EP0639748A1 - Device for carrying out a drying process - Google Patents

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Abstract

Arrangement for carrying out a drying process relating to the drying of materials, incidentals, and articles to be dried in the household sector, with the use of microwave and vacuum technology, a microwave-proof and vacuum-tight drying space (2) of a drying device (1) being equipped with at least one input point for microwave energy (3), a support (5) for articles to be treated, a microwave-proof suction opening (8), and a microwave-proof and vacuum-tight loading opening (7). <IMAGE>

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Durchführung eines Trocknungsverfahrens, Trocknungsgüter im Haushaltbereich betreffend, unter Anwendung von Mikrowellenenergie- und Vacuumtechnik.The invention relates to an arrangement for carrying out a drying process, relating to drying goods in the household area, using microwave energy and vacuum technology.

Zur Trocknung von Rohstoffen, Lebensmitteln, Wäsche und technischen Teilen sind mehrere Verfahren bekannt und im Einsatz. Dabei werden je nach Art des Trocknungsgutes, Durchblasen von warmer Luft, Gefriertrocknen, Vacuumtrocknen und andere Verfahrensweisen gewählt. Für das anzuwendende Verfahren ist dabei die Art und Empfindlichkeit des Trockengutes maßgebend.Several processes are known and used for drying raw materials, food, laundry and technical parts. Depending on the type of material to be dried, warm air blowing through, freeze drying, vacuum drying and other methods are selected. The type and sensitivity of the dry material is decisive for the process to be used.

Bekannte Trocknungsverfahren arbeiten unter anderem mit Vacuumtechnologie in Kombination mit konventioneller Wärmeerzeugung, wobei die Wärmeübertragung hauptsächlich durch Wärmeleitung, weniger durch Wärmestrahlung und kaum durch Konvektion erfolgt. Mit den obengenannten Erwärmungsformen für Trocknungsgüter ist eine geringe Eindringtiefe, beispielsweise durch Infrarotstrahlung, verbunden und die Erwärmung des Trocknungsgutes geschieht entsprechend langsam durch Wärmeleitung von den erwärmten äußeren Schichten nach innen.Known drying processes work, among other things, with vacuum technology in combination with conventional heat generation, whereby the heat transfer takes place mainly by heat conduction, less by heat radiation and hardly by convection. A small depth of penetration, for example by infrared radiation, is associated with the above-mentioned forms of heating for drying goods and the heating accordingly, the material to be dried happens slowly by heat conduction from the heated outer layers to the inside.

Diese Nachteile können durch die Anwendung von Mikrowelle, die je nach Wellenlänge und Art des Trocknungsgutes Eindringtiefen bis zu mehreren Zentimetern besitzt, beseitigt werden. Diesbezügliche Vorschläge, Trocknungsgut mit Mikrowelle zu beaufschlagen und bessere Ergebnisse anzustreben, sind bereits bekannt.These disadvantages can be eliminated by using a microwave, which, depending on the wavelength and the type of material to be dried, has penetration depths of up to several centimeters. Suggestions in this regard for applying drying material to the microwave and striving for better results are already known.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Anordnung zur Durchführung eines Trocknungsverfahrens zu entwickeln, wobei in vorteilhafter Weise Mikrowellenenergie und Vacuumtechnik kombiniert sind.The object of the invention is to develop an arrangement for carrying out a drying process, wherein microwave energy and vacuum technology are advantageously combined.

Die erfindungsgemäße Anordnung zur Lösung dieser Aufgabe ist dadurch gekennzeichnet, daß ein mikrowellen- und vacuumdichter Trocknungsraum einer Trocknungseinrichtung mit mindestens einer Einkoppelstelle für Mikrowellenenergie, einem Behandlungsgutträger, einer mikrowellendichten Absaugöffnung und einer mikrowellen- und vacuumdichten Beschickungsöffnung ausgerüstet ist.The arrangement according to the invention for solving this problem is characterized in that a microwave and vacuum-tight drying room of a drying device is equipped with at least one coupling point for microwave energy, a material to be treated, a microwave-proof suction opening and a microwave-and vacuum-tight loading opening.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen enthalten.Further advantageous embodiments of the invention are contained in the subclaims.

