DE1515067B2

DE1515067B2 - Hochfrequenzheizeinrichtung

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Publication number: DE1515067B2
Application number: DE19641515067
Authority: DE
Priority date: 1963-03-11
Filing date: 1964-03-09
Publication date: 1973-05-30
Also published as: BE644931A; DE1515067C3; DK106104C; DE1515067A1; ES297396A1; SE305496B; US3304399A; GB1051091A; NL290076A; CH415896A; AT241637B

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Hochfrequenzheizeinrichtung für die Erhitzung von feuchtigkeitshaltigem bandförmigem Material im Durchlaufverfahren mittels Mikrowellen, die mit mehreren Hochfrequenzgeneratoren versehen ist, von denen jeder eines von mehreren in Durchlaufrichtung des zu erhitzenden Materials hintereinanderliegenden Hohlleitersystemen speist, von denen jedes aus einem mäanderförmigen gefalteten Hohlleiter besteht und einen Durchführungskanal für das zu erhitzende Material aufweist, der durch Durchführungsöffnungen in den nebeneinanderliegenden Stücken des mäanderförmig gefalteten Hohlleiters gebildet ist.

Derartige Hochfrequenzheizeinrichtungen sind aus der USA.-Patentschrift 2 560 903 bekannt und finden insbesondere zum Trocknen von Folien, Fadenbetten u. dgl. Verwendung, wobei von dem zu erhitzenden Material auf seinem Weg durch den Durchführungskanal je Zeiteinheit eine Leistung aufgenommen wird, die proportional dem Quadrat der elektrischen Feldstärke und der Größe der augenblicklichen Belastung ist.

Es wurde festgestellt, daß beim geschilderten Trocknungsprozeß in Hochfrequenzheizeinrichtungen der obenerwähnten Art der Erhitzungswirkungsgrad besonders ungünstig infolge der Tatsache ist, weil beim fortschreitenden Trocknungsprozeß durch die Verringerung des Feuchtigkeitsprozentsatzes im zu erhitzenden Material die Belastung und somit auch die aufgenommene Leistung stark abnimmt. Um unter diesen Bedingungen dennoch einen ausreichend guten Erhitzungswirkungsgrad zu erhalten, werden sehr große Längen der gefalteten Hohlleitersysteme erforderlich.

Es ist an sich aus der Literaturstelle »Elektronisehe Rundschau«, Oktober 1959, S. 359 bis 361, bekannt, bei einer Durchlauf-Hochfrequenzheizeinrichtung des Mäander-Typs zur Vergleichmäßigung des Trocknungsvorgangs das zu erhitzende bandförmige Material gegen die Welle laufen zu lassen.

Bei einer Durchlauf-Hochfrequenzheizeinrichtung anderer Art nach dem deutschen Gebrauchsmuster 1818 464 ist die gestellte Aufgabe dadurch gelöst, daß das zu erhitzende Material im Zuge der Bewegung nacheinander verschiedene Felder unterschiedlicher Frequenz durchläuft.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine besonders vorteilhafte Einrichtung vom zuerst genannten Typ zu schaffen, bei der einerseits bei einer Verringerung der Länge der Einrichtung der Erhitzungswirkungsgrad gesteigert wird, während andererseits die Gleichmäßigkeit der Trocknungsprozesse erheblich verbessert wird.

Eine Hochfrequenzheizeinrichtung der eingangs genannten Art ist nach der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß die Speisung jedes der Hohlleitersysteme über ein zusätzliches Hohlleitersystem vom gleichen Aufbau erfolgt und daß sämtliche zusätzlichen Hohlleitersysteme, bezogen auf die Durchlaufrichtung des zu erhitzenden Materials, hinter diesen Hohlleitersystemen angeordnet sind.

Bei Anwendung der erfindungsgemäßen Maßnahmen wird einerseits in den zusätzlichen Hohlleitersystemen trotz der geringeren Belastung infolge des geringeren Feuchtigkeitsgrades des zu erhitzenden Materials ein besonders wirkungsvoller Trocknungsprozeß durchgeführt, weil die aufgenommene Leistung, die, wie bereits vorstehend erwähnt, proportional dem Quadrat der Feldstärke ist, in den betreffenden Hohlleitersystemen einen Höchstwert aufweist, während andererseits der Wirkungsgrad der Hochfrequenzgeneratoren dadurch besonders günstig ist, daß die Hochfrequenzschwingungen, nachdem sie durch diese zusätzlichen Hohlleitersysteme hindurchgeführt worden sind, den Hohlleitersystemen an der Stelle zugeführt werden, an der das zu erhitzende Material noch einen großen Feuchtigkeitsgrad hat und daher eine große Belastung bildet.

