Радиогерметичная многорезонаторная установка для размораживания и разогрева молозива животных
Владельцы патента RU 2752941:
Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Нижегородский государственный инженерно-экономический университет (НГИЭУ) (RU)
Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к агропромышленному комплексу, и может быть использовано для размораживания и разогрева молозива животных в непрерывном режиме. Установка содержит вертикально расположенные основной 2 и дополнительные конические резонаторы 5. Основной резонатор установлен с усеченной вершиной, направленной вверх. Основной резонатор 2 углублен секторами боковой поверхности со сдвигом на 120° в остальные дополнительные резонаторы, чьи вершины направлены вниз. У основного резонатора 2 части секторов боковой поверхности 4, углубленные в дополнительные резонаторы 5, перфорированы в области нижнего основания. По периметрам оснований всех резонаторов 2 и 5 со сдвигом на 120° установлены магнетроны 4 и 10 с воздушным охлаждением. Над основанием основного резонатора расположен диэлектрический перемешивающий механизм с электроприводом 9. В дополнительных резонаторах в области вершин с шаровыми кранами 7 и датчиками температуры 8 установлены также диэлектрические перемешивающие устройства 6 с электроприводами. На усеченной вершине основного резонатора 2 установлена приемная емкость 1 с заслонкой. Высоты всех резонаторов и периметры их оснований кратны половине длины волны. Использование изобретения позволит разделить процессы размораживания и разогрева молозива животных. 2 ил.
Предлагаемое изобретение относится к агропромышленному комплексу и может быть использовано в фермах, содержащих скот (коров, коз, верблюдов лошадей и т.д.) для размораживания и разогрева молозива в непрерывном режиме.
Известен СВЧ-размораживатель коровьего молозива непрерывно-поточного действия с биконическим резонатором (патент № 2721484) [2]. Он содержит в цилиндрической емкости биконический резонатор, вершины которого усечены, а в центре его вращающийся диэлектрический диск. Недостатками являются, во-первых, то, что конструкция отделяет замороженное сырье от жидкой фракции, но в резонаторе генерируется общее электромагнитное поле, т.е. управлять дозой воздействия в каждом отсеке отдельно не удается. Во-вторых, конструкция содержит экранирующий корпус, что удорожает установку.
Известна СВЧ-установка с нетрадиционными резонаторами для размораживания и разогрева коровьего молозива в непрерывном режиме (патент № 2732722) [3]. Установка позволяет управлять дозой воздействия в обоих ярусах, но конструкция очень сложная в изготовлении и в управлении.
Задачей изобретения является разработка радиогерметичной многорезонаторной сверхвысокочастотной установки непрерывно-поточного действия высокой производительности, без экранирующего корпуса, позволяющей разделить процессы размораживания и разогрева молозива животных.
Технический результат достигается тем, что радиогерметичная многорезонаторная установка для размораживания и разогрева молозива животных характеризуется тем, что содержит вертикально расположенные основной и дополнительные конические резонаторы,
причем основной резонатор установлен с усеченной вершиной, направленной вверх, углублен секторами боковой поверхности со сдвигом на 120° в остальные дополнительные резонаторы, чьи вершины направлены вниз,
при этом у основного резонатора части секторов боковой поверхности со сдвигом на 120°, углубленные в дополнительные резонаторы, перфорированы в области нижнего основания,
причем по периметрам оснований всех резонаторов со сдвигом на 120° установлены магнетроны с воздушным охлаждением,
а над основанием основного резонатора расположен диэлектрический перемешивающий механизм с электроприводом,
а в дополнительных резонаторах в области вершин с шаровыми кранами и датчиками температуры установлены диэлектрические перемешивающие устройства с электроприводами,
а к усеченной вершине основного резонатора установлена приемная емкость с заслонкой,
причем высоты всех резонаторов и периметры их оснований кратны половине длины волны.
Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежами, на которых представлено: схематическое изображение радиогерметичной многорезонаторной установки для размораживания и разогрева молозива животных (фиг. 1);
пространственное изображение радиогерметичной многорезонаторной установки для размораживания и разогрева молозива животных (вид спереди в разрезе) (фиг. 2);
Радиогерметичная многорезонаторная установка для размораживания и разогрева молозива животных содержит:
приемную емкость 1
основной конический резонатор 2 с перфорированными частями 3 боковой поверхности;
магнетроны 4 по периметрам оснований со сдвигом на 120° дополнительных конических резонаторов 5;
диэлектрические перемешивающие устройства 6 с электроприводами;
шаровые краны 7 с электроприводами;
датчики температуры 8;
диэлектрический перемешивающий механизм 9 с электроприводом
магнетроны 10 по периметру основания основного конического резонатора со сдвигом на 120 градусов.
Радиогерметичная многорезонаторная установка для размораживания и разогрева молозива животных (фиг. 1, 2) выполнена объединением конических вертикально расположенных резонаторов 2 и 5. Основной резонатор 2 расположен вершиной вверх, а у дополнительных резонаторов 5 вершины направлены вниз. Периметры оснований основного и дополнительных резонаторов кратны половине длины волны. Вершина основного конического резонатора 2 усечена и состыкована с приемной емкостью 1, которая содержит заслонку. По периметру его нижнего основания со сдвигом на 120° установлены магнетроны 10 с воздушным охлаждением, подключенные к СВЧ генераторам. Над основанием основного конического резонатора 2 расположен диэлектрический перемешивающий механизм 9 с электроприводом.
Дополнительные конические резонаторы 5 расположены вершинами, направленными вниз. В запредельных объемах (ниже критического сечения) каждого дополнительного резонатора 5 установлены датчики температуры 8, а в области вершин размещены шаровые краны 7 с электроприводами. Высота всех резонаторов кратна половине длины волны (длина волны 12,24 см, частота 2450 МГц). При этом части боковой поверхности основного конического резонатора 2 со сдвигом на 120о перфорированы и углублены вовнутрь соответствующих дополнительных конических резонаторов 5. Перфорированные поверхности 3 достигают до площади основания основного конического резонатора 2. По периметрам оснований дополнительных конических резонаторов установлены магнетроны 4 со сдвигом на 120 градусов. Внутри каждого дополнительного резонатора 5 в области вершины расположены диэлектрические перемешивающие устройства 6 с электроприводом. Вершина основного конического резонатора 2 усечена на уровне критического сечения, а его нижнее основание расположено выше критических сечений вершин дополнительных конических резонаторов 5 (выше запредельных объемов каждого дополнительного резонатора 5). Известно, что в конической части резонатора с размерами, согласованными с диной волны, возникает условие отсечки для высших типов колебаний [3, стр. 63]. Вследствие этого создаются условия для возникновения резонансных колебаний за счет переотражений электромагнитных волн от критического сечения. Появляется запредельный объем. Конический профиль резонаторов обеспечивает снятие вырождения между колебаниями Н01р и Е11р [3, стр. 63]. При этом критическое сечение располагается на значительном расстоянии от вершины резонатора 2, что позволяет создавать отверстия для введения сырья, практически не нарушая в нем структуру электромагнитного поля. Отверстие на уровне критического сечения конического резонатора 2 позволяет загружать куски замороженного сырья с соблюдением электромагнитной безопасности, т.е. при обеспечении радиогерметичности установки животных воздействием электромагнитного поля сверхвысокой частоты происходит следующим образом.
