Свч установки с камерами стоячей волны реферат

Обновлено: 08.07.2024

Одним из наиболее распространенных элементов трактов яв­ляются согласованные нагрузки, предназначенные для поглощения передаваемой по линии СВЧ - мощности. Согласованные нагрузки применяют также в качестве эквивалентов антенн при настройке передающей аппаратуры и в виде меры сопротивления в измери­тельных СВЧ - устройствах (например, в установках для измерения матриц рассеяния многополюсников).

Основной электрической характеристикой согласованной на­грузки является величина модуля ее коэффициента отражения (или соответствующие величины КБВ или КСВ) в заданной полосе частот. На практике возможно создание нагрузок с ||£0,01 в относительной полосе частот Df _c /f_o =20-30 % и более. Ввиду ма­лости || требования к фазе коэффициента отражения от нагруз­ки не предъявляются, и эта фаза может иметь любую величину в интервале от 0 до 2 p.

Важной характеристикой нагрузки является величина допусти­мой поглощаемой мощности. Существуют нагрузки для низкого уровня мощности (£1 Вт) и нагрузки, предназначенные для вы­сокого уровня мощности.

Конструктивное выполнение нагрузок зависит от типа линии передачи, диапазона частот и уровня мощности. Различают сосре­доточенные и распределенные нагрузки, причем последние пу­тем увеличения размеров и массы могут быть выполнены на боль­шую мощность.

В коаксиальном тракте простейшей нагрузкой является сосре­доточенный резистор с сопротивлением, равным волновому сопро­тивлению линии передачи. Однако на сантиметровых волнах раз­меры резистора соизмеримы с длиной волны, входное сопротив­ление становится частотно-зависимым и качество согласования заметно ухудшается. Для снижения коэффициента отражения и расширения рабочей полосы частот коаксиальные нагрузки сантиметрового диапазона волн часто выполняют в виде отрезков нерегулярной линии передачи с потерями. Поглощающие элементы в таких нагрузках могут быть объемными или в виде тонких поглощающих пленок. Коаксиальная нагрузка с объемным поглощающим элементом в виде конуса показана на рис.1, а. Хоро­шее качество согласования в этой конструк­ции достигается при длине поглощающего элемента 1 ³ l.

Более распространены коаксиальные на­грузки с поглощающими элементами в виде керамических цилиндров, покрытых металлооксидными или углеродистыми проводя­щими пленками. Толщину пленки выбирают малой по сравнению с глубиной погруже­ния тока, поэтому поверхностное сопротив­ление пленки почти не зависит от частоты. Чтобы входные сопротивления коаксиальных нагрузок с цилиндрическими поглощаю­щими элементами были чисто активными и почти не менялись в значительном интер­вале частот, такие нагрузки снабжают не­регулярными металлическими экранами со специально подобранными профилями и раз­мерами.

На рис.1, б показана коаксиальная на­грузка с экраном ступенчатой формы. Найде­но, что оптимальное качество согласования при l ³. 61 получается при выборе уменьшенного диаметра экрана в соответствии с соотношением: , где Z_B — волно­вое сопротивление основного коаксиального волновода. Длина уступа внешнего проводника должна быть несколько меньше длины пле­ночного поглощающего элемента.

Наиболее широкополосные коаксиальные нагрузки имеют внеш­ний экран воронкообразной формы (рис.1, в). Например, при выборе формы экрана в соответствии с уравнением r(г)=ае Аг (где а — диаметр внутреннего проводника коаксиального волновода; А — константа) нагрузка оказывается работоспособной при А>l . Суще­ствуют и более широкополосные коаксиальные нагрузки, экран ко­торых имеет профиль в виде специальной кривой — трактрисы.

Согласованные нагрузки для полосковых линий передачи представляют собой тонкопленочные полоски из резистивных материа­лов, нанесенные на полосковую плату и закороченные с одного конца на экран полосковой линии. Толщину полоски подбирают в несколько раз меньше глубины проникновения тока, а длина по­лоски может быть малой по сравнению с длиной волны. Однако из-за небольшой площади теплоотвода такие сосредоточенные на­грузки выдерживают лишь небольшую мощность. Для увеличения рассеиваемой мощности нагрузки выполняют в виде протяженных (l ~l ) отрезков регулярных или нерегулярных линий передаче с потерями.

Рис. 1 Коаксиальные согласованные нагрузки

При этом необходим специальный подбор формы поглощающей поверхности. В полосковых узлах СВЧ применяют также навесные нагрузки в виде керамических пластинок или стержней с нанесенным пленочным поглощающим покрытием. На полосковых платах при выполнении нагрузок и в других случаях части возникают трудности с осуществлением короткого замыкания полосковых проводников на экраны полосковых линий. При узкой полосе частот Df _c /f_o =5-8% эти трудности преодолевают применением четвертьволновых разомкнутых шлейфов, обладающих близким к нулю входным сопротивлением.

