DE1515093C

DE1515093C - High frequency heating device with waveguide

Info

Publication number: DE1515093C
Application number: DE19641515093
Authority: DE
Inventors: Geert Dipl.-Phys.; Rische Uwe-Wolfgang Dipl.-Phys.; 2000 Hamburg Röster
Original assignee: Philips Patentverwaltung GmbH
Current assignee: Philips Intellectual Property and Standards GmbH
Priority date: 1964-07-28
Filing date: 1964-07-28
Publication date: 1973-09-06

Description

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Die Erfindung betrifft ein Hochfrequenzenvärmungsgerät für dünne Bahnen mit einem auf seinem Umfang auf wenigstens einem Teil seiner Länge mit zwei Längsschlitzen versehenen Hohlleiter, in deren Verbindungsebene (Schlitzebene), die in Richtung des elektrischen Feldvektors der im Hohlleiter angeregten Welle liegt und parallel zur Hohlleiterachse verläuft, die Bahn angeordnet ist und bei dem das Hohlleiterinnere gegenüber dem in der Schlitzebene liegenden Erwärmungsraum durch eine Wand mit geringen dielektrischen Verlusten abgeschlossen ist.The invention relates to a high frequency heating device for thin webs with one on his Perimeter on at least part of its length with two longitudinal slots provided waveguide, in which Connection level (slot level), which is in the direction of the electric field vector excited in the waveguide Wave lies and runs parallel to the waveguide axis, the path is arranged and in which the waveguide interior compared to the heating space in the plane of the slot by a wall with low dielectric losses is complete.

Es ist bekannt, dünne mit dielektrischen Verlusten behaftete Bahnen, z. B. aus Gewebe, Papier oder Kunststoff, im kontinuierlichen Durchlauf in einer Hohlleiteranordnung im Feld einer elektromagnetischen Welle zu erwärmen. Die Schicht wird dabei durch einen in der neutralen Ebene des Hohlleiters in Richtung des elektrischen Feldvektors der Welle und parallel zur Hohlleiterachse angeordneten Doppelschlitz in der Hohlleiterwand hindurchgezogen. Der elektrische Feldvektor der im Hohlleiter angeregten Welle liegt dabei in der Bahnebene, so daß ein maximaler Betrag der Feldenergie der Welle als Wärme entzogen wird.It is known to use thin sheets with dielectric losses, e.g. B. made of tissue, paper or Plastic, in continuous flow in a waveguide arrangement in the field of an electromagnetic one Heat wave. The layer is thereby by one in the neutral plane of the waveguide in the direction of the electric field vector of the shaft and parallel to the waveguide axis arranged double slot pulled through the waveguide wall. The electric field vector of the excited in the waveguide Wave lies in the plane of the orbit, so that a maximum amount of the field energy of the wave as Heat is withdrawn.

Eine solche Anordnung kann auch als ein- oder mehrfach zusammengefaltete Hohlleiterschlange ausgeführt werden, deren gerade Hohlleiterstücke Schlitze tragen, durch die die dünne Bahn hindurchgezogen wird. Die Bahn nimmt dabei in jedem Hohlleiterstück Energie aus dem Feld auf, so daß eine größere Dämpfung der im Hohlleiter sich fortpflanzenden Welle und damit eine schnellere Erwärmung erreicht wird.Such an arrangement can also be designed as a single or multiple folded waveguide snake whose straight waveguide pieces carry slots through which the thin path is pulled will. The path absorbs energy from the field in each waveguide section, so that a greater Attenuation of the wave propagating in the waveguide and thus faster heating is achieved.

