DE921824C

DE921824C - Anordnung zur selbsttaetigen Temperaturbegrenzung bei Hochfrequenz-Erhitzung

Info

Publication number: DE921824C
Application number: DEB18941A
Authority: DE
Inventors: Karl-August Dipl-Ing Heyne
Original assignee: BLAUPUNKT ELEKTRONIK GmbH
Current assignee: BLAUPUNKT ELEKTRONIK GmbH
Priority date: 1952-02-06
Filing date: 1952-02-06
Publication date: 1954-12-30

Description

Bei der Verwendung von Hochfrequenzenergie, insbesondere Ultrakurzwellen (UKW) oder Wellen im Zentimeter- oder Dezimetergebiet, zur Erhitzung von Behandlungsgut spielt bei vielen Vorgängen die Einhaltung bestimmter vorgegebener Temperaturen eine große Rolle. Als Beispiel seien hier Verfahren zur Behandlung des menschlichen Haares zur Herstellung von Dauerwellen oder zum Trocknen des Haares genannt. Bei diesen Vorgängen muß mit Sicherheit eine Überhitzung vermieden werden. In manchen Fällen ist es erwünscht, eine eng begrenzte Temperatur unterhalb des Siedepunktes der Behandlungsflüssigkeit einzuhalten, um die Vorteile des sogenannten lauwarmen Dauerwellverfahrens ausnutzen zu können. Ähnliche Aufgaben bestehen auch beim Trocknen organischer Stoffe, wie z. B. von Nahrungsmitteln, oder bei der Herstellung von Preßkörpern durch Warmverformung.
Gemäß der Erfindung ergibt sich eine besonders einfache und sichere Temperaturbegrenzung und Regelungsmöglichkeit durch die Verwendung von Stoffen im Behandlungskreis, insbesondere für die Elektroden, die einen hohen negativen Temperaturkoeffizienten (TK) der Dielektrizitätskonstante (DK) oder Leitfähigkeit haben.
Setzt man diese Stoffe der Temperatur des Behandlungsgutes aus, dann gelingt es, die Energieaufnahme mit steigender Temperatur herabzusetzen, bis sich ein Zustand einstellt, bei dem ein stabiles Temperaturgleichgewicht herrscht und bei dem die durch Ultrakurzwellen zugeführte Wärmeenergie gleich der abgeführten Wärme ist. Zwischen den Metallelektroden und dem Behandlungsgut wird beispielsweise ein Dielektrikum oder ein Halbleiter mit einem stark negativen TK von z. B. 3 : i für 10o° C angeordnet. Solche Stoffe sind z. B. Bariumtitanat und/oder Strontiumtitanat enthaltende Substanzen, die entweder als Preßkörper oder als keramische Sinterkörper hergestellt werden können. Sie zeichnen sich durch sehr hohe DK-Werte aus, die stark temperaturabhängig sind.
Als Halbleiter kommen Stoffe in Frage, die Zinktitänat oder ein Titanat anderer zweiwertiger Metalle, wie Magnesium, Cadmium, Beryllium, enthalten. Auch Widerstandsmaterialien mit stark negativem TK, wie Titandioxyd oder Urandioxyd, können vorteilhaft verwendet werden.
Bei einem Dauerwellgerät wird beispielsweise nach Fig. i der Wickelkern i, auf den die Haarlocke aufgewickelt wird, stabförmig mit rundem Querschnitt ausgeführt. Auf ihn wird ein Belag 2 aus Bariumtitanat aufgebracht, der sich z. B. über den mittleren Teil des Wickels erstreckt oder auch nur an den Enden des Wickels angebracht ist. Auf diese Elektrode wird das Heizgut 3 aufgebracht, also im vorliegenden Fall die feuchte Haarlocke, während außen die metallische Außenelektrode diese Anordnung umschließt.
Bei einer solchen Anordnung erfolgt die Temperaturbegrenzung durch die keramische Masse 2, die als Vorschaltdielektrikum wirkt und beispielsweise Werte der DK im Bereich von 2o bis 8o''; C von 3 : i bis zu io : i aufweist. Demgegenüber ist die DK des eigentlichen Behandlungsgutes in dem angegebenen Temperaturbereich nur wenig veränderlich. Die Grenztemperatur, die sich einstellt, ist durch die Bedingung definiert, daß die zugeführte Leistung gleich der abgeführten Leistung ist. Da die zugeführte Leistung mit steigender Temperatur abnimmt, die abgegebene Leistung jedoch zunimmt, wird automatisch ein stabiler Gleichgewichtszustand erreicht. Dieser Zustand wird z. B. durch Auswahl und Bemessung des Dielektrikums z derart gewählt, daß die Temperatur unterhalb des Siedepunktes der Behandlungsflüssigkeit liegt, z. B. bei 8o° C.
Um die Anordnung zu vervollständigen, kann auch noch eine zeitliche Begrenzung des Heizprozesses durch automatische Schaltvorgänge vorgenommen werden, indem die Wärmezufuhr nur während einer begrenzten Zeit erfolgt oder indem die Wärmezufuhr abgeschaltet wird, wenn die Endtemperatur eine vorgegebene Zeit lang eingehalten worden ist.
Die Verwendung von Halbleitern ist dann besonders zweckmäßig, wenn es sich bei dem Erhitzungsvorgang nicht um eine rein dielektrische Erhitzung im Kondensatorfeld, sondern um eine gemischt dielektrische Erhitzung und Erhitzung durch Stromdurchgang handelt, wie dies bei Frequenzen unterhalb des Ultrakurzwellenbereiches, z. B. in der Größenordnung von i bis 30 MHz, der Fall ist.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Anordnung zur selbsttätigen Temperaturbegrenzung bei HF-Erhitzung im elektrischen Feld, z. B. für Dauerwellgeräte, dadurch gekennzeichnet, daß Teile des Verbraucherkreises, insbesondere eine oder beide Elektroden, ganz oder teilweise aus einem Stoff bestehen oder damit versehen sind, dessen Dielektrizitätskonstante oder Leitfähigkeit einen negativen Temperaturkoeffizienten hat.
2. Anordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Metallelektroden und dem Behandlungsgut ein Dielektrikum oder Halbleiter mit stark negativem Temperaturkoeffizienten von z. B. 3 : i für iod° C angeordnet ist.
3. Anordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß ein Zinktitanat oder ein Titanat anderer zweiwertiger Metalle, wie Mg, Cd oder Be, enthaltender Halbleiter vorgesehen ist. q..
Anordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Stoff mit negativem Temperaturkoeffizienten Titanatdioxy d oder Urandioxyd enthält.
5. Anordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß ein Bariumtitanat und bzw. oder Strontiumtitanat enthaltender Stoff vorgesehen ist.