DE2027674A1

DE2027674A1 - Kapazitive Hochfrequenz Heizvorrichtung

Info

Publication number: DE2027674A1
Application number: DE19702027674
Authority: DE
Inventors: H8521 Igelsdorf Grassmann
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1970-06-05
Filing date: 1970-06-05
Publication date: 1971-12-09
Also published as: FR2095902A5; AT302500B; DE2027674B2; US3681558A; SU390740A3; NL7106299A; FI55922B; NL170798C; FI55922C; SE358957B; CH525596A; NL170798B; JPS5035255B1; GB1303768A; DE2027674C3

Description

Kapazitive Hochfrequenz-Heizvorrichtung

Die Erfindung "betrifft eine Einrichtung zur gleichmäßigen kapa- . zitiven Erwärmung von breiten Bahnen aus dielektrischem Material, insbesondere Papier, bei der die Bahnen an Streufeldelektrodenanordnungen entlangführbar sind, welche aus einer Vielzahl von in gleichmäßigen Abständen nebeneinanderliegenden stabförmigen Einzelelektroden bestehen, die abwechselnd mit Hochfrequenzspannung unterschiedlicher Polarität gespeist sind.

Dielektrische Heizvorrichtungen mit Streufeldelektroden sind bekannt. Die Elektrodenstäbe bilden dabei eine Reihe von Kondensatoren mit Luftdielektrikum. Wenn ein Material, das erhitzt werden soll, in die Nähe der Elektroden'gebracht wird, z.B. auf eine Distanz von etwa 5-10 % des Abstandes zwischen benachbarten Stäben, dann wird das Feld zwischen den Stäben so abgelenkt, daß es durch das Material geht. Die Stärke der Feldablenkung hängt vom dielektrischen Verlustfaktor (£· tan&) des Materials ab.

Streufeldelektroden werden mit Erfolg in kontinuierlichen Herstellungsverfahren verwendet, insbesondere zur Behandlung dünner Materialschichten, z.B. zum Trocknen von "Leder, Papier, Teppichen usw.

Bei Erhitzung von derartigen Bahnen ergeben sich Schwierigkeiten dann, wenn die Breite der Elektrodenanordnung in der Größenordnung der angewendeten Wellenlänge liegt. Es ergeben sich hier Spannungsmaxima und -minima längs der Kondensatorfeldelektroden,' da stehende Wellen auftreten. Auch wenn die Länge der Elektrodenstäbe 1/4 der Wellenlänge nicht überschreitet, ergibt sich doch beim Anlegen der Hochfrequenzspannung, vom Speisepunkt der Be-. handlungselektroden aus gesehen, zum jeweiligen Ende der Behandlungselektroden hin ein Spannungsanstieg. Dieser Spannungsanstieg

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ist umso beträchtlicher, je mehr die Länge'der Elektrodenstäbe sich der Viertel-Wellenlänge nähert. ■ ' '

In der Praxis hat sich ergeben, daß schon bei Elektrodensystemen, die langer als 1/20 der Wellenlänge sind, Spannungsüberhöhungen eintreten, die zur ungleichmäßigen Erwärmung des zu trocknenden Gutes führen.

Zur Vermeidung übermäßiger Spannungsänderungen längs der Elektroden ist es bereits bekannt, an den Enden der Behandlungselektroden Drosseln anzuschließen, die so dimensioniert sind, daß das Spannungsmaximum in die Mitte der Elektroden verlegt wird. Ferner ist es auch bekannt, die Feldelektroden in Teilstücke auf- ^ zuteilen und über Abgriffe besonderer Hochfrequenzleitungen zu " speisen (vgl. DBP 886 193). Alle diese Maßnahmen bringen jedoch nur begrenzt Abhilfe, bzw. sind konstruktiv außerordentlich aufwendig.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, bei einer Einrichtung der eingangs genannten Art dafür zu sorgen, daß sich bei Elektroden mit einer Länge bis 1/5 der Wellenlänge der angewandten Frequenz eine Spannungsverteilung ergibt, die bis auf einige Prozent gleichmäßig ist.

Diese Aufgabe wird bei einer Einrichtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß in einer dritten Ebene zwischen zwei in zueinander parallelen Ebenen angeordneten Streufeldelektrodenanordnungen ein .Speisesystem liegt, dessen abwechselnd mit unterschiedlichen Polen der Hochfrequenzquelle verbundenen Einzelstäbe zwischen den jeweils zugeordneten äußeren Elektroden liegen und mit diesen über in Stabrichtung bewegbaren Kontaktschiebern verbunden sind. Durch Verschieben der Kontaktschieber kann somit in Zusammenwirken mit dem zentralen Speiserohr die Spannungsverteilung in Längsrichtung der Streufeldelektroden beeinflußt und vergleichmäßigt werden. Durch diese Anordnung der Elektroden ergibt sich ein raumsparendes Erwärmungssystem, das wirtschaftlich arbeitet, da die Elektrodensysteme mit geringeren Kapazitätswerten und damit Eigenverlusten gebaut werden können..

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Bei einer besonders vorteilhaften Konstruktion wird jeder Einzelstab jeweils an beiden Enden an dem gleichen Pol der Hochfrequenzquelle angeschlossen und bei einer Elektrodenlänge von -V5 zwei Kontaktschieber jeweils um A/15 von den Enden entfernt angeordnet. Auf diese Weise läßt sich eine Spannungskonstanz von + 1,5 $ erreichen; ohne die Zentralspeisung würde sich eine Spannungsänderung längs der Elektrode bis zu 20 $> ergeben.

