DE2450904B2 - Mikrowellen-Erhitzungseinrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Mikrowellenerhitzungseinrichtung nach dem Oberbegriff des Hauptanspruches.

65 Eine derartige, beispielsweise aus der DE-AS 10 66 679 bekannte Einrichtung weist innerhalb des vom Ofenmantel umschlossenen Behandlungsraumes für das zu erhitzende Gut einen Tisch auf, der durch eine exzentrische Befestigung auf einer ihn tragenden Welle eine räumliche Verlagerung des zu erhitzenden Gutes innerhalb der Tischebene im Ofenraum erlaubt, um auf diese Weise auch bei im Ofen infolge der Reflexionsbedingungen sich ausbildender Energietoträumu eine gleichmäßige Erhitzung des zu behandelnden Gutes zu erzielen. Die Ausnutzung des Innenraumes im Ofenmantel ist jedoch mangelhaft, da der stark exzentrisch gelagerte Tisch mit seiner nutzbaren Fläche nur einen Teil der Ofenmantelgrundiläche einnehmen kann.

Es ist auch beispielsweise aus der US-PS 34 36 506 bekannt, einen als konzentrischen Drehteller ausgebildeten Tisch innerhalb des Behandlungsraumes einer Mikrowellenerhitzungseinrichtung ebenfalls in der Absicht einer Vergleichmäßigung der Einwirkung der Mikrowellenenergie mit Hilfe eines angetriebenen Exzenters unter der Achse des Drehtellers periodisch anzuheben und abzusenken. Abgesehen davon, daß bei einem Drehteller die Ecken des Behandlungsraumes zur Aufnahme von zu erhitzendem Gut nicht ausgenutzt werden können, benötigt diese Mikrowellenerhitzungseinrichtung wegen der Auf- und Abbewegung des Tisches einen erhebt'.* höheren Innenraum, als durch die Höhe des zu behandelnden Gutes bedingt, was hinsichtlich des Platzbedarfes einen Nachteil bedeutet

Durch die Erfindung soll die Aufgabe gelöst werden, eine Mikrowellenerhitzungseinrichtung der eingangs kurz umrissenen Art so auszubilden, daß eine gleichförmige Einwirkung der Mikrowellenenergie auf die zu erhitzenden Gegenstände unter sehr guter Ausnutzung des Innenraumes der Einrichtung erreicht wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Hauptanspruchs aufgeführten Merkmale gelöst

Der Vorteil der erfindungsgemäßen Ausbildung besteht darin, daß, bezogen auf die Grundfläche des Behandlungsraumes, eine große Anzahl von zu erhitzenden Gegenständen gehandhabt und behandelt werden kann, da der allseitig zwischen dem Tisch und den Ofenwänden einzuhaltende Abstand nicht sehr groß zu sein braucht, während dennoch eine sehr gleichmäßige Erhitzung des Gutes erzielt wird. Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Gestaltung ist darin zu sehen, daß die Lagerung sehr lc.ichtgängig und der Antrieb weitgehend spielfrei sind und daß die Lagerung sehr einfach gereinigt und damit von sich im Laufe der Zeit absetzenden Staubteilchen befreit werden kann.

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert Es stellt dar

F i g. 1 eine perspektivische Abbildung einer Mikrowellenerhitzungseinrichtung,

F i g. 2 eine perspektivische Explosionsdarstellung der Lagerelemente, welche jeweils lineare Bewegungen ermöglichen,

F i g. 3 einen Schnitt durch einen Teil der Lagerung nach F i g. 2,

Fig.4 und 5 schematische Darstellungen des mittleren und unteren Teils einer Kugellagerung des Lagers nach den F i g. 2 und 3 jeweils in den beiden Grenzstellungen,

Fig.6 eine Aufsicht auf den unteren Teil der Abstützvorrichtung zur Durchführung der kreisenden Bewegungen,

Fig,7 eine Explosionsdarstellung des Antriebsmechanismus für den Teil der Einrichtung nach F i g. 6,

F i g. S eine Darstellung zur Erläuterung der kreisenden Bewegungen, welche mit der hier vorgeschlagenen Einrichtung erzielt werden,

Fig.9 eine schematische Abbildung einer anderen Ausführungsform der Lagerungen,

Fig. 10 eine schematische Aufsicht auf eine mit der Lagerung nach F i g. 9 ausgerüstete Abstützvorrichtung und ίο

F i g. 11 eine abgewandelte Ausführungsform eines Teiles des Exzenterantriebs für die Abstützvorrichtung.

