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Aus
der
DE 197 38 882
C1 ist ein Mikrowellen-Durchlaufofen mit einem Mikrowellen-Multimodekanal mit
einem Eingang und einem Ausgang sowie einer Bodenwand, einer Deckenwand
und zwei Seitenwänden,
mindestens einem Mikrowellen-Generator, mindestens einem in den
Innenraum des Mikrowellen-Multimodekanals mündenden Mikrowellen-Einkoppelelement,
das von dem Mikrowellen-Generator mit Mikrowellen-Energie gespeist
wird, und einem sich durch den Mikrowellen-Monomodekanal erstreckenden
Fördermittel
mit mindestens einem Förderelement
bekannt. Als Fördermittel
ist ein Transportband vorgesehen. Dieser ist jedoch nicht für herkömmliche
Entbinder- bzw. Sinteranlagen geeignet, die mit Metallförderbändern ausgestattet
sind. Dies liegt daran, daß die
Mikrowellenstrahlung über die
Metallförderbänder aus
dem Ofen herausgeführt wird,
und somit einerseits nicht für
die Aufheizung zur Verfügung
steht und andererseits auf die Umwelt, insbesondere Menschen, unkontrolliert
und gegebenenfalls gesundheitsschädigend einwirken kann.
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Die
DE 102 44 752 A1 offenbart
einen Mikrowellen-Durchlaufofen mit einem Mikrowellen-Multimodekanal mit
einem Eingang und einem Ausgang sowie einer Bodenwand, einer Deckenwand
und zwei Seitenwänden,
einem Mikrowellen-Generator, einem in den Innenraum des Mikrowellen-Multimodekanals
mündenden
Mikrowellen-Einkoppelelement, das von dem Mikrowellen-Generator
mit Mikrowellen-Energie gespeist wird, einem sich durch den Mikrowellen-Kanal
erstreckenden Fördermittel
mit mehreren Förderelementen,
und am Eingang und am Ausgang des Mikrowellen-Multimodekanals jeweils einem
Mikrowellen-Sperrfilter. Bei dem Fördermittel handelt es sich
um eine Rollenbahn mit Transportrollen, die mit einem Material wie
Teflon, Glaswolle oder Polyamid beschichtet sind, das nicht leicht
Mikrowellenenergie absorbiert. Werkstücke können in einer alternativen
Ausführungsform
auf einen Halter gesetzt und dann von der Rollenbahn transportiert
werden.
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Die
WO 96/34513 betrifft ein Verfahren, eine Vorrichtung zur thermischen
Behandlung von Stoffen in einem Mikrowellenofen und eine Verwendung
des Verfahrens und der Vorrichtung. Das Verfahren dient zur thermischen
Behandlung von beliebigen Stoffen in einem Mikrowellenofen, insbesondere
von Pulvern, Hartmetallen, Cermits und/oder Keramiken, bei dem Behandlungsgut
relativ zu einer oder mehreren Mikrowellenquellen bewegt wird, wobei
das Behandlungsgut in einzelnen Kassetten angeordnet und bewegt
wird, die mit Ausnahme einer für
die Mikrowelleneinstrahlung notwendigen Öffnung aus mikrowellenundurchlässigem Material
bestehen und gleichzeitig den Resonanzraum bilden, dessen Länge, Höhe und/oder
Breite im unbeladenen Zustand zu gering ist, um bei der verwendeten
Mikrowellenfrequenz eine kontinuierliche Energieverteilung zu erzeugen,
die im beladenen Zustand aber eine homogene Erwärmung ermöglichen, wobei vorzugsweise dessen
Länge,
Höhe und/oder
Breite sechs Wellenlänge
der verwendeten Mikrowellenstrahlung nicht überschreiten.
