DE4418608A1 - Mikrowellen-Vakuum-Trocknungsvorrichtung sowie Trocknungsverfahren - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Trocknen von Produkten einer beliebigen Geometrie, Pulvern, Granulaten und dergleichen, insbesondere von elektrisch nichtleitenden Produkten, mit einer gasdicht verschließbaren Kammer und einem in dieser angeordneten Produktbehälter zur Aufnahme der zu trocknenden Produkte, einem Mikrowellengenerator und einem Unterdrucksystem, wobei der Mikrowellengenerator und das Unterdrucksystem mit der Kammer in Verbindung stehen.

In der Halbleiter-, Optik- sowie Glasindustrie werden üblicherweise große Mengen von fluorierten und/oder chlorierten Kohlenwasserstoffen, sogenannten Freonen, verwendet, um mit Ölspuren oder anderen Verbindungen verschmutzte Teile zu reinigen. Bei diesen Reinigungsvorgängen gehen jeweils große Mengen von leicht verdampfenden Reinigungsmitteln verloren. Seit der negative Einfluß der fluorierten und oder chlorierten Kohlenwasserstoffe auf die Ozonschicht nachgewiesen ist, ist der Einsatz von fluorierten und/oder chlorierten Kohlenwasserstoffen in verschiedenen Ländern durch gesetzliche Auflagen eingeschränkt oder ganz verboten worden. Zu reinigende Bauteile werden daher vermehrt durch andere Lösungsmittel oder in einigen Fällen z. B. in einem Ultraschallbad mittels deionisiertem Wasser gereinigt. Bei der letzteren Methode stellt sich allerdings sehr oft das Problem, die Teile nachträglich von der ihnen anhaftenden Feuchtigkeit zu befreien.

Um die Feuchtigkeit schonend zu entfernen, können die Teile gemäß Stand der Technik z. B. in einer Vakuumtrocknungsanlage getrocknet werden. Dabei werden die zu trocknenden Teile mit einer Strahlungsheizung soweit erwärmt, bis die zu entfernenden, flüchtigen Bestandteile verdampfen. Diese energieintensive Trocknungsart hat allerdings den Nachteil, daß bei der Trocknung die sehr oft temperaturempfindlichen Teile erwärmt werden, so daß die Gefahr einer Beschädigung besteht.

Eine Vorrichtung, speziell zum Trocknen von pulver- oder partikelförmigen Produkten, mit einer zylinderförmigen Kammer, einem drehbaren Produktbehälter, Mittel zum Übertragen von Mikrowellen in die Kammer, einer Vakuumpumpe, einem Rührwerk mit Schaufeln zum Bewegen des Produkts im Produktbehälter und einer Einrichtung zum Überwachen des Trocknungsprozesses wird in der US-4,882,851 offenbart. Die zylinderförmige Kammer ist liegend angeordnet, wobei der Kammerkopf zum Beladen des Produktbehälters seitlich weggefahren werden kann. Zu diesem Zweck ist der Kammerkopf an einen Schlitten befestigt, welcher auf einer Schiene in der Längsachse der Trocknungskammer verschiebbar ist. Der Produktbehälter ist mit dem Kammerkopf fest verbunden, so daß dieser beim Wegschieben des Kammerkopfes aus der Kammer gefahren wird. Auf dem Schlitten ist weiters ein Elektromotor vorgesehen, um eine in der Längsachse der Kammer und durch den Kammerkopf in den Produktbehälter sich erstreckende Welle anzutreiben. An der Welle sind Schaufeln angeordnet, welche für eine Durchmischung des zu trocknenden Pulvers oder Granulates sorgen.

