Свч-конвективная хмелесушилка непрерывно-поточного действия с полусферическим резонатором

Авторы патента:

Михайлова Ольга Валентиновна (RU)

Новикова Галина Владимировна (RU)

Зиганшин Булат Гусманович (RU)

Сторчевой Владимир Федорович (RU)

Просвирякова Марьяна Валентиновна (RU)

Горячева Наталья Геннадьевна (RU)

F26B3/347 - электромагнитный нагрев, например индукционный или с использованием микроволновой энергии

F26B15/04 - в горизонтальной плоскости

Владельцы патента RU 2770628:

Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Нижегородский государственный инженерно-экономический университет" (НГИЭУ) (RU)

Изобретение может быть использовано в хмелеводческих хозяйствах для сушки свежеубранного хмеля с сохранением потребительских свойств. СВЧ-конвективная хмелесушилка непрерывно-поточного действия с полусферическим резонатором содержит полусферический неферромагнитный резонатор 2 с поворотным перфорированным неферромагнитным основанием 5, установленным на опорных роликах 8 и поворачивающимся за счет электропривода. Диаметр поворотного основания кратен половине длины волны. Полусферический неферромагнитный резонатор 2 состыкован с цилиндрической частью 14 хмелесушилки соосно, к ее боковой поверхности пристыкованы воздуховоды 6 с электрокалорифером 7, причем резонатор 2 разделен на зоны с помощью керамических перфорированных двояковыпуклых перегородок 3. Наверху полусферического резонатора 2 установлены воздухоотводы от каждой зоны и бункер загрузки 1. Под бункером установлен диэлектрический распределитель 13 в виде наклонно расположенных отсеков. По периметру резонатора с наружной стороны расположены волноводы с магнетронами 4 воздушного охлаждения. Над поворотным перфорированным неферромагнитным основанием 5 радиально установлено средство разгрузки 10 в виде отсекателя из диэлектрического материала, напротив отсекателя на поверхности полусферического резонатора предусмотрено выгрузное окно с приемной емкостью 11. Технический результат заключается в поэтапном обезвоживании свежеубранного хмеля в непрерывном режиме с обеспечением электромагнитной безопасности, что позволяет сохранить потребительские свойства хмеля. 8 ил.

Предлагаемое изобретение может быть использовано в хмелеводческих хозяйствах для сушки свежеубранного хмеля с сохранением потребительских свойств.

Известно карусельная сушилка для зерна, содержащая образованую ограждениями и перфорированным днищем, выполненным в виде карусеьной платформы, установленной на опорах с возможностью вращения в горизонтальной плоскости. Под платформой осуществлен подвод конвективного теплоносителя (Патент № 654805 РФ, МПК F26 15/04. Карусельная сушилка / Г.А. Бибик; заявка 2017111431 04.04. 2017. Опубликован от 05.12.2018)[1]. При конвективной сушке прогрев сырья происходит от поверхности внутрь, т.е. градиент температуры направлен к поверхности сырья, следовательно, термовлагопроводность препятствует удалению влаги из сырья.

При воздействии электромагнитного поля сверхвысокой частоты (ЭМПСВЧ) происходит эндогенный нагрев сырья, основанный на явлении поляризации. В сырье колебания молекул связаны с трением частиц между собой, в результате чего в объеме сырья выделяется теплота. Энергия, затрачиваемая на поляризацию, генерируется в сырье в виде теплоты, масса сырья нагревается интенсивно и равномерно (Гинзбург А.С. Расчет и проектирование сушильных установок пищевой промышленности. М.: Агропромиздат. 1985. 336 с.)[2, стр. 256].

Техническая задача - разработка трехсекционной хмелесушилки, обеспечивающей поэтапное обезвоживание свежеубранного хмеля путем конвективно-эндогенного подвода тепла.

