Результат интеллектуальной деятельности: УСТАНОВКА ПОРЦИОННОЙ СВЧ-ОБРАБОТКИ КОРМОВ

Изобретение относится к устройствам для цикличной СВЧ-обработки семян рапса, зерна сои, люпина и комбикормов, а также их обеззараживания от грибов, вирусов, бактерий, и может быть использовано на животноводческих фермах и межхозяйственных комбикормовых предприятиях.

Известен «Способ и устройство для обработки сельскохозяйственной продукции» (RU 2242906, С2, А23L 3/40, F26В 7/00, 27.12.2004 г.), который обеспечивает периодическое воздействие на сырьевой материал источников излучения путем вращения лотков вокруг базовой оси с периодическим приближением их к источникам излучения и удалением с постоянным направлением массы сырьевого материала в сторону излучения, причем при обработке излучением осуществляют комплексное воздействие ультразвуковых упругих колебаний инфракрасного и СВЧ- излучения.

Вышеуказанный способ, реализованный в устройстве, не обеспечивает концентрации ИК- и СВЧ-энергии на обрабатываемом продукте, так как при обработке постоянно изменяется расстояние между обрабатываемым продуктом и источниками излучения.

Известна «Установка для тепловой обработки зерна и комбикормов» (RU 2280396, С1, А23N 17/00, 27.07.2006 г.) - принято за прототип, в которой рабочая камера совмещена с системой генерации и подвода тепла для обработки одновременно или по отдельности кондуктивным, конвективным и пароконвенктивным способами в псевдожиженном слое зерна или комбикормов.

В данной установке наличие дополнительных лопастей, установленных на валу ярусами, нарушает целостность создаваемого нижними лопастями псевдожиженного потока, так как при прохождении обрабатываемого материала вниз происходит многократное перемешивание. Выполнение рабочей камеры в верхней части прямоугольной и расположение завихрителей в нескольких местах (2-4 завихрителя) позволяет обрабатываемому материалу достигать крышки и прилипать к ней. Многофункциональность режимов обработки, универсализация конструкции, цикличность ее работы и потери при этом тепла в атмосферу усложняют ее применение и приводят к высоким удельным затратам энергии (высокая энергоемкость).

Задача изобретения заключается в создании установки для порционной СВЧ-обработки кормов, повышающего качество обработки кормов при заданном времени обработки (экспозиции) с максимальным использованием КПД устройства, при снижении энерго и материальных затрат.

Поставленная задача достигается тем, что в установке порционной СВЧ-обработки кормов, содержащей рабочую камеру с загрузочным и выгрузным шлюзами с размещенным в камере устройством для разрыхления в виде вала с лопастями новым является то, что на поверхности рабочей камеры расположен источник СВЧ-излучения, соединенный посредством передающей линии с СВЧ-генератором, а сама рабочая камера и источник СВЧ-излучения выполнены в виде сферы; внутри рабочей сферической камеры под загрузочным шлюзом установлен направляющий обтекатель, имеющий форму полусферы и служащий одновременно воронкой для загрузки кормов с диаметром засыпного отверстия d=80-100 мм, при этом устройство для разрыхления является блоком псевдоожижения, расположенным в нижней части рабочей сферической камеры, лопасти которого закреплены на валу, вращающемся со скоростью 350-400 об/мин, под углом к горизонтальной плоскости, не превышающим угол естественного откоса обрабатываемого корма на расстоянии Н=(1/3-1/4) R от оси крепления до нижней части сферической камеры и имеют линейную скорость на концах 5-6 м/с, причем зазор между внутренней поверхностью сферической камеры и концами лопастей δ=0,4-0,6 мм, а сами концы лопастей повторяют внутреннюю поверхность сферической камеры, при этом коэффициент загрузки объема рабочей камеры К=0,4-0,5.

Выполнение рабочей камеры и источника СВЧ-излучения (многослойный, многовитковый индуктор), расположенного на поверхности рабочей камеры, в виде сферы позволяет повысить качество обработки корма, так как при использовании данной конструкции электромагнитные волны концентрируются в центре рабочей камеры, а наличие блока псевдоожижения, выполненного в виде вращающегося со скоростью 350-400 об/мин вала с закрепленными на нем под углом к горизонтальной плоскости, не превышающим угол естественного откоса обрабатываемого корма на расстоянии Н=(1/3-1/4) R, лопастями, при котором лопасти на своих концах имеют линейную скорость 5-6 м/с, направляющего обтекателя, выполненного в форме полусферы, и загрузку самой сферической камеры с коэффициентом загрузки К=0,4-0,5 (в зависимости от обрабатываемого корма, например, комбикорма, семена рапса, зерна сои или люпина) позволяет создать устойчиво циркулирующий псевдоожиженный поток (смесь обрабатываемых кормов и воздуха, текучую как жидкость) по всему периметру (360°) внутренней рабочей поверхности сферической камеры, при этом угол естественного откоса зависит от обрабатываемого материала (например, у рапса α=25-30°, сои - α=24-31° и люпина - α=24-30°); величины скорости вращения вала, расстояния Н от нижней части сферической камеры до оси крепления лопастей, линейной скорости концов лопастей, зазора между концами лопастей и внутренней поверхностью сферической камеры 5, а также заполнение сферической камеры обрабатываемым кормом при данном коэффициенте загрузки К, получены опытным путем и являются, в совокупности, основным условием качественной обработки, при которой каждая составляющая частица без помех обрабатывается СВЧ-энергией, что также позволяет повысить КПД устройства. Диаметр засыпного отверстия d=80-100 мм является оптимальным, зависит от обрабатываемого корма и не позволяет скапливаться ему при загрузке.