Zum Trocknen eines Produkts mittels der oben beschriebenen Vorrichtung wird die Kammer durch die Vakuumpumpe evakuiert, welche über eine Vakuumleitung mit der Kammer verbunden ist. Wärmeenergie in Form von Mikrowellenstrahlung zum Verdampfen der Lösungsmittel wird gegenüber dem bewegbaren Kammerkopf durch einen Hohlleiter in die Trocknungskammer geleitet. Die Mikrowellen werden dabei an der inneren Schale der Kammer reflektiert und vom zu entfernenden Lösungsmittel, respektive vom zu trocknenden Produkt absorbiert. Der Produktbehälter ist aus einem für Mikrowellen transparenten Material gefertigt. Um das Entweichen von Mikrowellenstrahlung in den umliegenden Raum zu vermeiden, muß z. B. die Dichtung zwischen dem Kammerkopf und der Kammer aus einem leitenden Material bestehen.

Gemäß der US 4,882,851 besteht die Kammer der Vorrichtung aus zwei Schalen. Im Zwischenraum zwischen den beiden Schalen kann warmes Wasser zirkulieren, um die Kondensation von Wasserdampf oder Lösungsmitteldämpfen aus dem Trocknungsprozeß zu verhindern. Die verdampften Lösungsmittelrückstände werden durch einen in der Vakuumleitung angeordneten Kondensator verflüssigt und in ein Reservoir abgeleitet.

Nachteilig bei der beschriebenen Mikrowellen- Trocknungsvorrichtung ist die aufwendige Konstruktion der doppelschaligen Kammer, welche zur Verhinderung der Kondensation von Wasser oder Lösungsmittelrückständen in der Kammer erforderlich ist. Als problematisch, vom sicherheitstechnischen Aspekt her gesehen, erscheinen die vielen Anschlußstellen an der Trocknungskammer und die damit verbundene Gefahr des Entweichens von Mikrowellenstrahlung in die Umgebung. So ist z. B. am Kammerkopf der Einsatz eines leitenden O-Ringes vorgesehen und das Schauglas muß mit einer mikrowellenundurchlässigen Metallschicht bedampft sein, um das Austreten von Mikrowellenstrahlung zu verhindern. Diese konstruktiven Details verteuern die Vorrichtung. Des weiteren erzeugt die seitliche Einspeisung der Mikrowellen in die Trocknungskammer vermutlich eine inhomogene Strahlungsverteilung, so daß das zu trocknende Produkt im Produktbehälter bei nicht ausreichender Durchmischung entweder teilweise stark erwärmt werden kann oder daß das Lösungsmittel nur teilweise entfernt wird.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine kompakte Vorrichtung zum Trocknen von Teilen, Pulvern, Granulaten und dergleichen, insbesondere von elektrisch nichtleitenden Produkten, bereitzustellen, die die erwähnten Nachteile mindestens teilweise vermeidet. Die Vorrichtung soll konstruktiv einfach, kostengünstig und für den Bediener sicher sein und sich insbesondere für die Reinigung von Teilen in der Halbleiter-, Optik- sowie Glasindustrie eignen. Die flüchtigen Bestandteile sollten möglichst rasch, schonend und vollständig von den Teilen entfernt und wieder aufgefangen werden können, so daß diese nicht an die Umgebung entweichen.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß der Produktbehälter aus einem leitenden, mikrowellen­ undurchlässigen Material besteht, respektive als Faraday′scher Käfig ausgebildet ist, daß der Mikrowellengenerator über einen Hohlleiter oder direkt mit dem Produktbehälter in Verbindung steht, und daß der Produktbehälter eine Vielzahl von Öffnungen aufweist, so daß flüchtige Bestandteile aus dem Produktbehälter in die Kammer entweichen können. Der Produktbehälter, resp. die innere Kammer besitzen für Gas also vorteilhafterweise einen hohen Leitwert, währenddem dieser für Mikrowellen undurchlässig ist. Diese Anordnung zeichnet sich durch eine einfache, kompakte Bauweise aus. Dadurch, daß die Mikrowellen ausschließlich in die innere Kammer eingestrahlt werden und aus dieser nicht entweichen können, brauchen keine aufwendigen Maßnahmen ergriffen werden, um das Entweichen der Mikrowellen in die Umgebung zu verhindern, da die äußere Kammer ebenfalls vorzugsweise aus einem mikrowellen­ undurchlässigen Material besteht. Das Bedienungspersonal ist somit vor schädlicher Mikrowellenstrahlung bestens geschützt. Auf der anderen Seite können die flüchtigen Bestandteile praktisch ungehindert durch die Öffnungen der inneren Kammer dringen und anschließend abgepumpt und/oder kondensiert werden, so daß die Trocknungszeit sehr kurz ist.

