DE1952987A1

DE1952987A1 - Hohlleiter

Info

Publication number: DE1952987A1
Application number: DE19691952987
Authority: DE
Inventors: Bleackley William John
Original assignee: Canadian Patents and Development Ltd
Current assignee: Canadian Patents and Development Ltd
Priority date: 1968-10-21
Filing date: 1969-10-21
Publication date: 1970-05-06
Also published as: US3555232A; DE1952987C3; FR2021167A1; GB1255690A; GB1256339A; DE1952987B2; SE345786B

Description

DA-5OJ3

Beschreibung zu der Patentanmeldung der Firma

CANADIAN PATENTS AND DEVELOPMENT LTD. 275, Slater Street, Ottawa / Canada

betreffend

Hohlleiter Priorität: 21. Oktober 1968, Nr. 769 090, USA

Die Erfindung betrifft Verbesaerungen an Hohlleitern und deren Verwendung.

In einer Anwendungsform betrifft die Erfindung einen verbesserten Hohlleiter-Aufbau, der eich bei Geräten sum Erhitzen von Materialien mittels Mikrowellenenergie- v^weredeTTlräflt. Eine solche Erhitzung findet vielfältige industrielle Anwendung, darunter beispielsweise beim Kochen von Nahrungsmitteln und beim Trocknen von Materialien, die Übermäßige Feuchtigkeitsmengen enthalten. Eine weitere Anwendung besteht im Härten von Klebstoff. Speziellere Beispiele sind weiter unten angegeben.

009819/1413

Die Erfindung vermittelt ferier einen Hohlleiteraufbau, der sich in einer weiteren Anwendungsform zur Benützung als verbesserte Antenne zur Raumausstrahlung von Mikrowellenenergie eignet.

Eines der wichtigen Merkmale.einer bevorzugten Ausführungeform der Erfindung besteht darin, daß die Möglichkeit geschaffen wird, den an Jeder beliebigen Stelle längs des Hohlleiters zur Verfügung stehenden Anteil an der gesamten Mikrowellenenergie zu variieren. VIe oben erwähnt, kann eine sol-" cfte" Energie zum Erhitzen eines Werkstücks dienen oder jzü einem sonstigen Zweck, beispielsweise zur Zuführung zu einem oder mehreren weiteren Hohlleitern oder sum Abstrahlen in den Raum, dem Hohlleiter entzogen werden.

Da entweder kontinuierlich oder an diskreten Stellen längs des. Hohlleiters Energie verbraucht oder entzogen wird, findet in Richtung der Energieströmung von Oberstrom nach Unterstrom längs dee Hohlleiters eine Dämpfung der Gesamtenergie ) statt. Indem eine Möglichkeit geschaffen wird, an jeder beliebigen Stelle des Hohlleiters den zur Verfügung gestellten Anteil an dieser Gesamtenergie zu variieren, und eine solche Variation im wesentlichen gleich dem Kehrwert der Dämpfung gemacht wird, die die Gesamtenergie bestimat, lassen sich diese beiden Faktoren so bestimmen, daß sie einander kompen-

009819/U13

_B/SkD ORIGINAL·

eieren und dadurch bewirken, daß die zur Verfügung stehende Energie Über die gesamte Hohlleiterlänge im wesentlichen gleichmäßig ist.

Bs lassen sich zahlreiche Modifikationen ausführen. Beispielsweise ist es möglich, die Dämpfung Überzukompenaieren und damit stromabwärts eine Zunahme der verfügbaren Energie zu erreichen. Ebenso ist es möglich, die Dämpfung unterzukompeneieren und damit stromabwärts eine Abnahme der verfügbaren Energie zu erreichen, jedoch nicht notwendigerweise eine Abnahme, die der gleichen Kurve folgt, wie sie aus der Dämpfung selbst resultieren würde. Praktisch stellt eine im wesentlichen gleichförmige Verteilung der verfügbaren Energie den am häufigsten geforderten Zustand dar; im folgenden wird deshalb hauptsächlich diese Art der Energiesteuerung in den Vordergrund gerückt.

Gemäß einem Merkmal der Erfindung wird eine derartige Steuerung der verfügbaren Energie dadurch erzielt, daß der Hohlleiter mit einem Querschnitt mit einer inneren Rippenstruktur ausgebildet wird, die an jeder gegebenen Traneversalebene ein Maß für die Steuerung der Verteilung der elektrischen Feldstärke in dieser Ebene vermittelt. Diese Rippenstruktur kann mit einer Verjüngung in Längsrichtung des Hohlleiters versehen sein, um das Verhältnis zwischen dem verstärkten Feld oder den verstärkten

009819/1413

Feldern einerseits und dem geschwächten Feld bzw. den geschwächten Feldern andererseits zu variieren. Wie weiter unten im einzelnen erklärt, kann der eine oder andere dieser Feldbereiche dazu dienen, die Menge der etwa, zur Erhitzung eines Werkstücke oder zu sonstigen Zwecken zur Verfügung stehenden Mikrowellenenergie zu steuern. .

In spezieller Ausführungefonn der Erfindung hat der Hohlleiter vier innere Rippen, die in zwei voneinander entfernten Paaren derart angeordnet sind, daß zwischen den Paaren ein Bereich mit elektrischer Feldschwächung erreicht wird. Bei diesem Hohl-

' leiter kann eine Kompensation der Dämpfung in Längsrichtung durch ein Verjüngen der Hippen vorgesehen werden» um den bereits erörterten Effekt zu erzielen und die Ausdehnung einer solchen Schwächung in Strömungerichtung der Energie su vermindern; die Rippen können auoh nicht verjüngt bleiben, um den Betrag der zur Verfügung stehenden Energie in Strömungsrichtung abnehmen zu lassen.

Bei diesem speziellen Ausführungsbeispiel der Erfindung ist der Hohlleiter symmetrisch zu jeder von zwei zueinander senkrechten Ebenen ausgebildet, deren Schnittlinie die Längsachse des Hohlleiters bildet. Der Hohlleiter ist mit zwei Paaren von nach innen ragenden Rippen versehen, wobei die Paare zu beiden Seiten einer ersten dieser Ebenen angeordnet sind, dl·

■.■ ^{; :} : ■ ■"■■■' - 4 - - '■'■ ■'■■■ ■'■■. ■.-■ ". -

009819/U13

BAD

Rippen jedes Paares mit Flächen versehen sind, die einen Abstand voneinander haben, und die Rippen, jedes Paares aufeinander zu von einem Paar von Hohlleiterwänden aus verlaufen, die sich auf entgegengesetzten Seiten der zweiten dieser Ebenen befinden. Bei Anregung des Hohlleiters ergibt dies zwischen den einander nähernden Flächen die Bildung von Bereichen hoher elektrischer Feldstärke. Die Rippenpaare sind genügend weit voneinander entfernt, damit zwischen ihnen, d.h. in der Umgebung der Hohlleiteraohee, ein mittlerer Bereich niedriger elektrischer Feldstärke (d.h. relativer Schwächung) entsteht· !Dieser mittlere Bereich wird bei dem vorliegenden AuefUhrungS"-beispiel für den Energieentzug ausgenützt.

Bei einer anderen Version der Erfindung, werden das Werkstück oder mindestens ein oder mehrere Teile davon nicht länge einem geschwächten Feldbereich, sondern längs einem oder entsprechend mehreren verstärkten Feldbereichen bewegt. Bei dieser Variante •läßt sich eine Steuerung der verfügbaren Energiemenge zur Kompensation der Dämpfung dadurch erzielen, daß die Rippenstruktur "aufwärts" abgeschrägt, d.h. graduell erweitert ist, um ihren Vorsprungsgrad zu erhöhen und somit das Verhältnis von Feldverstärkung zu Feldschwächung stromabwärts zu steigern.

Bei einer weiteren Bauform kann die gewünschte Längeänderung der Feldstärke dadurch erreicht werden, daß ein Paar von ne-

^009819/1413

beieinander angeordneten Rippen konvergierend (oder divergierend) angeordnet wird, d.h. daß nicht ihr Vorsprungegrad, eon· dem ihr gegenseitiger Abstand verändert wird.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den im folgenden beschriebenen und in den Zeichnungen schematisch dargestellten Aueführungebeispitlen. In den Zeichnungen zeigen

Fig. 1 eine allgemeine Seitenansicht einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Gerätes, das sich zur Mikrowellen-Erhitzung von zylindrischen Werkstücken eignet;

Pig. 2 einen Schnitt länge der Linie H-II der Fig. 1;

Fig. 2a

bis 2c schematieohe Querschnitte, die die Leistung des verbesserten Hohlleiters nach Fig.1 und 2 derjenigen nach dem Stand der Technik gegenüberstellen;

Fig. 3 einen Schnitt längs der Linie IH-IXX' der Fig. 2,

der eine gleichseitig vergrößerte, abgebrochene Ansicht im wesentlichen des gleichen Gerätes darstellt, wie es in Fig. 1 in Seitenansicht gezeigt ist;

Fig. 4 einen Querschnitt durch einen Teil einer «wideren Hohlleiterform, die sich bei dem Gerät nach Pig. 1 verwenden läßt und eine Modifikation darstellt;

Fig. 5 einen Querschnitt einer weiteren Hohlleiterform, die sich in dem Gerät der Fig. 1-3 Verwende» läßt:

Fig. 6 einen weiteren Hohlleiter-Querschnitt zur Verwendung in einem solchen Gerät;

.■■■■■ - 6 - ■ ■ : , ■".■■.

