EP0767891B1 - Vorrichtung zur temperaturbehandlung von produkten durch mikrowellenbestrahlung - Google Patents

Vorrichtung zur temperaturbehandlung von produkten durch mikrowellenbestrahlung Download PDF

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EP0767891B1
EP0767891B1 EP94920883A EP94920883A EP0767891B1 EP 0767891 B1 EP0767891 B1 EP 0767891B1 EP 94920883 A EP94920883 A EP 94920883A EP 94920883 A EP94920883 A EP 94920883A EP 0767891 B1 EP0767891 B1 EP 0767891B1
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wall
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Réné SALINA
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Riedhammer GmbH and Co KG
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Riedhammer GmbH
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    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D99/00—Subject matter not provided for in other groups of this subclass
    • F27D99/0001—Heating elements or systems
    • F27D99/0006—Electric heating elements or system
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27B—FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B9/00—Furnaces through which the charge is moved mechanically, e.g. of tunnel type; Similar furnaces in which the charge moves by gravity
    • F27B9/06—Furnaces through which the charge is moved mechanically, e.g. of tunnel type; Similar furnaces in which the charge moves by gravity heated without contact between combustion gases and charge; electrically heated
    • F27B9/062—Furnaces through which the charge is moved mechanically, e.g. of tunnel type; Similar furnaces in which the charge moves by gravity heated without contact between combustion gases and charge; electrically heated electrically heated
    • F27B9/066—Furnaces through which the charge is moved mechanically, e.g. of tunnel type; Similar furnaces in which the charge moves by gravity heated without contact between combustion gases and charge; electrically heated electrically heated heated by lamps
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B6/00—Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
    • H05B6/64—Heating using microwaves
    • H05B6/6402—Aspects relating to the microwave cavity
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B6/00—Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
    • H05B6/64—Heating using microwaves
    • H05B6/70—Feed lines
    • H05B6/707—Feed lines using waveguides
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B2206/00—Aspects relating to heating by electric, magnetic, or electromagnetic fields covered by group H05B6/00
    • H05B2206/04—Heating using microwaves
    • H05B2206/046—Microwave drying of wood, ink, food, ceramic, sintering of ceramic, clothes, hair

Definitions

  • the invention relates to a device for temperature treatment of products by using microwave radiation a heating chamber for receiving the products, the Microwaves with a device in the heating chamber can be coupled in and the heating chamber at least one that Has microwave reflecting reflection wall.
  • Such a device (hereinafter also called oven) is for drying, heating or firing (sintering) various Products known.
  • Ceramic products all kinds of conventional ceramic goods, such as porcelain, but also special ceramic products, such as carbon products, ferrites or refractory ceramic products.
  • discontinuous ovens become where the products are brought into the boiler room are, which is then closed (DE-B 1 097 594). After the heat treatment, that according to DE-B 1 097 594 spherical oven opened again and the products are taken.
  • the Oven has a tubular shape.
  • Another tubular one Reflection wall with radially arranged devices for Coupling of microwaves limits the inside of the oven.
  • Such an oven is at the oven inlet and outlet take special measures to prevent the exit of the To prevent microwaves.
  • "Microwave traps” known, which according to FR-A 911 170 according to Art a "door” are designed. Even when using this However, the door must "microwave trap” to feed new ones Products or to remove the products from the Heating chamber should be opened from time to time, taking it in turn, undesirable microwaves emerge can. In addition, these measures make one more expensive corresponding oven.
  • the invention has for its object a device of the type mentioned in such a way that a optimal use of microwave energy within the heating chamber is guaranteed, in particular also for continuously operating ovens and regardless of the Shape and size of the products to be treated.
  • the invention is based on the finding that this goal in a surprisingly simple way thanks to special training and geometric arrangement of reflection surfaces for the microwaves are reached within the heating chamber can.
  • the invention is based on the consideration that the corresponding Form and arrange the reflective surface (s) in such a way so that's about a device in the heating chamber coupled microwaves only in the of the (the) reflecting surface (s) reflecting limited space be so that optimal use of microwave energy can be reached while avoiding corresponding losses.
  • the invention proposes in its most general embodiment for this purpose a device of the type mentioned kind before, in which the reflection wall in several, spaced mutually arranged wall sections is divided and the Wall sections each - from the interior of the heating chamber seen - has at least two concave sections of curvature, which are arranged so that the over the device coupled microwaves only in the of the Reflection wall limited space to be reflected.