Aus F i g. 1 ist ersichtlich, daß die Erhitzungseinrichtung, welche mit 10 bezeichnet ist, zueinander parallele, leitende Wände 12 aufweist, weiche einen Ofenmantel is 14 bilden, der einen bestimmten Raum umschließt Eine Zugangsöffnung 16 ist in der Vorderwand der Einrichtung vorgesehen. Die Zugangsöffnung 16 ist mittels einer Türe 18 verschließbar, die an seitlichen Armen oder Scheren 20 gehalten ist, wobei Feststellschrauben 22 durch Schlitze 24 der Anne oder Scheren 20 hindurchreichen, um die Türe zur Beschickung des Ofens in der Öffnungsstellung zu halten. Die Türe 18 ist außerdem mit einem Beobachtungsfenster 26 versehen, das eine Vielzahl feiner Perforationen besitzt, die so bemessen sind, daß die Mikrowellenenergie bei Einschaltung des Ofens nicht entweichen kann. Die Türe 18 ist an Scharnieren 28 gehalten, die an dem die Zugangsöffnung 16 umgebenden Teil der Vorderwand 30 befestigt sind.

Die Mikrowellenenergie wird durch eine gebräuchliche Antennensonde der einzelnen Mikrowellen-Leistungseinheiten 32 eingekoppelt, welche sämtliche Stromkreise der Energiequelle und die elektrischen Schaltungen enthalten. Die elektrische Energie wird von einem Netz über ein Kabel 34 an die einzelnen Leistungseinhriten geführt Jede der Mikrowellen-Leistungseinheiten 32 besitzt beispielsweise eine Ausgangsleistung von 750 Watt der zugeteilten Frequenz. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind zehn Leistungseinheiten vorgesehen, welche eine Gesamtleistung voti 7500 Watt zur Verfugung halten. Jede Leistungseinheit wird gesondert gesteuert, so daß die jeweiligen Leistungsbeträge nach Wunsch gegebenenfalls schrittweise eingestellt werden können. Die Gesamtzahl von Leistungseinheiten :st von der erforderlichen Leistung zur Erhitzung der in den Ofenmantel eingebrachten Gegenstände abhängig. Die Mikrowellen-Erhitzungseinrichtung ist auf einem Gestell 36 angeordnet Die Einrichtung weist einen bewegbaren Tisch 38 auf, der sich nahe dem Boden des Ofenmantels befindet und von einem Exzenterantrieb 40 in Bewegung gesetzt wird, der an einer Platte 42 befestigt ist.

Einzelheiten der Abstützvorrichtung und des Antriebssystems 38 zur Erzeugung kreisender Bewegungen durch lineare translatorische Bewegungen in zueinander senkrechten Richtungen seien nachfolgend anhand der Fig.2 bis 6 beschrieben. Die Bauteile, weiche die geradlinigen, translatorischen Bewegungen en zur Erzeugung der kreisenden Bewegungen zulassen, enthalten an den vier Ecken des bewegbaren Tisches 38 angeordnete Lager 44. Jedes der Lager 44 ist aus mehreren, übereinandergesetzten Teilen aufgebaut, wobei der unterste Teil ein Führungsblock 46 ist, der an dem Boden des Ofeninantels befestigt ist und an seiner Oberseite 48 eine an den Fnden geschlossenen Laufrille SO aufweist. In dieser Laufrille 50 finden Lagerkugeln 52, 53 und 54 Aufnahme. Es sei darauf hingewiesen, daß die beiden äußeren Lagerkugeln 52 und 54 größeren Durchmesser aufweisen und die abstützende Last aufnehmen, während die dazwischenliegende Kugel 53 etwas kleiner ist und als Abstandshalter dient, um unzulässigen Verschleiß und ein Abscheuern zu vermeiden. Die Kugeln können aus beliebigen, ausreichend festen und beständigen Werkstoffen bestehen, beispielsweise aus Metall oder aus Kunststoff.

Ein mittlerer, beweglicher Kugellagerblock 56 besitzt auf seiner nach unten weisenden Fläche eine an den Enden offene, die Lagerkugeln 52, 53 und ,54 der Laufrille 50 aufnehmende, kanalartige Ausnehmung 58. Diese Konstruktion bewirkt, daß die Linearbewegung des mittleren, beweglichen Lagerteiles durch Toleranzen der Kugellaufrillen und der kanalförmigen Ausnehmungen nicht starr begrenzt ist In der nach oben weisenden Fläche des mittleren, beweglichen Lagerteiles 56 ist eine an den Enden geschlossene Laufrille 62 vorgesehen, die im wesentlichen der Laufrille 50 des unteren Lagerteiles 46 entspricht, doch sind die Laufrillen 50 und 62 in ihrer Richtung zueinander senkrecht angeordnet In der Laufrille 62 befinden sich wieder Lagerkugeln 64,65 und 66.