00*819/1413

Fig. 6a einen fragmentarischen Schnitt länge der Linie TIa-VIa der Fig. 6;

Fig. 7 einen Querschnitt einer in seitlicher Richtung verbreiterten Hohlleiterform zur Anwendung bei mehreren Werkstücken;

Fig. 7a eine Variante von Fig. 7;

Fig. 8 eine Draufsicht auf eine weitere Aueführungsform des erfindungegemäßen Geräts, bei dem es sieh um einen zur Mikrowellen-Erhitzung von Tafelmaterial geeigneten Hohlleiter handelt;

Fig. 9 eine von der Schnittlinie IX-IX der Fig. 8 aus gesehene, perspektivische Barstellung, bei der ein Teil der Seitenwand weggeschnitten 1st, um innere Merkmale zu zeigen:

Fig. 10 eine der Flg. 9 generell ähnliche perspektivische Schnittdarstellung, die jedoch eine Anwendung der Erfindung auf einen Hohlleiter zeigt, der als Antenne zur Ausstrahlung von Mikrowellenenergie in den Raum ausgelegt ist;

Fig. 11 einen Längsschnitt längs einem Rippenpaar des Hohlleiters nach Fig. 1.0;

Fig. 11a ein Diagramm, das die Leistung des Hohlleiter« der Fig. 10 und 11, seigt;

Fig. 12 einen perspektivischen Querschnitt einer weiteren AuefUhrungsform eines gerippten Hohlleitere;

009819/1413

Pig, 12a einen vergrößerten Aueschnitt aus Pig. 12;

Pig. 13 eine gebrochene perspektivische Darstellung eines . Teils des in Pig. 12 gezeigten Hohlleitertype mit einem erfindungsgemäßen Merkmal;

Flg. 14 eine perspektivische Ansicht von einem Teil einee Hohlleiter-Heizgeräts zur Veranschaulichung der Verwendung des Hohlleiter-Abschnitts nach Pig. 13;

Fig. 15 einen Querschnitt durch eine Variante der Fig. 13;

Flg. 16 eine gebrochene perepektivieche Darstellung von einem Teil einer weiteren erfindungsgemäßen Hohlleiterform;

Fig. 17 einen Querschnitt durch eine weiterhin abgewandelte AusfUhrungsform eines gerippten Hohlleiters;

Pig. 18 eine an der Schnittlinie XVIII-XVIII der Pig. 19 betrachtete Variante der Pig, 17;

Pig. 19 einen fragmentarischen Seitenschnitt von einem EinfUhrungsteil eines Hohlleiters, wie er in Pig. 1Ö gezeigt ist, wobei dieser Seitenschnitt längs der Linie XIX-XIX der Fig. 18 verlauft und das Werkstück weggelassen ist;

Pig; 19a einen Ausschnitt aus Fig, 19 zur Darstellung einer modifizierten AusfUhrungsform;

Pig. 20 einen Schnitt längs der linie XX-XX der Flg. 19; und Fig. 21 einen Schnitt längs der Linie XXI-XXI der Fig. 19.

■■■;■■■. ■' .. ■■...■■ - 8 - ■' ■"■

009819/1413

$AD ORIGINAL

Erste Hauptausführungsform. Figuren 1 bis ?» Werkstückbewegung in Längsrichtung

Dieses Gerät umfaßt einen länglichen Hohlleiter-Hauptabschnitt aus typischem Hohlleitermetall, beispielsweise Kupfer oder Messing, an dessen Eingangsseite 18 ein Hohlleiter-Eingangsteil aus ähnlichem Metall angeschlossen ist, während er sich an seiner Ausgangsseite 19 in einem Hohlleiter-Ausgangsteil .12 aus ähnlichem Metall fortsetzt. Dieses Gerät eignet sich zum Erhitzen von zylindrischen Werkstücken, wobei das Kochen von Wiener Würstchen oder ähnlichen Wurstwaren als Hauptbeispiel dient; das Gerät läßt sich jedoch auch bei anderen Werkstücken mit rechteckiger, unregelmäßiger, elliptischer oder tatsächlich jeder beliebigen Querschnittsform verwenden, die in den Arbeitsbereich des Hohlleiters hineinpaßt. Durch die gesamte Länge des Hohlleiter-Hauptteils 10 verläuft ein herausnehmbares Teflon-(Polytetrafluoräthylen-)Rohr 13, das eine Bahn bildet, durch die die Werkstücke transportiert werden können. Die Mikrowellen-Eigenschaften von Teflon sind derart» daß das Rohr 13 keine merkliche Mikrowellenenergie absorbiert. Es können auch andere Materialien mit ähnlichen Eigenschaften, beispielsweise Polystyrol, Rexolite (vernetztes oder vernetebares Polystyrol) oder Acrylharze, verwendet werden. Tita zu vermeiden, daß das Rohr 13 zum Hinein- und Herausführen in bzw. aus dem Hohlleiter-Hauptabschnitt 10 gebogen werden muß, was zu einer Unterbrechung des glatten Werkstückflusses durch

009819/1413

das Rohr fuhren könnte, sind die Hohlleiter-Ein- und Ausgangeteile 10 und 11 * wie geneigt, bezüglich des Hauptteils 10 leicht geneigt. Diese Neigung ergibt die notwendige Trennung zwischen dem Hohlleiter und dem Werkstückrohr an den beiden Enden des Geräts. Außerhalb dee Hohlleiteraufbaue ist dae Teflon-Rohr 13 von an diesem Aufbau befestigten äußeren Metallrohrteilen 9 getragen. Der Durchmesser der Rohrteile 9 ist so gewählt, daß sie Hohlleiter jenseits der kritischen Frequenz bilden, wodurch verhindert wird, daß längs dieser Rohrteile Strahlung aus dem Hohlleiter austritt.

Wie in Pig. 2 gezeigt, ist der Gesamtquerschnitt des Hauptoder Arbeitsteils 10 rechteckig, wobei in diesem Beispiel zwischen der Breite und der Höhe des rechteckigen Hohlleiters das typische Verhältnis von 2:1 besteht. Figur 2 zeigt auch, wie das Werkstückrohf 13 längs der mittleren Längsachse des Teils 10 und symmetrisch zu dieser verläuft. Dieser Querschnitt ist jedoch durch zwei Paare von einander gegenüberliegender Metallrippen H, 15 und 16, 17 modifiziert, wobei die Rippen 14,, 15 des ersten Paares auf einer Seite des Werkstückrohres 13 gegeneinander ragen, während die Rippen 16, 17 dee anderen Paares In ähnlicher Weise so angeordnet sind, daß sie auf der anderen Seite des Rohres 13 aufeinander zu ragen. Jedes Rippenpaar kann also als jeweils auf einer Seite einer ersten Ebene A angeordnet bezeichnet werden, während die einzelnen Rippen jedes Paares aufeinander zu von

- io -

009819/1413 _BAD original

Hohlleiterwänden hervorstehen, die auf entgegengesetzten Selten einer zweiten Ebene B angeordnet sind; diese Ebenen A und B stehen aufeinander senkrecht und schneiden sich in der Längeach se des Hohlleiterteile 10.

Wie in Fig. 2 durch die das elektrische Feld darstellenden Pfeile gezeigt, besteht die Wirkung dieser Rippen bei Anregung des Hohlleiters mit Mikrowellenenergie des H.Q-Typs darin, daß zwischen den angenäherten Flächen jedes Rippenpaares eine Verstärkung des elektrischen Feldes auftritt» Als Folge der Rippen erleidet somit die Feldstärke in den Bereich des Werkstückrohres 13 zwischen den Rippenpaaren eine wesentliche Schwächung gegenüber dem Wert, den es normalerweise in der Mitte einee ungerippten rechteckigen Hohlleiters bei ähnlicher Anregung mit dem H_1Q-Typ hätte. Ea wird betont, daß das elektrische Feld in Fig. 2 im wesentlichen schematisch gezeigt 1st, und daß diese Figur die Zustände darstellen soll, die bei fehlendem Werkstück herrschen. Wie oben erwähnt, absorbiert das aus Teflon bestehende Werksttickrohr 13 keine merkliche Energiemenge. Die Werkstücke selbst (beispielsweise ,Wurstwaren, die beim Passieren des Rohres gekocht werden sollen) haben jedoch eine verhältnismäßig hohe Dielektrizitätskonstante und einen relativ hohen Verlustwinkel. Dies bewirkt, daß sie verhältnismäßig große' Mengen der verfügbaren Energie absorbieren und auch das Feld verzerren. Mit anderen Worten stellen eie die Ursache für eine Verstär-

- 11 -

00981971413 .

kung des elektrischen Feldes in der Umgebung der Hohlleitermitte und somit in den Werkstücken selbst/verglichen mit dem Feld in dem gleichen Bereich, Jedoch bei leerem Werksttickrohr, dar.

Die Fig. 2a bis 2c dienen zur besseren graphischen Sarstellung dieser Tatsache. Fig. 2a zeigt einen einfachen ungerippten, rechteckigen Hohlleiter 8, der mit dem H₁Q-TyP angeregt istο Das elektrische Feld ist sinusförmig verteilt, wobei die maximale Dichte in der Mitte auftritt. Wird ein verlustbehaftetes Werkstück 7 in einem Werkstückrohr 13 in diesen Hohlleiter 8 gebracht (Fig. 2b), so wird die FeIddichteftängs der Mitte stark erhöht, was dazu führt, daß im wesentlichen sämtliche Feldlinien durch den Mittelteil des Werkstücke führen und dessen seitliche Bereiche 7a verhältnismäßig wenig Wärme erhalten. Dieses Phänomen beobachtet man bei der Verwendung von Mikrowellen-Heizgeräten nach dem Stand der Technik.

Fig. 2c zeigt das elektrische Feld in einem verlustbehafteten Werkstück 7 in dem Rohr 13 innerhalb des gerippten Hohlleiterteils 10 der Fig. 2, wobei der feldverstärkenden Wirkung des vorhandenen Werkstücks die (in der Hohlleitermitte auftretende) feldschwächende Wirkung der Rippen entgegentritt. Das Ergebnis besteht in einer viel gleichmäßigeren Erhitzung des Werkstücke über seinen Querschnitt.

- 12 - '

009819/1413

BAD ORIGINAL

Mittels der Rippen 14 bis 17 IHSt sich ein derartiger Grad an elektrischer FeIdverstärkung in den Bereichen zwischen den Rippen erreichen, daß selbst bei der entgegenwirkenden Verzerrung durch die sehr hohe Dielektrizitätskonstante der Werkstücke die zur Absorption durch diese Werketücke zur Verfügung stehende Energiemenge auf einem verhältnismäßig kleinen Anteil der gesamten Mikrowellenenergie in dem Hohlleiter gehalten werden kann. Je näher die Rippenoberflächen zusammenrücken _r desto mehr verstärkt sich dieser Effekt. Praktisch ist die Grenze einer solchen Annäherung durch die Tatsache bestimmt, daß der Abstand zwischen den Rippen groß genug sein muß, um zu gewährleisten, daß zwischen ihnen kein elektrischer Durchschlag erfolgt. Die Rippen 14 bis 17 gestatten somit sowohl eine Steuerung des Maßes an Energieentzug als auch eine gleichmäßigere Energieverteilung Über das Werkstück. Obwohl die gesamte durch den Hohlleiter übertragene Mikrowellenenergie verhältnismäßig hoch sein kann, läßt sich die für die Absorption durch die Werkstücke verfügbare Energiemenge an jeder gegebenen Stelle, beispielsweise an der Energie-Eingangsseite 18 dee Hohlleiter-Hauptteils 10, erheblich beschränken.