  • the partial feature of a concave curvature Reflection wall is particularly important because of this Way, especially in a continuous oven, the Reflection wall can be designed so that also in Microwaves reflected towards the oven inlet and outlet be reflected back and not over the The oven inlet and outlet can escape.
  • the reflection wall used to reflect the microwaves designed so that the microwave radiation components at most along the one through an oven -Exit defined level and thus the Microwaves exit from the corresponding openings is prevented or at least largely reduced.
  • the microwave radiation components of the reflection wall so reflected that, for example, it continuous oven at the entrance or exit essentially extend parallel to the opening area or move.
  • design according to the invention has significant advantages areas higher than above the reflection wall Energy densities can be adjusted, the too treating products preferably in these areas of Heating chamber are arranged or the heating chamber run through.
  • the wall sections of the reflection wall can after a Embodiment to be arranged symmetrically to one another, as can be seen in detail from the following Figure description results.
  • the wall sections are in their position relative to each other designed to be adjustable, for example depending on the size of the products to be treated - the areas highest energy density with one and the same furnace from case to be set individually for the case.
  • the division of the reflection wall into several, spaced mutually arranged wall sections can in particular a continuous furnace, such as a tunnel furnace different ways:
  • a continuously operating furnace is usually in different zones divided, for example in one Heating, burning and cooling zone. These can be immediate merge or run at a distance from each other.
  • the heating zone can be spaced three mutually arranged reflection wall sections be formed while the firing zone is a single one Reflection wall, for example in the manner of a "cylinder" and the cooling zone in turn analogous to the heating zone is trained.
  • the reflection walls but in each case - viewed from the interior of the heating chamber - concave Surface sections on to an unwanted microwave transition from one zone to another respectively out of the heating and cooling zone into the environment avoid
  • the reflection walls are, for example Oven entrance or exit "arched inwards” educated.
  • the reflection walls are arranged in Dependence on the direction of the injected Microwaves to reflect only in the area ensure the reflection walls.
  • the invention provides for everyone Oven zone has its own facility for coupling the Assign microwaves, and if necessary the power and / or Switch-on time assigned by the heating chamber or its zones Training microwave generators to be regulable or controllable. This way - depending on the treating products - for example a very precise Temperature profile in the direction of transport of the products at one continuously operating furnace can be set.
  • the device can also be designed in this way be that they are drying or sintering only of products.
  • Microwaves can be heated when using microwaves a frequency is applied that the resonance frequency comes as close as possible to the ceramic material.
  • the resonance frequency of porcelain for example, is included about 400 GHz.
  • Products are frequencies well above 2.45 GHz necessary.
  • Good results are already with a frequency of about 28 GHz.
  • the most economical results can be used with microwave frequencies between 200 and Reach 400 GHz.
  • the Treatment time when heated by microwaves conventional stoves that use fossil fuels or be heated electrically. Because of the gentle Temperature treatment also becomes possible, for example at a glaze before firing or sintering to apply and the products in a so-called penetration to manufacture.
  • the device is one according to the invention Continuous microwave oven in which to be transported Products 8, here: porcelain, in the direction of transport (arrow 3) on a transport device 7 from an oven entrance 5 an oven exit 6 transported through a heating chamber 2 becomes.
  • the heating chamber 2 is divided into four heating zones 2a-d, which are arranged one behind the other in the transport direction 3 and - according to Figure 2 - an approximately square cross section have, which is limited by an insulated housing 4.
  • Zones 2a-d Arranged areas can either be in front of or zone located behind or "free Zones "form separate process steps around the products to subjugate.
  • the transport device 7 here consists of a Roller conveyor on which plates are arranged on which the Products are put on.
  • the transport device 7 consists of a microwave-permeable Material, here: plastic.
  • the individual zones 2a-d and the transport device 7 are through regulation / control lines with a control center 9 connected.
  • Each zone 2a-d is a microwave generator 11 (magnetron) assigned by a microwave coupling device 12 with the associated heating zone 2a-d connected is.
  • the microwave generators 11 and Coupling devices 12 are located here in the ceiling area the associated heating zones 2a-d.
  • Figure 2 shows that the coupling device 12 through the associated ceiling is led.
  • Reflection wall sections 13a-c made of a microwave impervious Material, here: metal, arranged, namely essentially symmetrical at an angle of 120 ° to each other.
