DE1583476A1

DE1583476A1 - Terfahren zum Aufwaermen bzw.Aufheizen von Gegenstaenden sowie Einrichtung zur Durchfuehrung dieses Verfahrens

Info

Publication number: DE1583476A1
Application number: DE19671583476
Authority: DE
Inventors: Smith Peter Harold
Original assignee: Microtherm Ltd
Current assignee: Microtherm Ltd
Priority date: 1966-12-09
Filing date: 1967-12-11
Publication date: 1970-09-24
Also published as: SE328650B; DE1583476B2; GB1214803A; US3541289A; FR1549671A

Description

8 MÜNCHEN 27, DEN

Mierotherm ltd., 66 Hammersmith Road, London, W. 14., England

Verfahren zum Aufwärmen "bzw. Aufheizen von Gegenständen sowie Einrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufwärmen von Gegenständen sowie eine mit einer Fördereinrichtung versehene Wärmeeinriohtung, d.h. insbesondere eine Wärmeeinriohtung, bei der das zu wärmende Material mittels einer Fördereinrichtung durch einen Wärmeraum geführt wird.

Üblicherweise wird Wärmeenergie durch hochfrequente elektro~ magnetische Strahlung geschaffen. Entsprechende Einrichtungen arbeiten zufriedenstellend, wenn in Betrieb die der Strahlung ausgesetzte elektromagnetische Last im wesentlichen konstant iett In bestimmten lallen schwankt jedoch die der Strahlung ausgesetzte Last.

Die vorliegende Erfindung befaßt sich mit der Sohaffung eines

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Verfahrens zur Erwärmung von Gegenständen sowie mit der Erstellung einer für diesen Betrieb geeigneten Einrichtung.

Bei einem Verfahren der vorerwähnten Art sieht die Erfindung vor, daß wenigstens eine erste Variable, z.B. die Geschwindigkeit der Fördereinrichtung oder die Strahlungsenergie, die zu dem vom Material während seines Transports durch den Heizraum absorbierten Anteil der Wärmeenergie in Beziehung steht, als funktion einer zweiten Variablen gesteuert wird, die zu der im Heizraum befindlichen Materialmenge bzw. Anzahl der Gegenstände in Beziehung steht«

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung dargestellt. Darin zeigt:

Fig.1 eine schematische perspektivische Darstellung eines mit einer Fördereinrichtung versehenen Mikrowellenofens;

Pig.2 ein Schema einer in den Steuerkreisen des Ofens verwendeten Abtasteinrichtung;

5 ein Blockschaltbild eines Steuerkreises für den Ofen.

Die in den Figuren dargestellte Einrichtung dient zum Erwärmen einer Folge von Gegenständen, Die Gegenständen können mit änderbaren Intervallen auf ein Förderband aufgebracht werden, das die Gegenstände durch einen Heiz» bzw· Wärmeraum

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führt.j. intern sie einer elektromagnetischen Mikrowellenstrahlung ausgesetzt werden» Im Heizraum können sich mehrere Gegenstände gleichzeitig befinden, wobei ihre Anzahl eine Punktion der Intervalle zwischen den auf dem Förderband angeordneten Gegenständen ist. Yor und nach dem Wärmeraum befinden sich Abtasteinrichtungen, die auf vorbeigeführte Gegenstände ansprechen,. Mit. diesen Abt as t einrichtungen ist ein Zähler gekoppelt, der jeweils die Zahlen der an den einzelnen Abtasteinrichtungen vorbeigeführten Gegenstände vonein«- ander, subtrahiert, so daß der durch den Zähler registrierte Gesamtbetrag eine Punktion der Zahl der zu einem beliebigen Zeitpunkt zwischen den Abtasteinrichtungen vorhandenen Gegenstände ist« Es wird entweder nur die Strahlungsenergie und/oder die Geschwindigkeit der Fördereinrichtung als Funktion des durch.den Zähler ermittelten Gesamtbetrages gesteuert, so daß die durch jeden Gegenstand bei seinem Transport durch den Wärmeraum absorbierte Wärmeenergie von der Zahl der im Wärmeraum befindliehen Gegenstände im wesentlichen unabhängig ist.

