DE3643649A1 - Vorrichtung zum erwaermen polarer, temperaturempfindlicher gueter - Google Patents

Description

Mit konventionellen Erwärmungsverfahren (Konvektion, Wärmeleitung bzw. -strahlung) können Güter nicht gleichmäßig und schonend er­ wärmt werden, weil in der Regel relativ hohe Temperaturdifferenzen zwischen der Oberfläche und der Mitte des Guts notwendig sind, um den Wärmetransport zu gewährleisten. Aus diesem Grunde kommt es an der Oberfläche - vor allem bei schlecht wärmeleitenden Gütern - zu einer mehr oder weniger starken Überhitzung, zur Krustenbildung und Porositätsveränderungen, teilweise auch zu unerwünschten Reaktionen und zur Zerstörung wertbestimmender Bestandteile bzw. Inhaltsstoffe.

Mit dielektrischen Erwärmungsverfahren bzw. Mikrowellenenergie kann das gesamte Volumen von Gütern - in den Grenzen der Eindringstiefe der Wellen - in kurzer Zeit gleichmäßig erwärmt werden, sofern be­ stimmte Voraussetzungen erfüllt sind. Beispielsweise muß das Gut polare Komponenten enthalten, homogen zusammengesetzt sein, außer­ dem im Mikrowellenapplikator ein homogenes elektromagnetisches Feld ausgebildet werden. Die vorgenannten Bedingungen treffen nur in Ausnahmefällen zu.

Die bekannten Mikrowellenanlagen für industrielle Anwendungen sind im allgemeinen als Durchlauf- bzw. Bandanlagen gestaltet. Das zu behandelnde Gut durchläuft einen Tunnel, in dem elektromagnetische Felder angeregt werden, zentral in seiner Längsachse. Der Tunnel ist in der Regel als Resonatorkammer ausgelegt. Die Resonatorkammer bzw. der Applikator ist groß dimensioniert, weil mit größer werden­ dem Kammervolumen neben der Grundwelle zunehmend Oberwellen vor­ kommen, so daß die Feldverteilung homogener und die davon abhängige Erwärmung gleichmäßiger wird bzw. zur Vermeidung lokaler Überhit­ zungen. Ein zunehmend größer werdendes Kammervolumen hat aber auch Nachteile, beispielsweise nimmt die Leistungsdichte ab, außerdem wird der Wirkungsgrad der Energieübertragung kleiner. Die bekannten Mikrowellenanlagen mit großvolumigen Resonatorkammern haben ei­ ne bis zu 30% geringere Aufheizleistung gegenüber Wellenleiter­ anlagen. Letztere sind durch ein kleines Volumen, eine hohe Ener­ giedichte und ungleichmäßige Feldverteilung gekennzeichnet.

Gegenstand der Erfindung ist eine Vorrichtung zur Wärmebehandlung polarer, temperaturempfindlicher Güter, die die Vorteile konven­ tioneller mit den Vorteilen dielektrischer Erwärmungsverfahren vereinigt, ohne die Nachteile, insbesondere die schlechte Energie­ ausnutzung der bekannten Mikrowellenanlagen mit großvolumigen Re­ sonatorkammern in Kauf nehmen zu müssen. Dieses Ziel wird erfin­ dungsgemäß dadurch erreicht, daß die zu behandelnden Güter, vor­ zugsweise polare, temperaturempfindliche oder hochviskose Stoffe, einen Mikrowellen-Applikationsraum mehrmals durchlaufen, der gleich­ zeitig mit konditionierter Atmosphäre durchspült wird. Der ver­ gleichsweise großvolumig gestaltete Applikator gewährleistet eine sehr gleichmäßige Felddichteverteilung, so daß die zu behandelnden Güter besonders schonend und gleichmäßig erwärmt werden. Aufgrund des mehrmaligen Durchlaufs wird eine hohe Energieausnutzung bzw. ein großer Wirkungsgrad erreicht. Die Erfindung vermeidet so die Nachteile des Standes der Technik.

