (5) и экспериментальных (6) характеристик распределения температуры по толщине материала после прохождения заявляемого СВЧ устройства.
Предложенное СВЧ устройство для термообработки листовых диэлектрических материалов содержит (фиг.1), по меньшей мере, одну секцию, включающую два идентичных волновода 1 каждый из которых соединен с индивидуальным источником СВЧ энергии и защитным устройством для поглощения избыточной энергии (на фиг.1 не показаны). Волноводы 1 размещены перпендикулярно направлению движения обрабатываемого диэлектрического материала 3 и расположены относительно друг друга во взаимно-противоположных направлениях распространения энергии электромагнитного поля сверхвысоких частот секциями,
В каждом волноводе 1 выполнена щель 4 для прохождения обрабатываемого листового диэлектрического материала. Щель 4 выполнена в середине широкой стенки волновода 1 и расположена параллельно узкой стенки волновода.
Устройство содержит, по меньшей мере, две расположенные относительно друг друга во взаимно-противоположных направлениях распространения энергии электромагнитного поля сверхвысоких частот секции. Каждая секция включает идентичные периодические замедляющие системы 2, соединенные с индивидуальными источниками СВЧ энергии и
защитными устройством для поглощения избыточной энергии (на фиг.1 не показаны). Каждая периодическая замедляющая система 2 состоит из штырей 5, элементов типа «связка» 6 и пластин 7. Пластины 5 имеют электрический контакт с каждым штырем 5. Периодические замедляющие системы 2 в каждой секции расположены перпендикулярно направлению движения обрабатываемого диэлектрического материала 3, а относительно друг друга размещены во взаимно-противоположных направлениях распространения энергии электромагнитного поля сверхвысоких частот.
Все секции соединены последовательно в направлении прохождения обрабатываемого листового диэлектрического материала как показано на фиг.1.
10
Закон распределения температуры в диэлектрическом материале 3 в волноводах 1 описывается для волны типа H функцией:
где: T(0) - температура в центре широкой стенки волновода при .
Закон изменения температуры по толщине материала в замедляющих системах определяется экспоненциальной зависимостью:
где Т(0) - температура на поверхности материала (замедляющей системы).
к - волновое число свободного пространства ;
ε′ - действительная составляющая относительной диэлектрической проницаемости листового материала;
ε″ - комплексная составляющая относительной диэлектрической проницаемости листового материала;
зам
k - коэффициент замедления ;
зам
λ - длина волны в замедляющей системе.
В качестве примера, иллюстрирующего работу устройства, ниже приведены графики распределения температуры по толщине обрабатываемого листового диэлектрического материала с коэффициентом теплопроводности  и следующими параметрами:
На фиг.2 представлены графики теоретических (1) и экспериментальных (2) характеристик распределения температуры по толщине обрабатываемого диэлектрического материала после прохождения волноводов, а также графики теоретических (3) и экспериментальных (4) характеристик распределения температуры по толщине обрабатываемого диэлектрического материала после прохождения замедляющих систем.
Суперпозиция характеристик распределения температурного поля после прохождения волноводных секций и секций на основе замедляющих систем имеют взаимодополняющий характер, и суперпозиция этих полей создает равномерное распределение температуры по толщине материала, что наглядно видно из представленных на фиг.3 графиков теоретических (5) и экспериментальных (6) характеристик распределения температуры по толщине обрабатываемого диэлектрического материала после прохождения заявляемого СВЧ устройства. Максимальный разброс температурного поля по толщине обрабатываемого диэлектрического материала не превышает 5%.
Таким образом, предложенное СВЧ устройство обеспечивает равномерный нагрев обрабатываемого листового диэлектрического материала,