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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen industriellen Mikrowellenofen
für die
thermische Behandlung von Produkten, wie auch ein Verfahren das damit
ausgeführt
wird, insbesondere zum Abtöten von
Insekten in Holz.
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Obwohl
die Erfindung für
die thermische Behandlung aller Arten von Produkten verwendet werden
kann, bezieht sich die vorliegende Erfindung auf das Trocknen von
Holz, insbesondere zum Abtöten von
Insekten und Larven, wie die „Lictus
Brunneus", die in
dem Holz vorhanden sein kann.
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Solche
Mikrowellenofen für
die thermische Behandlung von Produkten auf industrieller Größe sind
bereits aus dem Niederländischen
Patent No 8103118 bekannt, wobei die zu behandelnden Produkte durch
den Ofenraum eines Mikrowellenofens auf einem Transportband geführt werden
und wobei diese Produkte durch Mikrowellen erhitzt werden, die aus
einer Anzahl von kleineren Magnetrons (Magnetfeldröhren) kommen,
die an der Außenseite
des Ofenraumes auf einer Seite angeordnet sind und durch Heißluftströme erhitzt
werden, die andererseits von dem Kühlen der Magnetrons kommen.
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Die
Mikrowellen werden von den Magnetrons zu dem Ofenraum über Wellenleiter
geführt,
die in Öffnungen
in der oberen Wand des Ofenraums hineinfließen, die Mikrowellen werden
ferner in die zuvor genannten Öffnungen
in dem Ofenraum mittels Antennenradiatoren abgestrahlt, wobei die
zuvor genannten Luftströme
in den Ofenraum mittels getrennter Öffnungen in den Seitenwänden hineingeblasen werden.
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Ein
anderer Mikrowellenofen nach dem Stand der Technik ist durch die
GB 943500 beschrieben.
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Obwohl
solche bekannten Mikrowellenofen im Allgemeinen gute Ergebnisse
erzielen, wurde in der Praxis in manchen Fällen herausgefunden, dass die
zu behandelnden Produkte, in Abhängigkeit
ihrer Natur und Form, in unregelmäßiger Weise erhitzt werden
und, dass insbesondere an Orten gegenüberliegend den Antennenradiatoren
die Temperatur des Produkts auf schädliche Werte ansteigen kann, wodurch
im Ergebnis die Produkte lokal überhitzt werden,
wobei die thermische Behandlung der Produkte sich an anderen Orten
als ungenügend
erweist.
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Ein
anderer Nachteil solcher bekannter Mikrowellenofen ist, dass um
die Insekten in dem Holz zu bekämpfen,
wobei es für
das Holz wichtig ist, mit ausreichend hohen Temperaturen für eine ausreichende
Dauer behandelt zu werden, relativ viel Energie verbraucht wird.
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Die
vorliegende Erfindung hat die Aufgabe, die zuvor genannten und andere
Nachteile durch Bereitstellen eines industriellen Mikrowellenofens
zu beseitigen, der es möglich
macht, thermische Produkte in einer effizienten, ökonomischen
und gleichmäßigen Weise
zu erhitzen, um sie zu trocknen und/oder Insekten und Larven zu
bekämpfen,
die in dem Produkt vorhanden sein könnten.
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Diesbezüglich betrifft
die Erfindung einen industriellen Mikrowellenofen für die thermische
Behandlung von Produkten, der im Wesentlichen aufweist: einen Ofenraum,
der durch ein Metallgehäuse begrenzt
ist; ein oder mehrere Magnetrons, mit denen ein oder mehrere Wellenleiter
verbunden sind, welche in den Ofenraum mit einem Ausgang über Öffnungen
in einer oberen Wand des vorgenannten Gehäuses geöffnet sind; ein oder mehrere
Antennenstrahler, die in den zuvor genannten Ausgängen angeordnet
sind, eine Einrichtung in der Form von Ventilatoren zum Kühlen der
Magnetrons durch Gasflüsse,
wobei ein Teil der vorgenannten Gasflüsse in den Ofenraum über die
vorgenannten Wellenleiter geblasen werden und Zirkulatoren oder
Isolatoren, die Ferrite beinhalten, sind in den Wellenleitern derart
angeordnet, dass der mindestens eine Teil der Gasflüsse in den
Ofenraum über
die Zirkulatoren oder Isolatoren geblasen wird.