  • the wall sections 13a-c are - from the interior viewed from the heating chamber 2a - concave in two directions curved, parallel to the direction of transport 3 and between the end areas perpendicular to the direction of transport 3. It follows that the wall sections 13a-c - in the transport direction 3 viewed - at the front and rear end with the corresponding sections of curvature approach. The shape resembles that of a concave mirror.
  • the microwaves are transmitted as a bundled beam 16 over the Device 12 secantial into the heating chamber 2a.
  • Reference number 14 denotes the (concave) Curvature of the wall sections 13a-c and designated Curvature 14 is sized and shaped so that the microwave beam components reflected at wall portions 13a-c itself within two, one axial Radial planes RE having a distance B transverse to the central longitudinal axis 15 move the heating chamber 2a and in the area of this Radial planes RE perpendicular (perpendicular) to the central longitudinal axis 15 or parallel to the radial planes RE run.
  • the radiation components are on it prevented by the heating chamber 2a on the input and output sides (viewed in transport direction 3) limit To exit levels. Aside from unavoidable small stray radiation remains the radiation components and thus the microwave energy in the heating chamber 2a "caught" without taking additional measures such as "Scots” or "fools” is required.
  • the invention Design also prevents radiation components in Adjacent heating chambers and the local ones Falsify conditions.
  • the shape and size of the curvature 14 is supplementary Please note the following: Taking into account a technically unavoidable small scatter of the Beam 16 with that shown schematically in Figure 3 Scattering angle a between beam components 16a results also for the reflected beam components Scattering angle (not shown) with outer reflected Beam components 16b.
  • a wall section of the Reflection wall 13 also have a cylindrical shape, wherein at least at the front ends concave, inwards extending curvature sections are provided.
  • the wall sections 13a-c perpendicular to the transport direction 3, that is in the circumferential direction to form a concave curvature which makes the Concentration of the microwaves on the cross section of the boiler room improved and a homogeneous field distribution of microwave energy is made possible.
  • the wall sections 13, 13a-c with grooves or webs (not shown) to be provided in the direction of the central longitudinal axis 15 run and the flanks are formed so that they by a reflection directed transversely to the central longitudinal axis 15 homogeneous within the desired radiation field Effect field distribution.
  • the attachment of the wall sections 13a-c is in detail not shown.
  • the attachment can in principle any way.
  • the attachment should preferably be such that the position of the Wall sections 13a-c is adjustable.
  • the Fasteners are attached to the scaffold with their other end 4 set or guided through the scaffold 4, so that they from are manipulable on the outside.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Temperaturbehandlung von Produkten durch Mikrowellenbestrahlung mit einer Heizkammer zur Aufnahme der Produkte, wobei die Mikrowellen (16) einer Einrichtung (12) in die Heizkammer (2) einkoppelbar sind und die Heizkammer (2) mindestens eine, die Mikrowellen (16) reflektierende Reflexionswand (13) aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Temperaturbehandlung von Produkten durch Mikrowellenbestrahlung mit einer Heizkammer zur Aufnahme der Produkte, wobei die Mikrowellen mit einer Einrichtung in die Heizkammer einkoppelbar sind und die Heizkammer mindestens eine, die Mikrowellen reflektierende Reflexionswand aufweist.
Eine solche Vorrichtung (nachstehend auch Ofen genannt) ist zum Trocknen, Erwärmen oder Brennen (Sintern) unterschiedlichster Produkte bekannt.
Schwierigkeiten ergeben sich, wenn die Produkte bei der Erwärmung ihre physikalischen/mechanischen Eigenschaften ändern, wie dies zum Beispiel beim Erwärmen und Brennen von keramischen Produkten der Fall ist. Dabei umfaßt der Begriff "keramische Produkte" alle Arten von konventionellem keramischen Gut, wie beispielsweise Porzellan, aber aucn sonderkeramische Produkte, wie Kohlenstoff-Produkte, Ferrite oder feuerfeste keramische Produkte.
Vorrichtungen der eingangs genannten Art sind bisher überwiegend als sogenannte diskontinuierliche Öfen bekannt geworden, bei denen die Produkte in den Heizraum gebracht werden, der anschließend verschlossen wird (DE-B 1 097 594). Nach der Temperaturbehandlung wird der gemäß DE-B 1 097 594 kugelförmige Ofen wieder geöffnet und die Produkte werden entnommen.