Vorteilhaft weist der Hohlleiter eine Weiche zur Auskopplung eines Teils der reflektierten Strahlung und Mittel zum Messen der Energie auf. Dies ist eine besonders einfache Anordnung, um den Endpunkt des Trocknungsprozesses bestimmen zu können. Zweckmäßigerweise ist im Hohlleiter eine Sonde zur Messung der Mikrowellenfeldstärke angeordnet. Dies erlaubt eine genaue Bestimmung der reflektierten Strahlungsmenge.

Vorteilhaft wird ein Verteilungsmechanismus für die Mikrowellenstrahlung vorgesehen. Dies erlaubt eine weitgehend homogene Verteilung der Mikrowellenstrahlung in der inneren Kammer.

Vorteilhaft ist im Bereich der äußeren Kammer wenigstens eine Kühlfläche zur Kondensation der verdampften Bestandteile vorgesehen. Dadurch können die verdampften Bestandteile nach ihrem Durchtritt durch die Öffnungen der inneren Kammer wirkungsvoll abgeschieden werden. Im Gegensatz zum eingangs beschriebenen Stand der Technik kann auf den Einbau eines Kondensators in die Saugleitung verzichtet werden, und die Saugleistung der Unterdruckquelle wird nicht beeinflußt. Durch die großen Kühlflächen wird eine rasch Kondensation der flüchtigen Bestandteile bewirkt und die Trocknungszeiten sind kurz.

Zweckmäßigerweise sind Mittel zum Kühlen der äußeren Kammer vorgesehen. Diese können an den Innen- oder Außenwänden der äußeren Kammer angeordnete Rohrleitungen sein, in welchen ein Wärmeübertragungsmittel zirkulieren kann. Das Wärmeübertragungsmittel kann, je nach Betriebsweise der Trocknungsvorrichtung, die äußere Kammer entweder kühlen oder erwärmen. Es ist denkbar, die Wandung auch doppelschalig auszuführen, so daß diese von dem Wärmeübertragungsmittel durchströmt werden kann.

Vorteilhaft ist am Austritt des Hohlleiters oder Mikrowellengenerators ein Verteilungsmechanismus für die Mikrowellenstrahlung vorgesehen. Dieser kann ein mit Umlenkblättern versehener Rotor sein, welcher für eine bessere Verteilung der Mikrowellenstrahlung sorgt. Es ist jedoch genauso denkbar den Produktbehälter drehbar anzuordnen. Es ist zweckmäßig, den Produktbehälter an einer Wand der Kammer anzuordnen und die Mikrowellenstrahlung durch eine mikrowellendurchlässige Stelle der Kammer in den Produktbehälter zu führen, wobei der Verteilungsmechanismus innerhalb oder außerhalb der Kammer angeordnet sein kann. Der Verteilungsmechanismus kann z. B. rotierend oder stationär ausgebildet sein. Der Mechanismus sorgt für eine weitgehend homogene Verteilung der Mikrowellen, so daß sich diese gleichmäßig über die zu trocknenden Produkte verteilen. Die Anordnung des Mikrowellenverteilungsmechanismus außerhalb der äußeren Kammer ergibt eine besonders kompakte Bauweise. Der Verteilungsmechanismus des Mikrowellengenerators kann aber auch vorteilhaft deckenseitig oder seitlich an der inneren Kammer angeordnet werden. Die Mikrowellen werden in diesem Fall durch einen entsprechenden Hohlleiter durch die äußere Kammerwand zum Verteilungsmechanismus an der inneren Kammer geleitet.

Eine besonders einfache und kostengünstige Konstruktion ergibt sich dann, wenn der Produktbehälter als innere Kammer ausgebildet ist und aus einem gelochten Metallblech besteht. Um zu vermeiden, daß es an den Wänden der inneren Kammer zu Kondensationen kommt, kann die innere Kammer elektrisch heizbar sein. Vorteilhaft kann in der inneren Kammer auch eine Strahlungsheizung vorgesehen sein. Diese kann die innere Kammer als auch die zu trocknenden Produkte erwärmen.