Задачей изобретения является разработка СВЧ-конвективной хмелесушилки непрерывно-поточного действия с полусферическим резонатором, обеспечивающей поэтапное обезвоживание хмеля и электромагнитную безопасность.

Инновационная идея состоит в том, что СВЧ-конвективная хмелесушилка с полусферическим резонатором и с двояковыпуклыми керамическими разделителями обеспечит поэтапное обезвоживание свежеубранного хмеля в непрерывном режиме с обеспечением электромагнитной безопасности.

Технический результат достигается тем, что СВЧ-конвективная хмелесушилка непрерывно-поточного действия с полусферическим резонатором содержит полусферический неферромагнитный резонатор с поворотным перфорированным неферромагнитным основанием диаметром, кратным половине длины волны, установленным на опорных роликах и поворачивающимся за счет электропривода,

при этом полусферический резонатор состыкован с цилиндрической частью хмелесушилки соосно, к ее боковой поверхности пристыкованы воздуховоды с калорифером,

причем полусферический неферромагнитный резонатор разделен на зоны с помощью керамических перфорированных двояковыпуклых перегородок, наверху полусферы установлены воздухоотводы от каждой зоны и бункер загрузки, под которым установлен диэлектрический распределитель в виде наклонно расположенных отсеков, а по периметру полусферы с наружной стороны расположены волноводы с магнетронами воздушного охлаждения,

при этом над поворотным перфорированным неферромагнитным основанием радиально установлено средство разгрузки в виде диэлектрического отсекателя, напротив которого на поверхности полусферы предусмотрено выгрузное окно с приемной емкостью.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежами, на которых представлено:

- пространственное изображение СВЧ-конвективной хмелесушилка непрерывно-поточного действия с полусферическим резонатором (общий вид) (фиг. 1);

- пространственное изображение СВЧ-конвективной хмелесушилка непрерывно-поточного действия с полусферическим резонатором (вид спереди в разрезе, с позициями) (фиг. 2);

- пространственное изображение полусферы с керамическими перфорированными двояковыпуклыми перегородками и распределителем (вид снизу) (фиг. 3);

- пространственное изображение полусферы с приемной емкостью, бункером загрузки, воздухоотводами и магнетронами (вид сверху) (фиг. 4);

- пространственное изображение цилиндра с опрными роликами и воздуховодами от калорифера (фиг. 5);

- пространственное изображение поворотного перфорированного основания полусферического резонатора (фиг. 6);

- схематическое изображение технологического процесса в СВЧ-конвективной хмелесушилке (фиг. 7);

- пространственное изображение диэлектрического распределителя под бункером загрузки (фиг. 8).

СВЧ-конвективная хмелесушилка непрерывно-поточного действия с полусферическим резонатором содержит (фиг. 1-8):

- бункер загрузки 1 с заслонкой;

- полусферический резонатор из неферромагнитного материала 2;

- керамические перфорированные двояковыпуклые перегородки 3;

- магнетроны с волноводом 4;

- поворотное перфорированное неферромагнитное основание 5 полусферического резонатора 2;

- воздуховоды 6;

- электрокалорифер 7 для подачи горячего воздуха;

- опорные ролики 8;

- электропривод поворотного неферромагнитного основания 9;

- отсекатель 10 из диэлектрического материала (средство разгрузки);

- приемная емкость 11;

- воздухоотводы влажного воздуха 12;

- диэлектрический распределитель 13 в виде наклонно расположенных отсеков 15 (фиг. 3, 8);

- цилиндрическая часть хмелесушилки 14 (фиг. 5).