Волноводные согласованные нагрузки выполняют в виде погло­щающих вставок переменного профиля в отрезке короткозамкнутого волновода. В маломощных нагрузках вставки имеют вид тонких диэлектрических пла­стин, покрытых графитовыми или металлическими пленками (рис.2, а). Объемные погло­щающие вставки (рис.2, б, в, г) с большой мощностью рассеивания выполняют из композитных материалов на основе порошков графита, карбонильного железа или кар­бида кремния.

Рис. 2 Волноводные согласованные нагрузки

Для уменьше­ния отражений поглощающим вставкам придают вид клиньев или пирамид. Наименьшие отражения в широкой полосе частот обеспечиваются от вставок, входная часть которых имеет форму экспоненциального клина в плоскости вектора Е . Для устранения отражения от короткозамыкателя вставка должна вносить ослабление 20—25 дБ. Для улучшения теплоотвода площадь сопри­косновения вставки со стенками волновода делают максимальной, а внешнюю поверхность волновода снабжают радиатором.

Одним из наиболее распространенных элементов трактов яв­ляются согласованные нагрузки, предназначенные для поглощения передаваемой по линии СВЧ - мощности. Согласованные нагрузки применяют также в качестве эквивалентов антенн при настройке передающей аппаратуры и в виде меры сопротивления в измери­тельных СВЧ - устройствах (например, в установках для измерения матриц рассеяния многополюсников).

Основной электрической характеристикой согласованной на­грузки является величина модуля ее коэффициента отражения (или соответствующие величины КБВ или КСВ) в заданной полосе частот. На практике возможно создание нагрузок с ||£0,01 в относительной полосе частот Df _c /f_o =20-30 % и более. Ввиду ма­лости || требования к фазе коэффициента отражения от нагруз­ки не предъявляются, и эта фаза может иметь любую величину в интервале от 0 до 2 p.

Важной характеристикой нагрузки является величина допусти­мой поглощаемой мощности. Существуют нагрузки для низкого уровня мощности (£1 Вт) и нагрузки, предназначенные для вы­сокого уровня мощности.

Конструктивное выполнение нагрузок зависит от типа линии передачи, диапазона частот и уровня мощности. Различают сосре­доточенные и распределенные нагрузки, причем последние пу­тем увеличения размеров и массы могут быть выполнены на боль­шую мощность.

В коаксиальном тракте простейшей нагрузкой является сосре­доточенный резистор с сопротивлением, равным волновому сопро­тивлению линии передачи. Однако на сантиметровых волнах раз­меры резистора соизмеримы с длиной волны, входное сопротив­ление становится частотно-зависимым и качество согласования заметно ухудшается. Для снижения коэффициента отражения и расширения рабочей полосы частот коаксиальные нагрузки сантиметрового диапазона волн часто выполняют в виде отрезков нерегулярной линии передачи с потерями. Поглощающие элементы в таких нагрузках могут быть объемными или в виде тонких поглощающих пленок. Коаксиальная нагрузка с объемным поглощающим элементом в виде конуса показана на рис.1, а. Хоро­шее качество согласования в этой конструк­ции достигается при длине поглощающего элемента 1 ³ l.

Более распространены коаксиальные на­грузки с поглощающими элементами в виде керамических цилиндров, покрытых металлооксидными или углеродистыми проводя­щими пленками. Толщину пленки выбирают малой по сравнению с глубиной погруже­ния тока, поэтому поверхностное сопротив­ление пленки почти не зависит от частоты. Чтобы входные сопротивления коаксиальных нагрузок с цилиндрическими поглощаю­щими элементами были чисто активными и почти не менялись в значительном интер­вале частот, такие нагрузки снабжают не­регулярными металлическими экранами со специально подобранными профилями и раз­мерами.

На рис.1, б показана коаксиальная на­грузка с экраном ступенчатой формы. Найде­но, что оптимальное качество согласования при l ³. 61 получается при выборе уменьшенного диаметра экрана в соответствии с соотношением: , где Z_B — волно­вое сопротивление основного коаксиального волновода. Длина уступа внешнего проводника должна быть несколько меньше длины пле­ночного поглощающего элемента.

Наиболее широкополосные коаксиальные нагрузки имеют внеш­ний экран воронкообразной формы (рис.1, в). Например, при выборе формы экрана в соответствии с уравнением r(г)=ае Аг (где а — диаметр внутреннего проводника коаксиального волновода; А — константа) нагрузка оказывается работоспособной при А>l . Суще­ствуют и более широкополосные коаксиальные нагрузки, экран ко­торых имеет профиль в виде специальной кривой — трактрисы.