Ein Ausführungsbeispiel nach der Erfindung ist in folgenden anhand der Zeichnung näher beschrieben.An embodiment according to the invention is described in more detail below with reference to the drawing.

Die Figur zeigt eine prinzipielle Anordnung zur Durchführung eines Trocknungsverfahrens.The figure shows a basic arrangement for carrying out a drying process.

Gemäß der Figur ist eine Vacuum-Trocknungseinrichtung 1, bestehend aus einem Trocknungsraum 2, Mikrowellen-Einkopplungsöffnungen 3, Mikrowellen-Generatoren 4, Behandlungsgutträgern 5, Hohlleiter 6, einer Beschickungsöffnung 7, einer Vacuumpumpeneinheit 8 und einer Absaugöffnung 9 erkennbar.According to the figure, a vacuum drying device 1 consisting of a drying room 2, microwave coupling openings 3, microwave generators 4, items to be treated 5, waveguides 6, a loading opening 7, a vacuum pump unit 8 and a suction opening 9 can be seen.

Die Trocknungseinrichtung 1 verfügt, wie aus der Abbildung ersichtlich, über zwei Mikrowellen-Generator-Hohlleitereinheiten 4, 6, die jeweils zwei Mikrowellen-Einkoppelöffnungen 3 besitzen, die zum Hohlleiter 6 hin vacuumdicht abgedeckt sein müssen. Dabei sind die Lochkoppel-Einheiten räumlich versetzt zueinander, beispielsweise in der Deckenfläche und einer Seitenwandfläche, angeordnet. Der eigentliche Trocknungsraum 2 kann über mehrere Behandlungsgutträger 5 verfügen, wobei es wiederum vorteilhaft ist, daß zwei Lochkoppeleinheiten in unterschiedlicher Energieeintragungsrichtung auf die Behandlungsgutträgerr wirken. Die Einkoppelstellen 3 der Lochkoppeleinheiten werden vacuumdicht durch mit Siliconkleber befestigte Glaskeramikplatten abgeschlossen. Damit ist gewährleistet, daß die Einstrahlung der Energie in den Trocknungsraum nicht wesentlich durch die Abdeckung vermindert wird, da Glaskeramikplatten einen geringen ε-Wert besitzen. Die räumlich getrennt vom Trocknungsraum 2 angeordnete Vacuumpumpeinheit 8 ist mit dem Trocknungsraum 2 über eine Absaugöffnung 9 verbunden, wobei die Absaugöffnung 9 durch ein metallisches Lochgitter mikrowellendicht zur Vacuumpumpeinheit 8 abgeschlossen ist. Die Vacuumpumpeinheit erzeugt ein Grundvacuum der Größenordnung von etwa 10⁻² Torr.As can be seen from the figure, the drying device 1 has two microwave generator waveguide units 4, 6, each of which has two microwave coupling openings 3, which must be covered in a vacuum-tight manner towards the waveguide 6. The hole coupling units are arranged spatially offset from one another, for example in the ceiling surface and a side wall surface. The actual drying room 2 can have a plurality of items 5 to be treated, whereby it is again advantageous that two hole coupling units act on the items to be treated in different energy input directions. The coupling points 3 of the hole coupling units are sealed in a vacuum-tight manner by glass ceramic plates fastened with silicone adhesive. This ensures that the radiation of the energy into the drying room is not significantly reduced by the cover, since glass ceramic plates have a low ε value. The vacuum pump unit 8, which is spatially separated from the drying room 2, is connected to the drying room 2 via a suction opening 9, the suction opening 9 being microwave-sealed to the vacuum pump unit 8 by a metallic perforated grille. The vacuum pump unit creates a basic vacuum of the order of about 10⁻² Torr.

