DE2154344A1 - Verfahren und vorrichtung zur aufheizung von gegenstaenden mit mikrowellen - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur aufheizung von gegenstaenden mit mikrowellen

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DE2154344A1
DE2154344A1 DE19712154344 DE2154344A DE2154344A1 DE 2154344 A1 DE2154344 A1 DE 2154344A1 DE 19712154344 DE19712154344 DE 19712154344 DE 2154344 A DE2154344 A DE 2154344A DE 2154344 A1 DE2154344 A1 DE 2154344A1
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    • H05B6/64Heating using microwaves
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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Description

  • Verfahren und Vorrichtung zur Aufheizung von Gegenständen mit Mikrowellen Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Aufheizung von Gegenständen mit Mikrowellen, wobei die Vorrichtung aus einem Mikrowellensender, einem an diesem angekoppelten Mikrowellenleiter und einem wiederum an diesem angekoppelten Behandlungsraum, in welchem das zu erwärmende Gut untergebracht ist, besteht.
  • Bei den auf dem Harkt befindlichen Anlagen zur Erwärmung von Stoffen in einem energiereichen elektromagnetiscten UHF-Feld kommt es häufig zu starken lokalen Temperaturerhöhungen, deren Ursachen anlagenbedingt, aber auch in den physikalischen Gesetzmäßigkeiten zu suchen sind.
  • In solchen Anlagen zur Erwärmung von Stoffen werden solche Stoffe erwärmt, die sich durch übliche Wärmeübertragung durch Leitung nur schlecht erwärmen lassen. Zum Beispiel Profile aus Kautschukmassen, die für eine Vulkanisierung zu erwärmen sind, können auf diese Weise gleichmaßiger erwärmt werden als durch von außen erfolgende Wärmeleitung, vor allem aber können sie schneller erwärmt werden.
  • Der Energieumsatz in einem verlustbehafteten Dielektrikum ist proportional zur Frequenz des magnetischen Beldess dem Quadrat der Feldstärke und dem Imaginärteil der Dielektrizit.~tskonstanten Er des dem Feld ausgesetzten körpers.
  • Während die beiden ersten Faktoren (fund E) anlagenbedingt und durch die für industrielle Zwecke freigegebene Frequenz und die Leistung der Mikrowellengeneratoren bzw.
  • die Auslegung des Behandlungsraumes gegeben sind, ist lezterer auch nach geometrischerGestaltung und Volumen des zu erwärmenden körpers von Bedeutung, und bei vielen Stoffen auch sehr stark vom thermischen Zustand abhängig (exponentiell ansteigend bei zunehmender Temperatur). Trotz Sorgfältiger Auslegung und Dimensionierung des Behandlungsraumes, (Wellenleiter oder Resonatorkammer) muß in der Praxis stets mit einer mehr oder weniger ungleichmäßigen Feldverteilung und damit unterschiedlichem lokalem Energiepegel entsprechend der Wellenausbreitung gerechnet werden. Dieses hat zur Polige, daß je nach vorhandener UEF-Energie im Karper momentan eine entsprechend ungleichmäßige Erwärmung eintritt. An den stärker erhitzten Punkten des Krpervolumens steigt dadurch die Dielektrizitätskonstante und damit die Absorption elektro-magnetischer Energie.
  • In ungünstigen Fällen kommt es zu lokalen Verbrennungen und zur "Explosion".
  • Die vorliegende Erfindung schafft nun eine Möglichkeit, das zu erwärmende Gut in hohem Maße gleichmäßig zu erwärmen.
  • Die Erfindung besteht darin, daß das zu erwärmende Gut in zeitlichen Intervallen mit Mikrowellenenergie beaufschlagt wird und daß es in den Intervallen und/oder zwischen den Intervallen nur um kurze Strecken bewegt wird.
  • Hierdur ch wird eine gleichmäßige Erwärmung erreicht, weil in den energiefreien Intervallen durch Wärmeleitung im Körperinneren ein thermischer Ausgleich und damit quch eine Angleichung und Vergleichmäßigung der örtlichen Dielektrizitätskonstanten erfolgen kann. Wird nun das zu erwärmende Gut um kurze Strecken verschoben, so findet die örtlich ungleichmäßige Erwärmung immer an verschiedenen Stellen des zu erwärmenden Gutes statt, so daß in Verbindung mit der Wärmeleitung im Körperinneren und mit der Vergleichmäßigung der örtlichen Dielektrizitätskonstanten eine wirklich gleichmäßige Erwärmung des Körpers erfolgt.
  • Die Vorrichtung zur Aufheizung von Gegenstanden mit Mikrowellen gemäß der vorliegenden Erfindung ist gekennzeichnet durch eine Vorrichtung, die eine Energieeinspeisung in den Behandlungsraum nur in Intervallen zuläßt und durch eine Vorrichtung, welche eine Entfernungs- und/oder lagenänderung zwischen dem Binspeisungsort der Energie und dem zu wärmenden Gut bewirkt.
  • Die Ausgestaltung einer erlindungsgemäßen Wärmebehandlungsanl.lge kann in verschiedener Weise erfol;en. So ist beispielsweise ein kontinuierlichwr Durchlauf des Behandlungsgutes durch einen Nikrowellenofen möglich, welcher in zeitlichen Intervallen mit Mikrowellenenergie beschickt wird.
  • Die für den Behandlungsprozeß erforderliche aus einem oder mehreren Höchstfrequenzgeneratoren gelieferte Energie wird auf mehrere Einspeisepunkte entlang der Behandlungsstrecke verte? lt. Die erste Einspeisung erfolgt so nahe wie möglich am Anfang des Nikrowellenofens.
  • Dieser Absorptionsstrecke folgt eine von Mikrowellenenergie freie "Erholstrecke", hinter welcher eine zweite Energieeinkopplung folgt usw. Bei Anlagen für kontinuierliche Vulkanisation von Kautschukartikeln wird die Erholstrecke zweckmäßigerweise als Warmluftstrecke ausgeführt.