Solche Hochfrequenzerwärmungsgeräte mit Hohlleiter werden häufig dazu verwendet, um feuchte Bahnen zu trocknen oder Lösungsmittel, z. B. von Lakken, Farben oder Klebemitteln, zu verdampfen. Da die Energie im Hohlleiterinneren in Wärme umgesetzt wird, erfolgt die Erwärmung und Verdampfung innerhalb des Hohlleiters. Dies ,führt beim Betrieb zu einer störenden Kondensation des Dampfes an den Innenwänden des Hohlleiters. Hierdurch wird einerseits eine den Wirkungsgrad der Anlage herabsetzende zusätzliche Dämpfung des Hohlleiters verursacht, andererseits führt die Kondensation zu unangenehmen Störungen, indem Flüssigkeit aus dem Hohlleiter auf das schon getrocknete Gut herabtropft. In dem zuerst genannten Fall kann so viel Flüssigkeit im Hohlleiterinneren kondensieren, daß die erforderliehe Energie auf einen vielfachen Betrag erhöht wird, weil die kondensierte Flüssigkeit immer wieder aufs neue verdampft werden muß, bis sie schließlich aus dem Hohlleiterinneren heraustritt. Im zweiten Falle können die Flüssigkeitstropfen eine Zerstörung der zu erwärmenden Bahn mit sich bringen.Such high-frequency heating devices with waveguides are often used to damp pathways to dry or use solvents, e.g. B. of Lakken, paints or adhesives to evaporate. There the energy inside the waveguide is converted into heat, the heating and evaporation takes place inside the waveguide. This leads to a disruptive condensation of the steam on the during operation Inner walls of the waveguide. On the one hand, this results in a reduction in the efficiency of the system causes additional attenuation of the waveguide, on the other hand the condensation leads to unpleasant Disturbances in that liquid drips from the waveguide onto the already dried material. In In the first-mentioned case, so much liquid can condense inside the waveguide that the required amount Energy is increased to a multiple amount because the liquid is condensed again and again must be evaporated again until it finally emerges from the interior of the waveguide. In the second Trap, the liquid droplets can destroy the web to be heated.

Es ist zwar möglich, den genannten Schwierigkeiten dadurch zu begegnen, daß die Hohlleiterteile, an denen der Dampf kondensieren kann, auf eine Temperatur oberhalb der Kondensationstemperatur erwärmt werden. Weiter ist versucht worden, den gesamten Hohlleiter unter Überdruck gegenüber dem Umgebungsdruck zu setzen und damit die entsprechenden Dämpfe aus dem Hohlleiter zu treiben. Diese Anordnungen sind jedoch sehr aufwendig und benötigen wegen der großen Ausdehnung der Hohlleiterelemente sehr viel Energie; z. B. müssen wegen der Überschlagsicherheit die Schlitze,- durch die das zu behandelnde Gut hindurchgezogen wird, verhältnismäßig breit sein, so daß, um eine brauchbare Luftgeschwindigkeit zu erhalten, der Druck des gasförmigen Mediums im Hohlleiter unnötig groß sein muß. Auch läßt die Luft sich nicht aus demselben Grunde an einer Stelle des Hohlleiters einspeisen, sondernIt is possible to counteract the difficulties mentioned by having the waveguide parts on which the steam can condense, heated to a temperature above the condensation temperature will. Attempts have also been made to pressurize the entire waveguide under excess pressure To set ambient pressure and thus to drive the corresponding vapors out of the waveguide. This However, arrangements are very complex and require the waveguide elements because of the large extent a lot of energy; z. B. must because of the rollover security the slots - through which the The material to be treated is pulled through it, be relatively wide, so that a useful air speed To obtain, the pressure of the gaseous medium in the waveguide must be unnecessarily large. The air cannot be fed in at one point on the waveguide for the same reason, but rather

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muß an jedem geraden Hohlleiterstück getrennt ein- ist, d. h. daß sie eine geringe Wasseraufnah'me aufgespeist werden, wodurch sich eine komplizierte, ver- weist.must be separately on each straight waveguide section, d. H. that it consumed a small amount of water be, making a complicated, referenced.

zweigte Luftführung ergibt. Bei der oben beschriebenen Hohlleiteranordnung Der Vollständigkeit halber wird erwähnt, daß es mit mehreren schlangenförmig aneinander gereihten zwar bekannt ist, in Hochfrequenzherden die Ein- 5 Hohlleiterstücken kann in einer bevorzugten Ausfühkoppelelemente, z. B. Hohlleiter oder Hornstrahler, rungsform eine weitere vorteilhafte Wirkung erzielt durch eine für die Hochfrequenzenergie durchlässige werden, indem die Abstände zwischen den geraden Trennwand, z. B. aus Glas, Kunststoff o. ä. von dem Hohlleiterstücken so groß gewählt werden, daß ein Erwärmungsraum zu trennen. Auch ist es bekannt- Ausdampfen zwischen ihnen erfolgen kann. Eine Begeworden, hierzu einen vollständig abgeschlossenen io schleunigung des Ausdampfens kann dadurch auch kastenförmigen Raum aus Kunststoff in den Hoch- erreicht werden, daß der Dampf außerhalb des Hohlfrequenzherd einzusetzen. Solche Anordnungen wer- leiters abgesaugt wird.branched air duct results. In the case of the waveguide arrangement described above For the sake of completeness it is mentioned that there are several serpentines lined up next to each other Although it is known, in high frequency sources the single waveguide pieces can be in a preferred Ausfühkoppelelemente, z. B. waveguide or horn radiator, approximately a further advantageous effect achieved through one to be permeable to the radio frequency energy by removing the spaces between the straight lines Partition, e.g. B. made of glass, plastic o. Ä. Chosen from the waveguide pieces so large that a Separate heating room. It is also known- evaporation can occur between them. Become a this can also result in a fully completed acceleration of the evaporation Box-shaped space made of plastic in the high-frequency can be achieved that the steam outside of the hollow frequency stove to use. Such arrangements will be suctioned off.