Технологический процесс размораживания и разогрева молозива. Загрузить замороженное сырье размером 3–4 см (две глубины проникновения волны длиной 12,24 см) в приемную емкость 10, предварительно закрыв заслонку и шаровые краны 6. Включить электропривод диэлектрического перемешивающего механизма 9, после открыть заслонку, включить соответствующие генераторы и вентиляторы для охлаждения магнетронов 4. Под воздействием электромагнитного поля сверхвысокой частоты (ЭМПСВЧ) на замороженное сырье происходит размораживание молозива животных. Жидкое молозиво в процессе вращения диэлектрического перемешивающего механизма 9 с достаточно большими оборотами сбрасывается к боковой поверхности основного конического резонатора 2 и через отверстия перфорированных частей 3 боковой поверхности основного резонатора 2 попадает в дополнительные резонаторы 5. Далее включить генераторы 4 для возбуждения ЭМПСВЧ в дополнительных конических резонаторах 5 и включить электропривод диэлектрических перемешивающих устройств 6. Жидкое молозиво накапливается в дополнительных конических резонаторах 5 до уровня основания основного конического резонатора 2. Это основание выше критических сечений дополнительных резонаторов 5. Молозиво здесь нагревается до температуры 38–40°С. При этом в запредельных объемах дополнительных конических резонаторов 5 электромагнитное поле сверхвысокой частоты отсутствует, поэтому следует перемешивать жидкое молозиво с помощью диэлектрических устройств 6. Это позволит поддержать температуру молозива во всем объеме на уровне 38–40°С. Датчики температуры 8 находятся в запредельном объеме, где отсутствует электромагнитное поле, т.е. отсутствует влияние на стабильность регистрации температуры сырья. Электроприводы шаровых кранов 7 установленные в вершины дополнительных резонаторов 5, управляются сигналами от датчиков температуры 8 и открывают шаровые краны 7 на определенный зазор. Установка радиогерметичная, так как имеет запредельные объемы.
Система связанных нескольких конических резонаторов обладает определенными практическими преимуществами, обусловливающими перспективы их применения в технологических процессах подготовки замороженного молозива для выпойки молодняка животных. Особенности конических резонаторов – это достаточно высокая собственная добротность, наличие запредельных объемов, облегчающих подачу замороженного сырья в резонатор и слив готового молозива в непрерывном режиме из резонаторов, соблюдение радиогерметичности без специального экранирующего корпуса. В каждом резонаторе регулируется доза воздействия ЭМПСВЧ с учетом противоположного характера изменения диэлектрических параметров замороженного и жидкого молозива в зависимости от температуры.
Источники информации
1. Патент № 2721484 РФ, МПК А47J 39/00. СВЧ установка с биконическим резонатором для размораживания коровьего молозива в непрерывном режиме / Г.В. Новикова, Д.А. Тараканов, М.В. Белова, О.В. Михайлова; заявитель и патентообладатель НГИЭУ (RU). – № 2019131642; заявл. 09.09.2019, Бюл. № 14 от.19.05.2020.
2. Патент № 2732722 РФ, МПК А47J 39/00. СВЧ установка с нетрадиционными резонаторами для размораживания и разогрева коровьего молозива в непрерывном режиме / А.А. Тихонов, А.В. Казаков, Г.В. Новикова, М.В. Белова, О.В. Михайлова, Д.А. Тараканов / заявитель и патентообладатель НГИЭУ (RU). – № 2020107761; заявл. 26.11.2019, Бюл. № 27 от 22.09.2020.
3. Дробахин О.О. Исследование возможности применения связанных биконических резонаторов для определения параметров диэлектрических материалов / О.О. Дробахин, Д.Ю. Салтыков // Прикладная радиоэлектроника, 2014, том 13, № 1, c. 63–69.
Радиогерметичная многорезонаторная установка для размораживания и разогрева молозива животных, характеризующаяся тем, что содержит вертикально расположенные основной и дополнительные конические резонаторы, причем основной резонатор установлен с усеченной вершиной, направленной вверх, и углублен секторами боковой поверхности со сдвигом на 120° в дополнительные резонаторы, вершины которых направлены вниз, при этом у основного резонатора части секторов боковой поверхности, углубленные со сдвигом на 120° в дополнительные резонаторы, выполнены перфорированными в области нижнего основания, а по периметрам оснований всех резонаторов со сдвигом на 120° установлены магнетроны с воздушным охлаждением, кроме того, над основанием основного резонатора расположен диэлектрический перемешивающий механизм с электроприводом, в области вершин дополнительных резонаторов, снабженных шаровыми кранами и датчиками температуры, установлены также диэлектрические перемешивающие устройства с электроприводами, усеченная вершина основного резонатора снабжена приемной емкостью с заслонкой, а высоты всех резонаторов и периметры их оснований кратны половине длины волны.