  • Es gibt aber auch Möglichkeiten eines diskontinuierlichen Arbeitens. Die vom Mikrowellengenerator, z.b. einem Magnetron, abgegebene leistung wird nicht als Dauerleistung, sondern in Intervallen in den ehandlungsraum eingespeist.
  • In den energiefreien Zeitabschnitten erfolgt im körperinneren ein Temperaturausgleich. Vor dem Wiedereinschalten der Energie muß der Körper in seiner Lage zum Feldmaximum vermindert werden. Die energiefreien Intervalle sind je nach Wärmeleitfähigkeit des behandelten Stoffes und Gestaltung des zu erwärmenden Körpers zu bemessen.
  • Je nach tçahl der Zeitintervalle, - Verhältnis Energie eingeschaltet zu Energie ausgeschaltet -- , kann auch gleichzeitig eine i?egelung der vom Nikrowellengenerator an das zu erwärmende Gut abgegebenen effektiven Leistung vorgenommen werden, ohne daß z.B. bei einem Magnetron eine Veränerdung der Betriebsspannungen oder des Magnetfeldes erforderlich wird.
  • Eine Leistungsregelung kann so vorgenommen werden, daß a) die volle Energie abwechselnd in kurzen Intervallen nacheinander auf mehrere Behandlungsräume gelenkt wird; b) die Anodenspannung des Magnetrons nicht ständig sondern in Zeitintervallen ein- und ausgeschaltet wird.
  • DieEin- und Ausschaltung erfolgt mit Hilfe von elektronischen Schal-tern im Q-Durchgang der Netzspannung, wodurch ungünstige Rückwirkungen auf das iJagnetron (Überschwingen o.ä.) vermieden werden.
  • Da in industriellen Anlagen gern die leistung des Minrowellensenders über die ganze Zeit ausgenutzt wird und nicht nur in Zeitintervallen, kann man die Anlage zur Aufheizung so ausbauen, daß sie zwei oder mehrere Kanäle mit zu erwäurmenden Nörpern aufweist, die wechselweise durch einen Reflektor zu verschließen sind. Hierdurch wird erreicht, da@ jeweils in einem Kanal die volle energie des Mikrowellense@ders wirksam ist.
  • Um nun eine Yitfernungsänderung zwischen dem Einspeisungsort der energie und dem zu w-:rmenden Gut zu bewirken, ist es möglich, die Weglänge für die energie zwischen dem Mikrowellonsender und dem zu behandelnden Gut zu änderrl.
  • Das kann bei;pielsweise dadurch erfolgen, damit jeder Kanal zwei abwechselnd einlegbare im Abstand voneinander angeordnete Reflektoren aufweist. Wird die Erergie an dem weiter entfernt liegenden Reflektor reflektiert, so legt sie eine doppelt so weite Differenzentfernung auf ihrem ziege vom Sender zum Gut zurück.
  • Es sind auch sogenannte Mikrowellenschalter denkbar, die die Energie auf verschiedene Einspeisepunkte am Behanlungsraum freigeben.
  • Das Wesen der vorliegenden Erfindung ist anhand eines in der Zeichnung schematisch dargestollton Ausführungsbei-Spieles näher erläutert. es zeigen: Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Erwärmungsanlage mil, zwei Kanälen, Fig. 2 eine Erwärmungsanlage mit einem i)rehtisch, Fig. 3 eine Erwärmungsanla@e für endlose Profile.
  • Als Mikrowellensender dient das Magnetron 1. kieses speist über den Kreuzungspunkt 2 Energie sowohl in den Hohlleiter 3 als auch in den ftohlleiter 4. An den Hohlleiter 3 ist ein Hohlraumresonator 5 angeschlossen, in welchem sich das zu erwärmende Gut befindet. An den Hohlleiter 4 ist ein Hohlraumresonator 6 angeschlossen, in welchem sich ebenfalls ein zu erwärmendes Gut befindet. Die Hohlleiter sind durch verschiedene über Elektromagnete 71,72 ,73 ,74 einschiebbare Reflektoren 81,82,83,84 vi rschließbar. Im gezeichneten Ausführungsbeispiel verschließt der Reflektor 84 den Hohlleiter 4, so daß s Imtliche energie in den Hohlleiter 3 eingekoppelt wird und in den Hohlraumresona-@or 5 gelangt.
  • Durch ein nicht dargestelltes ochrittschaltwerk werden die einzelnen Reflektoren 81 bis 84 lacheinander in die Hohlleiter 3 und 4 eingeschoben. Dieses geschieht zweckmäßig in folgender Reihenfolge: Nach dem Herausziehen des Refle1ct;ors 84 wird der Reflektor 81 eingeschoben. Nach dem Herausziehen des Reflektors 81 wird der Reflektor 83 eingeschoben. Nach dem Herausziehen des reflektors 83 wird der Reflektor 82 eingeschoben. Dieses geschieht dann in kontinuierlichem Wechsel, so daß nach dem Herausziehen des Reflektors 82 wiederum der Reflektor 84 eingesciloben wird. Mit dieser Anlage wird trotz beständig arbeitendem magnetron in gleichmäßigen Zeitintervallen Energie in die beiden zu erwärmenden Körper 5 und 6 mit gleich langen Unterbrechungen eingespeist. Da Reflektoren mit verschiedenen Abständen vorgesehen sind, wird die örtliche Erwärmung in den Körpern 5 und 6 immer an verschiedenen Stellen auftreten, so daß eine gleichmäßige Erwärmung erfolgt.
  • elbstverständlich kann man die zu erwärmenden Körper auch auf Drehscheiben legen und auf diese Weise eine gleichmäßige Erwärmung erreichen.
  • In Figur 2 ist eine Drehscheibe 9 gezeigt auf welcher zu erwärmende Körper 51 bis 56 gelegt sind. Drei Magnetrons 11 koppeln Energie in drei Behandlungsräume 12 ein.
  • Zwischen den Behandlungsräumen 12 befindet sich jeweils ein Raum 13, in welchem kerne Energie eingespeist wird.
  • lsirgur 3 zeigt eine Erwärmungsanlage zur Erwärmung des en<1osen Profiles 14, welches in feilrichtung durch diese Anlage läuft. Auch hier sind Magnetrons 11 vorgesehen. Dazwischen liegen mit Warmluft beschickte Erholstrocken 15.