Согласованные нагрузки для полосковых линий передачи представляют собой тонкопленочные полоски из резистивных материа­лов, нанесенные на полосковую плату и закороченные с одного конца на экран полосковой линии. Толщину полоски подбирают в несколько раз меньше глубины проникновения тока, а длина по­лоски может быть малой по сравнению с длиной волны. Однако из-за небольшой площади теплоотвода такие сосредоточенные на­грузки выдерживают лишь небольшую мощность. Для увеличения рассеиваемой мощности нагрузки выполняют в виде протяженных (l ~l ) отрезков регулярных или нерегулярных линий передаче с потерями.

Рис. 1 Коаксиальные согласованные нагрузки

При этом необходим специальный подбор формы поглощающей поверхности. В полосковых узлах СВЧ применяют также навесные нагрузки в виде керамических пластинок или стержней с нанесенным пленочным поглощающим покрытием. На полосковых платах при выполнении нагрузок и в других случаях части возникают трудности с осуществлением короткого замыкания полосковых проводников на экраны полосковых линий. При узкой полосе частот Df _c /f_o =5-8% эти трудности преодолевают применением четвертьволновых разомкнутых шлейфов, обладающих близким к нулю входным сопротивлением.

Волноводные согласованные нагрузки выполняют в виде погло­щающих вставок переменного профиля в отрезке короткозамкнутого волновода. В маломощных нагрузках вставки имеют вид тонких диэлектрических пла­стин, покрытых графитовыми или металлическими пленками (рис.2, а). Объемные погло­щающие вставки (рис.2, б, в, г) с большой мощностью рассеивания выполняют из композитных материалов на основе порошков графита, карбонильного железа или кар­бида кремния.

Рис. 2 Волноводные согласованные нагрузки

Для уменьше­ния отражений поглощающим вставкам придают вид клиньев или пирамид. Наименьшие отражения в широкой полосе частот обеспечиваются от вставок, входная часть которых имеет форму экспоненциального клина в плоскости вектора Е . Для устранения отражения от короткозамыкателя вставка должна вносить ослабление 20—25 дБ. Для улучшения теплоотвода площадь сопри­косновения вставки со стенками волновода делают максимальной, а внешнюю поверхность волновода снабжают радиатором.

Реактивные нагрузки, применяемые в качестве мер при измере­ниях на СВЧ, а также в согласующих и управляющих устройст­вах СВЧ, должны обладать стабильным нормированным входным сопротивлением, величина которого может быть строго рассчитана по геометрическим размерам. В качестве реактивных двухполюс­ников обычно используют короткозамкнутые отрезки закрытых ли­ний передачи, иначе говоря короткозамкнутые шлейфы. Реактив­ное сопротивление короткозамкнутого шлейфа определяют по фор­муле, где Z_В — нормированное волновое сопротивление; b - коэффициент фазы, l - длина шлейфа. Основным параметром, характеризующим качество реального шлейфа, является величина входного КСВ, которая должна быть как можно более высокой. В нерегулируемых коаксиальных или волноводных шлейфах с не­подвижным запаянным поршнем КСВ может достигать. 500 и бо­лее. В регулируемых шлейфах с подвижными поршнями значения КСВ из-за дополнительных потерь в контактах получаются ниже, однако, как правило, превышают 100. Холостой ход в шлейфах, т.е. размыкание выхода, может быть реализован только в закрытых многопроводных линиях передачи, когда устранено излучение.

Возможные конструктивные решения подвижных короткозамыкающих поршней для прямоугольных волноводов показаны на рис. 3 для продольных сечений, параллельных узкой стенке волновода. В первой конструкции (рис. 3, а) разрезные пружинные контакты А вынесены от закорачивающей стенки В внутрь вол­новода на расстояние l_в /4. По­этому контакты оказываются в сечении волновода с нулевы­ми значениями продольного тока на стенках волновода, и неидеальность контактов не приводит к потерям мощно­сти.

Технологическая обработка самых различных объектов почти всегда включает в себя термообработку и в первую очередь нагрев или сушку.

При традиционных способах нагрева и сушки (конвективном, радиационным и контактном) нагрев объекта происходит по поверхности. Если теплопроводность объекта низка, что имеет место у диэлектриков, то термообработка объекта происходит медленно, с локальным перегревом поверхности нагрева, отчего возможно подгорание этой поверхности, возникновение внутренних механических напряжений. Все это в конечном счете может привести к выходу объекта из строя.

Сверхвысокочастотным называется нагрев объекта энергией электромагнитного поля сверхвысоких частот. Электромагнитная волна, проникая в объект, взаимодействует с заряженными частицами. Совокупность таких микроскопических процессов приводит к поглощению энергии поля в объекте. Полное описание эффекта может быть получено лишь с помощью квантовой теории. Ограничимся учетом макроскопических свойств материальной среды, описываемых классической физикой.

