Хмелесушилка с тороидальными и астроидальными резонаторами с энергоподводом в электромагнитном поле
Владельцы патента RU 2772992:
Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Нижегородский государственный инженерно-экономический университет (НГИЭУ) (RU)
Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано в хмелеводческих хозяйствах для сушки свежеубранного хмеля с сохранением потребительских свойств. Хмелесушилка содержит последовательно расположенные в вертикальной плоскости тороидальные резонаторы 5 с чередованием резонаторами в виде астроид 7 с усеченными вершинами и керамическими двояковыпуклыми перфорированными дисками 3 в середине, диаметром, равным диаметру астроиды. Периметры усеченных вершин астроид состыкованы с периметрами соответствующих пластин конденсаторной части тороидального резонатора. Через середины конденсаторных частей 15 тороидальных резонаторов и усеченных астроид и керамических перфорированных двояковыпуклых дисков проложена рабочая ветвь 8 диэлектрического сеточного транспортера. Вдоль транспортера с двух сторон установлен диэлектрический сеточный ограничитель 9. Загрузочная емкость 1 расположена над рабочей ветвью транспортера, впереди первой половины усеченной астроиды без магнетронов, а приемная 11 емкость после второй половины усеченной астроиды без магнетронов. Магнетроны с волноводом 6 расположены со сдвигом на 120 градусов на поверхности торов и в обеих половинках усеченных астроид, кроме первой части первой астроиды и второй части последней астроиды. Воздухоотводы 14 и воздуховоды 13 с тепловой пушкой пристыкованы к каждому резонатору. Использование изобретения позволит повысить качество готового продукта. 7 ил.
Предлагаемое изобретение может быть использовано в хмелеводческих хозяйствах для сушки свежеубранного хмеля с сохранением потребительских свойств.
Известна Российская хмелесушилка ХС-400» [1], реализующая конвективный способ сушки. Но этот способ не эффективен в связи с уменьшением влагопоглотительной способности атмосферного воздуха в осенний период. Из-за длительности процесса сушки снижаются потребительские характеристики хмеля, нагретый воздух до 65°C не снижает развития микрофлоры, появление плесни. Поэтому до 15 % первосортный хмель переходит во второй сорт и ниже.
Разработка сушилки, обеспечивающей поэтапное обезвоживание и обеззараживание свежеубранного хмеля при сниженных эксплуатационных затратах путем энергоподвода в электромагнитном поле, актуально.
Задачей изобретения является разработка хмелесушилки непрерывно-поточного действия с энергоподводом в электромагнитном поле, обеспечивающей высокую напряженность электрического поля и электромагнитную безопасность без экранирующего корпуса.
Инновационная идея состоит в том, что хмелесушилка содержит последовательно расположенные в вертикальной плоскости тороидальные резонаторы с чередованием резонаторами в виде астроид с усеченными вершинами и керамическими двояковыпуклыми перфорированными дисками в середине. Такое чередование резонаторов обеспечивает разную скорость нагрева и сушки хмеля с соблюдением определенной скважности технологического процесса (отношение продолжительности воздействия электромагнитного поля одной напряженности и к продолжительности воздействия другой напряженности). Нагрев шишек хмеля и испарение влаги происходит в щадящем режиме.
Технический результат достигается тем, что хмелесушилка с тороидальными резонаторами с энергоподводом в электромагнитном поле содержит последовательно расположенные в вертикальной плоскости тороидальные резонаторы с чередованием резонаторами в виде астроид с усеченными вершинами и керамическими двояковыпуклыми перфорированными дисками в середине, диаметром равным диаметру астроиды,
причем периметры усеченных вершин астроиды состыкованы с периметрами соответствующих пластин конденсаторной части тороидального резонатора,
при этом через середины конденсаторных частей тороидального резонатора и усеченных астроид и керамических перфорированных двояковыпуклых дисков проложена рабочая ветвь диэлектрического сеточного транспортера, вдоль которого расположен диэлектрический сеточный ограничитель,
при этом загрузочная емкость расположена над рабочей ветвью транспортера, впереди первой половины усеченной астроиды без магнетронов, а выгрузная емкость после второй половины усеченной астроиды без магнетронов,
магнетроны расположены со сдвигом на 120 градусов на поверхности торов и в обеих половинках усеченных астроид, кроме первой части первой астроиды и второй части последней астроиды,
воздухоотводы и воздуховоды с тепловой пушкой для подачи горячего воздуха пристыкованы каждому резонатору.
Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежами, на которых представлено:
- пространственное изображение хмелесушилки с тороидальными резонаторами с энергоподводом в электромагнитном поле (вид спереди в разрезе, с позициями) (фиг. 1);
- пространственное изображение рабочей камеры как последовательно расположенных с чередованием резонаторов в виде усеченных астроид и тороидальных резонаторов (фиг. 2);
- схематическое изображение хмелесушилки с тороидальными и астроидальными резонаторами с энергоподводом в электромагнитном поле (фиг. 3);
- пространственное изображение тороидального резонатора (фиг. 4);
- пространственное изображение резонатора в виде усеченной астроиды
(фиг. 5);
- керамический двояковыпуклый перфорированный диск (спереди) (фиг. 6).
- керамический двояковыпуклый перфорированный диск (сбоку) (фиг. 7).
Хмелесушилка с тороидальными резонаторами с энергоподводом в электромагнитном поле одержит:
- загрузочная емкость 1 с заслонкой;
- первая половина усеченной астроиды без магнетронов 2;
- керамические перфорированные двояковыпуклые диски 3;
- вторая половина 4 усеченной астроиды с магнетронами;
- тороидальные резонаторы 5;
- магнетроны с волноводом 6;
- усеченные астроиды 7;
- рабочая ветвь диэлектрического сеточного транспортера 8;
- диэлектрический сеточный ограничитель 9;
- электропривод 10 диэлектрического сеточного транспортера;
- приемная емкость 11;
- холостая ветвь диэлектрического сеточного транспортера 12;
- воздуховоды с тепловой пушкой 13 для подачи горячего воздуха;
- воздухоотводы влажного воздуха 14;
- конденсаторные части 15 тороидальных резонаторов 5.
- последняя усеченная астроида 16.
Хмелесушилка с тороидальными резонаторами с энергоподводом в электромагнитном поле содержит последовательно состыкованные тороидальные резонаторы 5 с резонаторами в виде астроид 7 с учеными вершинами, внутри которых по вертикальной оси расположены керамические двояковыпуклые перфорированные диски 3, диаметром равным диаметру астроиды.
Периметры усеченных вершин астроид состыкованы с периметрами соответствующих пластин конденсаторной части 15 тороидального резонатора 5. Через середины конденсаторных частей 15 тороидальных резонаторов 5 и усеченных астроид 7, а также через керамические перфорированные двояковыпуклые диски 3 проложена рабочая ветвь 8 диэлектрического сеточного транспортера, вдоль которого с двух сторон расположен диэлектрический сеточный ограничитель 9. Холостая ветвь 12 диэлектрического сеточного транспортера расположена за пределами рабочей камеры.
Загрузочная емкость 1 расположена над рабочей ветвью диэлектрического сеточного транспортера 10, впереди первой половины усеченной астроиды 2 без магнетронов, а приемная емкость 11 установлена в конце последней усеченной астроиды 16 за ее второй половины, не содержащей магнетронов.
Магнетроны с волноводом 6 расположены со сдвигом на 120 градусов на поверхности торов и в обеих половинках усеченных астроид, кроме первой части первой астроиды 2 и второй половины последней усеченной астроиды 16.
Воздухоотводы 14 и воздуховоды 13 с тепловой пушкой для подачи горячего воздуха пристыкованы каждому резонатору.
Использование усеченных резонаторов в виде астроид (вогнутые грани) повышает радиационную добротность. От диаметра усеченной вершины зависит продольные координаты критического сечения [2]. В таких резонаторах в области прорезей для рабочей ветви сеточного диэлектрического транспортера, образуются поверхности, от которых наблюдается полное отражение волн, направленное внутрь резонатора.
Использование керамических перфорированных двояковыпуклых дисков 3 позволяет поддерживать свободные электромагнитные колебания разных видов, удовлетворяющие граничным условиям полного внутреннего отражения. Керамика обладает малыми тепловыми потерями, так как тангенс угла диэлектрических потерь всего 0,003. Падающие и отраженные волны фокусируются в определенных местах, в зависимости от расположения излучателей, выпуклости перфорированных керамических дисков. Перфорация двояковыпуклых дисков обеспечивает циркуляцию воздуха. Суммарный коэффициент поглощения энергии достигает максимального значения в тех зонах резонаторов, где падающий, отраженный и боковой потоки энергии соизмеримы. При проектировании объемных резонаторов надо, чтобы размеры их обеспечивали совпадение спектра возбуждаемых в ней частот многомодового электромагнитного поля стоячих волн со спектром частот аномальных дисперсий свободной и связанной влаги на различных этапах их удаления из хмеля [3, стр. 264].