Zweckmäßigerweise ist die innere Kammer oder ein in der inneren Kammer befindlicher Produktbehälter drehbar angeordnet. Die drehbare Kammer oder der drehbare Produktbehälter kann dann z. B. mit einem stationären Mikrowellen-Verteilungsmechanismus zusammenwirken. Dadurch kann sichergestellt werden, daß das zu trocknende Produkt weitgehend gleichmäßig der Mikrowellenstrahlung ausgesetzt ist. Um Pulver oder Granulate zu trocknen kann auch ein Rührmechanismus gemäß bekanntem Stand der Technik vorgesehen werden.

Vorteilhaft sind in der Saugleitung Mittel zum Drosseln oder Regeln der Saugleistung vorgesehen. Dies können z. B. zwei parallel geschaltete Ventile mit unterschiedlichen Leitwerten oder ein einzelnes Regelventil sein. Es ist außerdem zweckmäßig, ein regelbares Belüftungsventil oder mehrere zueinander parallel angeordnete Belüftungsventile mit unterschiedlichen Leitwerten vorzusehen, um den Druckanstieg in der Kammer in einer zeitabhängigen Rampenfunktion zu ermöglichen. Es können in den Kammern und/oder im Unterdrucksystem Sensoren zur Messung der Prozeßparameter, wie des Totaldrucks, der Temperatur und der Mikrowellenfeldstärke, vorgesehen sein. Die einzelnen Ventile und Sensoren der Vorrichtung können durch eine Mikroprozessorsteuerung gesteuert resp. kontrolliert werden, so daß der ganze Trocknungsprozeß automatisiert werden kann.

Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Vorrichtung sollen nun unter Bezugnahme auf die Figuren beschrieben werden. Es zeigt:

Fig. 1 eine schematische Ansicht einer Vakuum-Mikrowellen- Trocknungsvorrichtung im Schnitt,

Fig. 2 a) eine perspektivische Ansicht einer inneren Kammer (äußere Kammer nur angedeutet),
b) eine perspektivische Ansicht einer äußeren Kammer mit schlangenförmigen Leitungen und innen angeordneten Kühlflächen,

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht einer zylinderförmigen Kammer.

Die Vorrichtung 11 gemäß Fig. 1 umfaßt eine äußere, gasdicht verschließbare Kammer 13 und einen in dieser angeordneten Produktbehälter 15, welcher als eine weitere, innere Kammer ausgebildet ist. Die innere Kammer 15 besteht aus einem mikrowellenundurchlässigen Material und ist derart ausgebildet, daß Mikrowellenstrahlung, welche in diese geleitet wird, nicht in die äußere Kammer 13 dringen kann. Die innere Kammer 15 weist eine Vielzahl von Öffnungen 16 auf, durch welche flüchtige Bestandteile aus der Kammer 15 entweichen können.

Die äußere Kammer 13 ist mit einem Unterdrucksystem 17 verbunden. An den Innenwänden 19 der äußeren Kammer 13 sind Leitungen 21 angeordnet (s. Fig. 2b), die von einem Wärmeübertragungsmittel durchströmt werden können. Die Leitungen 21 verteilen sich vorzugsweise gleichmäßig über die Innenwände 19, so daß diese durch das Wärmeübertragungsmittel auf die gleiche Temperatur erwärmt oder gekühlt werden können. An den Anschlußstutzen 23, 23′ der Leitungen 21 ist zu diesem z. B. ein thermostatisierbares Wasserbad oder ein Kühlgerät 25 angeschlossen. Je nach Flüchtigkeit der abzutrennenden Bestandteile können dieselben im einen Fall durch Kühlen an den Innenwänden 19 kondensiert werden oder im anderen Fall, durch Erwärmen ein Kondensieren an den Wänden 19 verhindert werden. Im letzteren Fall erfolgt die Kondensation der flüchtigen Bestandteile an separaten Kühlflächen 29, welche in der Kammer 13 vorgesehen sind (Fig. 2b). Diese Kühlflächen 29 werden also dann eingesetzt, wenn zur Kondensation der flüchtigen Bestandteile eine tiefe Temperatur nötig ist. Durch die großflächigen Kühlflächen 29 und die damit verbundene Pumpwirkung kann das Produkt besonders rasch von flüchtigen Bestandteilen befreit werden.

