Einrichtung zur dielektrischen Erwärmung von Gegenständen, die einen Hohlleiter mit Gegentakt-Auskopplungseinrichtung aufweist Die vorliegende Erfindung betrifft eine einen Hohlleiter mit Gegentakt-Auskopplungseinrichtung aufweisende Einrichtung zum dielektrischen Erwär men von Gegenständen, insbesondere von Buchrük- ken zu deren Verleimung auf automatischen Behand lungsstrassen, in einem hochfrequenten Wechselfeld.
Es zeigt sich immer wieder, dass bei der Buchher stellung die schnellaufenden Bücher nicht in der zur Verfügung stehenden kurzen Zeit getrocknet werden können, weshalb versucht wurde, dieses Problem mittels normaler Hochfrequenzgeneratoren mit einer Frequenz von ca. 27 Mhz zu lösen. Diese Einrichtun gen haben aber den Nachteil, dass, wenn der Buch rücken unsauber ist, z. B. infolge tropfenden Leimes bzw. starker Kondenswasserbildung, leicht Verbren nungen am Objekt eintreten. Dadurch ist es nicht immer möglich, mit der vollen Leistung zu fahren. Ausserdem sind die Anpassungsschwierigkeiten bei derartigen Anlagen beträchtlich.
Es wurden auch schon Versuche unternommen, die Mikrowellenenergie durch Hohlleiter oder nor male Schlitzkopplungen zum Objekt zu führen. Die ses Verfahren besitzt den Nachteil der zu grossen Tiefenwirkung, so dass damit in der Produktion keine günstigen Wirkungsgrade erreicht werden konnten.
Bei der erfindungsgemässen Ausführung werden diese Nachteile weitgehend verhütet. Diese ist ge kennzeichnet durch mindestens zwei Elektroden, deren eine Enden abgebogen und mit zwei sich gegenüber liegenden Breitseiten des Hohlleiters galvanisch ver bunden sind und welche durch Öffnungen einer als Kurzschlussebene wirkenden Abschlusswand derart aus dem Kohlleiter herausgeführt sind, dass zwischen je zwei Elektroden ausserhalb des Hohlleiters bei Er regung des letzteren ein hochfrequentes Wechselfeld besteht. Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstan des werden anschliessend anhand von Figuren erläu tert.
Es zeigt: Fig. 1 einen Rechteckhohlleiter mit entsprechend eingesetzten Gegentaktelektroden, Fig. 2 einen Schnitt durch die Anordnung gemäss der Schnittlinie 11-II der Fig. 1, Fig. 3 Feldlinien zwischen zwei Elektroden nach Fig. 1, im unbelasteten Zustand, Fig. 4 Feldlinien im belasteten Zustand, Fig.5 Feldlinien zwischen drei symmetrischen Elektroden im unbelasteten Feld.
Fig. 6 eine Auskopplungsanordnung als Wellen umformer für eine H"-Wellenform.
Fig. 7 eine Auskopplungsanordnung mit um 90 versetzt abgebogenen freien Elektrodenenden, zur Einspeisung in einen metallisch geschlossenen Mi krowellenarbeitsraum, Fig.8 Vorrichtung analog Fig.1 mit anderer Elektroden-Anordnung und einem zwischen den Elek troden liegenden Null-Leiter mit thermischem Ab bild. (29).
Ein Hohlleiter 1 besitzt in seiner Abschlusswand 32 zwei Löcher 6. Durch diese Löcher 6 ragen zwei Elektroden 4 und 5. Diese Elektroden 4 und 5 sind zweckmässigerweise abgebogen und an den Breitsei ten 30 und 31 des Hohlleiters 1 festverschraubt oder verschweisst.
