DE2642336C2

DE2642336C2 - Vorrichtung zum kontinuierlichen dielektrischen Erwärmen mittels Mikrowellenenergie

Info

Publication number: DE2642336C2
Application number: DE2642336A
Authority: DE
Inventors: Gerd Dipl.- Ing. 3000 Hannover Naumann; Otto Dipl.-Ing. Dr. 3003 Ronnenberg Stenzel
Original assignee: INGENIEURBUERO HERMANN PURFUERST KG 3004 ISERNHAGEN
Current assignee: INGENIEURBUERO HERMANN PURFUERST KG 3004 ISERNHAGEN
Priority date: 1976-09-21
Filing date: 1976-09-21
Publication date: 1978-09-28
Also published as: FR2365270A1; FR2365270B3; SE7710546L; GB1583454A; DE2642336B1; SE424130B

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung mit einem Behandlungsraum, insbesondere mit einem als Mikrowellenhohlleiterkanal ausgebildeten Behandlungsraum, zum kontinuierlichen dielektrischen Erwärmen von strangförmigem Material, insbesondere aus Kunststoff oder Kautschuk, mittels Mikrowellenenergie, wobei mindestens ein Abstimmelement in die als Hohlleiterkanal ausgebildete, von einem Mikrcwellengenerator zu J5 dem Behandlungsraum führende Energiezuleitung verschiebbar hineinragend angeordnet ist.

Der Mikrowellengenerator, die Energiezuleitung, der Behandlungsraum und die Last besitzen bei Mikrowellensystemen meist verschiedene Wellenwiderstände. Wenn die Wellenwiderstände des Mikrowellengencrators, der Energiezuleitung und des Behandlungsraumes einerseits und der Wellenwiderstand der Last andererseits verschieden sind, muß zwischen beide ein Transformationsglied geschaltet werden, das die Aufgabe hat, den Wellenwiderstand der Last an den Wellenwiderstand des Mikrowellengenerators mit der Energiezuleitung und dem Behandlungsraum anzupassen. Eine optimale Energieausnutzung ist nur dann gewährleistet, wenn die gesamte im Mikrowellengene- so rator erzeugte Energie in der Last in Wärme umgesetzt wird. Das bedeutet, daß keine Reflexionen an der Last entstehen dürfen.

Um für eine reflexionsarme Anpassung der Last zu sorgen, wäre es möglich, einen oder mehrere Abstimmstifte bzw Abstimmschrauben in die als Hohlleiterkanal ausgebildete Energiezuleitung verschiebbar hineinragend anzuordnen. Mit diesen Abstimmelementen, die als Anpassungstransformator wirken, ist es theoretisch möglich, jede beliebige Lastimpedanz an jede beliebige Generatorimpedanz anzupassen.

Bei sehr großen Unterschieden der Wellenwiderstände von Mikrowellengenerator und Last treten zwischen Anpassungstransformator und Last hohe Blindleistungen auf den Leitungen auf, die ein Mehrfaches der iv> Wirkleistung erreichen können. Die als Folge der hohen Blindleistungen auftretenden überhöhten Feldstärkewerte im Spalt zwischen Abstimmstift und .Stiftführungsbohrung bzw. zwischen Abstimmschraube und Gewinde bewirken Lichtbogenentladungen, die zu Erosion und damit zu allmählicher Zerstörung der Kontaktstelle von Abstimmelement und Hohlleiterwand führen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs geschilderten Art derart auszubilden, daß eine gute Anpassung zwischen Mikrowellengenerator und Last ohne Gefahr von Überschlägen und Lichtbogen im Spalt zwischen Abstimmelement und seiner Führung in der Wand der als Hohlleiterkanal ausgebildeten Energiezuleitung ermöglicht wird.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Abstimmelement von einer Hülse mit einer Länge von λ/4 teilweise umgeben ist, daß die Hülse mit ihrer Innenwand an dem der Energiezuleitung zugewandten Ende in elektrischem Kontakt mit dem Abstimmelement steht und am anderen Ende elektrisch leitend mit der Hohlleiterwand der Energiezuleitung verbunden ist.

Durch die erfindungsgemäße Anordnung der λ/4 langen Hülse wird der elektrische Kontakt zwischen Abstimmelement und Hohlleiterkanal an eine Stelle minimalen Stromflusses gelegt. Die Lichtbogengefahr zwischen dem Abstandelement und seiner Führung ist erheblich verringert.

In vorteilhafter Weise ist die λ/4 lange Hülse in einer λ/2 tiefen Bohrung angeordnet. Das hat vorteilhafterweise zur Folge, daß die Anordnung sich elektrisch wie ein Stift mit gutem elektrischen Kontakt in der Hohlleiterwandebene verhält. Das bedeutet, daß eine Verstellung des Anpassungstransformators zwischen extremen Werten der Wellenwiderstände zwischen Null und Maximum möglich wird.

Die Erfindung weist den wesentlichen Vorteil auf, daß der Anpassungstransformator unter Last verstellbar ist. Im Betrieb der Mikrowellenanlage können die Abstimmelemente zur optimalen Anpassung der Anlage ständig verstellt werden, ohne daß beim Verdrehen bzw. Verschieben der Abstimmelemente Lichtbogenentladungen in dem Spalt zwischen Abstimmelement und Führung in der Wand des Hohlleiterkanals hervorgerufen werden.