СВЧ-конвективная хмелесушилка непрерывно-поточного действия (фиг. 1-8) с полусферическим резонатором содержит полусферический неферромагнитный резонатор 2 с поворотным перфорированным основанием 5, установленным на опорных роликах 8 и поворачивающимся за счет электропривода. Поворотное перфорированное основание выполнено диаметром, кратным половине длины волны (12,24 см, 2450 МГц.). Полусферический резонатор 2 состыкован с цилиндрической частью 14 хмелесушилки, соосно. К боковой поверхности цилиндрической части 14 пристыкованы воздуховоды 6 с электрокалорифером 7 для подачи горячего воздуха под перфорированное неферромагнитное основание полусферического резонатора 2. Полусферический резонатор разделен на зоны с помощью керамических перфорированных двояковыпуклых перегородок 3. Наверху полусферического резонатора 2 установлены воздухоотводы 12, отводящие влажный воздух от каждой зоны и бункер загрузки 1. Под бункером 1 установлен диэлектрический распределитель 13 в виде наклонно расположенных отсеков 15. Это узел равномерного распределения хмеля на поверхности перфорированного основания 5 по радиусу.

По периметру с наружной стороны полусферического резонатора 2 расположены волноводы с магнетронами 4 воздушного охлаждения. Над поворотным перфорированным неферромагнитным основанием 5 радиально установлено средство разгрузки в виде отсекателя 10 из диэлектрического материала. Напротив диэлектрического отсекателя 10 на поверхности полусферического резонатора 2 предусмотрено окно с приемной емкостью 11. Полусферический неферромагнитный резонатор обладает достаточно высокой собственной добротностью, следовательно, КПД эндогенного нагрева хмеля высокий.

Керамические перфорированные двояковыпуклые перегородки 3 позволяют поддерживать свободные электромагнитные колебания разных видов, удовлетворяющие граничным условиям полного внутреннего отражения. Тангенс угла диэлектрических потерь керамики очень маленький (0,003), поэтому керамические перегородки обладает малыми тепловыми потерями. В зависимости от степени выпуклости керамических перфорированных перегородок 3, падающие и отраженные волны можно фокусировать в необходимых местах, обеспечивая тем самым высокую напряженность электрического поля, достаточной для обеззараживания хмеля. Перфорация двояковыпуклых керамических перегородок 3 обеспечивает циркуляцию горячего воздуха между зонами. Одновременно эти керамические перегородки 3 разделяет полусферический резонатор на зоны, где в каждой из них можно обеспечить разные дозы воздействия электромагнитного поля сверхвысокой частоты в процессе поэтапного обезвоживания хмеля.

Диаметр полусферического неферромагнитного резонатора должен быть согласован с длиной волны, тогда его размер обеспечивает совпадение спектра возбуждаемых в нем частот многомодового электромагнитного поля стоячих волн со спектром частот аномальных дисперсий свободной и связанной влаги в процессе удаления из хмеля [1, стр. 264]. Объем полусферического резонатора влияет не только на производительность хмелесушилки и на собственную добротность.

Технологический процесс сушки свежеубранного хмеля в СВЧ-конвективной хмелесушилке с полусферическим резонатором происходит следующим образом (фиг. 7). Включить электропривод 9 поворотного неферромагнитного перфорированного основания 10, после чего основание начинает медленно вращаться. Включить вентилятор и электрокалорифер 7. на определенную производительность и температуру.

Открыть заслонку в бункере загрузки 1. После чего, хмель попадает в диэлектрический распределитель 13 с отсеками. Так как он (13) выполнен в виде наклонно расположенных отсеков 15, то свежеубранный хмель равномерно распределяется по радиусу перфорированного неферромагнитного основания 5 полусферического резонатора 2. По мере поступления хмеля в зоны полусферического резонатора 2 включить соответствующие магнетроны 4 с охлаждающими вентиляторами (на фигурах вентиляторы не показаны). При этом хмель рассыпается равномерно по радиусу поворотного перфорированного неферромагнитного основания 5 полусферического резонатора 2. В каждой зоне полусферического резонатора возбуждается электромагнитные поля сверхвысокой частоты разной дозы, так как происходит поэтапное обезвоживание хмеля. Удельная мощность как отношение мощности генератора к массе хмеля на поворотном основании 5 резонатора 2 изменяется в процессе обезвоживания сырья. Свежеубранный хмель в электромагнитном поле сверхвысокой частоты в каждой зоне эндогенно нагревается разной скоростью, внутренняя влага за счет градиента температуры стремится к поверхности хмеля, которая удаляется горячим воздухом через воздухоотводы 12. Происходит поэтапное обезвоживание хмеля с плавным изменением дозы воздействия в зонах сушилки.