В зависимости от расположения в них зарядов молекулы диэлктрической среды могут быть полярными и неполярными. В некоторых молекулах расположение зарядов столь симметрично, что в отсутствии внешнего электрического поля их электрический дипольный момент равен нулю. Полярные молекулы обладают некоторым электрическим дипольным моментом и в отсутствии внешнего поля. При наложении внешнего электрического поля неполярные молекулы поляризуются, то есть симметрия расположения их зарядов нарушается, и молекула приобретает некоторый электрический момент.

Под действием внешнего поля у полярных молекул не только меняется величина электрического момента, но и происходит поворот оси молекулы по направлению поля. Обычно различают электронную, ионную, дипольную и структурную поляризации диэлектрика. На СВЧ наибольший удельный вес имеют дипольная и структурная поляризации, так что выделение тепла возможно даже в отсутствии тока проводимости.

СВЧ устройства для технологических целей работают на частотах, установленных международными соглашениями. Для термообработки в диапазоне СВЧ наиболее часто используются электромагнитные колебания на частотах 433, 915, 2375 (2450) Мгц. В таблице приведены сведения о глубине проникновения электромагнитной волны в некоторые из диэлектриков с потерями.

Таблица 1

Глубина проникновения электромагнитной волны

В диэлектрике с потерями при 20-25 о С

Глубина проникновения, см

Итак, если вместо традиционных способов нагрева использовать нагрев с помощью энергии СВЧ колебаний, то из-за проникновения волны в глубь объекта происходит преобразование этой энергии в тепло не на поверхности, а в его объеме, и потому можно добиться более интенсивного нарастания температуры при большей равномерности нагрева по сравнению с традиционными способами нагрева. Последнее обстоятельство в ряде случаев приводит к улучшению качества изделия.

СВЧ термообработка обладает рядом других преимуществ. Так, отсутствие традиционного теплоносителя обеспечивает стерильность процесса и безинерционность регулирования нагревом. Изменяя частоту, можно добиться нагрева различных компонентов объекта. СВЧ электротермические установки занимают площадь меньшую, чем аналогичные установки с традиционным энергоприводом, и оказывают меньшее вредное воздействие на окружающую среду при лучших условиях труда обслуживающего персонала.

СВЧ установки и их рабочие камеры

При любом назначении СВЧ электротермической установки, она имеет структурную схему, приведенную на рисунке 1.

Рис.1

Основным генератором СВЧ энергии является магнетрон. Из приборов других типов наиболее перспективны клистроны и СВЧ триоды. Генерируемая мощность поступает по волноводу (линия связи) в рабочую зону СВЧ печи, представляющую собой прямоугольную камеру (рабочая камера). Рядом с волноводным выходом расположен диссектор, вращающийся от воздушной струи вентилятора. Диссектор необходим для того, чтобы получать равномерное распределение СВЧ поля по объему камеры и, следовательно, обеспечить равномерный нагрев продукта. В новых конструкциях СВЧ печей используют не диссектор, а вращающийся столик, на который помещают обрабатываемый продукт. Система управления (по другому блок управления и ввода информации) управляет всем технологическим процессом обработки.

Магнетрон

Колебательная система – анодный блок (1) содержит резонаторы (2), форма и размеры которых выбираются в зависимости от рабочей длины волны. Внутренняя цилиндрическая полость (3) называется пространством взаимодействия. В центре этой полости располагается цилиндрический катод (4), подогреваемый обычной нитью накала. К магнетрону извне прилагается сильное постоянное однородное магнитное поле, направленное вдоль оси цилиндрической полости. В пространстве взаимодействия (3) переменным электрическим и постоянным внешним магнитным полем происходит управление электронными потоками. Электроны, вылетевшие с поверхности катода, под воздействием скрещенных электрических и магнитных полей движутся между электродами по циклоидальным траекториям. При своем движении они пролетают мимо щелей резонаторов (2) и возбуждают в них электромагнитные колебания.

Внутри одного из резонаторов располагается петля связи (5) для вывода СВЧ энергии из магнетрона в рабочую зону печи. Петля связи одним концом припаяна к стенке резонатора, а другим присоединена к короткой коаксиальной линии (6), которая возбуждает прямоугольный волновод (7). По волноводу (7) СВЧ мощность поступает в рабочую камеру печи.

На рис. 3 изображен внешний вид магнетрона:

1. Металлический колпачок насажан на керамический изолятор 2.

