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Mikrowellenofen Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrothermische
Ausrüstung, insbesondere auf einen Mikrowellenofen (auch Mikrowellenherd oder U1-trahochfrequenzofen
genannt) zum Erwärmen von Lebensmitteln.
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Derartige Öfen können in Gaststätten, in der Lebensmittel-, z. B.
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Konservenindustrie, verwendet werden.
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Ein derartiger Mikrowellenofen, der hauptsächlich zur Wärmebehandlung
von Lebensmitteln verwendet wird, ist bekannt (vgl. US-PS 3 423 727, K1. H05b9/06).
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Der bekannte Mikrowellenofen enthält einen Mikrowellengenerator,
der über einen Schlitzerreger mit einer Arbeitskammer verbunden ist, die eine durch
eine Tür verschließbare Lade/Entlade-Öffnung besitzt. In der Arbeitskammer befindet
sich, um ein gleichmäßiges Erwärmen des Guts zu gewährleisten, ein Drehrahmen mit
auf ihm aufgesetzten dielektrischen Tragplatten, auf die das zu behandelnde Gut
gelegt wird.
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Ein Nachteil des bekannten, periodisch arbeitenden Mikrowellenofens
ist dessen niedriger Ofendurchsatz, da zum Laden und Entladen des zu behandelnden
Guts der Betrieb des Mikrowellenofens unterbrochen werden muß, weil es ohne Abschaltung
unmöglich ist Mikrowellenabstrahlung aus der Arbeitskammer zu verhindern.
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Außerdem ist infolge einer kurzen Dauer der Wärmebehandlung sowie
des unbequemen Ladens und Entladens des zu behandelnden Guts der Ofennutzungsfaktor,
d. h. das Verhältnis der Wärmebehandlungsdauer zur Gesamtarbeitszyklusdauer (Laden
- Wärmebehandlung - Entladen) sehr niedrig. Hierbei wird infolge der zyklischen
Arbeitsweise des Mikrowellengenerators dessen Lebensdauer bedeutend verkürzt.
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Auch wird eineoptimale Wärmebehandlung der Lebensmittel komplizierter.
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Es ist auch ein kontinuierlicher Mikrowellenofen bekannt (vgl.
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z. B. "Mikrowellen-Energetik' unter der Schriftleitung von Okreß,
Bd. 2, Verlag Mir, Moskau, 1971, S. 31 bis 36, Fig. 10 bis 14), der einen Förderer
enthält, der in Form eines Endlosbands oder einer Endloskette ausgeführt ist, auf
dem bzw. der das zu behandelnde Gut transportiert wird. Ein derartiger Mikrowellenofen
besitzt, um die
Mikrowellenabstrahlung in den Umgebungsraum zu vermeiden,
Dämpfungsglieder im Sperrbereich, die am Ein- und Ausgang des Förderers in die bzw.
aus der Wechselwirkungszone angeordnet sind.
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Nachteile dieses bekannten kontinuierlichen Mikrowellenofens sind,
daß seine Abmessungen und sein Metallverbrauch sehr groß sind sowie die Arbeitsweise
der Dämpfungsglieder im Sperrbereich sehr unzuverlässig ist, wodurch es vorkommt,
daß die Mikrowellenenergie in den Umgebungsraum entweicht. Außerdem macht bei diesem
Mikrowellenofen die Sauberhaltung des Förderers, durch den die zu behandelnden Lebensmittel
während der Wärmebehandlung transportiert werden, Schwierigkeiten.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter Beseitigung der aufgezählten
Nachteile einen kontinuierlichen Mikrowellenofen zu schaffen, der einen hohen Durchsatz
und keine großen Außenmaße besitzt sowie den erforderlichen Wärmebehandlungsbetrieb
und eine erhöhte Wirtschaftlichkeit infolge eines geänderten Aufbaus des Förderers
gewährleistet.