Neben der reinen Vacuumpumpeinrichtung kann die Vacuumpumpeinheit 8 auch noch einen Dampfkondensator besitzen. Zur Bedienung des Trocknungsraumes 2 mit zu behandelnden, d.h. zu trocknenden Gütern, wird die Beschickungsöffnung 7, die eine vacuum- und mikrowellendicht ausgeführte Tür darstellt, benutzt. Es wird eine Mikrowellen- und Vacuumdichtung in Form eines umlaufenden ferromagnetischen Bandes am Umfang der Beschickungsöffnung 7 gegenüber einem Rahmen des Trocknungsraumes 2 benutzt, wobei zusätzliche Mikrowellen-Filtertechniken parallel dazu direkt in der Beschickungsöffnung 7 angeordnet sind. Die Beschickungsöffnung 7 kann ein Durchsichtfenster besitzen, was dann ebenfalls mikrowellendicht, vorwiegend durch ein metalliches Rastergitter, ausgeführt sein muß. Für den Betriebsfall der Trocknungseinrichtung 1 muß gewährleistet sein, daß die Beschickungsöffnung 7 dann nicht betätigbar ist. Dies geschieht einmal durch elektronische Verschlußtechnik, wenn Mikrowelle in den Trocknungsraum 2 einwirkt, wobei im Betriebsfall die betätigte Vacuumpumpeinheit 8 die Öffnungsfähigkeit der Beschickungsöffnung 7 zusätzlich erschwert. Der Trocknungsraum 2 kann mehrere Behandlungsgutträger 5 enthalten, insbesondere dann, wenn es die Art des zu trocknenden Gutes erforderlich macht, in mehreren Ebenen Trockenvorgänge ablaufen zu lassen.In addition to the pure vacuum pump device, the vacuum pump unit 8 can also have a steam condenser. To operate the drying room 2 with to be treated, ie too drying goods, the loading opening 7, which is a vacuum and microwave-tight door, is used. A microwave and vacuum seal in the form of a circumferential ferromagnetic band is used on the circumference of the loading opening 7 opposite a frame of the drying room 2, additional microwave filtering techniques being arranged in parallel directly in the loading opening 7. The loading opening 7 can have a see-through window, which must then also be microwave-proof, predominantly using a metallic grid. For the operating case of the drying device 1, it must be ensured that the loading opening 7 cannot then be actuated. This takes place once by means of electronic locking technology when the microwave acts in the drying room 2, the actuated vacuum pump unit 8 additionally making it difficult for the loading opening 7 to open during operation. The drying room 2 can contain a plurality of items 5 to be treated, in particular when the nature of the items to be dried makes it necessary to allow drying processes to take place in several levels.