На чертеже представлен общий вид установки порционной СВЧ-обработки кормов.

Установка порционной СВЧ-обработки кормов содержит СВЧ-генератор 1, соединенный посредством передающей линии 2 с источником СВЧ-излучения 3 (многослойный, многовитковый индуктор), выполненным в форме сферы и расположенным на поверхности сферической рабочей камеры 4, снабженной на входе загрузочным шлюзом 5, под которым закреплен направляющий обтекатель 6, имеющий форму полусферы и служащий одновременно воронкой для загрузки кормов с диаметром засыпного отверстия d=80-100 мм. В нижней части сферической рабочей камеры 4 установлен блок псевдоожижения, выполненный в виде вертикального вала 7, вращающегося со скоростью 350-400 об/мин, на котором закреплены под углом к горизонтальной плоскости, не превышающим угол естественного откоса обрабатываемого корма на расстоянии Н=(1/3-1/4) R от оси крепления до нижней части сферической камеры лопасти 8, с зазором к внутренней поверхности сферической рабочей камеры δ=0,4-0,6 мм и имеющие линейную скорость на концах 5-6 м/с. Под блоком псевдоожижения расположен на выходе из сферической рабочей камеры выгрузной шлюз 9.

Установка порционной СВЧ-обработки кормов работает следующим образом. При работе СВЧ-генератора 1 электромагнитные волны через передающую линию 2 и источник СВЧ-излучения 3 (многослойный, многовитковый индуктор) возбуждают электромагнитные колебания в сферической рабочей камере 4, в которую при закрытом выгрузном шлюзе 9 и открытом загрузочном шлюзе 5 по направляющему обтекателю 6, выполненному в виде полусферы и служащему одновременно воронкой для загрузки кормов с диаметром засыпного отверстия d=80-100 мм, загружается установленная порция обрабатываемых кормов (например, семена рапса, зерна сои или люпина, комбикорма), с коэффициентом загрузки объема сферической рабочей камеры 4, равным К=0,4-0,5. Далее загрузочный шлюз 5 закрывается и включается в работу блок псевдоожижения посредством вращения, со скоростью 350-400 об/мин, вертикального вала 7 с закрепленными на нем под углом к горизонтальной плоскости, не превышающим угол естественного откоса обрабатываемого корма, на расстоянии Н=1/4 R от оси крепления до нижней части сферической камеры, лопастями 8, имеющими зазор между внутренней поверхностью сферической рабочей камеры и их концами δ=0,4-0,6 мм и линейную скорость на концах 5-6 м/с. Загруженный в сферическую рабочую камеру материал захватывается лопастями, отбрасывается ими (швырок) от центра к внутренней поверхности рабочей сферической камеры и, обладая скоростью конца лопастей, перемещается по ней вверх, достигая направляющего обтекателя 6, который снимает псевдоожиженный поток и направляет его вниз по оси, чему также способствует вакуум, создаваемый лопастями 8 в этом пространстве сферической рабочей камеры 4. Таким образом, создается устойчиво циркулируемый псевдоожиженный поток (смесь обрабатываемых кормов и воздуха, текучая как жидкость по всему периметру - 360°, внутренней поверхности сферической рабочей камеры 4), имеющий высокую однородность смеси, при которой каждая составляющая частица обрабатываемого материала без помех всесторонне подвергается СВЧ-обработке, что в свою очередь создает условие высокого КПД устройства. По истечении заданного времени (экспозиции) обработки открывается выгрузной шлюз 9, расположенный в нижней части сферической рабочей камеры на выходе, и при работающем блоке псевдоожижения лопастями 8 обработанный корм выгружается. Далее цикл повторяется. Время обработки (экспозиция) устанавливается в зависимости от вида обрабатываемого корма.

Таким образом, предлагаемая установка порционной СВЧ-обработки кормов позволяет обеспечить качественную обработку и обеззараживание различных видов кормов с максимальным использованием КПД и снижение энерго- и материальных затрат.