Daneben gibt es aber insbesondere für die industrielle Fertigung auch kontinuierlich arbeitende Öfen, wie Tunnelöfen, bei denen die Produkte über eine Transporteinrichtung über einen Ofeneingang zu einem Ofenausgang geführt werden. Auf ihrem Weg durch die Heizkammer werden die Produkte temperaturbehandelt, beispielsweise zunächst aufgeheizt, dann gebrannt (gesintert) und anschließend wieder abgekühlt.
Eine solche Vorrichtung beschreibt die FR-A 911 170. Der Ofen besitzt eine Rohrform. Eine ebenfalls rohrförmige Reflexionswand mit radial angeordneten Einrichtungen zur Einkopplung von Mikrowellen begrenzt den Ofen innenseitig.
Bei einem solchen Ofen sind am Ofenein- und ausgang besondere Maßnahmen zu treffen, um einen Austritt der Mikrowellen zu verhindern. Hierfür sind sogenannte "Mikrowellenfallen" bekannt, die gemäß FR-A 911 170 nach Art einer "Tür" gestaltet sind. Auch bei Verwendung dieser "Mikrowellenfallen" muß die Tür aber zum Zuführen von neuen Produkten beziehungsweise zur Entnahme der Produkte aus der Heizkammer von Zeit zu Zeit geöffnet werden, wobei es wiederum zum unerwünschten Austritt von Mikrowellen kommen kann. Darüber hinaus verteuern diese Maßnahmen einen entsprechenden Ofen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art so auszugestalten, daß eine möglichst optimale Nutzung der Mikrowellenenergie innerhalb der Heizkammer gewährleistet ist, und zwar insbesondere auch bei kontinuierlich arbeitenden Öfen und unabhängig von der Form und Größe der zu behandelnden Produkte.
Der Erfindung liegt die Erkennnis zugrunde, daß dieses Ziel auf verblüffend einfache Weise durch eine spezielle Ausbildung und geometrische Anordnung von Reflexionsflächen für die Mikrowellen innerhalb der Heizkammer erreicht werden kann.
Dabei geht die Erfindung von der Überlegung aus, die entsprechende(n) Reflexionsfläche(n) so auszubilden und anzuordnen, so daß die über eine Einrichtung in die Heizkammer eingekoppelten Mikrowellen ausschließlich in dem von der (den) Reflexionsfläche(n) begrenzten Raum reflektiert werden, so daß eine optimale Nutzung der Mikrowellenenergie unter Vermeidung entsprechender Verluste erreichbar wird.
Konkret schlägt die Erfindung in ihrer allgemeinsten Ausführungsform dazu eine Vorrichtung der eingangs genannten Art vor, bei der die Reflexionswand in mehrere, beabstandet zueinander angeordnete Wandabschnitte unterteilt ist und die Wandabschnitte jeweils - vom Innenraum der Heizkammer gesehen - mindestens zwei konkave Krümmungsabschnitte aufweist, die so angeordnet sind, daß die über die Einrichtung eingekoppelten Mikrowellen ausschließlich in dem von der Reflexionswand begrenzten Raum reflektiert werden.
Dabei kommt dem Teilmerkmal einer konkaven Krümmung der Reflexionswand eine besondere Bedeutung bei, weil auf diese Weise, insbesondere bei einem kontinuierlichen Ofen, die Reflexionswand so gestaltet werden kann, daß auch in Richtung auf den Ofenein- und ausgang reflektierte Mikrowellen wieder zurückreflektiert werden und nicht über den Ofenein- und ausgang entweichen können.
Mit anderen Worten: Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist die der Reflexion der Mikrowellen dienende Reflexionswand so ausgestaltet, daß die Mikrowellen-Strahlungskomponenten sich allenfalls entlang der durch einen Ofeneinoder -ausgang definierten Ebene bewegen und somit der Austritt der Mikrowellen aus den entsprechenden Öffnungen verhindert oder zumindest weitgehend vermindert wird. Dabei werden die Mikrowellen-Strahlungskomponenten der Reflexionswand so reflektiert, daß sie sich zum Beispiel bei einem kontinuierlichen Ofen am Ein- oder Ausgang im wesentlichen parallel zur Öffnungsfläche erstrecken beziehungsweise bewegen.