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Diese Aufgabe wird bei einem kontinuierlichen Mikrowellenofen, insbesondere
zum Erwärmen von Lebensmitteln, mit einem Mikrowellengenerator, der über einen Mikrowellen-Schlitzerreger
an eine Kammer in -Form eines Drehkörpers angeschlossen ist, die mit den Schlitzen
im Schlitzerreger zusammenfallende Öffnungen sowie eine Lade/ Entlade-Öffnung besitzt,
wobei innerhalb der Kammer und gleichachsig zu ihr ein Läufer mit Tragplatten für
das zu behandelnde Gut angeordnet ist, erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß auf der
Welle des Läufers in radialer Richtung und in gleichem Abstand voneinander Flügel
mit
einem Außenkanten-Umriß befestigt sind, der der Form des Gehäuses der Kammer angepaßt
ist; daß die Flügel die Kammer in isolierte Zellen unterteilen, während zwischen
der Unter- und Oberkante der Flügel, senkrecht zur Achse der Welle, die Tragplatten
aus Dielektrikum vorgesehen sind, die insgesamt eine Scheibe bilden, deren Form
an der Außenkante der Form des Gehäuses der Kammer angepaßt ist, wobei der Mikrowellen-Schlitzerreger
bezüglich der Kammer so angeordnet ist, daß er während des Betriebs mit einem Teil
der isolierten Zellen, die den Wirkteil der Kammer bilden, in Verbindung steht,
während die Flügel längs ihren Kanten mit Dichtungen zum Schutz vor Mikrowellenabstrahlung
versehen sind.
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Es ist zweckmäßig, daß zum gleichmäßigen Erwärmen das Gut jeder Tragplatte
mit einem so montierten Untersatz versehen ist, daß sich der Untersatz beim Durchgang
im Wirkteil der Kammer in der Horizontebene um seine eigene Achse dreht.
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Es empfiehlt sich, daß zum Uberlastschutz des Mikrowellengenerators,
wenn im Wirkteil der Kammer kein Gut vorhanden ist, die aus einem elektrischen Leiter
hohl mit Öffnungen ausgeführt ist, die durch dielektrische Stopfen geschlossen sind,
und daß die Welle mit einem Mikrowellen absorbierenden Mittel, z. B. fließendem
Wasser, gefüllt ist.
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Der erfindungsgemäße Mikrowellenofen ermöglicht einen hohen Durchsatz
trotz äußerst kompakten Aufbaus.
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Der erfindungsgemäße Mikrowellenofen gewährleistet auch eine kontinuierliche
Wärmebehandlung bei optimaler Betriebsart.
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Die Vereinigung der Lade- und Entladestellen für zu behandelndes
Gut im Mikrowellenofen ermöglicht es, daß ein Bediener alle Arbeitsgänge beim Ofenbetrieb
ausführt und daß erforderlichenf alls das Laden und Entladen automatisiert werden
kann und schließlich der Ofen zum Einbau in Fließstraßen gut geeignet ist.
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Der einfache Aufbau gewährleistet eine leicht Wartung und Montage
des Mikrowellenofens und erleichtert auch die Sauberhaltung der Kammer.
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Der erfindungsgemäße Mikrowellenofen erfordert bei gleichem Durchsatz
wie ein Mikrowellen-Durchlaufofen dank seines neuartigen Aufbaus einen um 27 bis
30 % geringeren Metallaufwand.
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Das Vorhandensein von Schutzvorrichtungen zwischen den Kanten der
Läuferflügel und der Innenfläche der Kammer sowie auc h der Zellen gewährleistet
eine minimale Mikrowellenabstrahlung über die Lade/ Entlade-Öffnung in den Umgebungsraum.
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Die Anordnung der Schlitze in der Kammer, über die im Wirkteil der
Kammer die Zellen mit dem in ihnen befindlichen, zu behandelnden Gut erregt werden,
ermöglicht es, einen technologiegerechten erforderlichen Wärmebehandlungsbetrieb
zu gewährleisten, indem der vorgegebene Schwingungsleistungspegel in jeder Zelle
aufrecht erhalten wird.
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Nachstehend wird die Erfindung durch ein Ausführungsbeispiel unter
Hinweis auf die Zeichnung erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine Vorderansicht
des Gesamtaufbaus des Mikrowellenofens, Fig. 2 eine Draufsicht auf den Gesamtaufbau
des Mikrowellenofens, Fig. 3 einen Schnitt III-III nach Fig. 2 und Fig. 4 einen
Schnitt IV-IV nach Fig. 1.