Ein weiteres Merkmal des Geräts nach Pig. 1 bis 3 besteht darin, daß sich die Rippen 14 bis 17 in Längsrichtung des Hohlleiters verjüngen. Dieses Merkmal geht am besten aus Pig* 3 hervor, die den Hohlleiter-Hauptteil 10 eeigt, wobei

- 13 -

009819/U13

die Rippen 16 und 17 an der Eingangseeite 18* des Teils 10 fast bis in die Mitte des Hohlleiters hinein und aufeinander zu ragen. Verfolgt man den Teil 10 von seinem Eingangeende zu seinem Ausgangsende 19, d.h. bezüglich des Energleflueses " von Oberstrom nach Unterstrom, "so sieht man, daß sich die Rippen 16 und 17 allmählich verjüngen und schließlich gänzlich verschwinden. Die Rippen 14 und 15 verjüngen sich in ähnlicher Weise, so daß der Querschnitt des Teils 10 an Seinem Ausgangs ende 19 im wesentlichen demjenigen eines nicht modifizierten rechteckigen Hohlleiters entspricht. Der Anteil an der Gesamtenergie, den das Werkstück absorbieren kann, wird dann durch keinerlei Rippen beeinträchtigt.

Die Wirkung dieser Verjüngung besteht darin, daß an der Eingangsseite 18, an der die volle Eingangsenergie zur Verfügung steht, die Absorption dieser Energie durch die Werkstücke durch die Rippen auf einen nur kleinen Anteil dessen reduziert wird, was in einem gewöhnlichen'ungerippten Hohl^- leiter absorbiert würde. Andererseits sind an der Ausgangeseite 19, an der auf Grund der länge des Hohlleiters erfol- ~ genden Dämpfung wesentlich weniger Energie verfügbar ist ' keine Rippen Vorhanden, die die Möglichkeit der Werkstücke, Energie zu absorbieren, behindern würden." Zwischen den beiden Enden herrschen Zwischenzustände, wobei die gesamte Energiemenge von der Eingangseeite zur Ausgangsseite abnimmt, während der Energieanteil, den man die Werkstücke Absorbieren läßt, durch die allmähliche Verjüngung der Rippen in umgekehrter Weise zunimmt*

.."_■■■■■■ BAD ORIGINAL

009819/1411

Die Form, mit der eich di· Rippen verjüngen, kann komplementär zu der sonst exponentiell«! Verjüngungskurve des Hohlleitere gestaltet werden (wobei Werketücke mit bekannten dielektrischen Eigenschaften angenommen werden). Sie einander entgegenwirkenden Faktoren würden sich dann genau ausgleichen, und die von den Werkstücken absorbierte Energie bliebe über die Länge dee Hohlleiter-Hauptteils 10 im wesentlichen gleichförmig. Bei einigen praktischen Fällen besteht keine Notwendigkeit, die Heizung über die Länge mit sehr genauer Gleichförmigkeit auszuführen. In solchen Fällen stellt es eine annehmbare Annäherung an die gleichförmige Erhitzung dar, wenn sich die Rippen von dem einen Ende zum anderen Ende des Hohlleiter-Arbeitsabschnitts 10 linear verjüngen, wie dies in Fig. 3 angenommen ist. Trotzdem vermittelt selbstverständlich das Konzept der Rippen, die sich praktisch nach jeder gewünschten Kurve verjüngen können, eine Vielseitigkeit der Steuerung bezüglich der Energieabßorptionaelgenschaften, die bei normalen Hohlleitern völlig unerreichbar ist, und gestattet eine sehr genau gleichförmige Erhitzung in Längsrichtung, sofern dies erforderlich ist.

Es liegt im Bereich der Erfindung, daß als Varianten dee Vorstehenden die Rippen sich.auch auf Null verjüngen, bevor sie das Ende des Hohlleiter-Arheitsabschnitts erreichen; diese raschere Verjüngung würde eine verstärkte Erhitzung gegen das Ausgangsende hin bewirken. Andererseits könnten sich die

- 15 -

009819/ 141 3 _B*o 00®****

Rippen auch langsamer verjüngen und gar nicht ganz verschwinden. Schließlich brauchen sie sich überhaupt nicht zu verjüngen. Die letzteren beiden Alternativen, Insbesondere die Bauweise ohne jede Verjüngung, würden die Wirkung haben» daß der Heizeffekt abnimmt, wenn sich die Werkstück« auf das Auegangsende des Hohlleiters zu bewegen. Es gibt einige praktische Anwendungsfälle, in denen diese Wirkung erwünscht 1st, und zwar insbesondere mehr bei Trocken- als bei Kochvorgängen. Bei Trockenverfahren 1st es oft erwünscht, verhältnismäßig große Energiemengen den nassen Werkstücken beim Eintreten in den Hohlleiter zuzuführen, um das überschüssige Wasser rasch herauszutreiben, jedoch den Trockenvorgang durch Anwendung verringerter Energiemengen behutsamer zu beenden, um die Gefahr zu vermeiden, daß die Werkstücke zu stark getrocknet und dadurch spröde oder sonstwie ungeeignet werden.

Bei den letzteren Ausführungen wurde angenommen, daß die Werkstücke in gleicher Richtung wie die Energie durch den Hohlleiter fließen; dies ist jedoch keineswegs wichtig. Bei dem Ausführungsbeiepiol ohne sich verjüngender Rippen würde ein Gegenfluß eine Zunahme der Energieübertragung bewirken, wenn die Werkstücke in Richtung auf das Energie-Eingangsende zu bewegt werden. Bei dem in Fig. 1bis 3 dargestellten Fall, bei dem die absorbierte Energie über die Länge des Hohlleiters annähernd gleichförmig ist, bedeutet es keinen wirklichen

- 16 -

009819/1413

BAD ORIGINAL

Unterschied, ob die Flußrichtungen von Werkstück und Energie zusammenfallen oder einander entgegengesetzt sind. '

Ein weiterer Faktor, der möglicherweise in die Gestaltung der Rippen eingeht/ besteht in den elektrischen Verlusteigenschaften der Werkstücke. Als Hauptbeispiel wurde zwar das Kochen von Wurstwären angegeben; jedoch gibt es noch viele andere Heizaufgäben, bei denen das vorliegende Gerät verwendbar ist. Beispielsweise kann das Rohr 13 dazu dienen, Werkstücke in Form von körnigem Material wie etwa Reis oder Mehl, denen ein Teil der Feuchtigkeit entzogen werden soll, oder in Form

au fördern von Flüssigkeiten wie etwa. Milch oder Fruchtsäfte^ die eine Pasteurisierung oder Sterilieierung erfordern. Das Gerät kann auch zum Abbrühen von Gemüsen vpr dem Verp.aqken.in"'Dosen oder zum Vernichten von Bakterien in Backwaren dienenj um die Haltbarkeit dieser Produkte zu verlängern. Man sieht, daß der Ausdruck "Werkstück" eine Interpretation in sehr weitem Sinn erfordert.

Das Rohr 13 kann als Ströraungeweg für Luft oder ein sonstiges Gas, etwa zur Bearbeitung dienenden Rauch oder ein inertes Gas, dienen, wobei ein solches Gas erhitzt und entweder zur Beeinflussung der Bearbeitung der Werkstücke oder zur Entfernung unerwünschter Nebenprodukte wie etwa Dampf verwendet werden kann.

- 17 -

009819/1413

5IL

Das WerkstUekrohr 13 dürftenormalerweise, wenn mit Flüssigkeiten und körnigen Materialien gearbeitet wird, wichtig und bei allen sonstigen Anwendungsfällen» bei denen es um Nahrungsmittel geht, erwünscht sein, da es viel leichter ist, das Rohr zu reinigen als den Hohlleiter selbst; theoretisch ist das Rohr jedoch in solchen Fällen unnötig, in denen das Werkstück steif genug ist, um sich ohne Unterstützung durch den Hohlleiter zwischen geeigneten Halterungen an jedem Ende zu bewegen. In diesem Zusammenhang sei erwähnt, daß der Hohlleiter auch so montiert sein kann, daß er im Betrieb vertikal verläuft, wobei in diesem Fall dann kein Werkstückabschnitt mehr in horizontaler Richtung zu unterstützen ist. Beispiele für Werkstücke,, bei denen das WerkstUckrohr entfallen kann, sind generell fadenartige Materialien, zu härtende Gummiüberzüge auf Drähten, Lakritzeschnüre und zusammengesetzte Kabel oder Schienen, die durch Hitze abzubindende Harze oder Klebstoffe enthalten.

Die Hauptvorteile der Mikrowellen-Erhitzung bestehen in der Geschwindigkeit, der Gute des Ergebnisses sowie der geringen Größe der erforderlichen Heizkammer oder -kammern. Das Kochen von Wiener Würstchen in herkömmlichen Dampföfen benötigt etwa eine Stunde. In einem bekannten mit 2,5 kW arbeitenden Mikrowellenofen lassen sich Wiener Würstchen in 55-60 Sekunden köchen. In dem Gerät nach Pig. 1 bis 3..benötigen die gleichen

- 18 -

009819/U13

BAD ORIGINAL

Produkte jedoch nur eine Durchlaufzeit von etwa 7 bis 10 Sekunden, wobei trotzdem ein völlig wirksamer Kochvorgang auegeführt wird und der gesamte ·Leistungsbedarf des* Gerätes - gleichzeitig nur 1,2 kW beträgt. Man nimmt an, daß der Hauptgrund für diese Verbesserung in der erhöhten Gleichförmigkeit der Energieanwendung auf die Produkte liegt, wobei diese Gleichförmigkeit in Längsrichtung des Hohlleiters aus der anfänglichen Reduzierung der zur Verfügung stehenden Energie und der anschließenden "Verjüngung" dieser Reduzierung resultiert, während die Gleichförmigkeit über den Querschnitt des Werkstücks auf der Anwesenheit der Rippen beruht und in gewissem Maße verlorengeht wenn die Rippen sich verjüngen. Der normale Mikrowellenofen mußte so gebaut werden, daß eine zu starke anfängliche Energieabsorption duroh das Produkt vermieden wurde; andererseits wäre das Produkt explodiert. Diese Einschränkung hat bisher eine verhältnismäßig lange Kochzeit, beispielsweise etwa 1 Hinute, erforderlich gemacht, da Vorkehrungen fehlten, wie sie erstmals durch das vorliegende Gerät zur Verfügung gestellt werden und die eine Steuerung des Energieabsorptionsgrades durch die verschiedenen Teile des Produkts über die gesamte Kochzeit in engen Grenzen erlauben und daher diese Zeit in höchst wirksamer Weise ausnutzen. ,

Neben dem offensichtlichen Vorteil des erhöhten Ausstoßes pro Maschine, der durch die erhöhte Arbeitsgeschwindigkeit erzielt

- 19 -

009819/U13

wird, läßt sich weiterhin «eigen, daß eine "Blits"-Erhitzung bei höheren Temperaturen für Nahrungsmittel generell weniger βchadIioh ist als eine langsamere Erhitzung bei niedrigeren Temperaturen. In der Industrie besteht ein genereller Zug zu "Blitcⁿ-Erhitzungeverfahren, so daß das vorliegende Gerät in dieser Hinsicht besonders zeitgemäß 1st.