Aber auch für diskontinuierlich arbeitende Öfen weist die erfindungsgemäße Gestaltung insoweit wesentliche Vorteile auf, als über die Reflexionswand gezielt Bereiche hoher Energiedichten eingestellt werden können, wobei die zu behandelnden Produkte vorzugsweise in diesen Bereichen der Heizkammer angeordnet sind beziehungsweise die Heizkammer durchlaufen.
Die Wandabschnitte der Reflexionswand können nach einer Ausführungsform symmetrisch zueinander angeordnet sein, wie dies sich im einzelnen auch aus der anschließenden Figurenbeschreibung ergibt.
Werden die Wandabschnitte in ihrer Position zueinander einstellbar gestaltet, können, zum Beispiel in Abhängigkeit von der Größe der zu behandelnden Produkte - die Bereiche höchster Energiedichte bei ein und demselben Ofen von Fall zu Fall individuell eingestellt werden.
Die Unterteilung der Reflexionswand in mehrere, beabstandet zueinander angeordnete Wandabschnitte kann insbesondere bei einem kontinuierlichen Ofen, wie einem Tunnelofen, auf verschiedene Art und Weise erfolgen:
Üblicherweise ist ein kontinuierlich arbeitender Ofen in unterschiedliche Zonen eingeteilt, beispielsweise in eine Aufheiz- Brenn- und Kühlzone. Diese können unmittelbar ineinander übergehen oder beabstandet zueinander verlaufen. Entsprechend kann die Unterteilung der Reflexionswand in mehrere Wandabschnitte sowohl innerhalb einer Zone, als auch zwischen den einzelnen Zonen vorgesehen werden.
Danach kann zum Beispiel die Aufheizzone aus drei, beabstandet zueinander angeordneten Reflexions-Wandabschnitten ausgebildet sein, während die Brennzone eine einzige Reflexionswand, beispielsweise nach Art eines "Zylinders" aufweist und die Kühlzone wiederum analog der Aufheizzone ausgebildet ist.
In jedem Fall weisen die Reflexionswände (Wandabschnitte) jeweils aber - vom Innenraum der Heizkammer aus betrachtet-konkave Flächenabschnitte auf, um einen unerwünschten Mikrowellen-Übergang von einer Zone zur anderen beziehungsweise aus der Aufheiz- und Kühlzone in die Umgebung heraus zu vermeiden
Zu diesem Zweck sind die Reflexionswände beispielsweise am Ofeneingang beziehungsweise Ofenausgang "nach innen gewölbt" ausgebildet.
In jedem Fall erfolgt die Anordnung der Reflexionswände in Abhängigkeit von der Richtung der eingekoppelten Mikrowellen, um die Reflexion ausschließlich im Bereich der Reflexionswände sicherzustellen.
Die Erfindung sieht in einer Ausführungsform vor, jeder Ofenzone eine eigene Einrichtung zur Einkopplung der Mikrowellen zuzuordnen, und bei Bedarf die Leistung und/oder Einschaltzeit von der Heizkammer oder deren Zonen zugeordneten Mikrowellengeneratoren regel- oder steuerbar auszubilden. Auf diese Weise kann - in Abhängigkeit von den zu behandelnden Produkten - beispielsweise ein sehr präzises Temperaturprofil in Transportrichtung der Produkte bei einem komtinuierlich arbeitenden Ofen eingestellt werden.
Ebenso ist es möglich, einzelne Zonen der Heizkammer beabstandet zueinander anzuordnen, um beispielsweise zwischen den Zonen getrennte Behandlungsstufen für die Produkte vorzusehen. In diesem Fall kann daran gedacht werden, beispielsweise bei der Temperaturbehandlung von Porzellan eine Glasierstation zwischen einzelnen Zonen vorzusehen.
Selbstverständlich kann die Vorrichtung auch so ausgebildet sein, daß sie ausschließlich der Trocknung oder dem Sintern von Produkten dient.
Dabei hat sich bei der Temperaturbehandlung von keramischem Gut herausgestellt, daß dieses besonders vorteilhaft durch Mikrowellen erhitzt werden kann, wenn es mit Mikrowellen einer Frequenz beaufschlagt wird, die der Resonanzfrequenz des keramischen Gutes möglichst nahe kommt.