Die Erfindung und ihre Vorteile werden nachstehend an Hand der Figur näher erläutert.

In der Figur ist perspektivisch ein Hochfrequenzofen nach der Erfindung dargestellt, der zum Trocknen eines Fadenbettes 1 eingerichtet ist, wobei das Fadenbett 1 mit einem in Gewichtsprozent gemessenen Feuchtigkeitsgrad von etwa 300 % in den Hochfrequenzofen eintritt, in dem dieser Feuchtigkeitsgrad durch Hochfrequenzerhitzung auf z.B. genau 12 % herabgesetzt werden muß.

Zur Hochfrequenzerhitzung enthält der Hochfrequenzofen drei Magnetrongeneratoren 2,3 und 4 von je 2 kW zum Erzeugen von Schwingungen mit einer Frequenz von z.B. 2450 MHz, wobei die Ultrahochfrequenzschwingungen jedes der Magnetrongeneratoren 2,3 und 4 durch Hohlleiter 5, 6 und 7 über zu-

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sätzliche Hohlleitersysteme 15, 16 und 17 je einem weist, während andererseits der Wirkungsgrad der

von drei hintereinanderliegenden gefalteten Hohl- Magnetrongeneratoren 2, 3,4 dadurch besonders

leitersystemen 8,9 und 10 zugeführt werden. günstig ist, daß die Hochfrequenzschwingungen,

Zur Verdeutlichung der Ausführungsform der un- nachdem sie durch die gefalteten Hohlleitersysteme tereinander gleichen Hohlleitersysteme 8,9 und 10 5 15, 16, 17 hindurchgeführt worden sind, durch die bzw. 15, 16 und 17 ist die Außenwand des Hohl- Hohlleiter 5, 6,7 den zuerst erwähnten gefalteten leitersystems 10 und 15 teilweise aufgebrochen ge- Hohlleitersystemen 8, 9, 10 zugeführt werden. Weil zeichnet, wobei es sich zeigt, daß jedes der in einem jeder der Magnetrongeneratoren 2, 3,4 beim beBehälter untergebrachten gefalteten Hohlleitersy- schriebenen Hochfrequenzofen an eins der gefalteten steme die Gestalt mehrerer nebeneinanderliegender io Hohlleitersysteme 15, 16, 17 und eins der gefalteten und unmittelbar aneinander anschließender Hohl- Hohlleitersysteme 8, 9, 10 angeschlossen ist, die eine leiterstücke hat, wobei die nebeneinanderliegenden geringe bzw. eine große Belastung darstellen, ergibt Hohlleiterstücke durch eine gemeinsame Begren- sich insgesamt für jedes der Magnetrons ein günstiger zungswand voneinander getrennt sind. Durch die Belastungswert. Mit Hilfe der Anpassungskolben 12, Hohlleiter 5, 6,7 werden bei der dargestellten Aus- 15 13, 14 läßt sich eine optimale Leistungsübertragung führungsform in die gefalteten Hohlleitersysteme Ul- von den Magnetrongeneratoren 2, 3, 4 auf das Fatrahochfrequenzschwingungen vom TE₁₀-Typ einge- denbett 1 erzielen.

leitet, die sich somit in den gefalteten Hohlleitersy- Um dabei eine gleichmäßige Belastung der Magnestemen mit einer Polarisationsrichtung des elektri- trongeneratoren 2, 3, 4 in Bezug aufeinander zu ersehen Feldvektors quer zu den gemeinsamen Begren- 20 halten, ist es vorteilhaft, das erste (15) der zusätzlizungswänden ausbreiten. chen Hohlleitersysteme 15, 16, 17 mit dem letzten