Der Boden 31 der Kammer 13 kann zweckmäßigerweise eine Trichterform aufweisen, so daß die kondensierten, flüchtigen Bestandteile im Trichter gesammelt und über das Ventil 33 in den Kondensatbehälter 35 abgelassen werden können. Das gesammelte Kondensat kann sodann über das Ventil 37 dem Kondensatbehälter 35 entnommen werden.

Das oben schon erwähnte Unterdrucksystem 17 umfaßt eine Unterdruckquelle 39, mehrere in der Saugleitung 38 angeordnete Ventile 41, 43, 45, 47, einen Drucksensor 49, sowie einen Partikelfilter 51. Mit der Bezugsziffer 47 ist ein regelbares Belüftungsventil bezeichnet. Die Belüftung kann aber auch durch mehrere, zueinander parallel angeordnete Ventile mit unterschiedlichen Leitwerten erfolgen.

Die Ventile 43 und 45 haben einen unterschiedlichen Leitwert. Dadurch kann die Saugleistung der Unterdruckquelle 39 variiert werden. Die Ventile 43 und 45 können jedoch auch mehrere parallelgeschaltete Ventile mit unterschiedlichen Leitwerten sein oder durch ein einzelnes Regelventil, z. B. ein Membranventil, ersetzt werden. Durch die Ventile 43, 45 kann bei der Trocknung von feuchten, pulverisierten Produkten die anfängliche Saugleistung gedrosselt und damit verhindert werden, daß das Produkt verwirbelt wird und in die Saugleitung 38 gelangen kann. Außerdem ermöglichen die genannten Ventile die Einhaltung eines gewünschten Druckverlaufes während des Trocknungsprozesses.

Die Anschlußstelle 52 der Saugleitung 38 befindet sich vorteilhaft im Bereich der Kühlfläche 29. Dadurch werden die im angesaugten Gas vorhandenen, kondensierbaren Bestandteile größtenteils auf den Kühloberflächen 29 kondensiert und können nicht in Saugleitung 38 gelangen. Es ist jedoch denkbar, einen Kondensator in der Saugleitung 38 vorzusehen, damit unter Umständen noch vorhandene Reste der verdampften Bestandteile kondensiert und zurückgewonnen oder entsorgt werden können.

Die innere Kammer 15 besteht zweckmäßigerweise aus einem Lochblech. Der Lochdurchmesser kann klein sein, z. B. 1.5 mm. Dies stellt sicher, daß die in die innere Kammer 15 geleiteten Mikrowellen von z. B. einer Frequenz von 2.45 GHz nicht durch die Wände der inneren Kammer in die äußere Kammer 13 entweichen können. Andererseits können die flüchtigen Bestandteile durch die Löcher 16 praktisch ungehindert in die äußere Kammer 13 entweichen, wo diese kondensiert werden können.

Wie aus der Fig. 1 ersichtlich ist, kann die Kammer 15 an einer Wand der Kammer 13 angeordnet sein. Die beiden Kammern 13, 15 können zweckmäßigerweise eine gemeinsame Wand haben, welche an einer Stelle aus einem mikrowellendurchlässigen Material, z. B. Glas, gefertigt ist. Durch diese Stelle können die Mikrowellen z. B. direkt von außen in die innere Kammer 15 geleitet werden. Dadurch ergibt sich eine äußerst kompakte Bauweise. Deckenseitig in der Kammer 15 ist ein Mikrowellen- Verteilungsmechanismus 57 angeordnet, welcher stationär oder rotierend sein kann und für eine möglichst homogene Verteilung der abgestrahlten Mikrowellenstrahlung sorgt. Üblicherweise wird ein Umlenkschaufeln aufweisender Rotor vorgesehen. Es ist jedoch denkbar, einen stationären Verteilungsmechanismus mit einer drehbaren Kammer 13 zu kombinieren, um eine gleichmäßige Bestrahlung der zu trocknenden Produkte zu erreichen.

