DE2627584C3

DE2627584C3 - Verfahren zur Behandlung eines Materials mit Mikrowellen

Info

Publication number: DE2627584C3
Application number: DE2627584A
Authority: DE
Inventors: Olivier Auguste Louis Maisons Lafitte Jean
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1975-07-04
Filing date: 1976-06-19
Publication date: 1980-05-29
Also published as: DE2627584B2; DE2627584A1; US4093840A; JPS528547A; GB1549265A; FR2316829B1; FR2316829A1; GB1549267A; CH612815A5

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Behandlung eines Materials mit Mikrowellen mittels einer Vorrichtung, die eine entkoppelte Verzweigung umfaßt, in deren ersten Arm ein Mikrowellengenerator angeschlossen ist und in deren konjugierten Armen Anteile des zu behandelnden Materials angeordnet sind.

Ein solches Verfahren ist aus der US-PS 36 70 133 bekannt. Bei dem bekannten Verfahren wird eine zu trocknende Holzbohle in ihrer Längsrichtung durch die beiden konjugierten Arme der entkoppelten Verzweigung hindurchgeführt, so daß die gleichen Abschnitte der Bohle nacheinander in den beiden Armen der entkoppelten Verzweigung behandelt werden. Die Behandlung hat zur Folge, daß die ursprüngliche Feuchtigkeit der Bohle beim Passieren der ersten Behandlungszone abnimmt. Das Ausmaß der Feuchtigkeitsabnahme hängt von einer Vielzahl von Parametern und nicht ausschließlich von dem ursprünglichen Feuchtigkeitsgehalt der Bohle ab. Zu diesen Parametern gehören die Bewegungsgeschwindigkeit der Bohle sowie die elektrischen Eigenschaften der Bohle und der Behandlungsvorrichtung. Wenn der Abschnitt der Bohle, der in dem ersten Arm der Verzweigung behandelt worden ist, den zweiten Arm erreicht, ist sein Feuchtigkeitsgehalt in einer kaum vorhersehbaren und in jedem Fall wegen der großen Anzahl der die Trocknung beeinflussenden Parameter zufälligen Weise vermindert. Die Verminderung des Feuchtigkeitsgehaltes ändert die elektrischen Eigenschaften der Bohle und erfordert daher einen Abgleich der Verzweigung. Dieser Abgleich ist jedoch außerordentlich schwierig, weil aus den oben angegebenen Gründen sowohl die Anfangsfeuchtigkeit der Bohle als auch die Feuchtigkeitsdifferenz zwischen den in den beiden Armen der Verzweigung gerade vorliegenden Anteilen der Bohle in unvorhersehbarer Weise stark schwanken können. Damit ist jedoch die gesamte Funktion der bekannten Vorrichtung in Frage gestellt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, das eine zuverlässige, gleichbleibende Behandlung eines Materials mit einer solchen Vorrichtung ermöglicht.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß in den beiden konjugierten Armen der Verzweigung elektromagnetisch voneinander getrennte Anteile des Materials behandelt werden und die beiden Anteile so angeordnet sind, daß sich der eine Weilenleiter hinsichtlich seiner Länge bis zur Grenzfläche des Materialanteils um ein ganzzahliges Vielfaches von λ/4 von dem anderen Wellenleiter unterscheidet.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden also zwei verschiedene Anteile des Ausgangsstoffes in den beiden Armen der Verzweigung während der gleichen Zeitdauer behandelt, so daß sich während dieser Zeit der Feuchtigkeitsgehalt beider Anteile oder auch andere elektrische Eigenschaften der Anteile während der Behandlung in gleichem Maße ändern. Infolgedessen bleibt bei diesem Verfahren ein einmal eingestelltes Gleichgewicht zwischen den beiden Armen erhalten, so daß der Abgleich der Verzweigung sehr viel leichter ist Weiterhin ist durch die Bemessung der Länge der Wellenleiter gewährleistet, daß an den Anteilen des Materials reflektierte Anteile der Mikrowelle in einen vierten Arm der Verzweigung eintreten, der von dem ersten Arm entkoppelt ist, so daß der die Mikrowellen liefernde Sender durch die reflektierten Wellen nicht 2) gestört wird. Da sich die elektrischen Eigenschaften der behandelten Materialar.teile im Laufe der Behandlung ändern, lassen sich solche Reflektionen durch Anpassungsmaßnahmen nicht vermeiden. Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird jedoch gewährleistet, daß ω die in beiden Armen reflektierten Anteile im wesentlichen gleich groß sind und die gleiche Phasenlage haben, so daß die reflektierten Anteile im wesentlichen vollständig in den vierten Arm der Verzweigung gelangen.