Керамические перфорированные двояковыпуклые дисков 3, расположенные в первой и последней астроидах ограничивают излучения через прорези, предназначенные для перемещения диэлектрического сеточного транспортера с сырьем через рабочую камеру, состоящую из нескольких последовательно состыкованных с чередованием тороидальных резонаторов с резонаторами в виде усеченных астроид.
Технологический процесс сушки свежеубранного хмеля в хмелесушилке с тороидальными резонаторами с энергоподводом в электромагнитном поле происходит следующим образом. Включить электропривод 10 сеточного диэлектрического транспортера 8, 12. Включить вентиляторы с калорифером (тепловая пушка 13) на определенную производительность и температуру. Открыть заслонку в загрузочной емкости 1. По мере поступления сырья в резонаторы включить соответствующие магнетроны. При отсутствии сырья в резонаторе нельзя включить магнетроны. При этом сырье выравнивается по высоте и ограничивается по бокам с помощью сеточного радиопрозрачного ограничителя 9. В объемных резонаторах возбуждаются электромагнитные поля сверхвысокой частоты, волны от каждого излучателя интерферируются, обеспечивая высокую напряженность электрического поля в конденсаторной части тороидальных резонаторов (важно для обеззараживания хмеля). Свежеубранный хмель в электромагнитном поле сверхвысокой частоты нагревается эндогенно, внутренняя влага за счет градиента температуры стремится к наружной поверхности частицы хмеля, которая удаляется теплым воздухом через воздухоотводы 14. В каждом резонаторе имеются датчики влажности и температуры, позволяющие контролировать режим обезвоживания хмеля. За счет высокой напряженности электрического поля сырье обеззараживается в процессе обезвоживания. Высушенный в щадящем режиме с сохранением потребительских свойств хмель выгружается в приемную емкость 11. После окончания процесса сушки, первую очередь выключить генераторы и калорифер. Далее остановить транспортер 8, 9 и последнюю очередь выключить вентилятор.
Источники информации:
1. Распоряжение № 738-р об утверждении Концепции развития хмелеводства в Чувашской Республике на 2020-2025 годы. [Электронный ресурс]. Режим допуска: km.cap.ru›doc/laws/2020/08/20/disposal-738-r.
2. Дробахин О.О. резонансные свойства аксиально-симметричных микроволновых резонаторов с коническими элементами // Радиофизика радиоастрономия, 2009, т. 14. № 14, С.433-441.
3. Гинзбург А.С. Расчет и проектирование сушильных установок пищевой промышленности. М.: Агропромиздат. 1985. 336 с.
Хмелесушилка с тороидальными резонаторами, имеющими энергоподвод в электромагнитном поле, характеризующаяся тем, что тороидальные резонаторы, последовательно расположенные в вертикальной плоскости, установлены с чередованием с резонаторами в виде астроид, имеющих усеченные вершины, внутри которых по вертикальной оси установлены керамические двояковыпуклые перфорированные диски, диаметром, равным диаметру астроид, причем периметры усеченных вершин астроид состыкованы с периметрами соответствующих пластин конденсаторной части тороидальных резонаторов, кроме того, через середины конденсаторных частей тороидальных резонаторов, усеченных астроид и керамических перфорированных двояковыпуклых дисков проложена рабочая ветвь диэлектрического сеточного транспортера, вдоль которого с двух сторон расположен диэлектрический сеточный ограничитель, при этом на поверхности торообразных резонаторов и в обеих половинках усеченных астроид, кроме первой части первой астроиды и второй части последней астроиды, установлены магнетроны со сдвигом на 120 градусов, причем над рабочей ветвью сеточного транспортера имеется загрузочная емкость, которая установлена впереди первой половины усеченной астроиды без магнетронов, а также приемная выгрузная емкость, установленная после второй половины усеченной астроиды, не имеющей магнетронов, кроме того, к каждому резонатору пристыкованы воздухоотводы и воздуховоды с тепловой пушкой.