Bei dem Gerät nach Fig. 1 bis 3 umfaßt der Eingang zu dem Hohlleiter-Hauptteil 10 eine herkömmliche Mikrowellen-Energiequelle 20 sowie einen Transformator in Form des Eingarigsteile 11, wobei dieser Teil ein rechteckiger Hohlleiter ist, In dem Eingangsrippen (in Fig. 3 durch die Rippen 16d und 17d dargestellt) vorgesehen sind; diese Rippen verbreitern sich von null am Beginn des Teils 11 und gehen in die Rippen 14 bis 17 an der Stelle über, an der der Teil 11 an das Eingangsende 18 des Hauptteils 10 anschließt, wo die Werkstücke durch das Rohr 13 in das elektrische PeId eingeführt werden.

Sie Wellenlänge der Mikrowellenenergie liegt bequemerweise irgendwo im Bereich von 5 bis 30 cm; bei Bedarf im Hinblick auf die Dimensionen des Wellenleiters, die bezüglich.der speziellen zu erfüllenden Funktion zweckmäßig) können jedoch auch andere Frequemen gewählt werden. Zweekaälif ist «in« Frequent von 2,45 QHs (12,23 oa Wellenlänge), da bei dieier Frequenz normal· Energiequellen leicht erhältlioh «Ind.

009819/U13

BAD ORIGINAL

-Hf·

Am Ausgangsende des Hauptteile 10 ist der Ausgangete11 12 als einfacher rechteckiger Hohlleiter ohne Rippen ausgebildet und dient zur übertragung etwaiger Restenergie an eine, absorbierende Last 21, die beispielsweise in einer herkömmlichen Wasser last bestehen kann. Befindet sich das Geräten Betrieb, so werden normalerweise die zugeführte Energie und die Transportgeschwindigkeit der Werkstücke so eingestellt'» daß diese Im wesentlichen die gesamte aus der Quelle 20 stammende Energie absorbieren.Die Last 21 wird dann nur einen kleinen Rest zu absorbieren haben. Es 1st jedoch erforderlich» eine solche last vorzusehen, falls die Quelle 20 eingeschaltet wird, ohne daß Werkstücke durch das Rohr 13 transportiert werden.

Modifizierte Bauformen - Figuren 4 bis 7a

Fig. 4 zeigt einen Teil einer modifizierten Aueführungsform, die der Hohlleiter-Arbeitsteil 10 annehmen kann, wobei dieser Teil hier mit 10a bezeichnet 1st und den Unterschied aufweist, daß die Rippen 14a und 15a mit abgerundeten Kanten versehen sind. Bin Durchschlag tritt viel leichter an scharfen Kanten auf, da mit diesen eine hohe Örtliche elektrische Feldstärke verbunden ist. Duxch Abrunden der Kanten wird die ,Gefahr ei- , nes elektrischen Durchschlags beträchtlich vermindert. In Fig. 4 1st die rechte Seite symmetrisch zu der linken.

- 21 -

009819/U1*

19529a?

Pig. 5 ieigt eine Bauforra, bei dier die Rechteckiörm des Hohlleiters asu einer generell elliptischen abgewandelt ist, wie dies durch den Hohlleiter 1Ob dargestellt ist. Dieser Hohl- * leiter weist jedoch nach wie vor die grundsätzliche Symmetrie bezüglich der Ebenen A und B auf, die durch die auf jeder Seite des zentralen WerkstUckrohrs 13 paarweise symmetrisch angeordneten vier Rippen Hb bis 17b vermittelt wird. Offensichtlich läßt sich derjenige Teil der Energie in diesem Hohlleiter, der von den Werkstücken in dem Rohr 13 absorbiert werden kann, durch die Rippen 14b bis 17b ähnlich wie bei Pig. 2 steuern.

Fig. 6 zeigt einen weiterhin modifizierten Hohlleiterabschnitt 10c mit Rippen 14 bis 17 wie in Pig. 2, wobei jedoch längs den Seiten des Hohlleiters Materialmassen 22 und 23 angeordnet sind. Bei diesem Material kann es sich beispielsweise um Teflon oder ein sonstiges Material mit ähnlichen Eigenschaften handeln, das dazu neigt, das Feld derart zu verzerren, daß im Bereich des Dielektrikums eine Feldveratärkung und dementsprechend im Bereich der Werkstücke eine weitere Feldschwäcbung auftritt. Ein derartiges Material muß jedoch einen geringen Verlustwinkel haben, um nur wenig Energie zu absorbieren.

Die verBchiedenen Merkmale der Fig. 2, 4, 5 und 6 sind aus-

tauschbar. Beispielewelse können die Rippen der Fig. 5 ebene

- 22 -

009819/1^13

Außenflächen haben; oder es können die Rippen der Fig. 6 abgerundete Außenflächen aufweisen; oder das Material 22, 23 kann in einem elliptischen Hohlleiter wie dem nach Fig« 5 vorgesehen sein. Außerdem können sich die Rippen in jede* Fall verjüngen oder nicht verjüngen; in Fig. 6 können sich auch die Materialmassen 22, 23 in ihrer Sicke verjüngen, wie dies in Fig. 6a gezeigt ist, oder sie können nach den Erfordernissen der jeweiligen speziellen Umstände ohne Verjüngungen vorgesehen sein.

Fig. 7 zeigt, einen Teil einer weiteren abgewandelten Ausführungsfarm dee Hohlleiterteils, der in seitlicher Richtung verbreitert ist, um mehrere Werkstückrohre 13, 13', 13" aufzunehmen. Wie man sieht, liegt jedes dieser Rohre zwischen zwei Rippenpaaren, die hier mit 14, 15; 16, 17; 24, 25 und 26, 27 bezeichnet sind und im wesentlichen genauso funktionieren, wie es bezüglich Flg. 2 beschrieben worden ist. Dieser Hohlleiter wird vorzugsweise im H^_Q-Typ angeregt, wie dies auch bei den anderen gezeigten Hohlleitern der Fall ist, ITm jedoch die normale ungleichförmige Energieverteilung über die gesamte Breite des Hohlleiter-Querschnitts bei dieser Anregung, d.h. bei einer relativen elektrischen Feldkonzentration in der Mitte und einer relativen Feldschwäohung an den Seiten, su kompensieren, kann die Höh· der Rippen, wit in Flg. 7a gezeigt, gestuft sein, wobei die mittleren Rippen 24' und 25' am wenigsten hervorragen; die nächst äußeren Rippen

- 23 -

^009819/1413

16', 17' und 26', 27' erstrecken sich dabei weiter aufeinander zu, und die seitlichen Rippen 14', 15' und 28·, 29' ragen am weitesten aufeinander zu, um die stärkete Feldverstärkungs-Wirkung zu erzielen. Wie vorher kann dieses Merkmal mit jedem der übrigen beschriebenen Merkmale, insbesondere mit einer Verjüngung in Längsrichtung kombiniert werden. Die Werk-Btückrohre sind bei 13, 13', 13" und 13'" gezeigt.

Die gezeigte Anordnung der Rippen in den einzelnen Hohlleiter-Bauforraen ist zwar nicht besonders kritisch, jedoch müssen selbstverständlich jeweils zwei Rippenpaare (beispielsweise 14, 15 und 16, 17 in Fig. 2) genügend weit voneinander und daher von dem benachbarten Werkstückrohr bzw. den benachbarten Rohren entfernt sein, um in der Umgebung jedes solchen Rohres einen Bereich der elektrischen Feldschwächung zu gewährleisten. Wie sich herausgestellt hat, sollen die Mittellinien jedes Rippenpaares, die in Fig. 2 bei C bzw. D gezeigt sind, vorzugsweise etwa in der Mitte zwischen der Mittelebene A und den seitlichen Innenwänden des Hohlleiters liegen. Dabei wird natürlich angenommen, daß die Breite der Rippen selbst generell etwa die in Fig. 2 gezeigte Vergleichsgröße haben, so daß zwischen dem Rohr 13 und der nächsten Rlopenflache auf jeder Seite d*es Rohres noch ein genügender Abstand besteht.

009819/1413

Zweite Haupt-Ausführungsform - figuren 8 und 9 - Werkstttofc bewegung In Querrichtung — .

Die Fig_e S und 9 zeigen eine weitere Anwendungsart der vorlie genden Brfindungsprizipien« In diesem Pail wirf, der Hohl2Lei·» ter zur Wärmebehandlung« beispielswaiee sun Trocknen einer Bahn von Tafelmaterial 30 oder zum Abbinden einer Substanz auf oder in dem Material verwendet, wobei es sich bei .den» Ma-. „. terial beispielsweise um leder, Sperrholz, dicker Papier, ungehärteten Kautschuk oder Kunststoff handeln kann* Im Gegensatz au den bisher beschriebenen Aus fühi'ungs formen der Erfindung verlauf ¹C <tfe Bewegungsrichtung des Werkstücks 30 nun quer zur Ausbrsitung-srichtung der Mikrowellenenergie längs des rlohlleite.r-Arbe.itsabschnitts, der hier mit 10d bezeichnet iBtο Wie niaa sieht, ist der Hohlleiter-Abschnitt 10d grundsätzlich dein in Fig. 2 gezeigten Hohlleiter-Abschnitt 10 gleich, da er generell rechteckig ist und mit vier Rippen 14 bis 1? xrersehen ist, die sich vom Energie eingang oder Oberstromende, an dem sie am weitesten aufeinander zu ragen, zu dem Energieausgang oder Unterstromende, an dem sie einen Vorsprung von null bilden, verjüngen. Wie oben ist an der Eingangsseite eine herkömmliche Mikrowellen-Energiequelle 20 und an der· Ausgangsseite eine herkömmliche last bzw. ein herkömmlicher Mikrowellen-Energieabsorber 21 vorgesehen.