s^r> Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die durch Reflektion in den vierten Arm der Verzweigung übertragene Energie in diesem Arm reflektiert und auf diese Weise wieder den die Material-Anteile enthaltenden konjugierten Armen der Verzweigung zugeführt. Auf diese Weise ist eine besonders vollständige Ausnützung der eingesetzten Energie gewährleistet.

Unter der vorstehend benutzten Bezeichnung »Mikrowellen« sollen elektromagnetische Wellen in einem •i^r) Frequenzbereich zwischen 1 MHz und 40GHz, insbesondere zwischen 500MHz und 4GHz verstanden werden.

Die Erfindung wird im folgenden anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher •m beschrieben und erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische perspektivische Darstellung einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens,

F i g. 2 ein die Funktion der Vorrichtung nach F i g. 1 veranschaulichendes Diagramm und

Fig.3 eine schematische Darstellung einer Zusammenschaltung zweier Vorrichtungen zur Durchführung eines iterativen Verfahrens.

Die in F i g. 1 dargestellte Vorrichtung dient zur

wi Regeneration eines absorbierenden Molekularsiebes.

Sie umfaßt eine entkoppelte Verzweigung in Form eines magischen T mit vier Armen 1, 2, 3, 4. Eine detaillierte Beschreibung einer solchen Verzweigung findet sich in klassischen Handbüchern, beispielsweise in dem Buch

f>5 von Harvey: »Microwave engineering«, 1963, Academic Press London und New York, Seiten 115 bis 120.

Am Ende des Armes 4 ist ein Magnetron 5 angebracht. In dem zum Arm 4 konjugierten Arm 1

befindet sich ein Reflektor 6. In den Armen 2 und 3 ist jeweils ein Molekularsieb-Einsatz 7 bzw. 8 angeordnet Diese Molekularsieb-Einsätze bilden die Anteile des zu behandelnden Materials.

Die Eingangsflächen 9 und 10 der Einsätze 7 bzw. 8 bilden einen solchen Winkel mit der gemeinsamen Längsrichtung der Arme 2 und 3, daß ihre Mitten in dieser Längsrichtung voneinander einen Abstand haben, der einem Viertel der Wellenlänge gleich ist. Mit dem Arm 1 steht eine Luftquelle 11 in Verbindung. Der Reflektor 6 nimmt nur einen Teil des Querschnittes des Armes 1 ein, so daß der von der Luftquelle 11 gelieferte Luftstrom an dem Reflektor 6 vorbeistreichen kann. Im Arm 4 ist zwischen dem Magnetron 5 und der Mitte der Verzweigung ein gegen Luft und andere Fluide dichtes Fenster 12 angeordnet

Wie bekannt, verteilt sich die von dem Magnetron 5 in den Arm 4 eingespeiste elektromagnetische Welle auf die Arme 2 und 3 der Verzweigung in Form zweier Wellen, weiche die gleiche Amplitude, nämlich die halbe Amplitude der vom Magnetron 5 erzeugten Welle, aufweisen und gegeneinander um 180° phasenverschoben sind. In den entkoppelten Arm 1 dringt dagegen keine Welle ein. Dagegen würde ein an den Arm 1 angeschlossener Mikrowellen-Generator in den Armen 2 und 3 zwei Wellen gleicher Amplitude erzeugen, die zueinander phasengleich sind. Dafür wurden dann in den entkoppelten Arm 4 keine Wellen eindringen. Diese beiden Eigenschaften einer entkoppelten Verzweigung werden bei der Vorrichtung nach F i g. 1 ausgenutzt, wie es F i g. 2 näher zeigt.

Vom Magnetron 5 wird in den Arm 4 eine Welle ElOO eines bestimmten Typs mit der Amplitude 100 eingekoppelt. Diese Welle verteilt sich auf die Arme 2 und 3 in Form zweier gleicher Wellen £50 und E'50 mit der Amplitude 50. Der Hauptteil der Energie dringt in die Molekularsieb-Einsätze 7 und 8 ein. Ein Bruchteil der Energie, dessen Größe zum Zweck der Erläuterung der Erfindung mit 10% angenommen wird, wird in Form zweier Wellen ErS und E'r5 reflektiert, deren Amplitude 50 χ 0,1 = 5 beträgt.