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Da
die Gasflüsse
und die Mikrowellen in den Ofenraum über dieselben Wellenleiter
geführt
werden, haben sie die gleiche Richtung, wenn sie die Wellenleiter
verlassen, daher enden die Gasflüsse auf
den zu behandelnden Produkten an Orten gegenüberliegend den Antennenradiatoren,
die hauptsächlich
durch den Mikrowellenofen erhitzt werden, sodass die Gasflüsse einen
kühlenden
Effekt auf diese Orte ausüben,
wobei sie an anderen Orten, wo die Mikrowellen weniger konzentriert
sind, eher einen aufheizenden Effekt aufweisen.
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Dies
ermöglicht
den Vorteil, dass Gasflüsse einen
stabilisierenden Effekt aufweisen, falls Temperaturspitzen in bekannten
Mikrowellenöfen
an Orten gegenüberliegend
der Antennenradiotoren auftreten, und dass die Produkte dementsprechend
in einer gleichmäßigeren
Weise behandelt werden.
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Die
Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Behandeln von Produkten,
insbesondere zum Abtöten
von Insekten und Larven in Holz, wobei das Verfahren hauptsächlich im
kurzen Aufheizen des Holzes in einem Mikrowellenofen besteht, gemäß der Erfindung
bis zu einer Temperatur, die, wenn es den Mikrowellenofen verlässt, merkbar
höher als
die minimale Abtötungstemperatur
für Insekten
und Larven ist und nachfolgend das Holz außerhalb des Mikrowellenofens
abkühlen
lässt,
wobei die vorgenannte Temperatur, wenn es den Mikrowellenofen verlässt, so
ist, dass nachdem das Holz auf die minimale Abtötungstemperatur abgekühlt ist,
alle Insekten und Larven getötet
sein werden.
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Ein
Vorteil dieses Verfahrens ist, dass weniger Energie zum Abtöten von
Insekten und Larven auf diese Weise benötigt wird, als mit den zuvor
bekannten Verfahren, bei welchen das Holz weniger stark aber für längere Zeitspannen
aufgeheizt wird, um sicherzustellen, dass alle Insekten und Larven abgetötet sind
und wobei die Abkühlphase
außerhalb des
Ofens nicht berücksichtigt
wird.
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Um
besser die Eigenschaften der Erfindung zu erläutern, werden zwei bevorzugte
Ausführungsformen
eines industriellen Mikrowellenofens gemäß der Erfindung und eines damit
angewandten Verfahrens beispielhaft beschrieben, ohne darauf in
irgendeiner Weise beschränkt
zu sein, mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen, in welchen:
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1 schematisch
einen Mikrowellenofen gemäß der Erfindung
für die
thermische Behandlung von Holzbrettern perspektivisch darstellt;
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2 einen
Abschnitt gemäß der Linie
II-II in 1 darstellt;
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3 eine
Kurve einer Temperaturänderung darstellt,
die für
die Behandlung eines Holzes zum Töten von Insekten und Larven
angewandt wird;
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4 stellt
eine Variante der 2 dar.
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Die 1 und 2 stellen
einen industriellen Mikrowellenofen 1 gemäß der Erfindung
für die thermische
Behandlung von Produkten 2 dar, in diesem Fall für die Behandlung
von Holzbrettern.
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Der
Mikrowellenofen 1 ist mit einem Transportband 3 für die zu
behandelnden Produkte 2 versehen. Das Transportband 3 besteht aus
einem Endlosband 4, das vorzugsweise mit Perforationen 5 versehen
ist und das über
zwei oder mehrere Rollen 6 bzw. 7 geführt wird,
die an einem Rahmen gelagert sind, der nicht in den Figuren dargestellt
ist, wobei eine Rolle 6 mit einem Antrieb 8 in
der Form eines Motors oder ähnlichem
versehen ist.