Für die praktische Anwendung der Erfindung ist es von Vorteil, wenn das Gut auf Transportbändern mehrmals, vorzugsweise drei- bis vier­ mal, mit wechselnder Richtung durch die Vorrichtung gefördert und wenn der Applikator mit konditionierter Atmosphäre über im Deckel, Boden oder an den Seitenwänden befindlichen Eintritts- bzw. Aus­ trittsöffnungen durchspült wird, entsprechend dem schematisch dar­ gestellten Ausführungsbeispiel (Fig. 1). Mit der Zufuhr konditionier­ ter Atmosphäre wird einmal die Gleichmäßigkeit der Energieübertra­ gung und außerdem die Energieabsorption bzw. der Wirkungsgrad ver­ bessert.

Die Umlenkvorrichtungen der Transportbänder können auch außerhalb des Applikators angebracht werden. Das hat den Vorteil, daß sie aus Metall ausgeführt sein können. Zur Verhinderung des Austritts von Streuenergie bzw. zum Schutz des Bedienungspersonals ist der Ein­ bau von Absorbermaterial an der Ein- und Auslauföffnung vorgesehen, außerdem die Anbringung von Lochblechen im Bereich der Umlenkvor­ richtungen. Das Transportband kann innerhalb des Applikators durch den Einbau von Abstützungen aus unpolarem Kunststoff stabilisiert werden.

Die Förderung des Guts durch den Applikator kann statt mit Bändern auch mit anderen Transportsystemen erfolgen, beispielsweise mit Rinnen, Rutschen oder Rohren etc.. Im Falle des Transports mittels Rinnen oder Rutschen ist es vorteilhaft, wenn eine Vibrationsvor­ richtung außerhalb der Resonatorkammer angebracht wird, um das Gut ohne bewegliche Teile durch den Applikator zu fördern (Fig. 2).

Ein quasi mehrmaliger Durchgang des Guts durch die Vorrichtung kann auch dadurch erreicht werden, daß eine gewendelte Rutsche ein­ gebaut wird, die mit einer Vibrationsvorrichtung zur Unterstützung des Materialtransports angeregt werden kann.

Eine Variante des Verfahrens ist darin zu sehen, wenn die Vorrich­ tung zusätzlich mit Infrarotstrahlern (IR-Strahlung) ausgestattet wird. Das hat beispielsweise den Vorteil, daß die Erhitzung bzw. Trocknung beschleunigt wird oder aber bestimmte Effekte am Gut er­ zielt werden können. Der Einbau von geeigneten IR-Strahlern erfolgt entweder außerhalb des Mikrowellenapplikators im Bereich der Um­ lenkrollen oder aber innerhalb der Kammer.

• Bezugszeichenliste:  1 Kammer
   2 Transportbänder
   3 Mikrowelleneinkopplung
   4 Heißlufteinlaß
   5 Luftaustritt
   6 Schutzgitter (Blech gelocht)
   7 Gehäuse
   8 Umlenkrollen
   9 Vibratoren
  10 Vibrationsrinnen

Claims (6)

1. Vorrichtung zum kontinuierlichen Erwärmen polarer, vorzugswei­ se thermisch empfindlicher Güter mit niedrigem Wassergehalt oder hoher Viskosität unter gleichzeitiger Anwendung von Mikro­ wellenenergie und konditionierter Atmosphäre, die dadurch ge­ kennzeichnet ist, daß das zu behandelnde Gut den Behandlungs­ raum mehr als einmal in wechselnder Richtung - vorzugsweise drei- bis viermal - durchläuft.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, ist dadurch gekennzeichnet, daß das Gut mit Transportbändern mehrmals durch die Vorrichtung gefördert wird.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, ist dadurch gekennzeichnet, daß der Transport des Guts in Rin­ nen, Rutschen, einer Wendel oder Rohren erfolgt, an die Vi­ brationsvorrichtungen angebracht sein können.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, ist dadurch gekennzeichnet, daß das zu erwärmende Gut unter Überdruck durch die Vorrichtung gefördert wird.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 4, ist dadurch gekennzeichnet, daß das zu erwärmende Gut unter Unterdruck durch die Vorrichtung gefördert wird.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 5, ist dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zusätzlich mit IR-Strahlern ausgestattet sein kann.