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Die
DE 1 093 930 A1 offenbart
ebenfalls einen Mikrowellen-Durchlaufofen mit einer kontinuierlichen
Transporteinrichtung aus plattenförmigen Elementen, wobei die
plattenförmigen
Bandelemente sowohl im horizontalen Arbeitsraum als auch in den vertikalen
Zuführungs- und Ausgangsschächten des Arbeitsraumes
stets in gleichbleibend horizontaler Lage geführt werden und durch Zusammenwirken mit
den Wänden
der senkrechten Schächte
bei kontinuierlichem Betrieb einen unterbrochenen Verschluß des Arbeitsraumes
gegen entweichende Mikrowellenenergie bilden.
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Die
EP 0 994 309 B1 betrifft
eine Teleskopauszugsvorrichtung für wenigstens einen Gargutträger in einem
Garraum eines Garofens mit in Führungen
gleitend geführten
und aus dem Garraum wenigstens teilweise herausziehbaren Schienen,
auf oder an denen wenigstens ein Gargutträger auflegbar bzw. befestigbar
ist, wobei die Schienen und/oder die Führungen zumindest an ihren
Gleitflächen
jeweils einen bei den Betriebstemperaturen des Garofens temperaturbeständigen Gleitwerkstoff
aus einem Metallnitrid, vorzugsweise Titannitrid, aufweisen.
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Die
WO 01/04558 A1 offenbart eine Vorrichtung zum kontinuierlichen Trocknen
von Keramikgegenständen,
die nur geringe oder gar keine Mikrowellenemission erzeugt.
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Die
DE 198 47 299 C1 offenbart
einen Mikrowellen-Durchlaufofen mit Ofenmodulen, die in einer Reihe
hintereinander angeordnet sind und die Heizzonen bilden. Am jeweiligen
Gehäusemantel
ist mindestens eine Mikrowellen-Strahlenquelle an einem zugehörigen Strahlenfenster
vorgesehen. Im jeweiligen Ofenmodul ist ein Blechboden höhenverstellbar vorgesehen,
der mit Sekundärstrahler
bildenden Löchern
ausgebildet ist. Im Mikrowellen-Durchlaufofen ist eine Transporteinrichtung
vorgesehen, die von einem Transportband oder von Transport rollen
gebildet ist. Zum Strahlenfenster der jeweiligen Mikrowellen-Strahlenquelle
können
im Gehäusemantel
Auslaßlöcher benachbart
sein. Die jeweilige Strahlenquellen ist dann mit einer Luftreguliereinrichtung kombiniert.
Dem Strahlenfenster der jeweiligen Mikrowellen-Strahlenquelle kann im Inneren des entsprechenden
Ofenmoduls eine Mikrowellen-Lenkeinrichtung
zugeordnet sein. Die Mikrowellen-Strahlenquelle kann mit einem Hohlleiterkanal
kombiniert sein. Die Einkopplung der Mikrowellenstrahlen erfolgt in
diesem zuletzt genannten Falle durch Aussparungen im Gehäuse des
Ofenmoduls, die im Bereich des umlaufenden Hohlleiterkanals vorgesehen
sind.
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Der
Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, einen Mikrowellen-Durchlaufofen
bereitzustellen, mittels dessen weniger Mikrowellenstrahlung über die
Fördermittel
aus dem Ofen herausgeführt wird.
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Erfindungsgemäß wird diese
Aufgabe gelöst durch
einen Mikrowellen-Durchlaufofen mit einem Mikrowellen-Monomodekanal
mit einem Eingang und einem Ausgang sowie einer Bodenwand, einer
Deckenwand und zwei Seitenwänden,
mindestens einem Mikrowellen-Generator,
mindestens einem in den Innenraum des Mikrowellen-Monomodekanals mündenden
Mikrowellen-Einkoppelelement, das von dem Mikrowellen-Generator
mit Mikrowellen-Energie gespeist
wird, und einem sich durch den Mikrowellen-Monomodekanal erstreckenden
Fördermittel
mit mindestens einem Förderelement,
wobei das mindestens eine Förderelement
auf einem Körper
aus mindestens einem Hochfrequenz leitendem Material, der auf der
Innenseite der Bodenwand angeordnet und quer zur Fördereinrichtung
U-förmig
ist, direkt gelagert ist, und am Eingang und am Ausgang des Mikrowellen-Monomodekanals
jeweils ein Mikrowellen-Sperrfilter angeordnet ist.