Der Mikrowellengenerator 56 kann auch in Abstand zur äußeren Kammer 13 angeordnet sein. In diesem Fall wird die Mikrowellenstrahlung mittels eines entsprechenden Hohlleiters durch die Wand zur äußeren Kammer 13, respektive in die innere Kammer 15 geleitet. Im Hohlleiter kann eine Weiche vorgesehen sein, um die aus der Kammer 15 reflektierte Mikrowellenstrahlung teilweise auszukoppeln. Mit Hilfe einer in den Hohlleiter ragenden Sonde kann dann die Intensität der reflektierten Mikrowellenstrahlung gemessen werden. Diese Information kann zur Feststellung des Endpunktes des Trocknungsprozesses verwendet werden. Die im Hohlleiter ausgekoppelte Mikrowellenstrahlung kann durch eine mikrowellendurchlässige Stelle geleitet und z. B. durch Wasser unschädlich gemacht werden.

Der Mikrowellenverteilungsmechanismus kann auch seitlich an der inneren Kammer 15 angeordnet sein. Bei solch einer Anordnung können die Türen oben angebracht sein, um die innere Kammer von oben be- und entladen zu können.

Die innere Kammer 15 ist durch eine Türe 55 von außen zugänglich. Zu diesem Zweck weist die äußere Kammer 13 an der selben Seitenwand ebenfalls eine Türe auf (nicht eingezeichnet), die zweckmäßig etwas größer als die Türe der inneren Kammer 15 ist. Durch die genannten Türen wird die innere Kammer 15 be- und entladen. Bei der Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einem automatisierten Trocknungsprozeß können die Türen miteinander verbunden sein, so daß sich diese durch einen Roboterarm gleichzeitig öffnen lassen. Es ist denkbar, die innere Kammer 15 auf Teleskopschienen anzuordnen, so daß diese zum Be- und Entladen aus der äußeren Kammer 13 herausgezogen werden kann.

Zur Gewährleistung einer hohen Sicherheit für das bedienende Personal, sind an den Türen Näherungsschalter 53, 54 angeordnet. Diese unterbrechen die Stromzufuhr zum Mikrowellengenerator 56 automatisch, wenn eine Person eine der Türen öffnen möchte.

In den Wänden der Kammer 15 sind Anschlußstellen für verschiedene Sensoren vorgesehen. So erweist es sich als zweckmäßig, einen Sensor 61 zur Messung der Mikrowellenfeldstärke in der Kammer 15 vorzusehen. Dadurch kann die Leistung je nach zu trocknendem Produkt angepaßt werden. Des weiteren ist ein Temperatursensor 63 zur Messung der Produkttemperatur vorgesehen.

In Fig. 2 ist die Anordnung der äußeren und der inneren Kammer 13, 15 näher dargestellt. Die Leitungen 21 sind an den Innenwänden der äußeren Kammer 13 schlangenförmig (Fig. 2b) angeordnet. Innerhalb der Kammer 13 sind zwei einander gegenüberliegende Kühlflächen 29 vorgesehen. Die beiden Kühlflächen 29 sind durch eine Leitung 65 miteinander verbunden sein, so daß lediglich zwei Durchführungen durch die Kammer 13 zum Anschluß an ein externes Kühlgerät 25 nötig sind.

Fig. 3 zeigt ein anderes zweckmäßiges Ausführungsbeispiel, bei welchem die innere Kammer 15 zylinderförmig ist.