Dadurch, dass diese beiden Elektroden 4 und 5 an gegenüberliegenden Seiten 30 und 31 an geschlossen sind, werden sie von den Wandlängs- strömen 2 der 11 beaufschlagt. Da diese Ströme 2 nach den Gesetzen der H"-Welle auf gleicher Ebene verschiedene Richtung aufweisen, müssen die angeregten Elektroden 4 und 5 im Ge gentakt, d. h. mit um 180 zueinander versetzten Amplituden, schwingen. Die Eintauchtiefe 12 der Elektroden 4 und 5 be stimmt den Koppelgrad. Dieser kann beispielsweise mittels Schlitzen 13 in den Seiten 30 und 31 verän derlich gestaltet werden.
Die Elektroden 4 und 5 sind nach ihrem Austritt aus den Öffnungen 6 in beliebiger Länge gerade (nicht dargestellt) oder abgewinkelt (Fig. l , 7, 8) wei tergeführt. Sie sind an ihren Enden durch einen Kurzschlussschieber 3 galvanisch kurzgeschlossen. Die Enden können aber auch offen bleiben. Es ist in diesem Falle dann lediglich die Elektrodenlänge ent sprechend der Frequenz zu wählen. Das Arbeitsfeld befindet sich zwischen den zur Anschlusswand 32 parallelen Elektrodenteilen ausserhalb des Hohllei ters 1.
Fig. 2 zeigt einen Schnitt durch die Anordnung in Fig. 1, wobei d den freiwählbaren Abstand der beiden Elektroden 4 und 5 bezeichnet; kleinere Abstände er geben höhere Feldstärken.
Fig. 3 zeigt den Verlauf der Feldlinien 14 zwi schen den beiden Elektroden 4 und 5, ohne Dazwi- schenschaltung eines Dielektrikums.
Fig. 4 zeigt die gleiche Anordnung wie Fig. 3, je doch mit einem zwischen den Elektroden 4, 5 einge legten dielektrischen Streifen 15. Ein zu behandeln des Buch 16 mit der Leimfläche 17 befindet sich im Arbeitsfeld. Es ist ersichtlich, dass der eingelegte dielektrische Streifen 15 die Feldlinien derart verflacht, dass sie nahezu in der Ebene der angebotenen Leim fläche 17 verlaufen. Bei dieser Anordnung wird, was in jeder Beziehung vorteilhaft ist, verhältnismässig wenig Wärme im Buch 16 selbst erzeugt.
Dadurch erfolgt wiederum die Abkühlung des Thermoplast- leimes sehr rasch, da keine im Buch gespeicherte Wärme als Wärmespeicher wirkt (schnelles Rück kühlen).
Es können im Mikrowellen-Frequenzgebiet kei nerlei Kurzschlüsse durch Wasser oder Leim erfol gen. Dagegen kann die Feldstärke um ein Vielfaches erhöht werden, ohne dass die Gefahr des Durchschla ges gegeben ist. Es ist möglich, den Raum zwischen den Elektroden mit einem Dielektrikum auszufüllen, um dadurch eine Beugung bzw. Verflachung des Fel des zu erreichen.
Flachverlaufende Feldlinien zwi schen den Elektroden ergeben nämlich einen beson ders günstigen Gesamtwirkungsgrad, da das zu be handelnde Objekt - in dem Fall der Buchrücken nur eine zu erwärmende Fläche, die beleimte Rük- kenfläche, besitzt und keine weitergehende Durch dringung des Buches erfolgen soll. Die niederohmige Leimfuge wirkt praktisch als flacher Kurzschluss zwischen den Elektroden.
Fig. 5 zeigt Elektroden 18, 19, 20 analog Fig. 1, jedoch in Dreieranordnung. Dabei ist zu beachten, dass die Anschlüsse dieser Elektroden im Hohlleiter jeweils gegenläufig sind. Es müssen mit andern Wor ten die beiden Elektroden 18 und 20 auf der einen Breitseite des Hohlleiters und die Elektrode 19 auf dessen gegenüberliegender Breitseite befestigt wer den. Fig.6 zeigt eine Gegentaktausgangsschaltung analog Fig. 1. Die Elektroden 34 und 35 stehen hier in einen breiteren Hohlleiter 21 vor und regen in diesem eine Doppelschwingung der Form H20 an.