3. Внешний кожух магнетрона 4. Фланец с отверстиями для крепления. 5 Кольцевые магниты служат для распределения магнитного поля. 6. Керамический цилиндр для изоляции антенны. 7. Радиатор служит для лучщего охолождения. 8. Коробочка фильтра. 9. Узел соединения магнетрона с источником питания содержит переходные конденсаторы которые вместе в дросселями образуют СВЧ фильтр для защиты от проникновения СВЧ излучения из магнетрона. 10. Выводы питания.

Магнетрон это вакуумный диод, анод которого выполнен в виде медного цилиндра. Рабочее напряжение анода магнетрона колеблется от 3800 до 4000 вольт. Мощность от 500 до 850 Ватт. Напряжение накала от 3,15 до 6,3 вольта. Магнетрон крепится непосредственно на волноводе. В тех печах где производитель располагает магнетрон с коротким волноводом можно наблюдать такой дефект как пробой слюдяной прокладки. Происходит это в результате загрязнения прокладки.

Дефекты магнетронов: 1.При пробое прокладки часто бывают случаи когда колпачок расплавляется. Можно заменить на колпачок с другого магнетрона. 2.Как любая лампа он может терять свою эмиссию, в результате чего значительно сокращается мощность энергии и увеличивается время приготовления. Можно увеличить продолжительность срока службы магнетрона добавив напряжения накала. Для этого необходимо домотать 0,5 виток накальной обмотки. (в некоторых случаях удается продлить срок службы до 3 лет)

3. Пробой переходных конденсаторов можно обнаружить с помощью тестера. Пробой происходит на корпус магнетрона. Устраняется путем замены узла 9 (см рисунок).

При замене магнетрона необходимо строго соблюдать правила: 1. Диаметр антенны и крепеж должны точно совпадать с оригиналом. 2. Магнетрон должен плотно соприкасаться с волноводом. 3. Длинна антенны должна точно соответствовать оригиналу. 4. Мощность магнетрона должна совпадать.

Изобретение относится к области техники СВЧ, а именно к СВЧ обработке диэлектрических материалов. Повышение эффективности СВЧ установки для обработки диэлектрических материалов является техническим результатом изобретения. СВЧ установка для обработки диэлектрических материалов, содержащая камеру со стоячей волной, систему загрузки-выгрузки обрабатываемого материала и транспортер для перемещения его внутри камеры, два генератора СВЧ энергии, через отрезки волноводов и вводы энергии соединенные с камерой, содержит камеру, которая выполнена из волновода, свернутого в кольцо, или из линейных отрезков волновода, соединенных между собой с образованием замкнутого многогранника, длина которого равна целому числу длин волн в камере, а вводы энергии расположены друг от друга на расстоянии, величина которого равна нечетному числу четвертей длины волны. Кроме того, в вертикальной стенке камеры выполнена щель для размещения транспортера, перемещающего обрабатываемый материал внутри камеры. Транспортер может быть выполнен из диэлектрического материала с малыми потерями в виде вращающегося диска. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области техники СВЧ, а именно к СВЧ обработке диэлектрических материалов.

Известно устройство, содержащее камеру бегущей волны на прямоугольном волноводе для сушки объемных диэлектриков, описанное в [1, с.281-282]. Указанная камера содержит два параллельно расположенных отрезка волноводов, соединенных по широкой стенке и помещенных в кожух, лоток для обрабатываемого диэлектрика, поглотитель, радиопрозрачный диэлектрик, заполняющий верхний отрезок волновода, штуцер, через который подается воздух, продувающий камеру, и кожух. Однако недостатком данного устройства является низкая эффективность использования СВЧ энергии по причине неполного ее поглощения в обрабатываемом материале и рассеянии в поглотителе, а также невозможность получения высоких уровней напряженности электрического поля в камере, необходимых в том числе для нетеплового воздействия на обрабатываемый материал [2].

Известна камера с бегущей волной для термообработки тонких материалов [1, с.284, 2], содержащая прямоугольный волновод, состоящий из последовательно соединенных отдельных волноводных узлов, в широких стенках которых прорезаны щели для ввода тонкого материала, ролики кинематического тракта, служащие для транспортировки тонкого материала. Недостатком данного устройства является низкая эффективность использования СВЧ энергии по причине неполного ее поглощения в обрабатываемом материале и рассеянии в поглотителе, а также невозможность получения высоких уровней напряженности электрического поля в камере, необходимых в том числе для нетеплового воздействия на обрабатываемый материал [3].

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является устройство для сушки диэлектрического материала с камерой со стоячей волной на короткозамкнутой линии [1, с.295]. Она содержит линию передачи прямоугольного или круглого сечения, короткозамкнутую на концах, электромеханический привод для транспорта обрабатываемого объекта, два генератора СВЧ энергии, соединенных с рабочей камерой отрезками волноводов. Недостатками данного устройства являются малая длина камеры и, следовательно, ограниченная длительность обработки, пространственная неравномерность термообработки обрабатываемого материала за счет использования режима стоячей волны, наличие электромагнитной связи между генераторами при малых потерях в обрабатываемом материале, нарушающей стабильную работу генераторов. Указанные недостатки приводят к снижению эффективности установки в целом.