Anhand der Zeichnung wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung nachstehend näher erläutert.

F i g. 1 zeigt in schematischer Darstellung eine Mikrowellenerwärmungsanlage mit einem als Mikrowellenhohlleiterkanal ausgebildeten Behandlungsraum.

F i g. 2 zeigt einen Ausschnitt der Fig. 1 in vergrößertem Maßstab.

Ein von einem Extruder 3 extrudierter Kautschukstrang 4 wird mittels eines endlosen, von einem Motor 5 angetriebenen Förderbandes 6 kontinuierlich durch eine Einlaßöffnung 7 eines Behandlungsraumes 8, der von einem Mikrowellenhohlleiterkanal mit annähernd quadratischem Querschnitt gebildet wird, geführt.

Nach dem Passieren der gesamten Länge des Behandlungsraumes 8 tritt der nun dielektrisch erwärmte Kautschukstrang 4 durch eine Auslaßöffnung 9 aus und wird weiteren Behandlungsstufen, z. B. einer konventionellen Heizvorrichtung, zugeführt.

Die Mikrowellenenergie wird an zwei Einkoppelstellcn 11 und 12 in den Behandlungsraum 8 eingebracht. Die erste Einkoppelstlelle Il für die Mikrowellenenergie ist nach einem Viertel der Länge des Behandlungsraumes 8 angeordnet. Fun rechteckiger Hohlleiterkanal 13 ist waagerecht an einer Seite des Behandlungsraumes

8 angebracht und bildet eine Energiezuleitung. Die zweite Einkoppelstelle 12 für die Mikrowellenenergie ist nach 3/4 der Länge des Behandlungsraumes 8 angeordnet Ein eine Energiezuleitung darstellender Hohileiterkanal 14, rechteckigen Querschnittes wie der erste Hohlleiterkanal 13, ist senkrecht auf der Oberseite des Behandlungsraumes 8 angebracht und verbindet einen Mikrowellengenerator 15 mit dsm Inneren des Behandlungsraumes 8. Durch die um 90° gegeneinander verdrehte Einspeisung der Mikrowellenenergie werden zwei um 90^D gedrehte H m-Wellen angeregt. Bei verschiedenen Strangprofilen des zu erwärmenden Materialstranges 4 ist so ein günstiger Energieabsorptionswinkel zwischen Profillippe und E-Feldlinie vorhanden.

An der Energiezuleitung 14 ist ein Anpassungstransformator 16 angeordnet. In der durch einen Ansatz 17 verstärkten Wand 18 der Energiezuleitung 14 ist eine Bohrung 19 eingebracht, deren Länge der Hälfte der freien Wellenlänge entspricht. In diese Bohrung 19 ist eine Hülse 21 eingesetzt, die mit einem kanalabgewandten Bund 22 mit dem Ende der Bohrung 19 abschließt. Die Hülse 21 bildet mit der Bohrung 19 einen kreisringförmigen Sack 23, der eine Länge von einem Viertel der freien Wellenlänge aufweisi.

Durch die Hülse 21 ragt ein verschiebbarer Abstimmstift 24 in das Innere der Energiezuleitung 14. Dieser Abstimmstift 24 steht über die Hülse 21 in elektrischem Kontakt mit der Wand der Energiezuleitung 14. Diese elektrische Kontaktstelle 25 ist λ/4 von dem Boden des kreisringförmigen Sackes 23 entfernt.

Eine hier nicht gezeigte Verstelleinrichtung greift über ein Lagerauge 26 an dem Abstimmstift 24 an, um eine Verstellmöglichkeit des Abstimmstiftes 24 zu erreichen.

Das Versenken der λ/4-langen Hülse 21 in die Bohrung 19 von λ/2-Länge hat zur Folge, daß die Anordnung sich elektrisch wie ein Stift mit gutem elektrischen Kontakt in der Hohlleiterwandebene verhält. Es ist aber auch möglich, die λ/4-lange Hülse 21 in einer längeren oder kürzeren Bohrung als die Bohrung 19 anzuordnen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung mit einem Behandlungsraum, insbesondere mit einem als Mikrowellenhohlleiterkanal ausgebildeten Behandlungsraum, zum kontinuierlichen dielektrischen Erwärmen von strangförmigem Material, insbesondere aus Kunststoff oder Kautschuk, mittels Mikrowellenenergie, wobei mindestens ein Abstimmelement in die als Hohlleiterkanal ausgebildete, von einem Mikrowellengenerator zu dem Behandlungsraum führende Energiezuleitung verschiebbar hineinragend angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Abstimmelement (24) von einer Hülse (21) mit einer Länge von λ/4 teilweise umgeben ist, daß die Hülse (21) mit ihrer Innenwand an dem der Zuleitung (14) zugewandten Ende in elektrischem Kontakt (23) mit dem Abstimmelement (24) steht und am anderen Ende elektrisch leitend mit der Hohlleiterwand (18, 17) der Energiezuleitung (14) verbunden ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die λ/4-lange Hülse (21) in einer λ/2-tiefen Bohrung (19) angeordnet ist.

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