В каждой зоне полусферического резонатора имеются датчики контроля начальной и конечной температуры и влажности хмеля. Высушенный хмель выгружается в приемную емкость 11, с помощью жестко закрепленного отсекателя 10. После окончания процесса сушки, первую очередь выключить генераторы и электрокалорифер. Далее остановить электродвигатель 9 привода неферромагнитного поворотного основания 5 резонатора и последнюю очередь выключить вентилятор от калорифера и вентиляторы для охлаждения магнетронов. Поэтапная сушка хмеля в зонах при разных дозах воздействия ЭМПСВЧ позволяет сохранить потребительские свойства хмеля.

СВЧ-конвективная хмелесушилка непрерывно-поточного действия с полусферическим резонатором содержит полусферический неферромагнитный резонатор с поворотным перфорированным неферромагнитным основанием диаметром, кратным половине длины волны, установленным на опорных роликах и поворачивающимся за счет электропривода, при этом полусферический резонатор состыкован с цилиндрической частью хмелесушилки соосно, к ее боковой поверхности пристыкованы воздуховоды с калорифером, причем полусферический неферромагнитный резонатор разделен на зоны с помощью керамических перфорированных двояковыпуклых перегородок, наверху полусферы установлены воздухоотводы от каждой зоны и бункер загрузки, под которым установлен диэлектрический распределитель в виде наклонно расположенных отсеков, а по периметру полусферы с наружной стороны расположены волноводы с магнетронами воздушного охлаждения, при этом над поворотным перфорированным неферромагнитным основанием радиально установлено средство разгрузки в виде диэлектрического отсекателя, напротив которого на поверхности полусферы предусмотрено выгрузное окно с приемной емкостью.

Изобретение относится к технологии осушки полостей различного оболочкового оборудования и может быть использовано в энергетическом машиностроении, химической, нефтяной, газовой, нефтегазоперерабатывающей и других отраслях промышленности. Способ осушки полости оболочковых аппаратов, основанный на одновременном вакуумировании каждой отдельной полости, отличающийся тем, что для обеспечения теплоподвода к каждой полости подводят СВЧ-излучение, которым нагревают и испаряют оставшуюся в полости воду, при этом частоту и мощность СВЧ-излучения определяют, исходя из параметров полости по расчетным формулам поглощаемой водой СВЧ-энергии до достижения заданной величины остаточной влажности откачиваемого воздуха.

Установка для сушки, обеззараживания зерна и предпосевной обработки семян // 2764168