- 25 -

008919/1413

Die Arbeitsweise ist grundsätzlich die gleiche wie oben, wobei die an der Eingangsseite weiter vorspringenden Rippen eine Verminderung des von der nahen Kante des Werkstücks 30 absorbierten Anteils an der verhältnismäßig großen gesamten Energiemenge bewirken, während an aer Ausgangsseite keinerlei Beschränkung in der Energieabsorption durch die entfernte Werkstückkante vorgesehen ist. Da die gesamte Energiemenge an dem entfernten Ende durch die Dämpfung vermindert ist, läßt sich auf diese Weise eine im wesentlichen gleichförmige Erwärmung über die Breite des Werkstücks, d.h. über die quer zur Bewegungsrichtung verlaufende Dimension, erreichen. Bei Bedarf kann ein hoher Grad an Gleichförmigkeit dadurch erzielt werden, daß die Rippenform exakt gestaltet wirä» vorausgesetzt, daß die Dielektrizitätseigenschaften des Werkstücks bekannt sind und im wesentlichen konstant bleiben. Wie oben dürften jedoch linear sich verjüngende Rippen in der Praxis normalerweise zweckentsprechende Gleichförmigkeit vermitteln. Sollte andererseits das Werkstück aus irgendeinem Grund, beispielsweise um eine längs einer Kante verlaufende Klebstofflinie zu härten, differenzielle Erwärmung über seinen Querschnitt erfordern, so kann in dem Gerät eine beabsichtigte TTngleichförmigkeit gesteuerter Größe leicht dadurch erzeugt werden, daß die Rippen gegebenenfalls mit entsprechender Verjüngung ausgebildet werden.

- 26 -

009819/U13 ,. _BAD0RlQINAL

Dritte Haupt-Ausführungsform - Figuren 10 bis 11a - Schlitz Antenne

Die Anwendung des Verjüngungs-Merkmals bei einer Schlitzantenne ist in Fig. 10 und 11 dargestellt. Pig. 10 zeigt einen Hohlleiter-Abschnitt 1Oe, der rechteckig ist und mit sich verjüngenden Rippen 14e bis 1?e versehen ist. Über die Länge der oberen Hohlleiterwand sind Schlitze 31, 32, 33 usw. angeordnet, die abwechseln!gegen die Hohlleiter-Mittelebene versetzt sind, ivobei diese Mittelebene in Fig. 10 durch die strichpunktierte Linie 34 dargestellt ist. Wie bei Schlitzantennen bekannt, hängt die durch jeden Schlitz ausgestrahlte Leistung"von dem Maß ab, um das der betreffende Schlitz gegenüber der Hittelebene versetzt ist. Dabei steuert nicht die räumliche Kittelebene, sondern die Mittelebene des elektrischen Feldesj tei einer symmetrischen Anordnung fallen die beiden Ebenen jedoch gewöhnlich zusammen»

Bei Schlitzantennen nach dem Stand der Technik wurde eine Steuerung der Str&hlungeamplitude an verschiedenen Über die Längsfläche der Hohlleiter-Breitseite verteilten Stellen dadurch erreicht, daß das Haß variiert wurde, um das die Schlitze gegenüber der Mittellinie versetzt waren. Beispielsweise würden die Schlitze 31 und 32 nahe dem Hohlleiter-Eingangsende, an dem maximale Energie zur Verfügung steht, gewöhnlich verhältnismäßig wenig von der Mittelebene 34 versetzt sein, während

- 27 -

009919/U14

die Versetzung des Schlitzes 33 und der vom Eingangsende weiter entfernten Schlitze gewöhnlich progressiv zunehmen und dann über einen Mittelpunkt hinaus wieder progressiv abnehmen würde, um das gewünschte Strahlungsbild zu erzeugen und die Dämpfung längs dea Hohlleiters zu kompensieren. Wegen der Dämpfung ist dabei jedoch im allgemeinen das anfängliche Zunahraeverhältnis größer als das anschließende Abnahmeverhältnis der genannten Versetzung. Diese bekannte Anordnung ergibt zwar ein brauchbares Mittel zur Steuerung der abgestrahlten Energie, schafft jedoch bezüglich der Herstellung den Nachteil, daß jeder Schlitz bzw. jedes Schlitzpaar um einen unterschiedlichen Betrag von der Mittellinie versetzt werden muß. Weiterhin besteht der Nachteil, daß die Toleranzen für die nahe der Mittellinie liegenden Schlitze ziemlich klein sein müssen. Weiterhin neigt die Tatsache, daß die Schlitze ir. Längsrichtung nicht miteinander fluchten, zu der Bildung unerwünschter Sekundärkeulen im Strahlungsdiagramm.

Durch Anwendung des Merkmals der sich verjüngenden Rippen · auf die Technik der Schlitzantennen wird es möglich, die Schlitze mit gleichförmiger Versetzung anzuordnen, indem der für die Schlitze r.ahe der Eingangsseite verfügbare Anteil an der Gesamtenergie reduziert wird. Es kann dann über die gesamte Länge des Hohlleiters eine gleichförmige und relativ große Schlitzversetzung angewandt werden, was mit den offensichtlichen herstellungsmäßigen Vorteilen sowie einer verbesserten Leistung verbunden ist.

- 28 -

00981.9/U1 3

" BAD

Angenommen, die gewünschte Amplitudenkurve der Strahlungsenergie ist die bei E in Pig, 11a gezeigte,. d.h. eine symmetrische Kurve, bei der die meiste Energie in Längsrichtung des Hohlleiters in der Mitte abgestrahlt wird, so werden die vier Rippen so geformt, wie es durch die Rippe 16e in Pig. 11 als Beispiel angegeben 1st; diese Rippe weist einen ersten vorstehenden Abschnitt 16e', einen mittleren zurückgezogenen AbschMitt 16e" und schließlich einen zweiten vorstehenden .Abschnitt 16e'^IT auf, wobei der letzte Abschnitt 16e'^ft sur Kompensation der Dämpfung (angenommen, die Energie fließt von links nach rechts) nicht so weit" vorsteht wie der erste Abschnitt 16e^f. Die Kurve P in Pig. 11a gibt die Auswirkung des verschiedenen Vorspringens der Rippenabschnit te auf die Feldstärke in der Mitte des Hohlleiters, d.h. zwi schen den Seiten, wo sich die Strahlungsschlitze befinden, schematisch wieder. D.h., die Kurve P gibt die Energie wieder, die abgestrahlt würde, wenn keine Dämpfung vorhanden v/äre, wobei der kontinuierlich zunehmende Abstand zwischen den Kurven E und P die tatsächliche Wirkung der Dämpfung schematisch darstellt. Die Rippe 17e sowie die übrigen beiden Rippen sind entsprechend geformt* Damit sind nochmals die Vielseitigkeit des Konzeptes sich positiv oder negativ verjüngender Rippen sowie die dadurch erzielte unbegrenzte Vielfalt an Steuerungsmöglichkeiten der Feldstärke längs des Hohlleiters gezeigt worden.

- 29 - .

00081-9/U1

Vierte Ausführungsform - Figuren 12 bis 15 -, Rippen mit geringem Abstand

Ein früherer Vorschlag für einen Hohlleiter-Aufbau sur Anwendung Intensiver Hitze auf eine längs einer Kante eines Papierstapels verlaufende Klebstofflinie ist von W, J, Bleaekley in einem Artikel mit dem Titel "A Microwave Glue-Line Dryer", Bulletin of the Radio and Electrical Engineering Division, Hational Research Council of Canada, Band 17* Hr. 1» Januar-März..1967 (sowie in der USA-Patentanmeldung Hr, 685 192 vom 22. November 1967) veröffentlicht worden. Dieser Aufbau arbeitet mit Rippen, um eine Verstärkung des elektrischen FeI-

des zu erzielen, wobei in diesem Fall jedoch nicht vier, sondern zwei Rippen verwendet werden. Tatsächlich können dabei auch vier Rippen verwendet werden; sie sind jedoch bei dieser Konstruktion nicht notwendig, und daher wird vorzugsweise die einfachere Bauform mit zwei Rippen angewandt. Der grundsätzlichere Unterschied zwiechen dieser Bauform nach dem Stand der Technik und den in der vorliegenden Beschreibung ) .. ' bisher erwähnten Hohlleiter-Abschnitten besteht in der Tatsache, daß die Rippen bei der Konstruktion nach dem Stand der Technik viel näher.beieinander angeordnet sind. Di® Figuren 12 und 12a zeigen einen Querschnitt dieser bekannten Konstruktion, die einen rechteckigen Hohlleiter 40 mit einem Paar von Rippen 41, 42 und einem diesen gegenüber in der

- 30 -

19/1413

BAD

Breitseite deß Hohlleiters angeordneten Schlitz 43 aufweist. Durch diesen Schlitz können die Kanten zweier Papierblätter

441 45 derart hindurchragen, daß eine Linie 46 von zu härtendem Klebstoff in den Bereich hoher Feldstärke gebracht wird, den die Rippen 41, 42 gemäß Fig.. iZ& erzeugen, wenn der Hohlleiter im Hj₀-Modu3 angeregt wird.

Wenn auch dieses Gerät zufriedenstellend arbeitet, so ist doch unter Umständen das sehr starke Feld, dem der Klebstoff am Energie-Eingangsende des Hohlleiters ausgesetzt ist, wo die volle Energie zur Verfügung steht, in einigen Fällen unerwünBcht hoch. Wendet man bei diesem Gerät das erfindungsgeraäße Konzept der Verjüngung an, so wird es möglich, die Rippen in Richtung des Energieflusses sich verjüngen zu lassen und dadurch dem Werkstück die Leistung ausgeglichener zuzuführen. Dabei ist der Verjüngungssinn in Strö'mungsrichtung des Energieflusses negativ (doh. der Vorsprung nimmt gegen die entgegengesetzte Hohlleiterfläche hin zu), was das Gegenteil von dem beispielsweise bei den Ausführungsformen nach Pig. 1 bis 3, 8 und 9 angewandten Prinzips ist; dennoch ist dit Wirkung im wesentlichen die gleiche, da sich diesmal das Werkstück nicht in einem Bereich der Feldschwächung, sondern in einem solchen der FeIdverstärkung befindet.