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Das
zuvor genannte Transportband 3 ist vorzugsweise in einem
Metallgehäuse
angeordnet, das aus einem zentralen Gehäuse 9 ohne einer Unterseite
auf einer Seite besteht und sich über die Breite des Transportbandes 3 erstreckt
und aus höheren
Gehäusen 10 bzw. 11,
die hauptsächlich
geschlossen sind, die auf jeder Seite des Transportbandes 3 an den
Seitenwänden
des zentralen Gehäuses 9 angeordnet
sind, wobei eine Öffnung 12 in
diesen Gehäusen 10 und 11 vorgesehen
ist, zum Beispiel an der Unterseite, die durch einen Filter 13 abgedeckt
ist.
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Obwohl
hier ein zentrales Gehäuse
dessen Unterseite offen ist als Beispiel beschrieben ist, ist nicht
ausgeschlossen, dass gemäß einer
Variante, die nicht dargestellt ist, das zentrale Gehäuse 9 mit einer
versiegelten Unterseite versehen ist, wobei der obere Teil des Endlosbandes 4 in
diesem Gehäuse durch
das zentrale Gehäuse 9 über Öffnungen
in der Vorderwand und Rückwand
des zentralen Gehäuses 9 geführt wird.
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Auf
jeder Seite des Transportbandes 3 sind an dem Mikrowellenofen
eine Anzahl von röhrenförmigen Wellenleitern 14 bzw. 15,
einander gegenüberliegend
angeordnet, die mit einem vertikalen Teil 16 an der inneren
Seite der Seitenwände 17 und 18 der Gehäuse 9 und 10 einander
zugewandt sind, angeordnet sind, und mit einem horizontalen Teil 19 durch Öffnungen
in den obengenannten Seitenwänden 17 und 18 angeordnet
sind, und an der oberen Wand 20 des zentralen Gehäuses 9 befestigt
sind, wobei sich diese horizontalen Teile 19 vorzugsweise
kreuzweise zu der Transportrichtung und nach oben zu beinahe der
Mitte der oberen Wand 20 erstrecken.
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Beide
entfernten Enden der Wellenleiter 14 und 15 sind
mittels von Endwänden 21 bzw. 22 versiegelt.
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An
jedem Wellenleiter 14 und 15, auf der Höhe des oberen
Endes des vertikalen Teils 16 ist ein Kanal 23,
dessen Auslass mit einer lateralen Öffnung 24 in der Wand
des betroffenen Wellenleiters 14, 15 versehen
ist, und in welchem ein Magnetron 25 angeordnet ist, der
seine Antenne 26 in den Wellenleiter 14, 15 steckt,
und der über
einen Transformer 27 versorgt wird, der in dem Gehäuse 9, 10 angeordnet
ist.
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Der
Mikrowellenofen 1 ist mit einer Einrichtung zum Kühlen der
Magnetrons 25 in der Form von Lüftern 28 versehen,
die an den Eingängen
der zuvor genannten Kanäle 23 aufgerichtet
sind.
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Jeder
Wellenleiter 14, 15 ist über im Wesentlichen über die
gesamte Länge
des horizontalen Teils 17 mit einem nach unten gerichteten
Auslass 29 versehen, der sich in das zentrale Gehäuse 9 über eine Öffnung in
der oben genannten oberen Wand 20 öffnet.
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In
den vorgenannten Öffnungen 29 der
Wellenleiter 14 und 15 sind eine Anzahl von Antennenradiatoren 30 mit
gleichmäßigen Abständen zueinander
angeordnet, die hier als Dipole beispielhaft dargestellt sind, aber
die auch in der Form von Messleitungen, Leckwellen oder ähnlichem
realisiert werden können.
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Die
Arbeitsweise und Verwendung des industriellen Mikrowellenofens 1 ist
sehr einfach und wie folgt.