Zusätzlich zu den bereits beschriebenen Maßnahmen kann auch noch vorgesehen werden, die Elektroden in Längsrichtung zu unterteilen, den Generator durch geeignete*Drosseln und/oder Kondensatoren zu kompensieren und sonstige an sich bekannte Feldvergleichmäßigungsmaßnahmen anzuwenden. '

Anhand eines Ausführungsbeispieles sei die Erfindung näher erläutert} es zeigen:

Fig. 1 eine Draufsicht auf eine kapazitive Hochfrequenz-Heizvorrichtung,

Fig. 2 eine Ansicht der Anordnung nach Fig. 1 längs der ■ Linie II-II und

Fig. 3 die Spannungsverteilung auf einer stabförmigen Ekektrode.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich, wird die zu trocknende Papierbahn mit einer Breite von 4 m in Richtung des Pfeiles 2 zunächst durch das Streufeld E der Streufeldelektrodenanordnung 11, anschließend über eine Umlenkrolle 3 und dann durch das Streufeld der Streufeldelektrodenanordnung 13 geführt. Jede Streufeldelektrodenanordnung 11 bzw. 13 besteht aus einer Vielzahl von in gleichmäßigen Abständen in einer Ebene nebeneinander liegenden stabförmigen Elektroden 5 bzw. 7, die abwechselnd mit Hochfrequenzspannung unterschiedlicher Polarität gespeist sind.

Zur Spannungsversorgung dient ein Speisesystem 12, welches zwischen den beiden Streufeldelektrodenanordnungen 11 und 13 angeordnet ist, und zwar derart, daß die drei Systeme 11 bis 13 in drei zueinander parallelen Ebenen liegen. Jeder der Einzelstäbe 6 des Speisesystems 12 ist über Kontaktschieber 9 mit den beiden

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zugeordneten außen liegenden Elektroden 5 und 7 verbunden. Die-.Einzelstäbe 6 sind ihrerseits beidseitig und abwechselnd mit jeweils einem Pol der nicht gezeigten Hochfrequenzquelle verbunden (Klemmen 8). Da die Kontaktschieber 9 in Richtung der Doppelpfeile 10 verschiebbar sind, kann in Verbindung mit den zentral zwischen den beiden Elektroden 5 und 7 liegenden Einzelstäben 6 eine annähernd·gleichmäßige Verteilung der Spannung längs der Elektroden erzwungen werden. Dies beruht darauf, daß die Ströme in den mittleren Einzelstab 6 und in den äußeren Elektroden 5, 7 ■jeweils entgegengesetzt gerichtet sind, und sich dadurch die Feldverteilung entsprechend vergleichmäßigt..

Einige Angaben mögen dies verdeutlichen; so ist z.B. bei dem in Fig. 2 gezeigten Beispiel bei einer Behandlungsfrequenz von f = 13,56 MHz die Länge 1 der Elektroden 5 und 7 und des Einzelstabes 6 ca. 4 m; ebenso die Breite der Bahn 1.

Diese Länge entspricht etwa 1/5 der Wellenlänge. Die beiden Kontaktschieber 9 sind von den Enden des Einzelstabes 6 ca. 1,3 m (^/15) entfernt. Der Abstand zwiischen den beiden Kontaktschiebern 9 beträgt ca. 1,4 m.

Fig. 3 zeigt die Spannungsverteilung auf einer Elektrode 5 mit Einspeisung über Kontaktschieber 9ί und zwar zeigt die gestrichelte Kurve b die Spannung U-], die sich bei Versorgung über ein zentrales Speisesystem ergibt und Kurve a (durchgezogen) die Spannung U2, die sich ergeben würde, wenn das mittlere Speisesystem nicht vorhanden wäre.

Zweckmäßigerweise sollten die einzelnen Elektrodenanordnungen in Laufrichtung der Bahn gesehen - nur eine Länge von etwa der· halben Bahnbreite haben,um einen einwandfreien Bahntransport zu gewährleisten. Bei höheren Geschwindigkeiten kann die notwendige Trockenzeit durch Hintereinanderschalten mehrerer Elektrodensysteme erreicht werden. '

3 Patentansprüche
.3 Figuren

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Claims

Patentansprüche

1.!Einrichtung zur gleichmäßigen kapazitiven Erwärmung von breiten Bahnen aus dielektrischem Material, insbesondere Papier, bei der die Bahnen an Streufeldelektrodenanordnungen entlangführbar sind, welche aus einer Vielzahl von in gleichmäßigen Abständen nebeneinanderliegenden stabförmigen Einzelelektroden bestehen, die abwechselnd mit Hochfrequenzspannung unterschiedlicher Polarität gespeist sind, dadurch gekennzeichnet, daß in einer dritten Ebene zwischen zwei in zueinander parallelen Ebenen angeordneten Streufeldelektrodenanordnungen (11,13) ein Speisesystem (12) liegt, dessen abwechselnd mit den unterschiedlichen Polen der Hochfrequenzquelle verbundenen Einzelstäbe (6) zwischen den jeweils zugeordneten äußeren Elektroden (5, 7) liegen und mit diesen mit über in Stabrichtung bewegbaren KontaktSchiebern (9) verbunden sind.

2.Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Einzelstab der Einspeisung (6) jeweils an beiden Enden an dem gleichen Pol der Hochfrequenzquelle angeschlossen ist und daß bei einer Elektrodenlänge von ca. 1/5 der Wellenlänge der Behandlungsfrequenz die Kontaktschieber (9) jeweils um Ä/15 von den Enden der Elektroden entfernt angeordnet sind.

3.Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden in Längsrichtung zusätzlich unterteilt und getrennt gespeist sind.

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