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Gemäß einer
besonderen Ausführungsform der
Erfindung kann vorgesehen sein, daß der Körper in seiner Längserstreckung
mehrteilig gestaltet ist.
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Vorteilhafterweise
ist vorgesehen, daß sich der
Körper
durch den gesamten Mikro-Monomodekanal
längserstreckt.
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Günstigerweise
ist das mindestens eine Material des Körpers Siliziumcarbid, Siliziumnitrit,
reines Silizium oder Germanium.
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Besonders
bevorzugt ist das mindestens eine Material des Körpers Graphit.
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Weiterhin
ist denkbar, daß der
Mikrowellen-Monomodekanal im Querschnitt quer zu seiner Längserstreckung
rechteckig ist. Selbstverständlich ist
aber auch möglich,
daß er
quadratisch ist.
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Günstigerweise
ist das Mikrowellen-Einkoppelelement bzw. mindestens eines der Mikrowellen-Einkoppelelemente
bei Nichtgebrauch zur Umgebung verschließbar. Dadurch sind mehrere
Betriebsweisen des Mikrowellen-Durchlaufofens möglich. Beispielsweise kann
bzw. können
in Abhängigkeit von
den Absorptionseigenschaften der zur verarbeitenden Produkte nur
ein Mikrowellen-Einkoppelelement bzw. mehrere Mikrowellen-Einkoppelelemente zum
Einkoppeln von Mikrowellen verwendet werden.
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Günstigerweise
ist zusätzlich
mindestens eine konventionelle Heizeinrichtung vorgesehen. Beispielsweise
kann es sich um einen Heizstrahler oder um ein Heißluftgebläse handeln.
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Gemäß einer
weiteren besonderen Ausführungsform
sind mindestens zwei Mikrowellen-Einkoppelelemente
vorgesehen und ist zwischen benachbarten Mikrowellen-Einkoppelelementen
jeweils eine konventionelle Heizeinrichtung vorgesehen.
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Gemäß einer
besonderen Ausführungsform kann
vorgesehen sein, daß das
mindestens eine Förderelement
ein Metallförderband
ist.
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Zweckmäßigerweise
ist das Metallförderband
ein Kettenband oder Drahtgeflechtband.
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Insbesondere
kann vorgesehen sein, daß das
Metallförderband
ein Endlosband ist.
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Alternativ
kann vorgesehen sein, daß das mindestens
eine Fördermittel
mindestens eine Stoßeinrichtung
umfaßt
und eine Platte aus mindestens einem Hochfrequenz leitenden Material
ist.
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Insbesondere
kann dabei vorgesehen sein, daß das
mindestens eine Material der Platte Siliziumcarbid, Siliziumnitrit,
reines Silizium oder Germanium ist.
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Besonders
bevorzugt ist das mindestens eine Material der Platte Graphit.
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Günstigerweise
ist der Mikrowellen-Durchlaufofen in Modulbauweise hergestellt.
Dadurch kann eine beliebige Kombination und Anzahl von hintereinander
geschalteten Heizeinrichtungen unter Verwendung von Mikrowellen
gegebenenfalls in Kombination mit konventionellen Heizquellen realisiert
werden.
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Schließlich ist
der Mikrowellen-Durchlaufofen günstigerweise
kontinuierlich betreibbar.