Die Resonanzfrequenz von beispielsweise Porzellan liegt bei etwa 400 GHz. Zum Brennen beziehungsweise Sintern dieser Produkte sind Frequenzen von deutlich über 2,45 GHz notwendig. Gute Ergebnisse werden bereits mit einer Frequenz von etwa 28 GHz erzielt. Die wirtschaftlichsten Ergebnisse lassen sich mit Mikrowellenfrequenzen zwischen 200 und 400 GHz erreichen.
In jedem Fall wird eine deutliche Verkürzung der Behandlungszeit bei der Erhitzung durch Mikrowellen gegenüber konventionellen Öfen, die über fossile Brennstoffe oder elektrisch beheizt werden, erreicht. Aufgrund der schonenden Temperaturbehandlung wird es auch möglich, zum Beispiel bei keramischem Gut eine Glasur vor dem Brennen oder Sintern aufzutragen und die Produkte in einem sogenannten Einbrand herzustellen.
Weitere Merkmale der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche 4, 5 und 9.
Die Erfindung wird nachstehend anhand verschiedener Ausführungsbeispiele näher erläutert, wobei die einzelnen Figuren - jeweils in stark schematisierter Darstellung - folgendes zeigen:
Figur 1:
eine als Durchlaufofen gestaltete Vorrichtung in einer Seitenansicht
Figur 2:
einen vertikalen Längsschnitt durch die Vorrichtung nach Figur 1,
Figur 3:
einen Schnitt entlang der Linie III-III gemäß Figur 2,
Figur 4:
eine alternative Ausführungsform zur Anordnung von Reflexions-Wandabschnitten, im Schnitt,
Figur 5:
eine weitere Ausführungsform eines Wandabschnittes einer Reflexionswand, im Schnitt.
Bei der in Figur 1 mit dem Bezugszeichen 1 dargestellten Vorrichtung handelt es sich um einen erfindungsgemäßen Durchlauf-Mikrowellenofen, bei der zu transportierende Produkte 8, hier: Porzellan, in Transportrichtung (Pfeil 3) auf einer Transporteinrichtung 7 von einem Ofeneingang 5 zu einem Ofenausgang 6 durch eine Heizkammer 2 transportiert wird.
Die Heizkammer 2 ist in vier Heizzonen 2a-d untergliedert, die in Transportrichtung 3 hintereinander angeordnet sind und - gemäß Figur 2 - einen etwa quadratischen Querschnitt aufweisen, der von einem isolierten Gehäuse 4 begrenzt wird.
Die zwischen den Zonen 2a-d (gestrichelt dargestellt) angeordneten Bereiche können entweder der davor oder dahinter angeordneten Zone zugeordnet werden oder "freie Zonen" bilden, um die Produkte gesonderten Verfahrensschritten zu unterwerfen.
Die Transporteinrichtung 7 besteht hier aus einem Rollenband, auf dem Platten angeordnet werden, auf denen die Produkte aufgesetzt werden.
Die Transporteinrichtung 7 besteht aus einem mikrowellendurchlässigen Material, hier: Kunststoff.
Die einzelnen Zonen 2a-d sowie die Transporteinrichtung 7 sind durch Regelungs-/Steuerungsleitungen mit einer Zentrale 9 verbunden. Jeder Zone 2a-d ist ein Mikrowellengenerator 11 (Magnetron) zugeordnet, der durch eine Mikrowellen-Einkopplungsvorrichtung 12 mit der zugehörigen Heizzone 2a-d verbunden ist. Die Mikrowellengeneratoren 11 und die Einkopplungsvorrichtungen 12 befinden sich hier im Deckenbereich der zugehörigen Heizzonen 2a-d. Figur 2 zeigt, daß die Einkopplungsvorrichtung 12 durch die zugehörige Decke geführt ist.
Die Bauform und Bauweise der einzelnen Heizzonen ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel identisch und wird nachstehend anhand der Heizzone 2a näher beschrieben.
Innerhalb der Heizzone 2a sind - wie Figur 2 zeigt - drei Reflexions-Wandabschnitte 13a-c aus einem mikrowellenundurchlässigen Material, hier: Metall, angeordnet, und zwar im wesentlichen symmetrisch unter einem Winkel von 120° zueinander. Die Wandabschnitte 13a-c sind - vom Innenraum der Heizkammer 2a aus betrachtet - in zwei Richtungen konkav gekrümmt, und zwar parallel zur Transportrichtung 3 sowie zwischen den Endbereichen senkrecht zur Transportrichtung 3. Daraus folgt, daß die Wandabschnitte 13a-c - in Transportrichtung 3 betrachtet - am vorderen und hinteren Ende mit den entsprechenden Krümmungsabschnitten aufeinander zulaufen. Die Form ähnelt damit der eines Hohlspiegels.