Der Wärmeraum wird durch ein Tunnel 1 gebildet. Am Ein« und Ausgang des Tunnels 1 sind im Abstand zu den Tunnelenden zur Dämpfung und Absorption der Mikrowellenstrahlung dienende Joche'2 und Rohre aus einem mit niedrigen dielektrischen Verlusten behafteten Material angeordnet, durch die in Betrieb der Einrichtung Kühlwasser geführt wird. Die Rohre sind in verjüngt zulaufenden Wellenleiterabschnitten 3 angeordnet, wel-

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ehe die Bin- und Auslaßöffnungen für die zu erwärmenden Gegenstände bilden. Die einer Quelle, z„B. einem in der Zeichnung nicht dargestellten Magnetron entnommene Mikrowellenenergie wird über einen mit einem Eingangswellenleiter 5 gekoppelten Wellenleiterabschnitt 4 in das Tunnel 1 eingespeiste Der Wellenleiterteil 4 ist quer zur Längsrichtung des Förderbandes 7 ausgerichtet und durch mehrere in der Zeichnung nicht dargestellte strahlungsdurchlässige Schlitze mit dem Tunnel 1 gekoppelt. Diese Schlitze befinden sich in einer gemeinsamen Wand zwischen dem Wellenleiter und dem Tunnel. Der Wellenleiter 4 kann in der in der britischen Patentschrift STr. 977»777 beschriebenen Weise mit Armen versehen sein, die unter und über das Tunnel 1 greifen« In einer Außenwand des Wellenleiters 4 sind Durchbrechungen 10 vorgesehen, um einen während des Aufheizens erzeugten Dampf durch ein nicht dargestelltes Gebläse aus dem Tunnel und den Wellenleiterabschnitten abführen zu können. Die Abmessungen der Durchbrechungen 10 sind so klein gewählt, daß eine wesentliche Emission von Mikrowellenstrahlung vermieden wird»

Die aufzuheizenden Gegenstände werden durch ein auf Rollen β laufendes Förderband aus einem Material niedriger dielektri« ^v scher Verluste durch den Heisraum 1 geführt. Beim Ein« bzw· Ausführen der einzelnen Gegenstände in den Ein- bew· aus dem Auslaßbereich 3 wird jeweils d©r von einer lichtquelle 8 bzw·

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9 auf eine photoelektrische Einrichtung 8a bzw· 9a projizierte Lichtstrahl unterbrochene

Gemäß figur 2 sind die photoelektrischen Einrichtungen 8a und 9a jeweils über Verstärker 10bzw. 11 mit Beschleunigungsbzw ο Verzögerungssolenoiden eines umkehrbaren Stufenschalters 12 verbundene Wenn der auf die Lichtzelle 8a fallende Lichtstrahl unterbrochen wird, wird das Beschleunigungssolenoid derart erregt, daß der Arm 13 einer Sperrklinke verschoben und eine'Welle 15 in einem Richtungssinn um einen Schritt gedreht wird. Bei Unterbrechung des auf die Photozelle 9a auftreffenden Lichtstrahles wird unter der Wirkung des Verstärkungssolenoids ein Arm 14 einer Sperrklinke derart betätigt, daß die Welle 15 in entgegengesetztem Sinn um einen Schritt weitergedreht wird. Ein mit der Welle 15 drehbarer Kontakt 16 steht mit einer Statorkontaktbank 17 in Verbindung. Die Welle 15 erfordert zu ihrer einmaligen vollen Umdrehung üblicherweise 50 Schritte»

Gemäß Figur 3 sind die Kontakte 17 jeweils mit Abgriffen eines ,Potentiometers 17a verbunden, das an Wechselspannung anliegt. Die am rotierenden Kontakt 16 erzeugte Spannung wird durch einen Pufferverstärker 18 wenigstens einem von zwei Steuerkreisen A und B zugeführt· Der Steuerkreis A weist einen Phasendetektorkreis 19 auf, der Impulse erzeugt, wenn das vom