den jedoch aus Gründen der Hygiene verwendet, da- Die das Hohlleiterinnere gegenüber dem Erwärmit die Reinigung des Herdes erleichtert wird. Die mungsraum abschließende Folie kann auch mit klei-Aufgabenstellung, die bei dem Hochfrequenzerwär- 15 nen öffnungen versehen werden, durch die ein unter mungsgerät nach der Erfindung vorliegt, ist jedoch Überdruck im Hohlleiterinneren stehendes gasförbei Hochfrequenzherden nicht vorhanden; bei dem miges Medium langsam heraustreten und den im Er-Hochfrequenzerwärmungsgerät nach der Erfindung wärmungsraum enstehenden Dampf zusätzlich hertreten im Erwärmungsraum, insbesondere an den austreiben kann. Selbstverständlich muß die Über-Schlitzrändern, Feldstärken auf, wie sie im Erwär- 20 druck im Hohlleiterinneren höher als der Dampfmungsraum eines Hochfrequenzherdes nicht vorhan- druck im Erwärmungsraum sein. Weiter kann dieses «-ν, den sind; weiter müssen bei der Hohlleiteranordnung unter Überdruck stehende gasförmige Medium eine i& eine zusätzliche Dämpfung und andere Störungen, höhere Temperatur als die im Erwärmungsraum herrz. B. Überschläge oder Zerstörung des Gutes durch sehende Temperatur haben, wodurch bewirkt wird, herabtropfende Flüssigkeit, beseitigt werden, wäh- 25 daß das Ausdampfen noch schneller erfolgt. Bei dierend bei den großen Erwärmungsräumen der Hoch- . ser Anordnung ist nur ein geringer Aufwand erforderfrequenzherde dies nicht von Bedeutung ist. lieh, da die öffnungen in der Folie nur sehr klein ' Außerdem ist aus der deutschen Auslegeschrift gewählt werden brauchen und infolgedessen der not-1 145 285 ein Mikrowellendurchlaufgerät bekannt, wendige Druck im Hohlleiterinneren leicht herzubei dem, zwecks Verhinderung des Eintretens der 30 stellen ist.However, it is used for reasons of hygiene, since the inside of the waveguide is easier to clean compared to the heating with the cooker. The foil that closes off the ventilation space can also have small tasks, which are provided during high-frequency heating with openings through which a ventilation device according to the invention is present; slowly emerge in the moderate medium and the steam produced in the Er high-frequency heating device according to the invention additionally emerge in the heating chamber, in particular at which it can expel. It goes without saying that the over-slot edges, field strengths that are higher in the heating pressure in the interior of the waveguide than the damping space of a high-frequency cooker, do not have to be present in the heating space. Further this «-ν, which are; further standing gaseous medium must have a i additional attenuation, and other disorders herrz higher temperature than in the heating chamber in the waveguide assembly under positive pressure. B. flashovers or destruction of the goods by visual temperature, which causes dripping liquid to be eliminated, while the evaporation takes place even faster. At dierend in the large warming areas of the high-. This arrangement is only a small effort required frequency cookers this is not important. borrowed, since the openings in the film are only very small 'In addition, they need to be selected from the German Auslegeschrift and as a result, the not-1 145 285 a microwave flow device is known, easy to produce agile pressure in the waveguide interior, in order to prevent the entry of the 30.