Ein starrer, oberer Lagerteil 68, welcher im wesentlichen genauso ausgebildet ist, wie der untere Lagerteil 46, besitzt eine an den Enden offene, kanalartige Ausnehmung 70 ähnlich der Ausnehmung 58 des mittleren Lagerteiles 56. Die Lagerkugeln 64,65 und 66 stützen sich gegen die Wände der kanalartigen Ausnehmung 70 ab. Der Lagerteil 68 ist mit seiner nach oben weisenden Fläche an dem Tisch 38 befestigt

Die Linearbewegungen in den zueinander senkrechten Richtungen werden durch den beweglichen, mittleren Lagerteil 56 gesteuert In einer Ebene gelegene Stangen 72 verbinden die längs der Langseiten des Tisches 38 einander gegenüberliegenden, mittleren Lagerteile. Weitere Stangen 74 verbinden die längs der kürzeren Seitenränder des Tisches 38 einander gegenüberliegende, mittleren Lagerteile. Im zusammengebauten Zustand ist, wie aus Fig.6 der Zeichnungen ersichtlich, eine starre platte 76 mit einer öffnung 78 vermittels Klammern 80 an den jeweils in einer Ebene liegenden Stangen befestigt, um die beweglichen, mittleren Lagerteile an den Ecken der "lattenpnordnung in der gewünschten, rechtwinkligen Ausrichtung zu halten und ein Kippen oder ein Verdrehen der Teile zu verhindern, wenn die Platte 38 die gewünschten kreisenden Bewegungen ausführt Ein noch zu beschreibender Exzentermechanismus erzeugt die Bewegungen, welche in Fig.6 dui rh die Pfeile 81 bis 84 angedeutet sind.

In F i g. 3 sind der untere Lagerteil 46 und der mittlere, bewegliche Lagerteii 56 zusammen im Querschnitt gezeigt. Die Anordnung ist so abgebildet, daß die äußeren Lagerkugeln 52 und 5ή> in der kanalförmigen Ausnehmung 58 mit Bezug auf eine Richtung senkrecht zur Zeichenebene fluchten, wobei die Lagerkugel 54 in der Darstellung sichtbar ist. Weiter sieht man aus der Zeichnung, daß sich die jeweils paarweise in der gleichen Ebene liegenden Stangen 72 und 74 auf verschiedenen Höhen befinden. Die gegenseitige Anordnung der Lagerteile mit den senkrecht zueinander ausgerichteten Laufrillen in verschiedenen Ebene ι ermöglicht lineare Bewegungen in zueinander senkrechten Richtungen.

Aus den Fig.4 und 5 ergeben sich weitere Einzelheiten der hier vorgeschlagenen Einrichtung. In

diesen Zeichnungen ist der untere Lagerteil 46 mit der zugehörigen Kugellaufrille jeweils in einer seiner äußeren Grenzstellungen gezeigt. In F i g. 4 berührt die Lagerkugel 52 eine AbschluBwand der Laufrille 50, wobei sich der mittlere Lagerteil 56 ganz nach links bewegt hat. In der Darstellung nach F i g. 5 berührt die jeweils andere, großen Durchmesser aufweisende Lagerkugel 54 die gegenüberliegende Abschlußwand der Laufrille 50 und begrenzt damit den Weg des mittleren, beweglichen Lagerteils 56 in der anderen Richtung. Wie schon erwähnt, ist die kanalartige Ausnehmung 58 auf der Unterseite des mittleren, beweglichen Lagerteiles 56 an den Enden offen, so daß die Einhaltung kritischer Toleranzen nicht erforderlich ist. Es sei nochmals bemerkt, daß die äußeren Lagerkugeln 52 und 54 die gesamte Last aufnehmen.

In Fig. 7 ist der Exzenterantrieb 40 zur Betätigung des Tisches 38 in kreisförmigen Bewegungen gezeigt. Der Äiiiiicb enihäit einen Moior und ein Getriebe, mit welchem eine senkrecht aufragende Welle 86 verbunden ist. Auf die Weile 86 ist drehfest ein Exzenter 88 aufgekeilt, welcher auf seiner Oberseite einen Kurbelzapfen 90 trägt. Den Kurbelzapfen nimmt in drehbarer Anordnung eine Hülse 92 auf. welche durch eine in der Platte 76 vorgesehene Öffnung 78 hindurchreicht.