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Der
Erfindung liegt die überraschende
Erkenntnis zugrunde, daß durch
die Lagerung des Förderelements
bzw. der Förderelemente
auf dem Körper
aus mindestens einem Hochfrequenz leitendem Material im unteren
Teil des Mikrowellenkanals das Förderelement
bzw. die Förderelemente
als elektrische Ebene für
die Grundmode H10 wirksam ist bzw. sind,
da das Förderelement
bzw. die Förderelemente durch
den Körper
mit dem Mikrowellen- Monomodekanal
verbunden ist/sind, und durch die Mikrowellen-Sperrfilter eine elektromagnetische
Dichtigkeit des Förderelements
bzw. der Förderelemente
gewährleistet
wird. Die besonderen Funktionen der Graphithalbschalen gemäß einer
besonderen Ausführungsform
der Erfindung bestehen darin, daß sie eine ausreichende elektrische
Leitfähigkeit
bei Hochfrequenz, eine gute Gleitfläche für das bzw. die Förderelement(e)
und eine gute Temperaturbeständigkeit
aufweist und eine Grundlast für
die Mikrowellen bildet, was besonders wichtig für Produkte mit geringen dielektrischen
Verlusten oder bei einem leeren Mikrowellenkanal ist, und bei nicht
oxidierenden Gasatmosphären
beständig
ist.
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Wenn
der Mikrowellen-Durchlaufofen beim Entbindern oder Sintern eingesetzt
wird, so lassen sich dadurch die Entbinder- bzw. Sintertemperaturen zumindest
etwas senken, was der Lebensdauer der in einer besonderen Ausführungsform
eingesetzten Metallförderbänder zugute
kommt, und die Entbinder- bzw. Sintergeschwindigkeiten erhöhen und
die Qualität
des Entbinder- bzw. Sinterguts verbessern. Die Mikrowellenenergie
wirkt bei keramischen Produkten sowie PM-Stählen im Volumen des Produktes.
Die konventionelle Heizung sorgt für einen Wärmeeintrag an der Oberfläche des
Produktes. Eine Kombination aus Mikrowellenenergie und konventioneller
Heizleistung ermöglicht
eine gleichmäßigere und
schnellere Erwärmung
im Volumen sowie an der Oberfläche
des Produktes.
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Weitere
Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und
der nachstehenden Beschreibung, in der Ausführungsbeispiele anhand der
schematischen Zeichnungen im einzelnen erläutert sind. Dabei zeigt:
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1 eine
Seitenansicht eines Mikrowellen-Durchlaufofens gemäß einer
besonderen Ausführungsform
der Erfindung mit einer Mikrowellen-Einkoppelung teilweise im Schnitt
zeigt;
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2 eine
Schnittansicht des Mikrowellenkanals des in 1 gezeigten
Mikrowellen-Durchlaufofens zeigt;
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3 eine
Seitenansicht eines Mikrowellen-Durchlaufofens gemäß einer
weiteren besonderen Ausführungsform
der Erfindung mit zwei Mikrowellen-Einkoppelungen zeigt;
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4 eine
Seitenansicht eines Mikrowellen-Durchlaufofens gemäß einer
weiteren besonderen Ausführungsform
der Erfindung mit vier Mikrowellen-Einkoppelungen zeigt; und
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5 eine
perspektivische Ansicht eines Mikrowellen-Durchlaufofens gemäß einer
weiteren besonderen Ausführungsform
der Erfindung mit zwei Mikrowellen-Einkoppelungen.
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Der
in der 1 oben gezeigte Mikrowellen-Durchlaufofen 100,
der auch als Mikrowellen-Banddurchlaufofen
bezeichnet werden kann, weist einen sich horizontal erstreckenden
Mikrowellen-Monomodekanal 110 aus Metall bzw. mit metallischen
Innenflächen
auf, wobei, wie sich dies aus der 2 ergibt,
der Mikrowellen-Monomodekanal 110 einen rechteckigen Querschnitt
aufweist, der von einer Bodenwand 112, einer Deckenwand 114 und zwei
Seitenwänden 116 und 118 gebildet
wird. Der Mikrowellen-Monomodekanal 110 weist einen mit
einem Mikrowellen-Sperrfilter 2 versehenen Eingang 120 und
einen mit einem Mikrowellen-Sperrfilter 11 versehenen Ausgang 122 auf.