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Pufferverstärker 18 abgegebene Signal eine vorbestimmte Höhe erreicht· Diese Impulse ändern sich daher in Phase mit der Amplitude der am Kontakt 16 anliegenden Spannung. Die den Phasendetektorkreis 19 entnommenen Impulse dienen als Zündimpulse für halbleitende Gleichrichter eines Zerhackerkreises 20, der mit Gleichstrom gespeist wirdo Das Ausgangssignal des Zerhackerkreises ist ein Impulssignal mit einem variablen Wert des Verhältnisses der Impulsdauer zum Impulsabstand (mark to space ratio) <, Das Ho chspannungs signal des Zerhackerkreises wird durch ein Filter 21 geglättet. Das geglättete Signal dient als Anodenspannung für das Magnetron 22. Durch geeignete Wahl der Charakteristiken des Kreises ist es möglich, die durch das Magnetron 22 erzeugte elektromagnetische Energie proportional zu der durch den Stufenschalter angezeigten Anzahl der zwischen den Abtasteinriohtungen 8, 8a und 9» 9a befindlichen Gegenstände zu wählen«.

Der Steuerkreis B weist einen Detektorkreis 23 auf, dessen Ausgangssignal ein Gleiohstromsignal ist, dessen Amplitude zur Amplitude der am rotierenden Kontakt 16 auftretenden Spannung proportional ist» Dieses Signal dient zur Steuerung der Sohwingungsfrequenz eines Multivibrators 24·_Ο Das differenzierte Ausgangssignal des Multivibrators schafft die Zündimpulse für die halbleitenden Gleichrichter eines Inverterkreises 25. Das Ausgangssignal des Inverterkreises 25 wird duroh einen Umformer 26 einem Induktionsmotor 27 zugeführt, der das Förderband 7 antreibt. Die Kennlinien dieses Steuer-

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kreises sind derart gewählt, daß die Geschwindigkeit des Förderbandes zu der durch den Stufenschalter angezeigten Zahl der Gegenstände zwischen den Abtasteinrichtungen 8, 8a und 9,- 9a umgekehrt proportional ist, weshalb die Verweilzeit der Gegenstände im Wärmeraum von der Zahl der zwischen den Abtasteinrichtungen befindlichen Gegenstände abhängte Die Einrichtung eignet sich insbesondere zum Aufwärmen von Nahrungsmitteln wie ζ·Β_β Platten aus gekühlten Speisen, die vorgekocht sind. Diese Einrichtung kann in einem Restaurant aufgestellt werden, wobei die Erwärmung der Gegenstände in Anpassung an die unterschiedlichen Abstände zwischen den auf dem Förderband 7 angeordneten Gegenständen erfolgen kann· Befinden sich daher keine Gegenstände auf dem Förderband, so wird' das Magnetron 22 vollständig abgeschaltet (bei alleiniger Verwendung des Kreises B erfolgt dies durch eine nicht dargestellte Schalteinrichtung)« Beim Hochbetrieb des Ofens wird hingegen seine maximale Kapazität ausgenutzt, wobei für sämtliche zwischen dem maximalen Betrieb und der Ruhestellung des Ofens liegenden Werte die entsprechende Strahlungsenergie und/oder Förderbandgeschwindigkeit selbsttätig gesteuert wird.

Zur Anpassung an Gegenstände mit unterschiedlichen elektromagnetischen Eigenschaften kann eine Einrichtung zur manuellen Änderung der Charakteristiken des Steuerkreises vorgesehen sein» Beispielsweise kann das Förderband derart gesteuert werden₉'daß es beim Erwärmen von Zwischengerichten mit

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geringerer Geschwindigkeit läuft als beim Erwärmen von Suppen oder Puddings. Die manuelle Steuerung kann durch Auswechseln des Potentiometers 17a erfolgen«, Üblicherweise sind mehrere unterschiedliche Potentiometer auf entsprechenden Halterungen befestigt, die in einen mit dem Stufenschalter verbundenen und in der Zeichnung nicht dargestellten Mehrfachstecker eingesteckt v/erden können, um die gewünschten Charakteristiken für die Steuerkreise zu wählen₀