F i g. 8 zeigt die translatorischen Bewegungen der auf den Tisch 38 gesetzten Gegenstände zur Vergleichmäßigung der Mikrowelleneinwirkung. Die kombinierte Bewegung der Exzenterlagerung und der Verschiebelagerungen mit geradliniger Verschieberichtung unter Kopplung durch die in einer Ebene liegenden Stangen bewirkt in der richtigen zeitlichen Folge zueinander senkrechte lineare Bewegungen, wie durch die Pfeile 81 bis 84 in Fig.6 dargestellt ist, wodurch kreisende Bewegungen erreicht werden. Der Durchmesser des kreisförmigen Weges ist in F i g. 8 durch einen bogenförmigen Pfeil 94 für jeden der zu erhitzenden Gegenstände dargestellt. Eine optimale dielektrische Erhitzung erhält man dann, wenn der kreisförmige Bewegungsweg ein Viertel einer Wellenlänge der Betriebsfrequenz mißt. Bei einer zugeteilten Frequenz von 245OMHz ist die elektrische Wellenlänge annähernd 122 cm, so daß die erforderliche Gesamtverschiebung jedes Gegenstandes, welcher auf den Tisch 38 gesetzt ist. ein Viertel dieses Wertes beträgt und etwa 3.05 cm ausmacht Die aufeinanderfolgenden Bewegungen des Lagerungssystems in den zueinander senkrechten Richtungen müssen sich nur über die Hälfte dieses Wertes oder über ein Achtel einer Wellenlänge erstrecken, so daß die Bewegung des Lagerungssystem sin jeder Richtung ^:πι Bereich von 1,25 cm bis 1,8 cm liegt. Die hier vorgeschlagene Einrichtung ermöglicht daher die Erhitzung einer bedeutend größeren Zahl von Gegenständen innerhalb des Ofenraumes, da der freie Platz, welcher für diese kreisende Bewegung erforderlich ist, bedeutend kleiner ist, als die Fläche, welche für einen Drehtisch notwendig ist. Wo ferner die Behandlung des zu erhitzenden Gutes Einrichtungen zur Absaugung der Atmosphäre oder der Luft erforderlich macht, etwa in Form einer an eine äußere Pumpe angeschlossenen, zu evakuierenden Glocke, ist es bedeutend einfacher, eine solche Einrichtung mit der kreisförmige Bewegungen ausführenden Halterung oder Abstützvorrichtung zu verbinden, als eine komplizierte, drehbare Rohrverbindung vorzusehen, welche bei Verwendung eines Drehtisches erforderlich wäre. Die bei einer Erhitzungseinrichtung der hier vorgeschlagenen Art mögliche Behandlung des zu erhitzenden Gutes mit der Mikrowellenenergie ermöglicht eine gleichförmigere Energieverteilung ohne daß zusätzliche Verteilungseinrichtungen zur Veränderung der Schwingungszustände, etwa in Form eines Flügelrades oder

ίο andere Verteilungsvorrichtungen bekannter Erhitzungseinrichtungen notwendig wären.

In F i g. 9 ist eine andere Ausführungsform der an den Ecken des Drehtisches angeordneten Liger gezeigt. Bei dieser Ausführungsform ist ein erster Lagerteil 98 mit einer kreisförmigen Kugellaufrille jeweils an der Ecke des Tisches 38 befestigt und ein unterer Lagerteil mit einer kreisförmigen Kugellaufrille oder Kugellauffläche ist an dem Boden des aus den leitfähigen Wänden 12 gebildeten öfenmanteis befestigt, jeder der Lagerteile

/o 98 und 100 ist mit einer kreisförmigen Kugellauffläche 102 bzw. 104 versehen, welche jeweils von einem Rand 106 bzw. 108 begrenzt ist, um die Bewegung einer zwischen den Lagerteilen 98 und 100 jeweils vorgesehenen Lagerkugel 110 zu begrenzen, welche zwischen den

2^r, Kugellaufflächen 102 und 104 angeordnet ist. In Fi g. 10 ist die Gesamtbewegung der Lageranordnung nach Fig.9 deutlich gemacht. Die Lager sind in den vier Ecken je,veils mit den entsprechenden Bauteilen verbunden, welche wieder die zuvor angegebenen

jo Bezugszeichen tragen und ein Exzenterantrieb mit einem Kurbelzapfen 90 ähnlich dem in Fig. 7 bereits erwähnten Kurbelzapfen veranlaßt die Platte oder den Tisch 38 zu kreisenden Bewegungen, wie durch den Pfeil 112 und die gestrichelte Linie 114 angedeutet ist. Die