Der Mikrowellen-Sperrfilter 2 kann auch als ein Mikrowellen-Einlauffilter
bezeichnet werden und der Mikrowellen-Sperrfilter 11 kann
auch als ein Mikrowellen-Ausgangsfilter bezeichnet werden. Durch
den Mikrowellen-Monomodekanal 110 erstreckt
sich horizontal ein Metallförderband 1,
das über
jeweilige Umlenkrollen 124, 126, 128, 130 im
Kreis geführt
wird. Auf dem Metallförderband 1 werden
Produkte, von denen eines mit dem Bezugszeichen 12 versehen
ist, durch den Mikrowellen- Monomodekanal 110 befördert. Im vorliegenden
Fall soll das Produkt gesintert werden, d. h., daß der Mikrowellen-Durchlaufofen 100 Bestandteil
einer Sinteranlage ist.
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Der
Mikrowellen-Monomodekanal 110 weist zwei Einkoppelelemente 5 und 8 in
Form von jeweils einem oberhalb des Mikrowellen-Monomodekanals 110 vorragenden
Stutzen auf, der das Einkoppeln von Mikrowellen in den Mikrowellen-Monomodekanal 110 erlaubt,
die mittels eines Magnetrons 4 erzeugt werden. Im vorliegenden
Fall ist jedoch das Einkoppelelement 8 mit einem Stopfen 8a versehen,
d. h., daß nur
an einer Stelle, nämlich
bei dem Einkoppelelement 5, Mikrowellen eingekoppelt werden.
Zwischen den beiden Einkoppelelementen 5 und 8 befindet
sich eine konventionelle Heizeinrichtung 7 in Form einer
Muffel, von der ein Heizelement mit dem Bezugszeichen 6 gekennzeichnet
ist.
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Zwischen
dem Einkoppelelement 8 und dem Gasauslaßstutzen 10 ist ein
Anschlußstutzen 9a für eine Infrarotkamera 9 angeordnet.
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Weiterhin
sind im Bereich des Eingangs 120 ein Gas-Einlaßstutzen 3 und
im Bereich des Ausgangs 122 ein Gas-Auslaßstutzen 10 mit
nachgeschalteter Abfackelvorrichtung (nicht gezeigt) vorgesehen.
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Aus
der 2 ergibt sich, daß auf der Innenseite der Bodenwand 112 eine
Graphithalbschale 132 mit einem U-förmigen Querschnitt so angeordnet ist,
daß das
Metallförderband 1 darauf
gleiten kann und von der Graphithalbschale durch die beiden vertikalen
Schenkel 134 und 136 seitlich geführt wird.
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In 1 unten
sind sowohl die Mikrowellen-Energie E in Längserstreckung des Mikrowellen-Monomodekanals 110 als
auch die Temperatur T des Produkts bei Durchlaufen des Mikrowellen-Monomodekanals 110 dargestellt.
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3 zeigt
nun den Fall, in dem das Einkoppelelement 8 nicht durch
einen Stopfen verschlossen ist, sondern ebenfalls zur Einkoppelung
von Mikrowellen-Energie von einem Magnetron 4 dient. Die
resultierende Mikrowellen-Energie E in Längserstreckung des Mikrowellen-Monomodekanals 110 sowie die
Temperatur T des Produkts bei Durchlaufen des Mikrowellen-Monomodekanals 110 sind
ebenfalls in 3 dargestellt.