Изобретение относится к технике послеуборочной и предпосевной обработки, обеззараживанию зерна и продуктов его переработки, в частности к сушке и обеззараживанию, и может использоваться в сельском хозяйстве, на элеваторах, на крупяных заводах и мельницах, при приготовлении кормов. Установка для сушки, обеззараживания зерна и предпосевной обработки семян содержит вертикальную сушильную камеру прямоугольной формы с частично перфорированными стенками, СВЧ магнетроны с индивидуальными источниками питания, расположенными на противоположных стенках, причем камера состоит из СВЧ-конвективных зон, расположенных одна над другой, каждая СВЧ-конвективная зона содержит не менее 2-х магнетронов, волновод каждого магнетрона размещен внутри зернового слоя перпендикулярно направлению движения зерна и представляет собой прямоугольный волновод в поперечном сечении, усеченный с одной стороны, представляющей собой четырёхугольный клин, погруженный в зерновой слой, три грани клина расположены под прямым углом по отношению друг к другу, а четвёртая грань волновода под углом к широкой стенке волновода, погруженной в зерновой слой, угол, под которым усечен волновод, определяется глубиной погружения волновода в зерновой слой, при этом грань клиновидной части волновода, образованная сечением, заглушена радиопрозрачной заглушкой и направлена в зерновой слой перпендикулярно движению зернового слоя в установке, воздуховод горячего воздуха выполнен в виде трёхгранного клина и расположен непосредственно на верхней грани волновода, образуя сборку волновод-воздуховод, боковая грань воздуховода выполнена неперфорированной и расположена вертикально и перпендикулярно нижней грани воздуховода, а третья грань клиновидной части воздуховода выполнена перфорированной и расположена под углом 30° по отношению к вертикальной боковой грани воздуховода, сборки волновод-воздуховод располагаются попарно, боковыми неперфорированными гранями друг к другу, в направлении от центральной вертикальной оси СВЧ-конвективной зоны к её боковым стенкам, а у боковых стенок СВЧ-конвективной зоны установлены одинарные сборки волновод-воздуховод, сборки волновод-воздуховод располагаются по высоте СВЧ-конвективной зоны в несколько рядов, по вертикали в шахматном порядке по отношению к сборкам волновод-воздуховод, идущим с противоположной стенки СВЧ-конвективной зоны, для обеспечения равномерности распространения микроволнового поля расстояние l между четвертыми гранями соседних волноводов в СВЧ-конвективных зонах по мере движения зерна в установке может быть различно и находится в диапазоне от 5 до 40 см, увеличиваясь от СВЧ-конвективных зон, установленных в верхней части вертикальной сушильной камеры, к нижним в зависимости от исходной влажности обрабатываемого зерна, при этом количество СВЧ-конвективных зон в сушильной камере устанавливают не менее двух с учетом режимов обработки и требований технологической линии обработки зерна, как при сушке, так и при обеззараживании зерна и предпосевной обработке семян.

Установка для вакуумной сушки // 2755850

Изобретение относится к технике исследования процесса вакуумной сушки жидких пищевых сред методом вспенивания при воздействии на них волн сверхвысокой частоты и может быть использовано в хлебопекарной, кондитерской и других отраслях промышленности. Установка для вакуумной сушки содержит цилиндрический корпус с крышкой, снабженный системой вакуумирования, СВЧ-излучатель и емкость для продукта, согласно изобретению, емкость для продукта выполнена из гофрированного гибкого материала и размещена в камере, установленной в нижней части корпуса, емкость снабжена элементом крепления с верхней частью корпуса, причем камера установлена на поворотной платформе, а крышка корпуса снабжена антиконденсатным покрытием, причем в нижней секции цилиндрического корпуса установлены, по меньшей мере, два СВЧ-излучателя, антиконденсатное покрытие крышки корпуса выполнено на основе керамической пластины, а камера выполнена из фторопласта.

Устройство для свч сушки различных материалов в тонком слое // 2737381

Устройство предназначено для сушки сверхвысокочастотным (СВЧ) электромагнитным полем различных материалов в тонком слое и позволяет сушить как сыпучие материалы технического назначения, так и сельскохозяйственную и пищевую продукцию. Устройство для СВЧ сушки различных материалов в тонком слое состоит из многоуровневой конвейерной системы, имеющей на входе устройство загрузки, а на выходе устройство выгрузки, СВЧ модулей, каждый из которых включает в себя несколько СВЧ генераторов, собранных по схеме сложения мощностей магнетронов, блоков вентиляторов и СВЧ защиты в виде металлической сетки, причем СВЧ модули располагаются под многоуровневой конвейерной системой, расстояние от излучателей СВЧ модулей до верхней ленты нижнего конвейера равно четверти длины волны излучения ( λ), а расстояние между верхними лентами всех конвейеров равно или кратно половине длины волны излучения ( λ).