Die Arbeitsweise der Vorrichtung soll nachfolgend beispielhaft dargestellt werden: Die zu trocknenden Teile werden zunächst in die innere Kammer 15 eingebracht. Im Falle eines Pulvers oder Granulats wird dieses z. B. in eine mikrowellendurchlässige Kunststoffschale gegeben und diese sodann in die Kammer 15 gestellt. Nach dem Verschließen der Türen der beiden Kammern 13, 15 wird das Unterdrucksystem 17 eingeschaltet und die Kühl­ respektive Heizkreisläufe in Gang gesetzt. Das Belüftungsventil 47 wird geschlossen und die Luft wird zunächst bei geschlossenem Ventil 43 und offenem Ventil 45, einem Drosselventil, d. h. bei reduziertem Saugvermögen, angesaugt, falls die Gefahr einer Verwirbelung der zu trocknenden Produkte besteht.

Sobald der Druck im Inneren der Kammer 13 einen bestimmten Wert unterschritten hat, wird das Ventil 45 geschlossen und das Ventil 43 geöffnet. Dadurch wird die Saugleistung erhöht und der Druck sinkt weiter ab. Gleichzeitig kann der Mikrowellengenerator 56 eingeschaltet werden. Bei Erreichen eines bestimmten Druckes wird das Ventil 43 wiederum geschlossen und das Ventil 45 geöffnet, um den erreichten Drucksollwert zu halten. Die flüchtigen Bestandteile kondensieren, je nach Betriebsweise entweder auf den Kühlflächen 29 oder den Wänden 19, und das Kondensat wird im trichterförmigen Boden 31 der äußeren Kammer 13 gesammelt.

Der Trocknungsvorgang kann z. B. beendet werden, wenn eine zuvor eingegebene Zeit abgelaufen ist, wenn ein bestimmter Enddruck oder eine bestimmte Temperatur erreicht ist. Es ist jedoch auch möglich, den Trocknungsprozeß zu stoppen, wenn bei gegebener Mikrowellenfeldstärke der Temperaturanstieg pro Zeiteinheit einen bestimmten Wert übersteigt. Dies ist dann der Fall, wenn die mikrowellenabsorbierenden, flüchtigen Bestandteile verdampft sind. Es ist aber auch möglich, die gemessenen Prozeßparameter wie Druck, Temperatur, Mikrowellenfeldstärke und Zeit in anderer Weise zu kombinieren, um den optimalen Endpunkt des Trocknungsprozesses zu bestimmen. Als besonders vorteilhaft hat sich erwiesen, wenn zur Endpunktbestimmung ein Teil der reflektierten Mikrowellen ausgekoppelt und die Intensität mit einer Sonde gemessen wird.

Nach der Beendigung des Trocknungsprozesses werden die Ventile 43 und 45 geschlossen und das Belüftungsventil 47 geöffnet, wobei zunächst nur wenig Luft eingelassen wird. Durch entsprechende Regelung des Ventils 47 oder durch den Einsatz von mehreren Belüftungsventilen mit unterschiedlichen Leitwerten kann der Druck in der Kammer 13 rampenförmig bis zum Umgebungsdruck erhöht werden. Dies ist besonders wichtig z. B. bei gewissen gepreßten oder spröden Produkten, die bei einem raschen Druckänderungen bersten könnten. Sobald der Druck in der Kammer 13 ausgeglichen ist, kann das im trichterförmigen Boden gesammelte Kondensat über das Ventil 33 in den Kondensatbehälter 35 abgelassen werden.

Claims (20)