Unter der Voraussetzung, daß mindestens drei solcher Behandlungsgutträgerebenen 5 vorhanden sind und auch benutzt werden, erweist sich die Anordnung mehrerer Lochkoppeleinheiten für die Aussendung von Mikrowellenenergie als vorteilhaft. Die Beschickung des Trocknungsraumes 2 mit ausreichend notwendiger Mikrowellenenergie, bezogen auf die Dielektrizitätskonstanten ε des zu trocknenden Gutes, können den multiplen Einsatz von Mikrowellen-Kleinsendern, die über eine gesamte Seiten- und/oder Deckfläche verteilt werden können, als wirtschaftlich sinnvoll erscheinen lassen. Dabei werden dann Mikrowellengeneratoren in Form der verwendeten MagnetronEinheiten mit Hohlleiter durch die in sich dichtliegenden Kleinst-Mikrowellensendern ersetzbar. Der Trocknungsraum 2 kann sowohl als Tisch- und Haushaltgerät ausführbar gestaltet sein, wenn es um Trocknung von Nahrungsmitteln im Kleinstmengenbereich geht. Zur Trocknung erheblich größerer Mengen von Rohstoffen, Lebensmitteln, Wäsche und nichtmetallischer Werkstoffe werden größere Behandlungsräume, hier als Trocknungsraum 2 dargestellt, notwendig. Die kombinierte Anwendung von Mikrowellenenergie und Vacuumtechnologie besitzt vor allem die Vorteile, daß Stoffe, die sich mit Mikrowellenenergie gut erwärmen lassen, infolge der erheblichen Eindringtiefe von Mikrowellenenergie direkt und schnell erwärmbar sind und in Kombination dazu durch den Einsatz von Vacuum verminderte Flüssigkeits-Siedepunkte bekommen, womit es zu kurzen Prozeßzeiten für Trocknungsvorgäng und deutlich niedrigeren Gesamttemperaturen kommt, was neben einer erheblichen Energie- und Zeiteinsparung gleichzeitig das Trockengut schonend behandelt. Dies gilt insbesondere für temperaturempflindliches, leicht zersetzliches, verschmutzungsempfindliches und oxidationsgefährdetes Trockengut. Ebenso ist diese Kombination der Trocknung für geometrisch komplizierte, nichtmetallische Werkstoffe bzw. Fertigteile geeignet.Provided that at least three such treatment goods carrier levels 5 are present and are also used, the arrangement of a plurality of hole coupling units for the transmission of microwave energy has proven to be advantageous. The loading of the drying room 2 with sufficiently necessary microwave energy, based on the dielectric constant ε of the material to be dried, can make the multiple use of small microwave transmitters, which can be distributed over an entire side and / or top surface, appear economically sensible. Microwave generators in the form of the magnetron units with waveguide used are then replaced by the self-contained ones Smallest microwave transmitters can be replaced. The drying room 2 can be designed as both a table and household appliance when it comes to drying food in the smallest quantity range. Larger treatment rooms, shown here as drying room 2, are necessary for drying significantly larger quantities of raw materials, food, laundry and non-metallic materials. The combined use of microwave energy and vacuum technology has the advantages in particular that substances which can be warmed well with microwave energy can be heated directly and quickly due to the considerable depth of penetration of microwave energy and, in combination, get reduced liquid boiling points through the use of vacuum, which results in short process times for drying processes and significantly lower overall temperatures, which in addition to considerable energy and time savings also treats the dry goods gently. This applies in particular to dry goods that are sensitive to temperature, easily decomposable, sensitive to contamination and prone to oxidation. This combination of drying is also suitable for geometrically complex, non-metallic materials or finished parts.

Die erfindungsgemäße Lösung besitzt gegenüber den bisherigen Vacuum-Trocknungsverfahren und konventionellen Trocknungsverfahren den Vorteil, daß sich die Trocknungszeiten stark verkürzen und der Einsatz von Wärmeenergie sich verringert.The solution according to the invention has the advantage over the previous vacuum drying processes and conventional drying processes that the drying times are greatly shortened and the use of thermal energy is reduced.

Claims (10)