Способ получения продукции в вакуумной свч сушилке // 2735914

Изобретение относится к пищевой промышленности и реализуется в компактной вакуумной СВЧ сушилке. Способ вакуумной СВЧ сушки фруктов, овощей и ягод включает нагрев исходного продукта до температуры вскипания воды, воду испаряют и конденсируют, при этом процесс осуществляют в СВЧ сушилке, имеющей сушильную камеру с герметичной передней дверкой и семью противнями общей площадью 1.4 м2.

Установка для санитарной обработки волосовидного сырья воздействием электрофизических факторов // 2728587

Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано для обеззараживания овечьей шерсти, пухового сырья (кроличьего, козьего пуха) и т.п. Установка для санитарной обработки волосовидного сырья состоит из горизонтально расположенной экранирующей шестигранной призмы (11) из неферромагнитного материала.

Осушитель гранул полиэтилена с источниками электромагнитного поля сверхвысокой частоты // 2727118

Изобретение относится к технике сверхвысокочастотной термообработки диэлектрических материалов и может быть использовано для сушки и подогрева гранул полиэтилена низкого давления, используемых при производстве напорной, газовой и технической трубы. Осушитель гранул полиэтилена с источниками электромагнитного поля СВЧ характеризуется тем, что на цилиндрической части 2 вертикально расположенного резонатора установлены магнетроны 3 от сверхвысокочастотного генератора со сдвигом по периметру и высоте.

Устройство для электротермической обработки растительного сырья // 2723280

Изобретение относится к области техники СВЧ, а именно к микроволновым устройствам, предназначенным для электротермической обработки растительного сырья в промышленных установках. Устройство в форме вакуумной прямоугольной рабочей камеры с двумя шлюзовыми створками, снабжено размещенными на противоположных вертикальных стенках вращающимися излучательными антеннами, разнесенными по уровням, а также использованием частоты СВЧ-нагрева 915 МГц.

Сверхвысокочастотная установка с коническим резонатором для обезвоживания и термообработки мясных отходов // 2710154

Изобретение относится к сельскому хозяйству, а именно к сверхвысокочастотной технике, и может быть использовано для обезвоживания и термообработки непищевых отходов, полученных при переработке скота, птицы, кроликов и др. животных.

Устройство и способ улучшенной сушки выпариванием // 2697463

Изобретение относится к устройствам и способам сушки веществ, в частности к сушке выпариванием шлама. Устройство 100 для сушки вещества 190 содержит по меньшей мере один барабан 121, вращающийся вокруг центральной оси, первую ленту 112, имеющую первую сторону 112' и вторую сторону 112'', причем первая сторона 112' первой ленты 112 выполнена с возможностью размещения вещества 190, и множество индукционных нагревательных элементов 123, размещенных для индуцирования тепла в первой ленте 112 для нагревания вещества 190, причем при работе первая лента 112 своей первой стороной 112' прижимает вещество 190 к участку наружной окружной поверхности барабана 121 и вещество 190 нагревается для удаления из вещества 190 жидкостей.

Карусельная сушилка для сушки семенного вороха мелкосеменных культур // 2770574

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению, конкретно к машинам для сушки плохосыпучих материалов, например льняного вороха, продуктов очеса семенной части конопли и д.р. Карусельная сушилка для семенного вороха мелкосеменных культур содержит раму, перфорированное днище, имеющее возможность вращения на роликах относительно кольцевой сушильной камеры с герметичным корпусом, барабан с коническими колками, выгрузной шнек, установленный в сушильной камере над перфорированным днищем, причем кольцевая сушильная камера и герметичный и снаружи теплоизолированный корпус установлены на раме, причем корпус содержит два расположенных диаметрально противоположно окна для подачи теплоносителя, при этом кольцевая сушильная камера совмещена с корпусом сушилки с образованием двух стенок, наружной и внутренней, перфорированной на 2/3 по всей окружности камеры, с пространством между стенками для подачи теплоносителя.