Eine derartige Ausführungsforra der vorliegenden Erfindung ist in Pig. 13 durch einen Hohlleiter-Abschnitt 50 mit einem Paar

- 31 -

009819/ UI 3

von nahe beieinander angeordneten Rippen 51» 52 dargestellt, die sich negativ verjüngende Abschnitte 51' und 52' umfassen. Bei diesem Beispiel sind die Rippen so dargestellt, daß sie auf ihre volle Höhe zunehmen, bevor sie das entfernte Ende des Hohlleiters erreichen; natürlich könnte auch, falls bevorzugt, ein die ganze Hohlleiterlänge beanspruchendes langsameres Zulaufen gewählt werden. Pig. 14 zeigt, auf welche Weise der Hohlleiter-Abschnitt 50 der Pig. 13 am Energie-Eingangsende eines Mikrowellen-Heizgeräts verwendet werden kann, um einer Klebstofflinie 46 Hitze zuzuführen. Bei 54 ist eine Mikrowellen-Energiequelle symbolisch gezeigt. In der Praxis umfaßt eine solche Quelle einen Mikrowellen-Generator und einen Transformatorabschnitt, um die Energie in den gerippten Hohlleiter einzukoppeln, wenn auch die Rippenabschnitte 51' und 52' am Eingangsende verhältnismäßig wenig vorragen.

In Fig. 15'-ist ein alternativer Querschnitt 59 gezeigt, der bei dieser letzteren Ausführungsform der Erfindung, d_oho bei nahe beieinander angeordneten, sich verjüngenden Rippen, gewählt werden kann. Hierbei ragen zwei Rippen 60, 61 von entgegengesetzten Seiten des Hohlleiters vor, wobei eine Rippe zur Aufnahme der Werkstückkante 62 geschlitzt ist. Biese Bauform kann alternativ auch als Äquivalent zu der Anordnung mit vier Rippen betrachtet werden, wobei die beiden Abschnitte 60a

,-■' 32 -

009819/U13

BADORSGtNAU

und 60b ein Paar von dicht beieinander liegenden Rippen bilden, während die andere Rippe 61 zwei Rippen darstellt, die so nahe beieinander liegen, daß sie aus mechanischen und elektrischen Gründen im wesentlichen zu einer einzigen Rippe verschmolzen sind. Palis dies die Werksttickform erfordert, beispielsweise wenn eine Klebstofflinie längs der Werkstückmitte verläuft, könnte auch die Rippe 61 durch einen das Werkstück ebenfalls aufnehmenden zweiten Schlitz in zwei nahe beieinander liegende Rippen aufgeteilt werden. Wie bei Pig. 13 verjüngen sich die Rippen 60, 61 negativ in Strömungsrichtung des Hohlleiters.

Fünfte Ausführungsform - Figur 16 - konvergierende Rippen

Wie erläutert, ist bei den Aueführungsformen nach Fig. 13 und 15 das Konzept sich verjüngender Rippen angewandt, die nahe beieinander angeordnet sind, um in Längsrichtung eine Variierung der Stärke eines konzentrierten Feldes zu erzielen, in dem sich das Werkstück (oder sein Arbeitsteil) befindet. Bei den weiter oben beschriebenen Ausführungsformen wurde im wesentlichen der gleiche Effekt erreicht; in jenen Fällen war jedoch das Werkstück in einem Bereich der Feldschwächung angeordnet. Eine solche Anordnung machte einen verhältnismäßig großen Abstand zwischen den Rippen erforderlich, um den nötigen Zwischenraum zwischen den Rippenpaaren für den Bereich der Beldschwächung zu schaffen.

- 33 - ♦

009819/1413

Sine weitere Version der Erfindung, die diese Konzepte kombiniert und dabei trotzdem grundsätzlich das gleiche Endergebnis wie die anderen Ausführungsformen erreicht, ist in Pig. dargestellt. Bei diesem Hohlleiter-Abschnitt 64 konvergieren die Rippen 65 und 66 von einer Anordnung mit großem Abstand bei 69 .(bezüglich des Energieflusses: Oberstrom) zu einer Anordnung mit. geringem Abstand bei 70 (Unterstrom). Diese Konvergenz bewirkt selbstverständlich eine allmähliche Verstärkung des Feldes in dem Werkstückbereich zwischen den Rippen, um die Dämpfung zu kompensieren. Diese Bauweise eignet sich insbesondere zum Bearbeiten flacher Werkstücke, da eine derartige Werkstückform normalerweise eine stärkere Annäherung der Rippen gestattet; das Prinzip ist jedoch ganz allgemein auf Werkstücke anwendbar. In der Zeichnung weisen zwar die Rippen 65 und 66 keinerlei Verjüngung auf, um die Zeichnung nicht zu komplizieren; jedoch läßt sich natürlich jede gewünschte Art der Verjüngung mit jedem beliebigen Konvergenzoder DivergenzrauBter bei einem Hohlleiter mit zwei, vier oder mehr Rippen kombinieren und ein solcher Hohlleiter entweder ale Heizgerät oder als Sendeantenne verwenden. Mit anderen Worten heißt das, daß sich die verschiedenen oben beschriebenen Merkmale gleichzeitig in jeder praktischen Kombination anwenden lassen.

009819/1413

ßAD

Sechste Ausführungsform - Figuren 17 bis 21 - doppelte. Erhitzung

Kehr man zu dem Aufbau mit in Abstand voneinander angeordneten Rippen nach Fig. 1 bis 3 zurück, verwendet dabei jedoch nicht den mittleren Bereich der Feldschwächung, sondern die Bereiche des intensiven Feldes, so eignet sich der Hohlleiter 80 nach Fig. 17 insbesondere zum Bearbeiten von Werkstücken, die zwei in Abstand voneinander angeordnete, zu erhitzende.Abschnitte aufweisen, beispielsweise eines TT-förmigen Elementes 81 mit zwei Flächen 82, die getrocknet werden sollen. Derartige Elemente werden der Reihe nach durch den Hohlleiter bewegt und laufen dabei auf Teflon-Schienen 83, die so angeordnet sind, daß die Flächen 82 in die intensiven Felder zwischen den Rippen 14, 15 und 16, 17 gebracht werden. Wie oben können sich diese Rippen bei Bedarf in Längsrichtung verjüngen»

Die Fig. 18 bis 2C zeigen eine Variante dieser Bauweise, bei der die Rippen gleichzeitig zur Aufnahme von Schienen für Streichholzschachtel-Deckel 81· dienen. Die Rippen 14 bis 17 in einem Hohlleiter 85 sind dabei mit Auskehlungen 86 versehen, in denen sich die Kanten der Werkstücke 81-' führen lassen. Die Streichholz-Reibflächen 82' verlaufen an den Seiten, an denen sie befestigt sind, nicht ganz von oben bis unten und halten somit von den Rippen einen Abstand. Die Flächen 82·, die getrocknet werden sollen, befinden sich in

- 35 -

003819/U13

den Bereichen intensiven Feldes. Pig. 19 zeigt eine Art, auf die derartige Werketücke in den Hohlleiter 85 aus einem Metallrohr 87 eingeführt werden, das auf Grund seiner Größe einen Hohlleiter jenseits der kritischen Frequenz darstellt und somit verhindert, daß Strahlung aus dem Hohlleiter-Hauptteil 85 austritt. Das Rohr 87 hat eine mit Auskehlungen 88 versehene Unterseite (Pig. 20), und die Werkstücke bewegen sich dann auf einem ebenfalls mit Auskehlungen 90 versehenen Teflon-Element 89 (Figur 21), bis sie in die an den Rippen gebildeten Auskehlungen 86 (Pig. 18) eintreten.

Sollen sich bei dieser Bauform die Rippen in Längsrichtung verjüngen, um wie oben das Verhältnis von Feldverstärkung zu Peldschwächung zu variieren, so läßt sich dieser Effekt, wie gezeigt, mittels Teflon-Einsätzen 91 in Kombination mit sich verjüngenden Rippen 16 und\j7 gemäß dem modifizierten Hohlleiter 85' nach Fig. 19a erreichen. Auf diese Weise bleibt die Kombination jeder Rippe mit ihrem Einsatz 91 strukturell über die Länge des Hohlleiters zur glatten Führung der Werkstücke gleichförmig, während sich die elektrischen Eigenschaften ändern» Angenommen, die Rippen verjüngen sich derart, daß die Heizwirkung längs des Hohlleiters etwa gleichmäßig ist, so eignet sich die in Fig. 19a gezeigte Bauforra für eine Anordnung, bei der die Mikrowellenenergie gemäß dieser Figur von links nach rechts durch den Hohlleiter transpor-■■'.'/ - .■■■■' - 36 - - .TV

009819/1413 bao

tiert wird. Falls bevorzugt, kann die Verjüngung natürlich auch umgekehrt werden, so daß sie in der anderen Richtung verläuft.

Die in Pig. 17 bis 21 gezeigten Ausführungsformen der Erfindung sind besondere gut f'ir Werkstücke geeignet, bei denen zwei entgegengesetzte Teile differentiell, d.h. unter Ausschluß des übrigen Werkstücks, geheizt werden sollen, wie dies beispielsweise bei Streichholzschachtel-Deckeln oder kleinen Packungen der Pail ist, bei denen ein Abbinden von Klebstoff längs beider Kanten nötig ist. Diese spezielle Hohlleiter-Bauforra kann jedoch auch bei Werkstücken verwendet werden, die nur einen solchen Abschnitt aufweisen. Sollen beispielsweise Streichholzschachtel-Deckel mit einer Reibfläche auf nur einer Seite versehen werden, so könnte man zwei Reihen solcher Werkstücke nebeneinander und so, daß ihre zu erwärmenden Seiten nach auswärts gerichtet sind, durch den Hohlleiter transportieren.

Bei anderen Ausführungsformen der Erfindung können die Werkstücke einander durch den Hohlleiter schieben, oder sie können bei vertikaler Montage des Hohlleiters unter der Schwerkraft nach unten fallen, oder es kann ein bewegbares Förderband aus geeignetem verlustarraen Material wie etwa Teflon durch den Hohlleiter verlaufene

- 37 -

009819/U13

Generelle Definitionen

Aus dem Vorstehenden ergibt sich, daß unter dem Ausdruck "Konvergieren" in der gesamten vorliegenden Beschreibung sowohl positive Konvergenz als auch negative.Konvergenz, d.h. Divergenz, verstanden werden soll.