Задача настоящего изобретения заключается в повышении эффективности СВЧ установки для обработки диэлектрических материалов.

Поставленная задача достигается тем, что в СВЧ установке для обработки диэлектрических материалов, содержащей камеру со стоячей волной, систему загрузки-выгрузки обрабатываемого материала и транспортер для перемещения его внутри камеры, два генератора СВЧ энергии (магнетроны, клистроды, твердотельные генераторы СВЧ энергии), через отрезки волноводов и вводы энергии соединенные с камерой, камера выполнена из волновода, свернутого в кольцо, или из линейных отрезков волновода, соединенных между собой с образованием замкнутого многогранника, длина которого равна целому числу длин волн в камере, а вводы энергии расположены друг от друга на расстоянии, величина которого равна нечетному числу четвертей длины волны, в вертикальной стенке камеры выполнена щель для вращения транспортера, перемещающего обрабатываемый материал внутри камеры. Транспортер может быть выполнен из диэлектрического материала с малыми потерями в виде вращающегося диска.

Отличительными признаками заявляемой установки по сравнению с прототипом являются:

- выполнение камеры со стоячей волной из волновода, свернутого в кольцо, или из линейных отрезков волновода, соединенных между собой с образованием замкнутого многогранника, длина которого равна целому числу длин волн в камере, что позволяет получить высокие уровни напряженности электрического поля в камере за счет резонансного режима работы, а также увеличить длительность обработки диэлектрического материала до двух и более циклов без выемки обрабатываемого материала;

- расположение вводов энергии в камере на расстоянии, величина которого равна нечетному числу четвертей длины волны, дает сдвиг на четверть длины волны двух стоячих электромагнитных волн от каждого генератора (совпадение пространственного максимума (пучности) одной волны с минимумом (узлом) другой), что позволяет получить результирующее действующее значение напряжения от двух генераторов СВЧ энергии практически постоянным и близким к максимальному по всей длине камеры в случае малых потерь, а также сводит к минимуму электромагнитную связь между генераторами;

- выполнение щели в вертикальной стенке камеры для вращения транспортера, перемещающего обрабатываемый материал внутри камеры, что позволяет регулировать длительность процесса обработки с помощью изменения скорости вращения транспортера или в результате непрерывного прохождения двух и более циклов обработки без выемки обрабатываемого материала из камеры;

- выполнение транспортера в виде вращающегося диска из диэлектрического материала с малыми потерями, что позволяет обеспечить непрерывное прохождение двух и более циклов обработки без выемки обрабатываемого материала из камеры, а также регулировать длительность процесса обработки с помощью изменения скорости вращения транспортера.

Указанные отличительные признаки позволяют повысить эффективность установки в целом.

Предлагаемое изобретение поясняется чертежами: на Фиг.1 - схематическое изображение СВЧ установки карусельного типа для обработки диэлектрического материала; на Фиг.2 - распределение СВЧ напряжения вдоль камеры, где 1 - действующее значение СВЧ напряжения, генерируемого первым генератором, 2 - действующее значение СВЧ напряжения, генерируемого вторым генератором, 3 - результирующее действующее значение СВЧ напряжения в камере.

СВЧ установка содержит камеру со стоячей волной 1, выполненную из волновода, свернутого в кольцо, как показано на Фиг.1, или из линейных отрезков волновода, соединенных между собой с образованием замкнутого многогранника (на чертеже не показан). Камера 1 выполнена длиной, равной целому числу длин волн в камере, которая снабжена вводами энергии (на чертеже не показаны), расположенными друг от друга на расстоянии, величина которого равна нечетному числу четвертей длины волны. В камере 1 размещен транспортер диэлектрического материала 3, а в ее вертикальной стенке выполнена щель 4 для свободного вращения транспортера 3, предназначенного для свободного перемещения диэлектрического материала 5, для загрузки и выгрузки которого из камеры имеется система загрузки-выгрузки 6.

В устройстве СВЧ обработки диэлектрических материалов камера стоячей волны 1 на основе волновода прямоугольного сечения 90×45 мм выполнена в виде кольца радиусом 50 см. СВЧ энергия частотой 2450 МГц подается от генераторов СВЧ энергии, в качестве которых могут быть использованы магнетроны, клистроды или твердотельные генераторы СВЧ энергии.