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Der kontinuierliche Mikrowellenofen (Fig. 1 und 2), der hauptsächlich
zum Erwärmen von Lebensmitteln dient, enthält eine Kammer 1, die die Form eines
Drehkörpers hat und in der sich ein Läufer befindet, von dem eine Hohlwelle 2 Öffnungen
3 besitzt, die durch Stopfen 4 aus Dielektrikum geschlossen sind.
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Die Hffilwelle 2 ist mit einem Mittel 5, z. B. Wasser, gefüllt, das
Mikrowellenenergie gut absorbiert. Erforderlichenfalls kann fließendes Wasser verwendet
werden.
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An der Hohlwelle 2 sind Flügel 6 (Fig. 3) starr befestigt, die am
Umfang mit federnden Kontaktlamellen 7 versehen sind, die zum Abdichten des Spaltes
zwischen den Flügeln 6 und den Wänden der Kammer 1 und außerdem als Schutzvorrichtungen
gegen Mikrowellenabstrahlung dienen. Die Flügel 6 besitzen die Form der Mantellinie
der Kammer 1, längs der sie verschoben werden, und sie unterteilen die Kammer in
isolierte Zellen. Die Kammer 1, die Hohlwelle 2 und die Flügel 6 mit den federnden
Kontaktlamellen 7 sind aus einem Leiter gefertigt.
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Zwischen der Ober- und Unterkante der Flügel 6 sind senkrecht zur
Achse der Hohlwelle 2 an den Flügeln 6 Tragplatten 8 (Fig. 3 und 4) aus Dielektrikum
befestigt, die die Form eines Kreissektors haben.
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Auf jeder Tragplatte 8 sind Untersätze 9 auflegt, auf denen sich das
zu behandelnde Gut 10 in einer Verpackung oder in einem Sondergeschirr 11 befindet.
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Jeder Untersatz 9 kann in der Horizontalebene durch einen Reib-oder
einen Zahntrieb 12 (Fig. 3) gedreht werden.
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Im Unterteil des Mikrowellenofens 13 (Fig. 1) befindet sich ein Magnetron-Mikrowellengenerator
13 (Fig. 1), ein Transformatorenblock 14 und ein Gleichrichter 15, die den Mikrowellengenerator
13 speisen.
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Ein Schlitzerreger 16, der durch einen Wellenleiter 17 mit dem Mikrowellengenerator
13 verbunden ist, umfaßt einen Teil der Kammer 1 zusammen mit den in diesem Teil
befindlichen Läufersektoren und bildet einen Wirkteil A (Fig. 2 und 4) der Kammer
1. Der Wirkteil A hat Schlitze 18, die mit den Schlitzen im Schlitzerreger 16 zusammenfallen.
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Zum Belüften des Wirkteils A der Kammer 1 sind über ihr Dämpfungsglieder
19 im Sperrbereich in einem Mantel 20 eingebaut, der einen Stutzen 21 besitzt, über
den Dampf, der während der Wärmebehandlung entsteht, entfernt wird.
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Am Vorderteil des Mikrowellenofens befindet sich eine Lade/Entlade-Öffnung
22..
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Die Hohlwelle 2 sitzt in Lagern 23, von denen das obere durch einen
Deckel 24 abgedeckt ist. Die Hohlwelle 2 wird von einem Elektromotor 26 über ein
Untersetzungsgetriebe 25 angetrieben.
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Im Mittelteil des Mikrowellenofens befinden sich an der Vorderseite
ein Tisch 27 (Fig. 2) und eine Schalttafel 28 (Fig. 1) mit Anlaß-, Kontroll- und
Regelgeräten.
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Der Mikrowellenofen arbeitet folgendermaßen: Beim Einschalten des
Elektromotors 26 (Fig. 4) beginnt sich der Läufer des Mikrowellenofens zu drehen,
wobei seine Drehzahl je nach den dielektrischen Eigenschaften des zu behandelnden
Guts und seiner Masse durch Ändern der Drehzahl des Elektromotors 26 oder durch
Ändern des Übersetzungsverhältnisses gesteuert werden kann.