Im gleichen Sinne soll der Ausdruck "Verjüngen" sowohl eine positive Verjüngung (ein.abnehmendes Vorragen äer Rippe) als auch eine Verjüngung im entgegengesetzten Sinn (zunehmendes Vorragen der Rippe) sowie Kombinationen davon decken.

Ferner soll der Ausdruck "Werkstück" so aufgefaßt werden, daß er jedes zu trocknende, zu kochende, zu härtende oder sonstwie wärmezubehandelnde Material oder einen Teil davon deckt, gleichgültig, ob dieses Material starr, flexibel, in Partikelform, körnig oder flüssig vorliegt, und unabhängig von der Form oder Größe des Materials,

Was das "Entziehen" von Mikrowellenenergie aus dem Hohlleiter betrifft, so soll dieser Ausdruck sowohl

(a) das Umwandeln der Mikrowellenenergie In Wärmeenergie als auch

(b) das Abstrahlen der Mikrowellenenergie in äeti Raum oder in einen anderen Gegenstand, etwa einen weiteren Hohlleiter,

decken.

Patentansprüche

■.;. - 3β - .-..■■

009819/1413

BAP

Claims

Patentansprüche

1.) Länglicher Hohlleiter mit einer inneren Querschnittefona, die zu oinea Paar von zueinander senkrechten und einander in der Längsachse des Hohlleiters schneidenden Ebenen symmetrisch, is^;, gekennze ichnet durch zwei Paare von deia Hohlleiter (10; 80; 85) nach innen ragender leitfähiger' Rippen (14, 15, 16, 17). von denen ein Paar auf jeder Seite a;,ner ersten (A) der besagten Ebenen angeordnet is.- und d;e jeweiligen Rippen jedes Paares Oberflächen aufweiten, die sich von zwei jeweils auf entgegengesetzten Seiten der zweiten (B) der Ebenen befindlichen Hohlleiterwänden einander nähern und bei Anregung des Hohlleiters zwischen den einander nahen Oberflächen Bereiche elektrischer Peldverstärkung bilden, wobei die Rippenpaare" in Abstand '/ineinander angeordnet sind und in der Nähe der Achse einen Bereich elektrischer Feldschwächung vermitteln.

2. Hohlleiter nach Anspruch 1 zur Verwendung als Mikrowellen-Heizgerät, gekennzeichne t durch eine Einrichtung (13) zum Führen eines Werkstücks (7) in Längsrichtung dee Hohlleiters (10) längs dee Bereiches der elektrischen Feldschwächung.

- 39 -

009819/U13

3. Hohlleiter nach Anspruch 1 zur Verwendung als Mikrowellen-Heizgerät, g e k e η η ζ ei c h η e t durch eine Einriohtung zum Führen eines generell tafelförmigen Werkstücks (30) quer zur Längsrichtung des Hohlleiters (1Od) im wesentlichen längs der ersten Ebene (A) und damit zum Führen des Werkstücks durch den Bereich der elektrischen Feldschwächung*

4. Hohlleiter nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η ζ e i c h net, daß sich die Rippen(i4, 15, 16· 17) in Längsrichtung des Hohlleiters (10; 80; 85) verjüngen, dadurch den Abstand zwiochen den einander näherndc.i Flächen ändern und somit das Verhältnis zwischen dem Verstärkungsgrad und dem Schwächungsgrad des elektrischen Feldes variieren»

5. Hohlleiter nach Anspruch 4 zur Verwendung als Mikrowellen-Heizgerät, gekennze lehnet durch eine Einrichtung (13) zum Fördern eines Werkstücke (7) in Längsrichtung des Hohlleiters (10) längs des Bereiches der elektrischen Feldschwächung.

6. Hohlleiter nach Anspruch 4 zur Verwendung als Mikrowellen-Heizgerät, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Fördern eines generell tafelförmigen Werkstücks (30) quer zur Längsrichtung des Hohlleiters (1Od) im wesentlichen längs der ersten Ebene (A) und somit durch den Bereich der elektrischen Feldschwächung.

- 40 -

009819/ UI 3

-Hf·

7. Hohlleiter nach Anspruch 4 zur Verwendung als Schlitzantenne , gekennzeichnet duröh eine Reihe von in einer der besagten beiden Wände vorgesehenen Strah lungsschlitzen (31, 32, 33), die in Längsrichtung des Hohlleiters C1Oe) verlaufen und abwechselnd zu beiden Seiten gegenüber der ersten Ebene (34) um im wesentlichen gleiche Beträge versetzt sind.

Hohlleiter nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß sich die Rippen (He, 15e, 16e, 17e) von einem maximal vorspringenden Maß (e¹) an einem Ende des Hohlleiters (1Oe) bis auf ein minimal vorspringendes Maß (e^!f) an einer Stelle zwischen den Enden des Hohlleiters positiv und wieder auf ein zwischen dem maximalen . und dem minimalen Maß liegendes vorspringendes Maß (e^irl) am anderen Ende des Hohlleiters negativ verjüngen.

9ο Hohlleiter nach Anspruch 1 zur Verwendung als Mikrowellen-Heizgerät, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (83; 86) zum Führen eines Werkstücks (81) in Längsrichtung des Hohlleiters (80; 85), wobei sich ein zu erhitzender Teil (82) des Werkstücks in einem Bereich elektrische! Peldverstärkung befindet,

10. Hohlleiter nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Flußrichtung der Mikrowellen-

- 41 -

009619/1413

energie durch den Hohlleiter (85) definiert ist und die Rippen (14, 15» 16, 17) sich in Längsrichtung des Hohlleiters von einem maximal vorspringenden Maß an einer Energie-Unterstromstelle des Hohlleiters auf ein minimal vorspringendes Maß an einer Energie-Oberstromsteile des Hohlleiters verjüngen, dadurch das Verhältnis zwischen Feldverstärkung und Feldachv/äehuiig variieren und somit die Dämpfung in Energie-Flußdichtung hinsichtlich der auf das Werkstück (81) ausgeübten Heiawirkung kompensieren.

11. Hohlleiter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß dieRichtung des Mikrowellen-Energieflussdurch den Hohlleiter (10) definiert ist und die Rippen (14, 15,16, 17) sich von einem maximal vorspringenden Maß an einer Energie-Oberstrorasteile des Hohlleiters auf ein minimal vorspringendes Maß an einer Energie-TJnterstromstelle des Hohlleiters verjüngen, dadurch das Verhältnis zwischen Feldverstärkung und FeldSchwächung variieren und somit die Dämpfung in Bnergie-Flußrichtung hinsichtlich der auf das Werkstück (7) ausgeübten Heizwirkung kompensieren.

12, Hohlleiter nach Anspruch 1 oder 4_P g e k e η η zeich η e t durch jeweils eine in dem Hohlleiter (10c) auf der der Achse abgewandten Seite jedes Rippenpaares

.■-■■■...■■ - - - 42 - ■" : -

009819/1413 _BAD original

(14, 15, 16, 17) angeordnete Hasse (22, 23) aus dielektrischem Material, das eine weitere Schwächung des elektrischen Feldes in der Umgebung der Achse vermittelt.

13. Hohlleiter nach Anspruch 12, dadurch g e k en η zeichnet, daß sich jede Masse (22, 2J) aus dielektrischen Material in Längsrichtung des Hohlleiters (10c) TerjUngt und somit die Wirkung beaüglich der weiteren elektrischen Feldschwächung variiert.

14. Hohlleiter nach Anspruch 1 oder 4. g e k e η η »eichnet durch seitl J ehe Erweiterung zur Aufnahme mindestens eines weiteren Paares von ähnlichen vorspringenden Rippen (24, 25, 26, 27, 28', 29'), die zwischen einander nähernden Oberflächen einen weiteren Bereich elektrischer "Peldverstärkung bilden und in einem derartigen Abstand von einem anderen Rippenpe.ar angeordnet sind, daß sie einen weiteren Bereich elektrischer Feldschwächung vermitteln.

15. Hohlleiter nach Anspruch 14, dadurch g e k e η η aelchnet, daß an einei' ausgewählten Stelle längs des Hohlleiters (10) die Annäherung der jeweils gegenüberstehenden Rippenoberflächen in der Nähe der Seitenkanten des Hohlleiters größer ist und gegen die Mitte des Hohlleiters progressiv abnimmt.

- 43 - ■

009819/U13

16. LängliC/her Hohlleiter zur Verwendung als Mikrowellen-Heizgerät mit einem eine innere leitende Rippenstruktur aufweisenden Querschnitt mit mindestens einer Rippe, die von einer Wand auf eine entgegengesetzte Wand des Hohlleiters zu vorspringt und bis zu einer von dieser entgegengssetzten Wand in Abstand befindlichen Stelle reicht, so daß einander gegenüberliegende Flächen entstehen, die mindestens einen Bereich oilden, in dem bei Anregung des Hohlleiters das elektrische Feld stärker ist als in mindestens einem weiteren Bereich des Hohlleiters, in dom das elektrische Feld schwächer ist, dadurch g e lil nnzeichnet, daß die Richtung des Mikrowellen-Energieflusses durch den Hohlleiter (50; 59; 80; 85) definiert ist, daß eine Einrichtung zum Führen eines Werkstücks (44; 62; 81) in Längsrichtung des Hohlleiters längs des Bereichs der Feldverstärkung vorgesehen ist und daß die Rippenetruktur (51, 52; 60, 61; 14» 15, 16, 1?) sich in Längsrichtung des Hohlleiters von einem maximal vorspringenden Maß an einer Energie-Unters troms teile auf ein minimal vorspringendes Maß an einer Energie-Oberstrorastelle verjüngt, dadurch das Verhältnis zwischen Feldverstärkung, und Feldschwächung variiert und somit die Dämpfung in Energie-Flußrichtung bezüglich der auf das Werkstück ausgeübten Wärmewirkung kompensiert»

- 44 -

ÖÖ9819/U13

17. Hohlleiter nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippenstruktur ein Paar von Rippen (i>0, 51) umfaßt, die von der besagten Wand des Hohlleiters (50) auf die gegenüberliegende Wand zu vorspringen und so dicht nebeneinander liegen, daß zwisohen den Rippen und der gegenüberliegenden Wand ein im wesentlichem ununterbrochener Bereich der Feldverstärkung entsteht, und daß in der gegenüberliegenden Wand ein Schlitz (43) zur Aufnahme eines flachen Werkstücks (44) vorgesehen ist, das derart durch den Schlitz ragt, daß sich ein zu erhitzender Teil (46) des Werkstücks in dem zuletzt erwähnten Bereich befindet.