Установка работает следующим образом: при подаче СВЧ энергии от генераторов 2 (Фиг.1) в камере 1 происходит процесс резонансного накопления энергии, результатом которого является установление двух стоячих волн максимальной амплитуды 1 и 2 (Фиг.2) от каждого из генераторов. С помощью системы загрузки-выгрузки 6 (Фиг.1) на транспортер 3 помещается обрабатываемый материал 5, который перемещается в камере 1. СВЧ обработка осуществляется в поле двух стоячих электромагнитных волн в резонансном режиме при совпадении пространственного максимума (пучности) одной волны с минимумом (узлом) другой (сдвиг на четверть длины волны). Волны 1 и 2 (Фиг.2) можно описать выражениями: U₁=U_m·sinβz и U₂=U_m·cosβz, где U_m - амплитуда волны, β - фазовая постоянная распространения волны, z - продольная координата вдоль волновода. Поскольку вводы энергии расположены на расстоянии, равном нечетному числу четвертей длины волны, результирующее действующее значение напряжения 3 (Фиг.2) от двух несинхронизированных генераторов будет практически постоянным и близким к максимальному по всей длине камеры в случае малых потерь:

В результате обеспечивается равномерность обработки материала в камере. Изменение длительности процесса обработки возможно с помощью изменения скорости вращения транспортера или в результате непрерывного прохождения двух и более циклов обработки без выемки обрабатываемого материала за счет того, что камера выполнена из волновода, свернутого в кольцо, или из линейных отрезков волновода, соединенных между собой с образованием замкнутого многогранника.

1. Архангельский Ю.С. СВЧ электротермия / Архангельский Ю.С. - Саратов: СГТУ, 1998. - С.408.

2. А.с. 448337 (СССР). Устройство для сушки диэлектрических лент, например кинопленки / Ю.С.Архангельский и др. // БИ - 1974. - №40.

1. СВЧ установка для обработки диэлектрических материалов, содержащая камеру со стоячей волной, систему загрузки-выгрузки обрабатываемого материала и транспортер для перемещения его внутри камеры, два генератора СВЧ энергии, через отрезки волноводов и вводы энергии соединенные с камерой, отличающаяся тем, что камера выполнена из волновода, свернутого в кольцо, или из линейных отрезков волновода, соединенных между собой с образованием замкнутого многогранника, длина которого равна целому числу длин волн в камере, а вводы энергии расположены друг от друга на расстоянии, величина которого равна нечетному числу четвертей длины волны.

2. СВЧ установка по п.1, отличающаяся тем, что в вертикальной стенке камеры выполнена щель для размещения транспортера, перемещающего обрабатываемый материал внутри камеры.

3. СВЧ установка по п.2, отличающаяся тем, что транспортер, перемещающий обрабатываемый материал внутри камеры, выполнен из диэлектрического материала с малыми потерями в виде вращающегося диска.

При любом назначении СВЧ электротермической установки она имеет структурную схему, приведенную на рис. 1.9.

Рис. 1.9. Структурная схема СВЧ-установки

Как было замечено выше, основным генератором СВЧ-энергии является магнетрон. Из приборов других типов наиболее перспективны клистроны и СВЧ-триоды. Генерируемая мощность поступает по волноводу (линия связи) в рабочую зону СВЧ-печи, представляющую собой прямоугольную камеру (рабочая камера). Рядом с волноводным выходом расположен диссектор, вращающийся от воздушной струи вентилятора. Диссектор необходим для того, чтобы получать равномерное распределение СВЧ-поля по объему камеры и, следовательно, обеспечить равномерный нагрев продукта.

Установки и камеры должны удовлетворять определенным требованиям. Так, они должны обеспечивать заданный технологический режим термообработки, надежную работу генератора, защиту обслуживающего персонала от СВЧ-излучения.

К рабочей камере предъявляется требование равномерного нагрева по объему объекта с заданной скоростью нарастания температуры (темпом нагрева).

Для надежной работы генератора коэффициент стоячей волны по напряжению камеры не должен превышать допустимого для данного генератора значения. В этом отношении наибольший интерес представляют камеры с бегущей волной, так как они, практически не влияя на работу генератора, могут быть использованы с любым источником СВЧ-энергии.

Защита обслуживающего персонала от СВЧ-излучения осуществляется разумным конструированием системы загрузки-выгрузки. В конструкции рабочей камеры современной СВЧ-печи обязательно установлены блокировочные устройства, выключающие генератор в аварийных ситуациях.

Данный текст является ознакомительным фрагментом.