Die Mikrowellen werden als gebündelter Strahl 16 über die Einrichtung 12 sekantial in die Heizkammer 2a geführt. Der gebündelte Strahl 16 ist in den Figuren 2 und 3 näher dargestellt. Mit dem Bezugszeichen 14 wird die (konkave) Krümmung der Wandabschnitte 13a-c bezeichnet und die Krümmung 14 ist in ihrer Form und Größe so bemessen, daß die an den Wandabschnitten 13a-c reflektierten Mikrowellen-Strahlkomponenten sich innerhalb von zwei, einen axialen Abstand B aufweisenden Radialebenen RE quer zur Mittenlängsachse 15 der Heizkammer 2a bewegen und im Bereich dieser Radialebenen RE rechtwinklig (senkrecht) zur Mittenlängsachse 15 beziehungsweise parallel zu den Radialebenen RE verlaufen. Hierdurch sind die Strahlungskomponenten daran gehindert, über die die Heizkammer 2a eingangs- und ausgangsseitig (in Transportrichtung 3 betrachtet) begrenzenden Ebenen auszutreten. Abgesehen von nicht zu vermeidenden kleinen Streustrahlungen bleiben somit die Strahlungskomponenten und damit die Mikrowellenenergie in der Heizkammer 2a "gefangen", ohne daß es zusätzlicher Maßnahmen, wie "Schotten" oder "Toren" bedarf. Die erfindungsgemäße Gestaltung verhindert auch, daß Strahlungskomponenten in benachbarte Heizkammern gelangen und dort die lokalen Bedingungen verfälschen.
Zur Form und Größe der Krümmung 14 ist ergänzend auf folgendes hinzuweisen: Unter Berücksichtigung einer technisch nicht zu vermeidenden geringen Streuung des Strahles 16 mit dem in Figur 3 schematisch dargestellten Streuwinkel a zwischen Strahlkomponenten 16a ergibt sich auch für die reflektierten Strahlkomponten jeweils ein Streuwinkel (nicht dargestellt) mit äußeren reflektierten Strahlkomponenten 16b. Soweit die Form und Größe der Krümmung 14 so bemessen ist, daß die reflektierten Strahlkomponenten 16b an den seitlichen Rändern 18 des Wandabschnittes 13a-c sich etwa senkrecht (rechtwinklig) zur Mittenlängsachse 15 beziehungsweise parallel zu den Radialebenen RE erstrecken, ist ein axiales Austreten der Strahlkomponenten 16b weitgehend verhindert und der gewünschte Zweck, nämlich der Einschluß des wesentlichen Anteils der Strahlkomponenten in der Heizkammer 2a, erreicht. Wie Figur 5 zeigt, kann ein Wandabschnitt der Reflexionswand 13 auch eine Zylinderform aufweisen, wobei zumindest an den stirnseitigen Enden konkave, nach innen verlaufende Krümmungsabschnitte vorgesehen sind.
Es ist vorteilhaft, wie in Figur 4 dargestellt, die Wandabschnitte 13a-c senkrecht zur Transportrichtung 3, also in Umfangsrichtung, konkav gekrümmt auszubilden, wodurch die Konzentration der Mikrowellen auf den Heizraumquerschnitt verbessert und eine homogene Feldverteilung der Mikrowellenenergie ermöglicht wird.
Bei der in Figur 5 dargestellten geschlossenen Reflexionswand ergibt die Reflexion eine Verteilung der Strahlungskomponenten über den gesamten Querschnitt des zugehörigen Heizraums.
Dies läßt sich auch dann erreichen, wenn unter Berücksichtigung der sich ergebenden Reflexionswinkel die sich in Umfangsrichtung ersteckende Abmessung b der Wandabschnitte 13a-c so groß bemessen wird, daß die inneren Strahlkomponenten 16 im Bereich der Mittenlängsachse 15 verlaufen.