Claims (5)

  1. S c h u t z a n s p r ü c h e
    9 Verfahren zur Aufheizung von Gegenständen mit l;'ikrowellen, dadurch gekennzeichnet, daß das zu wåirmende Gut in zeitlichen Intervallen mit Hikrowellenenergie beaufschlagt wird und daß es in den Intervallen und/oder zwischen den Intervallen um kurze Strecken bewegt wird.
  2. 2. Vorrichtung zur aufheizung von Gegenständen illit Mikrowellen; bestehend aus einem Nikrowellensender, einem an diesen angekoppelten Mikrowellenleitor und einem wiederum an diesen angekoppelten Behandlungsraum, in welchem das zu erwärmende Gut untergebracht ist, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung, die eine Energiespeisung in den Behandlungsraum nur in Intervallen zuläßt oder vornimmt und durch eine Vorrichtung, welche eine Entfernungs-und/oder Lagenänderung zwischen dem Einspeis@ngsort der Energie und dem zu wärmenden Gut bewirkt.
  3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zwei oder mehr kanäle aufweist, die wechselweise durch einen Reflektor verschlossen sind.
  4. 4. Vorrichtung nach itnspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß jeder kanal zwei oder mehr abwechselnd einlegbare, im Abstand voneinander angeorenete Reflektoren aufweist.
  5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß nach jedem Behandlungsrauni mit Energieeinspeisung eine sog. "Erholstrecke" folgt, die einem Temperatur-Ausgleich im Inneren des zu behandelnden Körpers dient.
    L e e r s e i t e
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0046955A1 (de) * 1980-09-02 1982-03-10 Paul Troester Maschinenfabrik Vorrichtung für die trockene Vernetzung von Strängen aus Elastomeren
US4464554A (en) * 1982-08-25 1984-08-07 General Electric Company Dynamic bottom feed for microwave ovens
DE4433585A1 (de) * 1993-09-28 1995-03-30 Gold Star Co Verfahren zum Auftauen von Nahrungsmitteln in Mikrowellenherden
CN113939055A (zh) * 2020-07-13 2022-01-14 广东美的厨房电器制造有限公司 波导部件和微波加热电器

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