Продолжение на ЛитРес

Рабочие лошадки вермахта

Совмещенные нулевые защитные и нулевые рабочие проводники (РEN-проводники)

Совмещенные нулевые защитные и нулевые рабочие проводники (РEN-проводники) Вопрос. В каких цепях могут быть совмещены функции нулевого защитного (РЕ) и нулевого рабочего (N) проводников?Ответ. Могут быть совмещены в одном проводнике (РЕ-проводник) в многофазных цепях в

Глава 7.10. ЭЛЕКТРОЛИЗНЫЕ УСТАНОВКИ И УСТАНОВКИ ГАЛЬВАНИЧЕСКИХ ПОКРЫТИЙ

Глава 7.10. ЭЛЕКТРОЛИЗНЫЕ УСТАНОВКИ И УСТАНОВКИ ГАЛЬВАНИЧЕСКИХ ПОКРЫТИЙ Термины и определения. Состав установок Окончание

1.2.4. Настройка камеры на оси наблюдения

1.2.4. Настройка камеры на оси наблюдения При необходимости настройте камеру, повернув ее относительно оси наблюдения.Для этого шестигранным ключом из комплекта ослабьте крепеж у основания корпуса камеры.Не рекомендую поворачивать камеру более чем на 30° (если

2.1. Камеры для стационарной установки

7.5. Электротермические установки

7.5. Электротермические установки Область примененияВопрос 606. На какие электротермические установки распространяется настоящий раздел ПУЭ?Ответ. Распространяется на производственные и лабораторные установки электропечей и электронагревательных устройств

7.10. Электролизные установки и установки гальванических покрытий

7.10. Электролизные установки и установки гальванических покрытий Область примененияВопрос 678. На какие электролизные установки распространяется настоящий раздел ПУЭ?Ответ. Распространяется на расположенные внутри зданий (исключения приведены в табл. 7.10.1 пункт 7.10.4 ПУЭ)

Рабочие органы промышленных роботов

Рабочие органы промышленных роботов Рабочие органы промышленных роботов предназначены для захвата, удержания изделия и перемещения его при выполнении технологических операций. В соответствии с назначением все рабочие органы можно разделить на две группы: рабочие

10.2. Сушильные установки

10.2. Сушильные установки Технические требования Вопрос 375. Какие необходимо принять меры, если в конвейерных сушилках по условиям эксплуатации не могут быть устроены двери или конструкция сушилки не обеспечивает зону с нулевым давлением?Ответ. В этих случаях у входа и

10.3. Выпарные установки

10.3. Выпарные установки Технические требования Вопрос 382. Какими устройствами оборудуются коммуникации подогревателей?Ответ. Оборудуются запорными устройствами для отключения и обводными линиями, а также линиями для возврата подогретого раствора в промежуточный бак

НЕАВТОНОМНЫЕ ПОДВОДНЫЕ КАМЕРЫ БОЛЬШИХ ГЛУБИН

НЕАВТОНОМНЫЕ ПОДВОДНЫЕ КАМЕРЫ БОЛЬШИХ ГЛУБИН Неавтономные подводные камеры, связанные с обеспечивающим судном тросом или трос-кабелем, подразделяют на гидростаты, батисферы и подводные роботы.Известно, что прочность корпуса любой подводной камеры, выдерживающей

АВТОНОМНЫЕ ПОДВОДНЫЕ КАМЕРЫ БОЛЬШИХ ГЛУБИН

АВТОНОМНЫЕ ПОДВОДНЫЕ КАМЕРЫ БОЛЬШИХ ГЛУБИН Понятие батискаф[8] появилось в октябре 1948 г. после первого погружения под воду новой подводной камеры ФНРС-2, спроектированной и изготовленной на средства Бельгийского национального фонда при непосредственном участии

ПОДВОДНЫЕ КАМЕРЫ МАЛЫХ ГЛУБИН

ПОДВОДНЫЕ КАМЕРЫ МАЛЫХ ГЛУБИН В настоящее время созданы подводные камеры, погружающиеся на огромные глубины Мирового океана, и тем не менее много работы предстоит еще проделать людям под водой в районах материковой отмели и в прибрежных районах с глубинами, доступными

6.1. ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ, РАБОЧИЕ И СПЕЦИАЛЬНЫЕ ЖИДКОСТИ

6.1. ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ, РАБОЧИЕ И СПЕЦИАЛЬНЫЕ ЖИДКОСТИ 6.1.1. Топливо Бензин. Для обеспечения надежной работы карбюраторных двигателей на всех режимах бензины должны обладать: высокой детонационной стойкостью; оптимальным фракционным составом; малым содержанием

6.1.3. Рабочие и специальные жидкости

6.1.3. Рабочие и специальные жидкости В зависимости от назначения и свойств жидкости делятся на охлаждающие, тормозные, амортизационные и пусковые.Гидравлические масла работают при больших перепадах температур (от —40 до +80 °C), давлениях 10–15 МПа, скоростях скольжения до

Читайте также:

  
• Бүкіләлемдік тартылыс заңы реферат
  
• Реферат на тему методы воспитания психофизических качеств
  
• Реферат на тему фотомонтаж
  
• Центральные банки их функции и операции реферат
  
• Реферат на тему фермы