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Einrichtung zur Wärmebehandlung von Stoffen im elektrischen Wechselfeld
Bei der Behandlung, beispielsweise bei der Trocknung von Stoffen, der Sterilisierung
von Nahrungsmitteln oder der Vernichtung von Kleinlebewes.en (Entwesung) oder der
Vulkansierung von Gummi im elektrischen Wechselfeld hat es sich gezeigt, daß die
Ermittlung der für die entsprechende Erwärmung erforderlichen Feldstärke und der
notwendigen Behandlungszeit vergleichsweise große Schwierigkeiten bereitet. Bekanntlich
ergeben einerseits die auf der niederfrequenten Seite einer Einrichtung zur Erzeugung
eines hochfrequenten Wechselfeldes durchgeführten Strom-, Spannungs- und Leistungsmessungen
keinen sicheren Anhalt über die Leistungsaufnahme des zu behandelnden Gutes, andererseits
sind diese Messungen auf der Hochfrequenzseite äußerst schwierig durchzuführen.
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Auch die Messungen der Temperaturen an dem zu behandelnden Gut sind
nicht ohne weiteres möglich, insbesondere dann nicht, wenn es sich um eine kontinuierliche
Behandlung bei bewegtem Gut handelt. Außerdem sind die festgestellten Temperaturen
des Gutes nicht immer ein eindeutiges Zeichen für die Wirksamkeit der Kurzwellenbehandlung.
So kommt es z. B. bei der Beurteilung der sterilisierenden Wirkung eines Ultrakurzwellenfeldes
auf Stoffe nicht in jedem Falle darauf an, welche Temperaturen der betreffende Stoff,
meistens Nahrungs- oder Genußmittel, im elektrischen Wechselfeld annimmt.
Die
Erfindung hat den Zweck, die vorgenannten Schwierigkeiten zu beseitigen und eine
leicht zu übersehende und kontrollierbare Durchführung der Behandlung von Stoffen
in einem elektrischen Wechselfeld zu ermöglichen.
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Die Erfindung besteht in einer Einrichtung zum Behandeln von Stoffen
im elektrischen Wechselfeld, insbesondere im Ultrakurzwellenfeld, mit Wellenlängen
unter etwa ioö m, wobei zur Feststellung, Überwachung und Regelung der für die Durchführung
der Behandlung des Gutes erforderlichen Bedingungen, wie z. B. Stärke des elektrischen
Wechselfeldes, Leistungsaufnahme und Temperatur des zu behandelnden Gutes, gleichzeitig
oder abwechselnd mit dem Gut ein oder mehrere Testkörper mit je einer Temperaturanzeigevorrichtung
in dem elektrischen Wechselfeld angeordnet sind. Dieser Testkörper besteht zweckmäßigerweise
aus einem homogenen Stoff, z. B. Asbest, oder einer keramischen Masse, der sich
unter dem Einfluß des elektrischen Wechselfeldes, beispielsweise eines hochfrequenten
Kondensators oder Spulenfeldes, erhitzt.
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Zur Feststellung der Temperaturzunahme dieses Testkörpers, und zwar
zweckmäßigerweise in dessen Innern, werden geeignete Temperaturmeßvorrichtungen,
wie Thermometer oder ein Thermoelement, verwendet. Die während einer Behandlung
eintretende Temperaturzunahme des Testkörpers ist ein Maß für die während der Behandlungszeit
im Hochfrequenzfeld wirkende Feldstärke und gibt damit auch ein Maß für die Leistungsaufnahme
des zu behandelnden Gutes.
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Die Einrichtung gemäß der Erfindung kann je nach den vorliegenden
Verhältnissen bei der Durchführung der Hochfrequenzbehandlung von Stoffen verschiedenartig
ausgebildet und zur Anwendung gebracht werden. So wird man z. B. bei einem absatzweise
geführten Betrieb, bei dem gleichartige Körper nacheinander der Einwirkung eines
elektrischen Wechselfeldes ausgesetzt werden, gleichzeitig mit dem zu behandelnden
Gut einen Testkörper in dem Feld anordnen und die Feldstärke und Behandlungsdauer
so regeln, daß- die Temperaturmeßeinrichtung eine bestimmte, durch Vorversuche ermittelte
Temperaturzunahme des Testkörpers anzeigt.