Ji sich innerhalb des Zeitablaufes anschließende Bewegung beispielsweise in senkrechter Richtung, wie durch den Pfeil 116 versinnbildlicht, führt zu einer Bewegung des Tisches 38. bis die Lagerkugeln in den vier Lagerkonstruktionen in Berührung mit den Anschlag-

wänden oder Rändern 106 und 108 nach F i g. 9 kommen. Der nächste Schritt im Bewegungsablauf des Lagersystems ist die zu der vorhergehenden Bewegung senkrechte Bewegung in Richtung des Pfeiles 118. Ein Rollen der Kugel innerhalb der Kugellaufflächen oder

4ί Laufrillen 102 und 104 gestattet eine Bewegung des Tisches 38 in dieser Richtung. Entsprechende Bewegungen des Tisches in zeitlicher Folge in Richtung der Pfeile 120 und 122 schließen sich an. bis sich die kreisende Bewegung ganz vervollständig hat.

Fig. 11 zeigt eine andere Ausbildung des Exzenters, der hier mit 124 bezeichnet ist. Der Kurbelzapfen 126 ist an einem beweglichen Block 130 angeordnet, der mittels einer Schraubspindel 128 verstellt werden kann, um die Lage des Blockes 130 relativ zu dem fest auf die Motorwelle aufgekeilten Block 132 einzustellen, welcher eine Gleitfläche 134 besitzt, auf der sich der verstellbare Block 130 verschieben kann. Durch Verdrehen der Schraubspindel 128 kann die Exzentrizität 136 verändert werden, um Fehler im mechanischen Spiel auszugleichen, welche zwischen den verschiedenen Bauteilen auftreten können und um praktisch einen Totgang im gesamten System auszuschalter

11VI

Claims (8)

Patentansprüche;

1. Mikrowellenerhitzungseinrichtung, in deren mit leitenden Innenwänden versehenen Ofenmantel für das zu erhitzende Gut Mikroweüenenergie mit bestimmter Betriebsfrequenz einführbar ist, während im Ofenmantel ein lisch mittels einer Abstützvorrichtung gelagert und mit einer Antriebsvorrichtung verbunden ist, durch die er innerhalb seiner Ebene angetrieben gegenüber dem Ofenmantel verlagerbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstützvorrichtung mehrere Lager (44) aufweist, die jeweils mit Kugellaufflächen oder Kugellaufrillen versehene obere und untere Lagerteile (68,46; 98,100) enthalten, von denen die oberen Lagerteile (68; 98) am Tisch (38) und die unteren Lagerteile (46; 100) am Boden des Ofenmantels (12) befestigt sind, und daß die Antriebsvorrichtung (44)) am Tisch (38) mit einem Exzenterkurbelzapfen (90; 126) angreift dessen Achse auf der Ebene des Tisches (38) krr wesentlichen senkrecht steht

2. Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen beweglichen, mittleren, ebenfalls mit Kugellaufflächen oder Kugellaufrillen versehenen Lagerteil (56) eines jeden Lagers (44) zwischen den Oberen und den unteren Lagertei'.en (68,46), welche mittleren Lagerteile (56) starr miteinander verbunden sind.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerteile jeweils in Ausrichtung senkrecht zueinander kanalanige Ausnehmungen und Kugellaufnllen enthalten, in welchen mehrere Lagerkugeln {52,53,54;-34,65, uj) Aufnahme finden, welche eine Bewegung dis mittleren Lagerteiles in zwei zueinander senkrechten, ge. Jden Richtungen zulassen.

4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in jeder Kugellauflille oder Kugellauffläche je drei Lagerkugeln (52, 53, 54; 64, 65, 66) ungeordnet sind, von denen mindestens zwei *o größeren Durchmesser besitzten als die jeweilige dritte Lagerkugel.

5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der bzw. ein Tisch (38) der Abstülzungsvorrichtung rechteckig ausgebildet « iüt und an seinen Ecken Lager bzw. die Lager zur Abstützung der auf den Tisch wirkenden Last aufweist.

6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die genannten Stangen so (72,74) !öse mit einer im wesentlichen starren Platte (76) verbunden sind.

7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß d«r größte Verschiebungsweg bei den translatorischen, kreisendem Bewegungen in den zueinander senkrechten Richtungen mindestens ein Viertel eimer Wellenlänge der Frequenz der Mikrowellenenergie im freien Raum innerhalb des Ofenmantels ist.

8. Einrichtung nach einem d«;r Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Exzentrität des: Exzenters des Exzenterantriebs verstellbar ist; (Fig. 11).