СВЕРХВЫСОКОЧАСТОТНАЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ МОДИФИКАЦИИ ПОЛИМЕРНЫХ ПЛЕНОК

Полезная модель относится к области нефтехимической промышленности, в частности к производству липких полимерных пленок.
Известна сверхвысокочастотная электромагнитная установка для модификации полимерных пленок, включающая генератор электромагнитного излучения СВЧ-диапазона, рабочую камеру-резонатор, ленточный транспортер, узлы загрузки и выгрузки материалов, по меньшей мере, два цилиндрических барабана, расположенных под углом от 15° до 75° к направлению движения ленты, каналы для подачи клеящей композиции на полимерную пленку расположены над рифленым цилиндрическим барабаном. [Патент РФ №118818, МПК H05B 6/64, Сверхвысокочастотная электромагнитная установка для модификации полимерных пленок / Абакачева Е.М., Киреев К.А., Маликов Р.М., Сулейманов Д.Ф., Шулаев Н.С.; Заявлено 27.12.2010; Опубл.: 27.07.2012].
Недостатком данной установки являются значительные габаритные размеры, в частности, длина.
Полезная модель позволяет решить техническую задачу создания промышленной установки по модификации полимерной пленки с достижением следующего технического результата - снижения габаритных размеров
Сущность полезной модели заключается в том, что установка для модификации полимерных пленок, включающая генератор электромагнитного излучения СВЧ-диапазона, рабочую камеру - резонатор, направляющие ролики, узлы загрузки и выгрузки материалов, по меньшей мере, два цилиндрических барабана, причем первый, по ходу движения пленки, имеет рифленую поверхность, каналы для подачи клеящей композиции на модифицированную полимерную пленку имеет излучающую антенну, образующую с поверхностью полимерной пленки угол от 1° до 45°.
Кроме того, направляющие ролики обеспечивают, по меньшей мере, два перегиба пленки в направлении движения на 180°.
На фиг. 1 представлена принципиальная схема СВЧ-установки.
На фиг. 2 представлена зависимость высоты и производительности аппарата от угла наклона излучающей антенны.
На фиг. 3 представлена зависимость длины установки от угла наклона излучающей антенны и количества ходов пленки,
СВЧ-установка состоит из следующих основных элементов: узла 1 загрузки обрабатываемого материала, рабочей камеры - резонатора 2 СВЧ-излучения, узла 3 генерации СВЧ-излучения, излучающей антенны 4, мембраны 5, направляющих роликов 6, цилиндрического рифленого барабана 7, гладкого цилиндрического барабана 8, каналов 9 для подачи клеящей композиции на модифицированную полимерную пленку 10, расположенных над рифленым цилиндрическим барабаном, узла 11 выгрузки продукта (фиг. 1).
Работа СВЧ-установки осуществляется следующим образом. Полимерная пленка 10, подвергаемая модификации, через узел загрузки 1 попадает на направляющие ролики 6. Направляющие ролики 6 размещаются в резонаторе 2 электромагнитного излучения, а на выходе из резонатора 2 на пленку 10 наносится клеящая композиция, подаваемая на цилиндрический рифленый барабан 7 через каналы 9, и распределяется по поверхности ленты гладким цилиндрическим барабаном 8. Далее движется к узлу 11 выгрузки продукта.
Электромагнитное излучение (с частотой 2450 МГц) создается СВЧ-генератором 3 и излучается в корпус установки с помощью излучающей антенны 4. Мембрана 5, проницаемая для СВЧ-излучения, предохраняет от попадания испаряемой влаги.
Расстояние Н от поверхности модифицируемой пленки до излучающих антенн выбирается из условия наиболее эффективного воздействия электромагнитного излучения СВЧ-диапазона вдоль всей ленты обрабатываемого материала. Для обеспечения полного поглощения энергии электромагнитного излучения количество отражений электромагнитного излучения или количество слоев полимерной пленки должно обеспечивать равенство суммарной толщины обрабатываемого материала и максимальной глубины проникновения электромагнитного излучения в материал, что позволяет исключить балластную нагрузку. Необходимо, чтобы поверхность рабочей камеры не поглощала энергию электромагнитного поля, что позволит обеспечить многократное взаимодействие с полимерной средой.
Таким образом, количество отражений электромагнитного излучения или количество слоев полимерной пленки равно
где δ - максимальная глубина проникновения, м.
d - толщина пленки, м.
Возможно три типа покрытий внутренней камеры: эмалированное, специальное устойчивое и нержавеющее.
Первый тип представляет собой наиболее часто встречающееся покрытие камеры микроволновой печи.
Второй тип, в отличие от эмалированного, разработан специально для СВЧ-печей, обладает особой устойчивостью и прочностью, необходимыми при смене температур, легко чистится и не подвержен деформации. К этому типу покрытий можно отнести покрытия из керамики и биокерамики, а также покрытия, обладающие специальными противобактериальными свойствами, к ней не прилипают загрязнения и при чистке на ней не образуются царапины.
Третий вид внутренней поверхности камеры: нержавеющее. К их особым свойствам следует отнести повышенную устойчивость к тепловым режимам, прочность, долговечность.
Оптимальную удельную энергию излучающей системы можно определить из экспериментальных исследований по известной удельной мощности облучения по формуле:
уд
где P - оптимальная удельная мощность, кВт/кг;
τ - время экспозиции, с Скорость протяжки ленты и мощность излучения для процесса модификации определяется производительностью установки.
где G - производительность, кг/с;
d - толщина пленки, м;
b - ширина пленки, м;
3
ρ - плотность материла, кг/м.
В случае, когда излучатель образует угол с поверхностью обрабатываемого материала, необходимо, чтобы выполнялось условие о смещении отраженного сигнала в излучающую систему. Это возможно только в том случае, когда отраженное излучение в продольном направлении превышает или равен диаметру излучающей антенны, который в свою очередь равен ширине обрабатываемого материала.
Высота камеры определяется как
где D - диаметр антенны, м;
α - угол наклона антенны к модифицируемому материалу. Длина камеры определится как
3
Для установки, представленной в цитируемом патенте РФ на полезную модель №118818, были получены следующие значения габаритных размеров СВЧ-камеры при обработке пленки поливинилхлоридной плотностью 1400 кг/м, шириной 0,45 м, толщиной 0,6 мм и глубиной проникновения электромагнитного излучения сверхвысокочастотного диапазона: высота 0,225 м, значение длины будет стремиться к бесконечности и не может быть определено по данной методике, что затрудняет создание мобильных установок для модификации изоляционных покрытий трубопроводных систем.
Этих недостатков лишена установка, в которой излучающая антенна образует угол с поверхностью модифицируемой пленке и у которой направляющие ролики обеспечивают, по меньшей мере, два перегиба пленки в поперечном направлении на 180°. В этом случае при двух перегибах в поперечном направлении установка будет иметь следующие габаритные размеры: высота 0,869 м, длина 12,94 м.
Производительность находится в зависимости от угла наклона излучающей антенны и не зависит от количества ходов пленки.
Мощность излучения магнетрона будет определяться производительностью установки и необходимой удельной теплотой электромагнитного поля микроволнового диапазона. Габаритные размеры установки и мощность излучающей системы позволяют создавать мобильные установки по модификации изоляционных покрытий.
Предлагаемая сверхвысокочастотная электромагнитная установка позволяет значительно уменьшить габаритные размеры рабочей камеры, улучшить качество продукции и существенно снижает загрязнение окружающей среды.