beim Erwärmungs- bzw. Garungsvorgang entstehen- Die Erfindung wird in einem Ausführungsbeispiel den Wrasen in den nicht für das durchlaufende Gut an Hand der Zeichnung erläutert, in der benötigten Hochfrequenzenergie aufweisenden Ar- Fig. 1 schematisch eine schlangenförmige Hohlbeitsraum, dieser durch einen Einsatz abgeschlossen leiteranordnung eines Hochfrequenzerwärmungsgeist, der aus einem Werkstoff mit geringen dielek- 35 rätes für dielektrische Bahnen darstellt und taschen Verlusten besteht. Dadurch wird eine Ver- Fig. 2 einen senkrechten Schnitt rechtwinklig zur schmutzung der Hochfrequenzteile verhindert, aber Hohlleiterachse durch ein gerades Hohlleiterstück dieser Einsatz bzw. Durchgangskanal muß des öfte- der · schlangenförmigen Hohlleiteranordnung nach ren, weil sich nunmehr an ihm die Wrasen nieder- F i g. 1 zeigt.arise during the heating or cooking process The invention is in one embodiment the vapors in the not explained for the passing goods on the basis of the drawing, in the Required high-frequency energy having Ar- Fig. 1 schematically shows a serpentine hollow work space, this completed by an insert ladder arrangement of a high frequency heating spirit, which is made of a material with low dielectric devices for dielectric tracks and bags losses. As a result, a Fig. 2 is a perpendicular section at right angles to Soiling of the high-frequency parts is prevented, but the waveguide axis is prevented by a straight section of waveguide this insert or through-channel must often follow the serpentine waveguide arrangement because the vapors are now settling on it. 1 shows.

schlagen, gereinigt werden. Auch diese Arbeit kann 40 In der Anordnung nach Fig. 1 wird die Hochbei komplizierter Bauweise eines Hochfrequenz- frequenzenergie an der mit dem Pfeil 1 bezeichneten eiwärmungsgerätes sehr umständlich und damit sehr .Stelle in die Rechteckhohlleiterschlange2 eingekop-,-_N zeitraubend und kostspielig werden. pelt. In der Mitte der breiten Seiten der geraden %jj Wenn der Hohlleiter gegenüber dem Erwärmungs- Hohlleiterstücke sind Schlitze 3 eingeschnitten, durch raum abgeschlossen ist, entsteht innerhalb des Er- 45 die die zu erwärmende Bahn 4 über eine hier nicht wärmungsraumes ein erhöhter Dampfdruck, durch dargestellte Transportvorrichtung durch die Hohlden der entstehende Dampf durch die Schlitze aus leiteranordnung gezogen werden kann. In den in den dem Erwärmungsraum herausgetrieben wird. Da er Verbindungsebenen zwischen den Schlitzen eines nicht in das Hohlleiterinnere eintreten kann, kann Hohlleiterstückes liegenden Erwärmungsräumen wird auch dort keine Kondensation mehr auftreten, aber 5° die Hochfrequenzenergie infolge der Verluste der sehr wohl an der Abschlußwand, wodurch deren Bahn in Wärme umgesetzt. An ihrem Ende ist die elektrische Eigenschaften geändert werden. Der Er- Hohlleiteranordnung durch einen (nicht für die Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde bei einem Hoch- findung wesentlichen) Abschlußwiderstands abgefrequenzerwärmungsgerät der eingangs genannten schlossen, der für den Fall, daß der Hohlleiter unbe-Art eine Kondensation der bei der Erwärmung ent- 55 lastet betrieben werden sollte, eine Reflexion der stehenden Dämpfe und Gase auch an dieser Stelle Hochfrequenzenergie am Hohlleiterende verhindert, zu verhindern. Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, In Fig. 2 ist an einem senkrechten Schnitt rechtdaß erfindungsgemäß die Wand aus einer dünnen und winklig zur Hohlleiterachse die Anordnung einer eine geringe Wärmeleitfähigkeit aufweisenden Folie dünnen dielektrischen Folie 6 gezeigt, die den in der besteht, deren dielektrische Verluste derart groß ge- 60 Schlitzebene liegenden Erwärmungsraum 7 gegenüber wählt sind, daß sie im Betrieb eine Temperatur ober- dem Inneren 8 des Hohlleiters 2 abschließt. In dem halb der Kondensationstemperatur der im Erwär- Hohlleiterinneren 8 kann ein gasförmiges Medium mungsraum entwickelten Dämpfe und/oder Gase an- mit einem höheren Druck als dem Dampfdruck im nimmt. Erwärmungsraum 7 vorhanden sein; das gasförmige Dadurch ergibt sich der Vorteil, daß sich die Wra- 65 Medium kann durch die schematisch dargestellten sen bzw. hier die entstehenden Gase und Dämpfe öffnungen 9 in der Folie 6 in den Erwärmungsraum nicht an der Wand niederschlagen können. Weiterhin austreten und eine beschleunigte Austreibung der kann es zweckmäßig sein, daß die Folie hydrophob dort entwickelten Dämpfe aus dem Erwärmungs-beat, be cleaned. This work can 40 In the arrangement of Figure 1, the construction is complicated Hochbei a radio frequency RF energy at the position indicated by the arrow 1 eiwärmungsgerätes very complicated and thus very eingekop .Stelle in the Rechteckhohlleiterschlange2 -., - _N are time consuming and expensive. pelt. In the middle of the broad sides of the straight % jj If the waveguide opposite the heating waveguide pieces are cut slots 3, which are closed by space, an increased vapor pressure arises within the heating path 4 to be heated via a space that is not heated here Transport device shown through the hollow, the resulting steam can be drawn through the slots of a ladder arrangement. In which is driven out into the heating room. Since the connecting planes between the slots of a hollow conductor cannot enter the interior of the waveguide, there can be no more condensation there either, but 5 ° the high-frequency energy due to the losses at the end wall, whereby its path is converted into heat. At its end the electrical properties are changed. The waveguide arrangement was closed by a terminating resistor abfrequency heating device (not essential for the invention) of the aforementioned terminating resistor, which relieves condensation during heating in the event that the waveguide is unloaded should be operated to prevent a reflection of the standing vapors and gases at this point as well as high-frequency energy at the end of the waveguide. This object is achieved in Fig. 2 is a vertical section right that according to the invention the wall of a thin and angled to the waveguide axis, the arrangement of a low thermal conductivity film having thin dielectric film 6 is shown, which consists in the, whose dielectric losses such Large heating space 7 lying opposite the slot plane are selected so that, during operation, it closes off a temperature above the interior 8 of the waveguide 2. In the half of the condensation temperature in the heating waveguide interior 8, a gaseous medium can develop vapors and / or gases with a higher pressure than the vapor pressure im takes. Heating space 7 may be present; the gaseous This results in the advantage that the hot medium cannot condense on the wall through the openings 9 in the film 6 in the heating chamber through the schematically illustrated sen or here the resulting gases and vapors. Furthermore, and an accelerated expulsion of the