18. Länglicher Hohlleiter zur Verwendung als Mikrowellen Heizgerät mit einem eine innere leitende Rippenstruktur aufweisenden Querschnitt mit mindestens zwei Rippen, die von einer Wand des Hohlleiters auf eine gegenüberliegende Wand zu vorspringen und jeweils bis zu einer in Abstand von der gegenüberliegenden Wand befindlichen Stelle reichen, so daß einander gegenüberliegende Flächen entstehen, zwischen denen bei Anregung des Hohlleiters ein Beteich elektrischer Feldverstärkung gebildet wird, dadurch -gekennzeichnet, daß die Rippen (65, 66) in Längsrichtung des Hohlleiters (64) von einem ersten Zustand, bei dem die Rippen voneinander entfernt sind und zwischen sich einen Bereich elektrischer Feld-

- 45 -

009.819/1413.

Schwächung bilden, auf einen zweiten Zustand zu konvergieren, bei dem die Rippen nahe beieinander liegen und ihre jeweiligen Bereiche der elektrischen Feldverstärkung zu einem im wesentlichen ununterbrochenen kombinierten Bereich der Feldverstärkung verschmelzen.

19. Hohlleiter nach Anspruch 18, dadurch g e k e η η -

ζ eic hn ο t, daß die Richtung des Mikrowellen-Energieflusses durch den Hohlleiter (64) definiert ist, daß der erste Zustand der Rippen (65, 66) bezüglich der Energie-Flußrichtung stromaufwärts von dem zweiten Zustand liegt und daß eine Vorrichtung zum Führen eines Werkstücks in Längerichtung des Hohlleiters zwischen dem Bereich der Feldechwächung und dem kombinierten Bereich der Feldver- etärkung vorgesehen ist.

20. LÄnglioher Hohlleiter für ein Mikrowellen-Heizgerät mit swel nach innen ragenden leitenden Rippenstrukturen, ▼on denen jede bei Anregung des Hohlleiters einen Bereich elektrischer Feldverstärkung bildet, dadurch ge k e η η ■ ti oh η e t, daß die Rippenstrukturen (14, 15, 16, 17) in Abstand voneinander angeordnet sind und jeweils mit einander einen Bereich elektrischer Feldschwächung biltea und daß eine Einrichtung(13) zum Führen eines Verk- tttteke (7) durch den Bereich der elektrischen Feldschwä-

ohung Vorgesehen ist.
. - 46 -

009819/ UI 3

21. Hohlleiter nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Rippenstrukturen (14, 15» 16, 17) in Längeriohtung des Hohlleiters (10) verjüngen und dadurch das Verhältnis zwischen dem Maß der Feldverstärkung und dem der Feldschwächung variieren.

22. Hohlleiter nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Richtung des Mikrowellen-Energieflueses durch den Hohlleiter (10) definiert ist und die Verjüngung von einem maximal vorspringenden Maß und somit einem Maximalwert des besagten Verhältnisses an einer Energie-Oberstromsteile auf ein minimal vorspringendes Maß und somit einen Minimalwert des besagten Verhältnisses an einer Energie-TTnterstromstelle erfolgt und somit die Dämpfung in Energie-Flußrichtung hinsichtlich der auf das Werkstück (7) ausgeübten Heizwirkung kompensiert.

23· Länglicher Hohlleiter zur Verwendung als Schlitzantenne Bit einer Reihe von in einer Hohlleiterwand ausgebildeten Strahlungsschlitzen, die in Längsrichtung des Hohlleiters verlaufen und abwechselnd zu beiden Seiten gegeattber einer elektrischen Mittelebene des Hohlleiters versetzt sind, dadurch gekennzeichnet, AmB der Hohlleiter (1Gb) mindestens eine nach innen ra-

. - 47 -

009819/141 3

gende leitende Rippenstruktur (He, 15e, 16β, 1 7e) zur Bildung mindestens eines Bereiches elektrischer Feldverstärkung und mindestens eines Bereichs elektrischer Feldschwächung bei Anregung des Hohlleiters aufweist und die Rippenstruktur sich in Längsrichtung des Hohlleiters verjüngt, dadurch das Verhältnis zwischen dem / Maß der Verstärkung und dem der Schwächung variiert und somit die Höhe des elektrischen Verlustes durch die jeweiligen Schlitze (311 32, 33) steuert.

24» Hohlleiter nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlitze (31, 32, 33) um im wesentlichen gleiche Beträge zu den jeweiligen Seiten der Mittelebene (34) versetzt sind und daß die Rippenstruktur (I4e, 15e, 16e, 17e) sich von einem maximal vorspringenden Maß (e¹) am einen. Ende des Hohlleiters (1Oe) bis auf ein minimal vorspringendes Maß (e") an einer zwischen den Enden des Hohlleiters gelegenen Stelle positiv und dann wieder auf ein zwischen dem Maximal- und dem Minimalwert liegendes vorspringendes Maß (e¹'') am anderen Ende des Hohlleiters negativ verjüngt, so dafl der Hohlleiter eine symmetrische Energiekeule abstrahlt

längs . und gleichzeitig die Dämpfung/des Hohlleiters kompensiert wird.

- 48 -

00Ö819/ 1 41 3

25. Länglicher Hohlleiter zur Verwendung als Mikrowellen-Heizgerät mit einem eine innere leitende Rippenstruktur aufweisenden Querschnitt mit mindestens einer Rippe, die τοπ einer Wand des Hohlleiters auf eine gegenüberliegende Wand zu vorspringt, so daß einander gegenüberliegende Flächen entstehen, die bei Anregung des Hohlleiters einen Bereich elektrischer Feldverstärkung bilden, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippenstruktur (14, 15, 16, 17) außerdem eine Vorrichtung (86) zum Unterstützen von Werkstücken (81) bildet, die sich in Längsrichtung des Hohlleiters (85) durch den Bereich der Feldverstärkung bewegen.

26. Hohlleiter nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippenstruktur zwei Paare von Rippen (14, 15* 16, 17) umfaßt, wobei die Paare jeweils auf einer Seite einer ersten Längsebene (A) angeordnet sind und die jeweiligen Rippen jedes Paares Oberflächen aufweisen, die von zwei auf entgegengesetzten Seiten einer zu der ersten Ebene senkrechten zweiten Längeebene (B) befindlichen Wänden des Hohlleiters (85> einander nähern, so daß zwischen den einander nähernden Flächen bei Anregung dee Hohlleiters Bereiche elektrischer Feldverstärkung entstehen, wobei die Oberflächen als Schienen (86) zur TTnterstützung von Werkstücken (81) ausge-

- 49 -

009819/1413

bildet:-sind, die sich in Längsrichtung des Hohlleiters derart bewegen, daß sich zu erhitzende Teile (82) der Werkstücke in den Bereichen der Feldverstärkung befinden.

27. länglicher Hohlleiter mit einer Einrichtung zur Zuführung von Mikrowellenenergie an seinem einen Ende, wobei die Höhe des Mikrowellen-Energieentzugs an verschiedenen Stellen dee Hohlleiters steuerbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine leitende Rippenstruktur (H, 15, 16, 17; 51, 52; 60, 61; 65, 66) von dem Hohlleiterquerschnitt nach innen vorspringt, die das elektrische Feld verzerrt und mindestens einen Bereich der Fel<tverstärkung sowie mindestens einen Bereich der Feldschwllchung bildet, daß längs des Hohlleiters (10; 50; 59; 64 ?· 80; 85) von einem der Bereiche Mikrowellenenergie enteo·· gen wird und daß die Hippenstruktur in Längsrichtung de» Hohlleiters modifiziert ist, um den Grad der Verzerrung zu variieren und dadurch längs des Hohlleiters die Damp·· fung zu kompensieren sowie die Höhe des Energieentauge zu steuern.

28. Hohlleiter nach Anspruch 27, dadurch g e k e ι η -zeichnet, daß die Energie als Wärme durch ein Werkstück (7) entzogen wird, das sich in Längsrichtung

- 50 -

009819/1413

dee Hohlleiters (10) in dem Bereich der Feldschwächung bewegt und daß die Modifizierung der Rippenstruktur (H₅ 15, 16, 17) das Verhältnis zwischen Feldverstärkung und Feldschwächung in Energie-Flußrichtung vermindert und damit bewi~:?kt, daß die Erhitzung des Werkstücks mindestens längs eines Teiles des Hohlleiters im wesentlichen gleichförmig ist.

29. Hohlleiter nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß die Energie als Wärme durch ein Werkstück (44; 62; 81) entzogen wird, das sich in Längsrichtung des Hohlleiters (50; 59; 64; 80; 85) im Bereich der Feldverstärkung bewegt, und daß die Modifizierung der Rippenstruktur (51, 52; 60,61; 65, 66; 14, 15, 16, 17) das Verhältnis zwischen Feldverstärkung und Feldschwächung in Energie-Flußrichtung erhöht und dadurch bewirkt, daß die Erhitzung des Werkstück mindestens länge eines Teiles des Hohlleiters im wesentlichen gleichförmig ist.

30. Hohlleiter nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß die Energie als Wärme durch ein tafelförmiges Werkstück (30) entzogen wird,, das sich quer zur Längsrichtung dee Hohlleiters (1Od) in wesentlichen durch einen Bereich der Feldsohwäohung bewegt, und daß die Modifizierung der Rippenstruktur (14,15,16,17)

- 51 -

009819/1413 **

das Verhältnis zwischen Feldverstärkung und Feldschwächung in Energie-Flußrichtung herabsetzt und bewirkt, daß die Erhitzung des Werkstücks über dessen Breite im wesentlichen gleichförmig ist.

31. Hohlleiter nach Anspruch 27» dadurch gekennzeichnet, daß die Energie durch Schlitze (31, 32,33) entzogen wird, die in einer Wand des Hohlleiters (1Oe) ausgebildet und abwechselnd mit im wesentlichen gleicher Versetzung bezüglich einer elektrischen Mittelebene (34) des Hohlleiters angeordnet sind.

-. 52 -

«AD

O O 9 8 1 9 / U 1 3

Leerseite