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Schließlich zeigt 4 den
Fall, wenn insgesamt vier Einkoppelelemente 5, 8, 138, 140 zum
Einkoppeln von Mikrowellen von einem jeweiligen Magnetron 4, 4, 4, 4 vorgesehen
sind. Die gestrichelten Linien zeigen die Mikrowellen-Energie E
durch die jeweilige Einkoppelung und die durchgezogene Linie zeigt
die gesamte Mikrowellen-Energie E in Längserstreckung des Mikrowellen-Monomodekanals 110. Die
Kurve der Temperatur T zeigt die Erwärmung des Produktes vom Eingang
(links) bis zum Ausgang (rechts).
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Wichtig
ist noch anzumerken, daß zwischen dem
Einkoppelelement 5, 8, 138, 140 jeweils
eine konventionelle Heizeinrichtung 7 vorgesehen ist.
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5 zeigt
eine perspektivische Ansicht einer alternativen Ausführungsform
eines Mikrowellen-Durchlaufofens 100 gemäß der vorliegenden
Erfindung. Anstelle eines Metallförderbandes 1, wie
in den 1 bis 4, sind Platten, die mit den
Bezugszeichen A, B, C, D, E, F, G, H, I, J und K gekennzeichnet
sind, vorgesehen. Weiterhin sind am Eingang 120 sowie am
Ausgang 122 des Mikrowellen-Monomodekanals 110 jeweils
eine Stoßeinrichtung 142 und 144 in
Form von Stempeln bzw. Schiebern vorgesehen, mittels derer die im
rechten Winkel zur Längserstreckung
des Mikrowellen-Monomodekanals 110 zugeführten Platten
in Längserstreckung des
Mikrowellen-Monomodekanals 110 jeweils einzeln und vorzugsweise
in regelmäßigen zeitlichen und
damit räumlichen
Abständen
am Eingang 120 eingeführt
und am Ausgang 122 im rechten Winkel dazu wieder weiter
befördert
werden. Die Platten werden dabei in einem Stoßbetrieb wie in einem Stoßofen durch
den Mikrowellen-Durchlaufofen 100 befördert. Beispielsweise kann
der Stoßbetrieb
wie folgt aussehen:
- 1. Der Stempel der Stoßeinrichtung 142 fährt zurück und gibt
die Position im „Knick
Einlauf" frei.
- 2. Die Platte C fährt
auf die freie Position im „Knick Einlauf".
- 3. Der Stempel der Stoßeinrichtung 142 stößt die Platte
I von Position im „Knick
Auslauf".
- 4. Der Stempel der Stoßeinrichtung 142 stößt die Platte
C in Richtung des Eingangs 120 des Mikrowellen-Monomodekanals 110 und
fährt anschließend zurück.
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Die
Platten A bis K bestehen aus Graphit und gleiten auf einer Graphithalbschale 132,
wie sie bereits in den 1 bis 4 gezeigt
und oben beschrieben ist.
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Die
in der vorstehenden Beschreibung, in den Zeichnungen sowie in den
Ansprüchen
offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch
in beliebigen Kombinationen für
die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen
wesentlich sein.
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- 1
- Metallförderband
- 2
- Mikrowellen-Sperrfilter
- 3
- Gaseinlaßstutzen
- 4
- Magnetrone
- 5
- Einkoppelelement
- 6
- Heizelement
- 7
- Konventionelle
Heizeinrichtung
- 8
- Einkoppelelement
- 8a
- Stopfen
- 9
- Infrarotkamera
- 9a
- Anschlußstutzen
- 10
- Gasauslaßstutzen
- 11
- Mikrowellen-Sperrfilter
- 12
- Produkt
- 100
- Mikrowellen-Banddurchlaufofen
- 110
- Mikrowellen-Monomodekanal
- 112
- Bodenwand
- 114
- Deckenwand
- 116,118
- Seitenwände
- 120
- Eingang
- 122
- Ausgang
- 124,
126, 128, 130
- Umlenkrollen
- 132
- Graphithalbschale
- 134,
136
- Schenkel
- 138,
140
- Einkoppelelemente