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Bei ununterbrochener Durchführung der Behandlung, bei der normalerweise
das zu behandelnde Gut durch das elektrische Wechselfeld, z. B. mittels eines laufenden
Bandes, hindurchgeführt wird, können sowohl der Testkörper als auch der Temperaturmesser
gleichzeitig mit dem Gut fortbewegt werden. Auch in diesem Fall muß die Temperatur
des Testkörpers nach Durchlaufen des Hochfrequenzfeldes die durch Vorversuche ermittelte
Zunahme aufweisen, wenn das zu behandelnde Gut in eben ausreichendem Maße behandelt
worden sein soll. Werden die einzuhaltenden Werte bei der Messung der Temperatur
des Testkörpers während der Behandlung des Gutes nicht erreicht, ist also die Temperaturanzeige,
z. B. des Thermometers, zu niedrig, so kann ein Ausgleich dadurch herbeigeführt
werden, daß die Feldstärke des elektrischen Wechselfeldes durch Erhöhung der Elektroden-
oder Spulenspannung vergrößert wird. Es ist aber auch möglich, gegebenenfalls die
Frequenz des Wechselfeldes oder die Behandlungszeit des Gutes zu erhöhen, d. h.
bei in Bewegung befindlichem Gut die Durchlaufgeschwindigkeit durch das Wechselfeld
zu erniedrigen.
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Wird einte zu weit gehende Mnwirkung des Wechselfeldes auf den Testkörper
und damit auf das zu behandelnde Gut festgestellt, so werden die vorstehend erwähnten
Maßnahmen im umgekehrten Sinne zur Anwendung gebracht.
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Der Gegenstand der Erfindung ist in der Zeichnung beispielsweise und
in schematischer Form in mehreren Ausbildungen und mehreren Anwendungsmöglichkeiten
dargestellt.
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In der Fig. i ist der zu behandelnde Stoff i zwischen zwei Elektroden
2 und 3, zwischen denen sich ein elektrisches Wechselfeld ausbildet, angeordnet
Die Zuführungsleitungen zu den Elektroden sind mit 4. und 5 bezeichnet. In dem elektrischen
Wechselfeld ist in einer geeigneten Aufnahmevorrichtung 6 der Testkörper 7 angebracht.
Während der Teil 6 möglichst aus einem Stoff besteht, bei denn ein elektrisches
Wechselfeld keine Wirkungen zeigt, besteht der Testkörper 7 aus einer homogenen
Masse, die sich im elektrischen Wechselfeld erhitzt. Für die Feststellung der Temperatur
des Körpers 7 ist in dem dargestellten Fall ein Thermometer 8 vorgesehen, dessen
Temperaturanzeiger in üblicher Weise abgelesen wird. Selbstverständlich muß das
Thermometer so ausgebildet oder angeordnet sein, daß es von dem elektrischen Wechselfeld
ebenfalls in keiner Weise beeinflußt wird.
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Die Behandlung des Stoffes i im elektrischen Wechselfeld geht etwa
in der Weise vor sich, daß er der Einwirkung des Feldes so lange ausgesetzt wird,
bis der Testkörper die in einem Vorversuch für eine ausreichende Behandlung festbestellte
Temperaturzunahme aufweist. Danach wird der behandelte Stoff i aus dem Wechselfeld
entfernt und durch neues, gleichartiges, noch nicht behandeltes Gut ersetzt. In
einem derartigen unterbrochenen Betrieb werden demnach gleichartige Stoffe nacheinander
der Einwirkung des Wechselfeldes ausgesetzt und mit Hilfe des Testkörpers einer
untereinander vollkommen gleichmäßigen !Einwirkung der Feldenergie unterworfen.
Der Testkörper kann dabei, wie in dem in dexe Fig. i i dargestellten Fall, in dem
Feld fest angeordnet sein, es ist aber auch möglich, diesen und die Temperaturmeßeinrichtung
gleichzeitig mit dem jeweils zu behandelnden Körper in das Feld einzubringen.
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In der Fig. 2 ist eine Einrichtung für die kontinuierliche Behandlung
von Stoffen in einem elektrischen Wechselfeld dargestellt. Das Gut i, das in bekannter
Weise auf einem Förderband 9 in der Pfeilrichtung fortbewegt wird, gelangt dabei
durch i ein zwischen zwei Elektroden ausgebildetes elektrische
s
Wechselfeld. Der besseren Übersicht wegen ist in der Fig. 2 die vordere Elektrode
weggenommen und nur die hinter dem Gut liegende Elektrode io eingezeichnet. Auf
dem Gut, und zwar in gleichmäßigen Abständen voneinander, sind mehrere Testkörper
7 mit den dazugehörigen Temperaturmeßeinrichtungen 8 angeordnet. Zeugt die jeweilige
Einrichtung, die gemeinsam mit dem Testkörper und dem Gut weiterbewegt wird, nach
Verlassen des Wechselfeldes die durch Vorversuche ermittelte Temperatur, so ist
die Gewähr dafür gegeben, daß der zu behandelnde Stoff in gleichem Umfange wie der
bereits vorher durch das Wechselfeld hindurchbewegte der Feldeinwirkung ausgesetzt
wurde.