Zum Zweck einer homogenen Verteilung der Energiedichte der Mikrowellen ist es von Vorteil, die Wandungsabschnitte 13, 13a-c mit Riefen beziehungsweise Stegen (nicht dargestellt) zu versehen, die in Richtung der Mittenlängsachse 15 verlaufen und deren Flanken so ausgebildet sind, daß sie durch eine quer zur Mittenlängsachse 15 gerichtete Reflexion innerhalb des gewünschten Bestrahlungsfeldes eine homogene Feldverteilung bewirken.
Die Befestigung der Wandabschnitte 13a-c ist im einzelnen nicht dargestellt. Die Befestigung kann grundsätzlich auf beliebige Art und Weise erfolgen. Dabei soll die Befestigung vorzugsweise derart sein, daß die Position der Wandabschnitte 13a-c einstellbar ist. Schematisch sind in den Figuren 2 und 4 Einstell- und Feststellelemente 21 mit entsprechenden Gelenken dargestellt. Die Befestigungselemente werden mit ihrem anderen Ende am Gerüst 4 festgelegt oder durch das Gerüst 4 geführt, so daß sie von außen manipulierbar sind.
Beim Ausführungsbeispiel nach Figur 4 ist die Transporteinrichtung 7 außermittig angeordnet, und zwar in Richtung auf den unteren Wandabschnitt 13b so weit versetzt, daß die Produkte 8 in dem Bereich der Heizkammer mit der größten Energiedichte plaziert sind.
Bei dem in Figur 1 schematisch dargestellten Ofen können den Heizkammern 2a-d folgende Funktionen zugeordnet werden:
  • 2a: Aufheizzone
  • 2b: weitere Aufheizzone
  • 2c: Brenn-/ Sinterzone
  • 2d: Kühlzone
    • Die vorbeschriebene Aufteilung ist rein beispielhaft und kann beliebig verändert werden. So können auch zwischen einzelnen Zonen beispielsweise Glasierzonen angeordnet werden, um auch glasierte Produkte in einem einzigen Arbeitsgang herstellen zu können.

    Claims (9)

    1. Vorrichtung zur Temperaturbehandlung von Produkten (8) durch Mikrowellenbestrahlung mit einer Heizkammer (2) zur Aufnahme der Produkte (8), wobei die Mikrowellen (16) mit einer Einrichtung (12) in die Heizkammer (2) einkoppelbar sind und die Heizkammer (2) mindestens eine, die Mikrowellen (16) reflektierende Reflexionswand (13) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Reflexionswand (13) in mehrere, beabstandet zueinander angeordnete Wandabschnitte (13a-c) unterteilt ist und die Wandabschnitte (13a-c) jeweils - vom Innenraum der Heizkammer (2) aus gesehen - mindestens zwei konkave Krümmungsabschnitte (14) aufweisen, die so angeordnet sind, daß die über die Einrichtung (12) eingekoppelten Mikrowellen ausschließlich in den von der Reflexionswand (13) begrenzten Raum reflektiert werden.
    2. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Wandabschnitte (13a-c) symmetrisch zueinander angeordnet sind.
    3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei der die Wandabschnitte (13a-c) in ihrer Position zueinander einstellbar sind.
    4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3 mit einer, einen Eingang (5) und einen Ausgang (6) aufweisenden tunnelförmigen Heizkammer (2), (2a-d), durch die die Produkte (8) auf einer Transporteinrichtung (7) zwischen Ein- und Ausgang (5, 6) transportierbar sind.
    5. Vorrichtung nach Anspruch 4, bei der die Heizkammer (2, 2a-d) in mehrere, in Transportrichtung (3) der Produkte (8) hintereinander angeordnete Zonen (2a-d) unterteilt ist, die jeweils mit mindestens einer eigenen Reflexionswand (13, 13a-c) ausgebildet sind.
    6. Vorrichtung nach Anspruch 5, bei der jeder Zone (2a-d) eine eigene Einrichtung (12) zur Einkopplung der Mikrowellen zugeordnet ist.
    7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-6, bei der die Leistung und/oder Einschaltzeit von der Heizkammer (2) oder deren Zonen (2a-d) zugeordneten Mikrowellengeneratoren (11) regel- oder steuerbar ist.
    8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5-7, bei der mindestens zwei Zonen (2a-d) der Heizkammer (2) beabstandet zueinander angeordnet sind.
    9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4-8, bei der die Transporteinrichtung (7) so angeordnet ist, daß die darauf transportierten Produkte (8) den Bereich höchster Mikrowellen-Energiedichte durchlaufen.
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