Diese Einrichtung erlaubt durch einfache Mittel die Umwandlung der H",-Wellenform in eine H,0-Wellen- form.
Fig. 7 zeigt eine Gegentaktausgangsschaltung an alog Fig. 1, bei welcher die beiden Elektroden 36 und 37 ausserhalb des Hohlleiters in verschiedenen Richtungen abgebogen sind und als freistrahlende Dipole wirken. Durch die Verdrehung der beiden Enden um ca. 90 -180 C erreicht man in einem metallisch abgeschlossenen Arbeitsraum 23 die An regung verschiedenartiger Wellenformen. Dies ist sehr wichtig für die Anpassung und Homogenität im Ar beitsraum. Die Länge der abgebogenen Enden der Elektroden 36 und 37 kann nun entweder einen Viertel der Wellenlänge oder ein entsprechend Mehr faches (3, 5, 7-fach etc.) betragen.
Fig.8 zeigt eine Gegentaktausgangsanordnung analog Fig. 1, bei der sich die Elektroden 25, 26 und 27 nach hinten verjüngen, zum Zwecke der Verände rung der Feldstärken. Die kleineren Abstände an den freien Enden der Elektroden ergeben höhere Feld stärken. Zwischen den beiden Elektroden 25 und 26 ist die sog. Nullelektrode 27 angeordnet. Diese Elek trode 27 ist im Punkt 28 galvanisch mit dem Hohllei ter 1 verbunden, d. h. geerdet. Dieser sog. Mittelleiter 27 bewirkt seinerseits eine Erhöhung der Feldstärke, da dieser ebenfalls, im entsprechenden Rhythmus be züglich der Elektroden 25 und 26 mitschwingt. Da durch entstehen viele kleine Wärmezonen 29, welche das Feld homogener gestalten.
Device for dielectric heating of objects, which has a waveguide with push-pull decoupling device. The present invention relates to a device comprising a waveguide with push-pull decoupling device for dielectric heating of objects, in particular book spines for gluing them on automatic treatment lines, in one high-frequency alternating field.
It has been shown again and again that the fast-moving books cannot be dried in the short time available during book production, which is why attempts were made to solve this problem using normal high-frequency generators with a frequency of approx. 27 Mhz. These Einrichtun conditions have the disadvantage that if the book is back unclean, z. B. as a result of dripping glue or strong condensation, burns easily occur on the object. As a result, it is not always possible to drive at full power. In addition, the difficulties in adapting such systems are considerable.
Attempts have also been made to guide the microwave energy to the object through waveguides or normal slot couplings. This method has the disadvantage that the depth effect is too great, so that no favorable degrees of efficiency could be achieved with it in production.
In the embodiment according to the invention, these disadvantages are largely prevented. This is characterized by at least two electrodes, one end of which is bent and galvanically connected to two opposite broad sides of the waveguide and which are led out of the carbon conductor through openings in an end wall acting as a short-circuit level in such a way that between two electrodes outside the waveguide when the latter is excited, there is a high-frequency alternating field. Embodiments of the subject matter of the invention are then tert erläu with reference to figures.
It shows: FIG. 1 a rectangular waveguide with correspondingly inserted push-pull electrodes, FIG. 2 a section through the arrangement according to the section line 11-II of FIG. 1, FIG. 3 field lines between two electrodes according to FIG. 1, in the unloaded state, 4 field lines in the loaded state, Fig. 5 field lines between three symmetrical electrodes in the unloaded field.
Fig. 6 shows a decoupling arrangement as a wave converter for an H "waveform.
Fig. 7 shows a decoupling arrangement with free electrode ends offset by 90, for feeding into a metallically closed Mi krowellenarbeitsraum, Fig. 8 device analogous to Fig. 1 with a different electrode arrangement and a neutral conductor between the electrodes with a thermal image. (29).