Anordnung zur Durchführung eines Trocknungsverfahrens, die Trocknung von Werkstoffen, Kleinmaterialien und Trocknungsgüter im Haushaltbereich betreffend, unter Anwendung von Mikrowellenenergie- und Vacuumtechnik, dadurch gekennzeichnet, daß ein mikrowellen- und vacuumdichter Trocknungsraum (2) einer Trocknungseinrichtung (1) mit mindestens einer Einkoppelstelle für Mikrowellenenergie (3), einem Behandlungsgutträger (5), einer mikrowellendichten Absaugöffnung (8) und einer mikrowellen- und vacuumdichten Beschickungsöffnung (7) ausgerüstet ist.Arrangement for carrying out a drying process relating to the drying of materials, small materials and drying goods in the household sector, using microwave energy and vacuum technology, characterized in that a microwave and vacuum-tight drying chamber (2) of a drying device (1) with at least one coupling point for microwave energy (3), a treatment goods carrier (5), a microwave-tight suction opening (8) and a microwave and vacuum-tight loading opening (7). Anordnung zur Durchführung eines Trocknungsverfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Trocknungseinrichtung (1) vorzugsweise zwei von je einem Mikrowellen-Generator gespeiste Locheinkoppeleinheiten für Mikrowellenenergie besitzt, wobei jede Locheinkoppeleinheit über zwei Einkoppelstellen (3) verfügt.Arrangement for carrying out a drying process according to claim 1, characterized in that the drying device (1) preferably has two hole coupling units for microwave energy, each of which is fed by a microwave generator, each hole coupling unit having two coupling points (3). Anordnung zur Durchführung eines Trocknungsverfahrens nach Anspruch 1, 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Locheinkoppeleinheiten räumlich versetzt zueinander, beispielsweise in der Deckenfläche und einer Seitenwandfläche der Trocknungseinrichtung (1), angeordnet sind.Arrangement for carrying out a drying process according to claim 1, 2, characterized in that the hole coupling units are arranged spatially offset from one another, for example in the ceiling surface and a side wall surface of the drying device (1). Anordnung zur Durchführung eines Trocknungsverfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einkoppelstellen (3) vacuumdicht verschlossen sind, wobei die Mikrowellen-Energieverluste der Abdeckung der Einkoppelstelle (3) vernachlässigbar gering gehalten sind.Arrangement for carrying out a drying process according to claim 1, characterized in that the coupling points (3) are closed in a vacuum-tight manner, the microwave energy losses of the cover of the coupling point (3) being kept negligibly low. Anordnung zur Durchführung eines Trocknungsverfahrens nach Anspruch 1, 4, dadurch gekennzeichnet, daß die vacuumdichte Abdeckung der Einkoppelstelle (3) eine mit Silikonkleber abgedichtete und befestigte Glaskeramikplatte ist.Arrangement for carrying out a drying process according to claim 1, 4, characterized in that the vacuum-tight cover of the coupling-in point (3) is a glass ceramic plate sealed and fastened with silicone adhesive. Anordnung zur Durchführung eines Trocknungsverfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Trocknungsraum (2) eine durch ein metallisches Lochgitter mikrowellendicht abgeschlossene Absaugöffnung (9) besitzt.Arrangement for carrying out a drying process according to Claim 1, characterized in that the drying room (2) has a suction opening (9) which is closed in a microwave-tight manner by a metallic perforated grid. Anordnung zur Durchführung eines Trocknungsverfahrens nach Anspruch 1, 6, dadurch gekennzeichnet, daß außerhalb des Trocknungsraumes (2) eine der Absaugöffnungen (9) sich anschließende Vacuum-Pumpeinheit (8) angeordnet ist.Arrangement for carrying out a drying process according to claim 1, 6, characterized in that one of the suction openings (9) adjoining the vacuum pump unit (8) is arranged outside the drying chamber (2). Anordnung zur Durchführung eines Trocknungsverfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mikrowellen- und vacuumdichte Beschickungsöffnung (7) im Mikrowellen-Betriebsfall nicht betätigbar ist, wobei eine Mikrowellen- und Vacuumdichtung als umlaufendes ferromagnetisches Tür-Dichtungsband vorhanden ist und zusätzlich Mikrowellen-Filtertechniken direkt in der Beschickungsöffnung (7) angeordnet sind.Arrangement for carrying out a drying process according to claim 1, characterized in that the microwave and vacuum-tight loading opening (7) cannot be actuated in the microwave operating case, a microwave and vacuum seal being provided as a circumferential ferromagnetic door sealing tape and additionally microwave filter techniques directly are arranged in the loading opening (7). Anordnung zur Durchführung eines Trocknungsverfahrens nach Anspruch 1, 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschickungsöffnung (7) ein mikrowellendichtes Durchsichtsfenster besitzt.Arrangement for carrying out a drying process according to claim 1, 8, characterized in that the loading opening (7) has a microwave-proof viewing window. Anordnung zur Durchführung eines Trocknungsverfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Trocknungsraum (2) über drei Behandlungsgutträger (5) verfügt.Arrangement for carrying out a drying process according to claim 1, characterized in that the drying room (2) has three items to be treated (5).
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