Diese Einrichtung ist nicht nur für die vorstehend erläuterten Einzelgüter, sondern auch für Materialien geeignet, die gleichsam als Masse kontinuierlich auf dem Förderband transportiert werden. Wenn die der Mikrowellenstrahlung ausgesetzte Masse dieses Materials eine Funktion der Bewegung des Förderbandes ist, dann wird die durch das Magnetron zugeführte Energie durch die Bewegung-des Förderbandes gesteuerte Dies kann durch den in Figur 3 gezeigten Steuerkreis A erfolgen, wenn der Stufenschalter durch eine entsprechende Kupp*« lungs- und Getriebeanordnung durch die Bewegung der angetrie-» benen Rolle der Fördereinrichtung gesteuert wird©

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Claims

Patentansprüche

1, Verfahren zum Aufheizen bzw ο Erwärmen eines Materials, wobei das Material mittels einer Fördereinrichtung durch einen Wärmeraum geführt wird, in dem das Material durch • hochfrequente elektromagnetische Strahlung erwärmt wird, d.adurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine erste Variable, z.B. die Geschwindigkeit der Fördereinrichtung (7) oder die Strahlungsenergie, die zu dem vom Material während seines Transports durch den Ileizraum (1) absorbierten Anteil der Wärmeenergie in Beziehung steht, als Funktion einer zweiten Variablen gesteuert wird, die~ zu der im Heizraum befindliehen Materialmenge bzw<> Anzahl der Ge<~ genstände in Beziehung steht*

2« Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlungaenergie durch die Steuerung der Anoden« Kathodenspannung einer Elektronenröhre der Strahlungsquelle, z»Bo eines Magnetrons (22) gesteuert wird,,

% Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche„ dadurch gekennzeichnet, daß durch eine zum Abtasten der zweiten Variablen dienende Abtasteinrichtung ein Gleichspannungs« aignal erzeugt wird, dessen Amplitude eine Funktion der zweiten Variablen ist, daß die Geschwindigkeit der Fördereinrichtung (?) durch die Frequenz der Wechselspannung

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ίο -

einer Wechselstromquelle für einen Hauptantrieb der Fördereinrichtung, ζ·Β· einen Synchronmotor, gesteuert wird, und daß die Frequenz dieser Wechselstromquelle als Funktion dieses Gleichspannungssignales gesteuert wird·

4ο Verfahren zum Aufheizen einer Folge einzelner Gegenstände nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als erste Variable die Anzahl der Gegenstände verwendet wird, die sich zwischen Abtasteinrichtungen (8, 8a bzw. 9> 9a) befindet, die am Bin- bzw. Ausgang (3) des Heizraumes (1) angeordnet sind, daß die Abtasteinrichtungen die auf der Fördereinrichtung (7) beförderten Gegenstände abtasten und daß diese Abtasteinrichtungen in zueinander entgegengesetztem Sinn einen Zähler betätigen«

5p Verfahren zum Aufheizen bzw. Erwärmen von kontinuierlich befördertem Material nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlungsenergie als Funktion der Bewegung der Fördereinrichtung (7) ge« steuert wird·

6β Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch und einem der vorhergehenden Ansprüohe, dadurch gekennzeichnet, daß eine zum. Abtasten der zweiten Variablen die« nende Abtasteinrichtung vorgesehen ist, die ein Wechsel« apannungssignal erzeugt, dessen Amplitude eine Funktion der

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zweiten Variablen ist, daß eine Einrichtung zur Erzeugung einer Reihe von Impulsen vorgesehen ist, deren Phasen relativ zu diesem Wechselspannungssignal Funktionen der Amplitude des Wechselspannungssignales MIden und daß zur Erzeugung der Anoden-Kathodenspannung ein Konverter vorgesehen ist, der elektronische Schalter, z.B· halbleitende Gleichrichter, aufweist, die durch diese Impulse be— tätigbar sindo

Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß am Ein- und Ausgang(3) des Heizraumes (1) Einrichtungen (2) zur Absorption der Strahlungsenergie vorgesehen sindo

S₀ Einrichtung nach Anspruch 6$ dadurch gekennzeichnet, daß der Zähler einen Stufenschalter (12) aufweist, der in Abhängigkeit von den Signalen der Abtasteinrichtungen (8,8a bzwt, 9s9a) den Abgriff eines Potentiometers (17a) ändert·

9a Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da« duroh gekennzeichnet, daß zwischen dem Hei&raum (1) und

/den Abtasteinrichtungen (8, 8a bzw« S₉ 9a) Absorptions« einrichtungen (2) angeordnet sind©

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