1. Vorrichtung zum Trocknen von Produkten einer beliebigen Geometrie, Pulvern, Granulaten und dergleichen, insbesondere von elektrisch nichtleitenden Produkten, mit einer gasdicht verschließbaren Kammer (13) und einem in dieser angeordneten Produktbehälter (15) zur Aufnahme der zu trocknenden Produkte, einem Mikrowellengenerator und einem Unterdrucksystem, wobei der Mikrowellengenerator und das Unterdrucksystem mit der Kammer (13) in Verbindung stehen, dadurch gekennzeichnet, daß der Produktbehälter (15) aus einem leitenden, mikrowellen-undurchlässigen Material besteht, respektive als Faraday′scher Käfig ausgebildet ist, daß der Mikrowellengenerator über einen Hohlleiter oder direkt mit dem Produktbehälter (15) in Verbindung steht, und daß der Produktbehälter (15) eine Vielzahl von Öffnungen aufweist, so daß flüchtige Bestandteile aus dem Produktbehälter (15) in die Kammer (13) entweichen können.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlleiter eine Weiche zur Auskopplung eines Teils der reflektierten Strahlung und Mittel zum Messen der reflektierten Energie aufweist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Hohlleiter eine Sonde zur Messung der Mikrowellenfeldstärke angeordnet ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der äußeren Kammer (13) wenigstens eine Kühlfläche (29) zur Kondensation der verdampften Bestandteile vorgesehen ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel zum Kühlen der äußeren Kammer (13) vorgesehen sind.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß am Austritt des Hohlleiters oder des Mikrowellengenerators (56) ein Verteilungsmechanismus (57) für die Mikrowellenstrahlung vorgesehen ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Produktbehälter an einer Wand der Kammer (13) angeordnet ist und die Mikrowellenstrahlung durch eine mikrowellendurchlässige Stelle der Kammer (13) in den Produktbehälter (15) geführt ist, wobei der Verteilungsmechanismus (57) innerhalb oder außerhalb der Kammer (13) angeordnet sein kann.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die der Produktbehälter (15) als innere Kammer ausgebildet ist und aus einem gelochten Metallblech besteht.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Kammer (15) elektrisch heizbar ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Kammer drehbar ist oder ein in der inneren Kammer befindlicher Produktbehälter drehbar angeordnet ist.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Unterdrucksystem (17) eine Unterdruckquelle (39), eine Saugleitung (38) und Mittel zum Regeln oder Drosseln der Saugleistung der Unterdruckquelle (39) enthält.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß in der Saugleitung (38) zwei parallel geschaltete Ventile (43, 45) mit unterschiedlichen Leitwerten vorgesehen sind.

13. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß in der Saugleitung (38) ein Regelventil vorgesehen ist.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß ein regelbares Belüftungsventil (47) oder mehrere zueinander parallel angeordnete Belüftungsventile mit unterschiedlichen Leitwerten vorgesehen sind, um den Druckanstieg in der Kammer (13) in einer zeitabhängigen Rampenfunktion zu ermöglichen.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß in den Kammern (13, 15) und/oder im Unterdrucksystem (17) Sensoren (49, 61, 63) zur Messung der Prozeßparameter vorgesehen sind.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß Sensoren zur Messung des Totaldrucks (49), der Temperatur (63) und der Mikrowellenfeldstärke (61) vorgesehen sind.

17. Verfahren zum Trocknen von Produkten einer beliebigen Geometrie, Pulvern, Granulaten und dergleichen, insbesondere von elektrisch nichtleitenden Produkten, in einer gasdicht verschließbaren Kammer (13) durch Erzeugen eines Unterdruckes und Mikrowelleneinstrahlung, dadurch gekennzeichnet, daß die Mikrowellen ausschließlich in einen mikrowellenundurchlässigen Produktbehälter (15) geleitet werden, welcher in der Kammer (13) angeordnet ist und mit derselben durch eine Vielzahl von Öffnungen in Verbindung steht, so daß die verdampften Bestandteile durch Öffnungen der inneren Kammer (15) in die äußere Kammer (13) entweichen.

18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die verdampften Bestandteile in der äußeren Kammer kondensiert werden.

19. Verfahren nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Intensität der reflektierte Strahlung gemessen wird und als Kriterium für den Trockenzustand des Produktes verwendet wird.

20. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß zu Beginn des Trocknungsprozesses der Druck in der äußeren Kammer durch Drosselung des Saugvermögens so langsam abgesenkt wird, daß keine Verwirbelung der noch feuchten Produkte erfolgt, daß anschließend das Saugvermögen der Unterdruckquelle (39) in Stufen oder kontinuierlich erhöht wird, bis ein bestimmter Druck erreicht wird und daß nach Abschluß des Trocknungsprozesses der Druck langsam, z. B. rampenförmig, durch Einlassen von getrockneter Luft oder Gas auf Umgebungsdruck erhöht wird.