Die beiden in die Arme 2 und 3 eingekoppelten Wellen £50 und E'50 sind gegenphasig. Der reflektierte Anteil einer dieser Wellen hat jedoch zweimal einen Weg durchlaufen, dessen Länge um λ/4 größer ist als der Weg, den der reflektierte Anteil der anderen Welle zweimal durchlaufen hai. Daher durchlaufen die beiden reflektierten Anteile der Wellen £50 und £'50 Wege, deren Gesamtunterschied λ/2 beträgt, so daß die beiden Wellen ErS und £'r5 beim Erreichen der Verzweigung gleiciiphasig sind. Infolgedessen kombinieren sich die beiden reflektierten Wellen £r5 und £'r5 zu einer Welle £10 der Amplitude 10, die in den Arm 1 der entkoppelten Verzweigung eintritt. Diese Welle wird

ίο am Reflektor 6 reflektiert und in der Verzweigung wiederum auf die Arme 2 und 3 in Form zweier Wellen £5 und £"'5 mit dem Amplitude 5 verteilt

Da bei dem angenommenen Beispiel von jeder Welle 90% in den Molekularsieb-Einsätzen 7 und 8 absorbiert

Ii und nur 10% reflektiert werden, entstehen nunmehr zwei reflektierte Wellen £r03 und £'rO,5, die wegen der vorstehend behandelten Wegunterschiede nunmehr wiederum um λ/2 gegeneinander phasenverschoben sind, so daß sie in den Arm 4 eingekoppelt werden und dadurch zum Magnetron zurückkehren und dort verlorengehen. Die scheinbare Reflektion an den beiden Molekularsieb-Einsätzen 7 und 8 beträgt daher bei diesem Beispiel nur 1 %.

Die parallele Speisung der Vorrichtungen kann nach einem iterativen Verfahren erfolgen, indem zwei Vorrichtungen der in F i g. 1 dargestellten Art an die symmetrischen Arme einer dritten entkoppelten Verzweigung angeschlossen werden, wie es F i g. 3 zeigt. Bei der Anordnung nach F i g. 3 sind zwei Material-Anteile

jo TA und SA in den Armen 2Λ und 3Λ eines magischen T angeordnet. Im Arm \A befindet sich ein Reflektor 6A Zwei Material-Anteile 7ßund 8ßsind in den Armen 2ß und 3 B eines zweiten magischen T angeordnet. Der Arm Iß ist mit einem Reflektor 6ß versehen. Die Arme 4Λ

j-i und 4ßbilden konjugierte Arme eines dritten magischen T, dessen Arm 13 mit einem Magnetron 5 oder einem sonstigen geeigneten Mikrowellen-Generator verbunden ist. Der Arm 14 des dritten magischen T ist mit einem Reflektor 15 versehen.

■ίο Bei dieser Anordnung ist also die Gesamtheit des zu behandelnden Materials auf vier gleiche, elektromagnetisch voneinander getrennte Anteile verteilt. Bei einer solchen Kaskadenschaltung bleibt die scheinbare Reflektion unter 1%, solange die Reflektion in jedem einzelnen Behandlungsarm 30% nicht überschreitet.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Behandlung eines Materials mit Mikrowellen mittels einer Vorrichtung, die eine entkoppelte Verzweigung umfaßt, an deren ersten Arm ein Mikrowellengenerator angeschlossen ist und in deren konjugierten Armen Anteile des zu behandelnden Materials angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß in den beiden konjugierten Armen der Verzweigung elektromagnetisch voneinander getrennte Anteile (7, 8) des Materials behandelt werden und die beiden Anteile so angeordnet sind, daß sich der eine Wellenleiter (2) hinsichtlich seiner Länge bis zur Grenzfläche (9) des Materialanteils um ein ganzzahliges Vielfaches von λ/4 von dem anderen Wellenleiter (3J unterscheidet

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch Reflektion in einen vienen Arm (ϊ) der Verzweigung übertragene Energie in diesem Arm reflektiert und wieder den die Material-Anteile (7, 8) enthaltenden konjugierten Armen (2, 3) der Verzweigung zugeführt wird.