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Das Gut 10 im Geschirr 11 (Fig. 3) wird von Hand oder automatisch
über die Lade/Entlade-Öffnung 22 (Fig. 1 und 4) auf die Untersätze 9 gestellt, die
auf den Tragplatten 8 befestigt sind. Der Innenraum der Kammer 1 des Mikrowellenofens
ist in isolierte Zellen unterteilt, die durch die Flügel 6 (Fig. 4) und die Innenfläche
der Kammer 1 gebildet werden.
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Das in die Läuferzelle eingelegte Gut 10 (Fig. 4) wird bei der Drehung
des Läufers im Uhrzeigersinn verschoben, passiert eine Schleusenzone B (Fig. 2 und
4) und gelangt in den Wirkteil A der Kammer des Mikrowellenofens, die aus den Zellen
besteht, welche vom Schlitzerreger 16 umfaßt werden.
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Der Wirkteil A der Kammer 1 wird über den Schlitzerreger 16 erregt,
wobei der Leistungspegel in jeder Zelle des Wirkteils A der Kammer 1 durch die entsprechende
Wahl der Anzahl der Schlitze 18 und durch ihre Anordnung sichergestellt wird.
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Der Mikrowellengenerator 13 (Fig. 1), der im Dauerstrichbetrieb arbeitet,
wird über den Transformatorblock 14 und den Gleichrichter 15 gespeist.
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Im Verlauf der Wärmebehandlung wird das Gut 10 (Fig. 3) während der
Drehung des Läufers aus der Schleusenzone B der Kammer 1 -in den Wirkteil A der
Kammer 1 (Fig. 4) verschoben, von hier in die Ausgangs-Schleusenzone C gebracht
und gelangt zur Lade/Entlade-Öffnung 22, wo es herausgenommen und auf den Tisch
27 gestellt wird.
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Wenn sich nach dem Einschalten des Mikrowellengenerators 13 im Wirkteil
A der Kammer 1 kein Gut 10 befindet, so wird die Mikrowellenenergie im absorbierenden
Material 5 gestreut, indem sie die dielektrischen Stopfen 4 passiert.
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Während der Wärmebehandlung des Guts 10 abgegebene Dämpfe werden
zwangsweise aus dem Wirkteil A der Kammer über die Dämpfungsglieder 19 (Fig. 2)
im Sperrbereich, den Mantel 20 und den Stutzen 21 entfernt.
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Zum gleichmäßigeren Erwärmen des Guts 10 (Fig. 3) werden die Untersätze
9 beim Passieren der Zellen mit dem Gut 10 durch den Wirkteil A der Kammer 1 mittels
des Reib- oder des Zahntriebs 12 in Drehung versetzt.
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Die Mikrowellenabstrahlung aus der Kammer 1 über die Lade/ Entlade-Öffnung
22 (Fig. 1) wird durch das Vorhandensein eines konstanten elektrischen Kontaktes
der federnden Kontaktlamellen 7, die längs des Umfangs der Flügel 6 (Fig. 4) befestigt
sind, mit der Innenfläche des Gehäuses sowie auch durch das Vorhandensein der Eingangsschleusenzone
B und einer Ausgangsschleusenzone C vor und hinter dem Wirkteil A der Kammer 1 verhindert.
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Das Kontaktsystem kann durch kontaktlose Viertelwellenfallen ersetzt
werden, die längs des Umfangs der Flügel 6 senkrecht zu deren Fläche befestigt sind.
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Anfahren, Stillsetzen und Überwachen des Betriebes des Mikrowellenofens
erfolgen mit Hilfe der Schalttafel 28, an der sich außer den Anlaß- und Schutzvorrichtungen
Geräte, die die Lage der Zellen in der Kammer 1 des Mikrowellenofens und die Drehzahl
des Läufers registrieren, sowie ein Betriebsstundenzähler für den Mikrowellengenerator
13 befinden.