Zum Hindurchführen des zu trocknenden Faden- (10) der zuerst erwähnten Hohlleitersysteme 8, 9, 10,

bettes 1 ist in jedem der gefalteten Hohlleitersysteme das zweite (16) der Hohlleitersysteme 15, 16, 17 mit

ein Durchführungskanal 11 in einer Richtung quer dem zweitletzten (9) der zusätzlichen Hohlleitersy-

zu den Begrenzungswänden der nebeneinanderliegen- 25 steme 8, 9, 10 und das dritte (17) der Hohlleitersy-

den Hohlleiterstücke angebracht, die zu diesem steme 15, 16, 17 mit dem drittletzten (8) der zusätzli-

Zweck in den Ebenen dieser Begrenzungswand je mit chen Hohlleitersysteme 8, 9,10 zu verbinden,

einer schlitzförmigen Durchführungsöffnung verse- Auf diese Weise wird bei einer Verringerung der

hen sind. In der Durchführungsrichtung bewegt sich Länge des Hochfrequenzofens der Erhitzungswir-

das zu trocknende Fadenbett hintereinander durch die 30 kungsgrad gesteigert und ein wirkungsvoller Trock-

von den Magnetrongeneratoren 4,3,2 gespeisten nungsprozeß erhalten, während neben diesen Vortei-

Hohlleitersysteme, wobei zur Belastungsanpassung len der geschilderte Hochfrequenzofen die weitere

der Magnetrongeneratoren 2,3, 4 in den Hohlleitern für die Praxis wichtige Eigenschaft einer bemerkens-

5, 6,7 Kurzschlußkolben 12, 13, 14 angebracht sind. werten Gleichmäßigkeit des Trocknungsprozesses

Beim dargestellten Hochfrequenzofen ist durch die 35 hat. Es ist z. B. möglich, daß das den Hohlleitersyste-

aufeinanderfolgende Hochfrequenzerhitzung in den men 15, 16, 17 zugeführte Fadenbett 1 der Breite

gefalteten Hohlleitersystemen 8, 9, 10 der Feuchtig- nach Unterschiede im Feuchtigkeitsgrad aufweist,

keitsgrad des Fadenbettes 1 bereits erheblich verrin- wodurch an der Stelle des höchsten Feuchtigkeitsgra-

gert, wonach dieses Fadenbett 1 zur weiteren Herab- des des Fadenbettes 1 infolge der an dieser Stelle

setzung des Feuchtigkeitsgrades auf den verlangten 40 auftretenden Erhöhung der Belastung die aufgenom-

Wert den zusätzlichen Hohlleitersystemen 15, 16, 17 mene Leistung und somit auch die Trocknung stark

zugeführt wird; im dargestellten Ausführungsbeispiel zunimmt, weil die aufgenommene Leistung propor-

beträgt z. B. der Feuchtigkeitsgrad des Fadenbettes 1 tional der Größe der Belastung und dem Quadrat der

nach seinem Durchgang durch die gefalteten Hohl- elektrischen Feldstärke ist, die in den Hohlleitersyleitersysteme 8,9, 10 30% und muß in den zusätzli- 45 stemen 15, 16, 17 einen Höchstwert aufweist. Die ge-

chen Hohlleitersystemen 15, 16, 17 auf den er- falteten Hohlleitersysteme 15, 16, 17 weisen eine

wünschten Wert von 12 % herabgesetzt werden. stark ausgleichende Wirkung für Feuchtigkeitsgrad-

Im Vergleich zu den gefalteten Hohlleitersystemen differenzen auf, so daß z. B. diese Differenzen bei

8,9, 10 ist die Belastung der Hohlleitersysteme 15, dem im Hochfrequenzofen getrockneten Fadenbett 1 16, 17 infolge des herabgesetzten Feuchtigkeitsgrades 5° kleiner als wenige Zehntel Prozent sind,

des Fadenbettes 1 erheblich geringer, aber die Nachstehend folgen einige Angaben eines in der

Hochfrequenzerhitzung in den Hohlleitersystemen Praxis eingehend geprüften Hochfrequenzofens vom