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Das
zu behandelnde Produkt 2 wird auf das Transportband 3 aufgeladen
und somit unter das zentrale Gehäuse 9 transportiert.
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Während dieses
Transports werden die Magnetrons 25 angeregt und die Mikrowellen 31,
die durch die Magnetrons 25 erzeugt werden, werden in das
zentrale Gehäuse 9 über die
Wellenleiter 14, 15 und die Antennenradiotoren 30 auf
die zu behandelnden Produkte 2 abgestrahlt, als Ergebnis
werden die Produkte 2 erhitzt.
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Der
Raum 32, der durch das zentrale Gehäuse und das Transportband 3 begrenzt
ist, formt daher den aktuellen Ofenraum des Mikrowellenofens 1.
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Gleichzeitig
mit den Magnetrons 25 werden auch die Lüfter 28 eingeschaltet,
wodurch die Luft in die Öffnungen 12 und
Filter 13 gezogen wird und in die Kanäle 23 zum Kühlen der
Magnetrons 25 geblasen wird.
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Die
erhitzte Kühlluft
wird ferner durch den Ofenraum 31 über die Wellenleiter 14 und 15 weitergeleitet,
wobei die Kühlluft
durch die Pfeile P dargestellt, über
die zu behandelnden Produkte 2 bläst und nach außen über das
Transportband 2 geleitet wird.
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Die
Kühlluft
folgt im Wesentlichen dem gleichen Pfad wie die Mikrowellen 31,
wodurch an den Antennenradiatoren 30 gegenüberliegenden
Orte, wo die Mikrowellen 31 am meisten konzentriert sind, der
Luftfluss einen kühlenden
Effekt aufweist und wodurch die Produkte in einer gleichmäßigeren
Weise als in dem bekannten Mikrowellenofen erhitzt werden.
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Es
ist offensichtlich, dass in Abhängigkeit
der Natur der zu behandelnden Produkte und der benötigten Behandlung
es möglich ist
Vorteile der Leistung und Anordnung der Magnetrons 25 und
Antennenradiotoren 30, wie auch der Geschwindigkeit des Transportbandes 3 die
Dauer der Behandlung wie benötigt
angepasst werden kann.
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Eine
praktische Realisierung eines Mikrowellenofens gemäß der Erfindung
zum Behandeln von Holz, insbesondere zum Trocknen von Holz und zum Abtöten von
Insekten und Larven der „Lictus
Brunneus" Familie
wird nachfolgend beispielhaft beschrieben.
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Für diese
Anwendung werden gute Ergebnisse mit einem Mikrowellenofen 1 erreicht,
wobei 16 Magnetrons jeweils mit einer Leistung von 2 kW in jedem
Gehäuse 10 und 11 bereitgestellt
werden, die bei einer Frequenz von 2450 Hz betrieben werden, die
mit einem Abstand von etwa 25 Zentimetern zueinander angeordnet
sind und wobei jedes Mal 16 Antennenradiatoren 30 in den
Auslassen 29 der Wellenleiter 14 und 15 vorgesehen
sind.
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3 stellt
die Temperaturkurve des Produkts 2 während einer Behandlung in der
oben beschriebenen praktischen Ausführung dar.
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Um
die „Lictus
Brunneus" abzutöten, ist
es wichtig, dass die Temperatur T des zu behandelnden Produkts 2 eine
minimale Abtötungstemperatur
TMIN von etwa 60° C
für eine
Dauer DS für
etwa 280 Sekunden überschreitet.
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Die
Kurve in 3 zeigt, dass dies durch ein kurzes
Aufheizen des Produkts 2 zwischen dem Zeitpunkt A, an dem
das Produkt in den Mikrowellenofen 1 eintritt und dem Zeitpunkt
B, an dem das Produkt den Mikrowellenofen 1 verlässt, so
ist, dass wenn das Produkt den Mikrowellenofen 1 verlässt, eine Temperatur
TB von mindestens 70° C
erreicht wird, die bedeutend höher
als die zuvor genannte Abtötungstemperatur
ist.