A waveguide 1 has two holes 6 in its end wall 32. Two electrodes 4 and 5 protrude through these holes 6. These electrodes 4 and 5 are suitably bent and screwed or welded to the Breitsei th 30 and 31 of the waveguide 1.
Because these two electrodes 4 and 5 are closed on opposite sides 30 and 31, they are acted upon by the wall longitudinal flows 2 of FIG. Since these currents 2, according to the laws of the H ″ wave, have different directions on the same plane, the excited electrodes 4 and 5 must oscillate in counteract, ie with amplitudes offset by 180 to one another. The immersion depth 12 of the electrodes 4 and 5 is determined This can be varied, for example, by means of slots 13 in sides 30 and 31.
The electrodes 4 and 5 are straight (not shown) or angled (Fig. 1, 7, 8) after their exit from the openings 6 in any length. They are galvanically short-circuited at their ends by a short-circuit slide 3. The ends can also remain open. In this case, only the electrode length has to be selected according to the frequency. The working field is located between the electrode parts parallel to the connection wall 32 outside the hollow conductor 1.
FIG. 2 shows a section through the arrangement in FIG. 1, where d denotes the freely selectable distance between the two electrodes 4 and 5; smaller distances give higher field strengths.
3 shows the course of the field lines 14 between the two electrodes 4 and 5, without the interposition of a dielectric.
Fig. 4 shows the same arrangement as Fig. 3, but with a dielectric strip 15 inserted between the electrodes 4, 5. A book 16 to be treated with the glue surface 17 is located in the work area. It can be seen that the inserted dielectric strip 15 flattens the field lines in such a way that they run almost in the plane of the glue surface 17 offered. With this arrangement, which is advantageous in every respect, relatively little heat is generated in the book 16 itself.
This in turn causes the thermoplastic glue to cool down very quickly, as no heat stored in the book acts as a heat store (rapid re-cooling).
In the microwave frequency range, no short circuits can occur due to water or glue. In contrast, the field strength can be increased many times over without the risk of breakdown. It is possible to fill the space between the electrodes with a dielectric in order to achieve a diffraction or flattening of the field.
Flat field lines between the electrodes result in a particularly favorable overall efficiency, since the object to be treated - in the case of the book spine, only has one surface to be heated, the glued back surface, and no further penetration of the book should take place. The low-resistance glue joint acts practically as a flat short circuit between the electrodes.
FIG. 5 shows electrodes 18, 19, 20 analogous to FIG. 1, but in a three-way arrangement. It should be noted that the connections of these electrodes in the waveguide are in opposite directions. In other words, the two electrodes 18 and 20 must be fastened on one broad side of the waveguide and the electrode 19 on its opposite broad side. FIG. 6 shows a push-pull output circuit analogous to FIG. 1. The electrodes 34 and 35 protrude into a wider waveguide 21 and stimulate a double oscillation of the form H20 in this.
This device allows the conversion of the H ", waveform into an H, 0-waveform by simple means.
FIG. 7 shows a push-pull output circuit similar to FIG. 1, in which the two electrodes 36 and 37 are bent in different directions outside the waveguide and act as freely radiating dipoles. By rotating the two ends by approx. 90-180 C, a metal-enclosed working space 23 is used to stimulate various wave shapes. This is very important for the adaptation and homogeneity in the work area. The length of the bent ends of the electrodes 36 and 37 can now be either a quarter of the wavelength or a corresponding multiple (3, 5, 7-fold, etc.).
FIG. 8 shows a push-pull output arrangement analogous to FIG. 1, in which the electrodes 25, 26 and 27 taper towards the rear, for the purpose of changing the field strengths. The smaller distances at the free ends of the electrodes result in higher field strengths. The so-called zero electrode 27 is arranged between the two electrodes 25 and 26. This elec trode 27 is galvanically connected at point 28 to the Hohllei ter 1, d. H. grounded. This so-called. Center conductor 27 in turn causes an increase in the field strength, since this also resonates with respect to the electrodes 25 and 26 in the appropriate rhythm. This creates many small heat zones 29, which make the field more homogeneous.