15, 16, 17 erfolgt infolge ihres unmittelbaren An- geschilderten Typ: Schlusses an die Magnetrongeneratoren 2, 3, 4 bei

maximaler Feldstärke der Hochfrequenzschwingun- 55 Magnetrongeneratoren 2, 3, 4 2 kW

gen, und diese maximale Feldstärke bleibt in den ge- Länge der Hohlleitersysteme 8, 9,10 .... 36 cm

falteten Hohlleitersystemen 15, 16, 17 infolge der ge- Länge der Hohlleitersysteiue 15,16,17 .. 40 cm

ringen Verlustleistung der auftretenden geringen Be- Breite des Durchführungskanals 11 60 cm

lastung des Fadenbettes 1 mit geringem Feuchtig- Höhe des Durchführungskanals 11 4 mm

keitsgrad nahezu erhalten. Beim dargestellten Hoch- 60

frequenzofen wird einerseits in den gefalteten Hohl- Beim beschriebenen Hochfrequenzofen wurde

leitersystemen 15, 16, 17 trotz der geringen BeIa- stündlich ein Fadenbett 1 mit einer Länge von 3 km

stung durch das Fadenbett 1 mit geringem Feuchtig- und einer Breite von 50 cm behandelt zur Verringe-

keitsgrad ein besonders wirkungsvoller Trocknungs- rung des Feuchtigkeitsgrades von 300 auf 12%. Der prozeß durchgeführt, weil die aufgenommene Lei- 65 Wirkungsgrad der Vorrichtung betrug dabei 90 %.

stung, wie bereits vorstehend erwähnt, proportional Der geschilderte Aufbau des Hochfrequenzofens,

dem Quadrat der Feldstärke ist, die in den gefalteten bei dem die Hochfrequenzerhitzung bei geringem

Hohlleitersystemen 15, 16, 17 einen Höchstwert auf- Feuchtigkeitsgrad des Fadenbettes mit maximaler

Feldstärke in den gefalteten Hohlleitersystemen 15, 16, 17 erfolgt und die den Hohlleitersystemen 15, 16, 17 entnommenen Ultrahochfrequenzschwingungen zur Hochfrequenzerhitzung des Fadenbettes bei verhältnismäßig hohem Feuchtigkeitsgrad in den gefalteten Hohlleitersystemen 8, 9, 10 benutzt werden, ermöglicht eine weitere Verkleinerung des Hochfrequenzofens, indem die Abstände zwischen den Begrenzungswänden der Hohlleiterstücke in den Hohlleitersystemen 8, 9,10 verkleinert werden.

Hierdurch ergibt sich eine Steigerung der Feldstärke in den Hohlleitersystemen 8, 9, 10, wobei es sich herausgestellt hat, daß bei gleichbleibendem Erhitzungswirkungsgrad infolge der relativ hohen Belastung der gebildeten Hohlleitersysteme 8, 9, 10 die Abstände zwischen den Begrenzungswänden der Hohlleiterstücke in den Hohlleitersystemen 8, 9, 10 verringert werden können. Diese Abstände, die bei den Hohlleitersystemen 15, 16, 17 z.B. 2cm betragen, können ohne Beeinträchtigung des Erhitzungs-Wirkungsgrades in den Hohlleitersystemen 8, 9, 10 auf 1 cm herabgesetzt werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Hochfrequenzheizeinrichtung für die Erhitzung von feuchtigkeitshaltigem bandförmigem Material im Durchlaufverfahren mittels Mikrowellen, die mit mehreren Hochfrequenzgeneratoren versehen ist, von denen jeder eines von mehreren in Durchlaufrichtung des zu erhitzenden Materials hintereinanderliegenden Hohlleitersystemen speist, von denen jedes aus einem mäanderförmigen gefalteten Hohlleiter besteht und einen Durchführungskanal für das zu erhitzende Material aufweist, der durch Durchführungsöffnungen in den nebeneinanderliegenden Stücken des mäariderförmig gefalteten Hohlleiters gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Speisung jedes der Hohlleitersysteme über ein zusätzliches Hohlleitersystem von gleichem Aufbau erfolgt und daß sämtliche zusätzlichen Hohlleitersysteme, bezogen auf die Durchlaufrichtung des zu erhitzenden Materials, hinter diesen Hohlleitersystemen angeordnet sind.

2. Hochfrequenzheizeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erste der zusätzlichen Hohlleitersysteme an das letzte der Hohlleitersysteme, das zweite der zusätzlichen Hohlleitersysteme an das zweitletzte der Hohlleitersysteme angeschlossen ist usw.

3. Hochfrequenzheizeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen den Begrenzungswänden der Hohlleiterstücke der Hohlleitersysteme kleiner als der Abstand zwischen den Begrenzungswänden der Hohlleiterstücke der zusätzlichen Hohlleitersysteme bemessen ist.