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Nachdem
das Produkt außerhalb
des Mikrowellenofens 1 ist, kühlt das Produkt 2 schrittweise
ab und erreicht die vorgenannte Abtötungstemperatur TMIN wieder
zu dem Zeitpunkt C.
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Die
Geschwindigkeit des Transportbandes 3 wird so angepasst,
dass die Temperatur TB des Produkts 2, wenn es den Mikrowellenofen 1 verlässt, ausreichend
groß für die Zeitspanne
(C-D), während der
die Temperatur T des Produkts höher
als TMIN ist, um mindestens gleich der vorgenannten Dauer DS zu
sein, welche zum effizienten Abtöten
der Insekten und der Larve benötigt
wird.
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Mit
dem bekannten Mikrowellenofen wird das Produkt 2 während der
gesamten Dauer DS aufgeheizt, die viel mehr Energie verbraucht,
verglichen zu dem erfindungsgemäßen Verfahren,
wobei das Produkt 2 nur kurz aufgeheizt wird.
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Es
ist offensichtlich, dass anstelle von Luft andere Gase verwendet
werden können,
um die Magnetrons 25 aufzuheizen und die Produkte 2 zu
behandeln, wobei die Öffnungen 12 in
der unteren Seite der Gehäuse 10 und 11 in
diesem Fall zum Beispiel mit einer Gasversorgung oder ähnlichem
verbunden sein können.
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Zum
Beispiel können
somit Insektizidgase verwendet werden, um die Insekten und Larven
abzutöten.
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Eine
andere Anwendung ist die Verwendung von Stickstoff, das zum Beispiel
im Notfall zum Löschen
eines möglichen
Feuers in dem Mikrowellenofen 1 verwendet werden kann.
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Auf
diese Weise kann das Klima in dem aktuellen Ofenraum 31 perfekt
in Abhängigkeit
der benötigten
Anwendung angepasst werden.
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4 stellt
eine Variante eines Mikrowellenofens 1 gemäß der Erfindung
dar, wobei zusätzliche Lüfter 28 in
diesem Fall an den Öffnungen 12 der
Gehäuse 10 und 11 angeordnet
sind, die den Vorteil bieten, dass größere Kühlflussraten realisiert werden können, die
darüber
hinaus entlang der vorgenannten Transformer 27 zum besseren
Kühlen
dieser letzteren geführt
werden können.
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In
die Wellenleiter 14 und 15 sind in diesem Fall
Zirkulatoren 32 und/oder Isolatoren in der bekannten Weise
eingesetzt und aus Sicherheitsgründen
mit einem Kern auf Ferritbasis versehen.
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In
den bekannten Vorrichtungen erzeugen diese Zirkulatoren 32 und
Isolatoren häufig
Probleme aufgrund eines Lufteindringens auf der Höhe der Ferrite
aufgrund der Luftfeuchtigkeit in den Wellenleitern.
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In
dem Fall der Erfindung jedoch gibt es keine solchen Probleme, da
die Luft oder der Gasfluss in den Wellenleitern für eine ausreichende
Abführung der
Feuchtigkeit führt.
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Obwohl
in den Figuren die Wellenleiter 14 und 15 an der
oberen Wand der jeweiligen anderen Verlängerung angeordnet sind, ist
nicht ausgeschlossen, dass diese Wellenleiter 14 und 15 in
gekreuzter Beziehung zueinander angeordnet sind und sich vorzugsweise über die
gesamte oder nahezu die gesamte Breite der oberen Wand 20 dieses
Gehäuses
erstrecken.
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Die
Erfindung ist in keinem Fall durch die oben genannten Ausführungsbeispiele
beschränkt, die
beispielhaft angegeben sind und in den beigefügten Zeichnungen dargestellt
sind. Im Gegenteil kann ein solcher industrieller Mikrowellenofen
gemäß der Erfindung
und des damit angewendeten Verfahrens in allen Varianten gebildet
werden, wobei es immer noch in dem Umfang der Erfindung bleibt.