raum 7 bewirken. Gegebenenfalls kann dem gasförmigen Medium im Hohlleiterinneren 8 eine Temperatur gegeben werden, die höher als die Kondensationstemperatur der im Erwärmungsraum entwickelten Dämpfe ist.effect room 7. The gaseous medium in the interior of the waveguide 8 can optionally have a temperature are given that are higher than the condensation temperature of the developed in the heating room Fumes is.

Die Folie 6 kann durch hier nicht dargestellte mechanische Mittel, z. B. einen Spannverschluß, an den Teilen des Hohlleiters 2 befestigt sein, wodurch sie z. B. zum Reinigen der Anordnung leicht von dem Hohlleiter trennbar ist.The film 6 can by mechanical means not shown here, for. B. a latch to the Be attached to parts of the waveguide 2, whereby they z. B. to clean the assembly easily from that Waveguide is separable.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. High frequency heating device for thin webs with one on its circumference at least a part of its length with two longitudinal slots provided waveguide, in their connecting plane (Slot plane), which lies in the direction of the electric field vector of the wave excited in the waveguide and parallel to the waveguide axis runs, the path is arranged and in which the interior of the waveguide is opposite to that in the Heating space lying at the slot level through a wall with low dielectric losses is completed, identified by it, that the wall is made of a thin and low thermal conductivity film (6) exists whose dielectric losses are selected to be so large that they have a temperature during operation above the condensation temperature of the vapors developed in the heating room and / or Accepts gases.

2. High-frequency heating device according to claim 1, characterized in that the film (6) is hydrophobic. «5

3. High frequency heating device according to claims 1 or 2, in which several straight Waveguide pieces arranged parallel to each other and by means of connecting pieces, in the form of a Waveguide snake are interconnected, characterized in that the distances between the straight waveguide pieces are chosen so large that an evaporation between can be done to them.

4. Hochfrequenzenwärmungsgerät according to any one of claims 1 to 3, characterized in, that the steam outside the waveguide (2) is sucked off.

5. High-frequency heating device according to one of claims 1 to 4, characterized in that that the film (6) is provided with openings (9) and that a gaseous medium in the waveguide (2) with an overpressure compared to the ambient pressure.

6. Hochfrequenzenwärmungsgerät according to claim 5, characterized in that the gaseous Medium has a higher temperature than the temperature in the heating room.

7. Hochfrequenzenwärmungsgerät according to any one of claims 1 to 6, characterized in that that the film (6) by means of an easy-to-separate mechanical device, e.g. B. a toggle fastener, is removable from the waveguide assembly.