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Die Fig. 3 zeigt die Einrichtung gemäß der Erfindung, bei der nicht
ein aus einzelnen Stücken bestehendes Gut, sondern Schüttgut, z. B. Getreide, behandelt
wird. Zwischen den Elektroden :2 und 3 befindet sich auf einem Förderband g das
Gut i, das durch das elektrische Wechselfeld hindurchbewegt wird. Der Testkörper
7 ist innerhalb des Gutes i angeordnet, während die Temperaturanzeigevorrichtung
8, z. B. ein Thermometer, so angebracht ist, daß es von außen abgelesen werden kann.
Wie bei der Einrichtung in Fig. 2, ist es auch bei der Ausbildung gemäß Fig. 3 notwendig,
in das Gut in gewissen Abständen einen Testkörper mit Thermometer anzuordnen. Die
Behandlung des Gutes erfolgt in der gleichen, wie bereits vorstehend bei bewegtem
Gut beschriebenen Weise.
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Wird das Gut senkrecht von oben nach unten durch ein Wechselfeld hindurchbewegt,
so erfolgt die Ausbildung der Einrichtung nach Fig. q.. Das Gut i gelangt durch
einen Aufgabetrichter i i in das zwischen den Elektroden 2 und 3 bestehende Wechselfeld,
strömt durch dieses hindurch und verläßt es durch den Auslauf 12, um beispielsweise
durch ein Förderband g: weiterbewegt zu werden. Der Testkörper 7 und die Temperaturmeßvorrichtung
8 durchwandern zusammen mit dem Gut von oben nach unten das Hochfrequenzfeld, wobei
man durch Fenster od. dgl. erreichen kann, daß die Temperatur auch während des Durchlaufes
abgelesen werden kann.
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In der Fig. 5 ist eine Ausbildung des Erfindungsgegenstandes dargestellt,
bei der die Überwachung der Behandlung des auf einem Förderband fortbewegten Gutes,
also bei kontinuierlichem Betrieb, mittels eines einzigen feststehenden Testkörpers
und nur einer Temperaturmeßeinrichtung durchgeführt wird. Das Gut i wird auf einem
Förderband g in der Pfeilrichtung durch das zwischen den Elektroden 2 und 3 bestehende
elektrische Wechselfeld hindurchbewegt. Der Testkörper 7 mit der Temperaturmeßeinrichtung
8, einem Thermometer, das in dem dargestellten Falle durch eine Üffnung der oberen
Elektrode 2 hindurchgeführt ist, befindet sich dauernd in dem Hochfrequenzfeld.
Der Testkörper wird dabei in gleichmäßiger Weise abgekühlt, bei der gezeigten Anordnung
z. B. durch einen durch das Gebläse 13 erzeugten Luftstrom, der durch eine ;Einstellklappe
14 regelbar ist. Bei einer bestimmten Luftmenge und einer bestimmten Feldstärke
und Frequenz wird sich zwischen der dem Testkörper zugeführten und der durch die
Kühlung abgeführten Wärmemenge ein Gleichgewichtszustand einstellen, dessen Temperaturhöhe
der Testkörper 7 annimmt und das Thermometer 8 anzeigt. Diese Anzeige des Thermometers
ist dann ein Maß für die wirksame Feldstärke des ele-lctrischen Wechselfeldes, und
es ist daher möglich, an Hand der Temperaturanzeige Feldstärke oder Frequenz oder
die Geschwindigkeit des bewegten Gutes so einzustellen, daß eine vollkommen gleichmäßige
Behandlung des Gutes im elektrischen Wechselfeld stattfindet.
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Zur Erleichterung der Bedienung der Einrichtung und Überwachung und
Durchführung der Behandlung kann für die Temperaturanzeige ein normales Thermometer
oder auch eine Einrichtung zur Temperaturfernanzeige verwendet werden. Bei diesen
Einrichtungen können weiterhin in bekannter Weise Kontakte vorgesehen sein, die
bei Unterschreiten oder bei Überschreiten -der zulässigen Temperaturgrenzen optische
oder akustische Signale in Tätigkeit setzen. Es ist auch möglich, durch diese Kontakte
über geeignete, an sich bekannte Relaiseinrichtungen eine selbsttätige Einstellung
der Feldstärke oder der Frequenz des Wechselfeldes oder der Förderbandgeschwindigkeit
herbeizuführen, so .däß also die Überwachung und Regelung der Behandlung von Stoffen
im elektrischen Wechselfeld bei ununterbrochenem Betrieb weitgehend sich selbsttätig
vollzieht.
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Der Gegenstand der Erfindung ist auf allen Anwendungsgebieten der
elektrischen Kurzwellen-, insbesondere Ultrakurzwellenbehandlung mit Vorteil zu
verwenden und ermöglicht insbesondere einen einwandfreien Vergleich einzelner Proben
verschiedener im elektrischen Wechselfeld behandelter Stoffe, @da er in jedem Fall
eine gleichmäßige bzw. vergleichbare Werte ergebende Einwirkung der elektrischen
Feldenergie ergibt.