NL8103118A

NL8103118A - MODULAR INDUSTRIAL MICROWAVE OVEN FOR THERMAL TREATMENT OF SUBSTANCES.

Info

Publication number: NL8103118A
Application number: NL8103118A
Authority: NL
Original assignee: Belge Etat
Priority date: 1981-06-29
Filing date: 1981-06-29
Publication date: 1983-01-17
Also published as: ES8305176A1; IE821545L; DE3270591D1; CA1190605A; PT75071A; EP0069105A1; EP0069105B1; ATE19334T1; ES513491A0; GR75434B; IE52949B1; PT75071B

Abstract

1. An industrial microwave oven, characterized by comprising at least one module (10) constituted by a metal casing (1) subdivided into three compartments (11, 12, 13) by partitions (14, 15) having openings therein, a plurality of microwave generators (4) arranged in the outer compartments (11, 13) such that the warm air flows directly through said openings (16, 17) in the partitions (14, 15) into the middle compartment (12), said middle compartment (12) forming the microwave applicator oven itself, and a plurality of waveguide means (2) arranged on the metal casing (1) with radiator means (3), the positions of said waveguide and radiator means being distributed so as to couple the maximum microwave energy into the middle compartment (12).

Description

4 m - 1 -4 m - 1 -

Korte aanduiding:Short designation:

Modulaire Industriele Mikrogolfoven voor thermische behandeling van stoffen.Modular Industrial Microwave Oven for Heat Treatment of Fabrics.

De uitvinding heeft betrekking op een modulaire industriele mikrogolfoven voor het drogen of thermisch 5 behandelen van produkten door middel van mikrogolven.The invention relates to a modular industrial microwave oven for drying or heat-treating products by means of microwaves.

De uitvinding beoogt een kontinu werkend toestel te verschaffen dat door zijn modulaire struktuur aangepast is voor de meeste industriele energie noodwendigheden gaande van 10 tot verscheidene honderden kW.The object of the invention is to provide a continuously operating appliance which, due to its modular structure, is adapted for most industrial energy needs ranging from 10 to several hundred kW.

1010

Het behandelen van produkten met mikrogolven is zeker reeds bekend. Hiervoor wordt gebruikelijkerwijze een mikrogolfinstallatie voorzien (Fig. 1), welke een mikrogolfgenerator omvat, die door een isolator en 15 passieve overgangsstukken gekoppeld wordt met een mikrogolf applicator waarin het produkt wordt behandeld.The treatment of products with microwaves is certainly already known. For this purpose, a microwave installation is usually provided (Fig. 1), which comprises a microwave generator, which is coupled by an insulator and passive transition pieces to a microwave applicator in which the product is treated.

Zulk een inrichting heeft de volgende nadelen : a) kostelijke generatoren met groot vermogen worden gebruikt, welke beveiligd moeten worden door middel van 20 zeer kostelijke mikrogolfcirculatoren, b) het rendement is meestal zeer laag bij gevolg van de weerkaatste mikrogolfenergie .Such a device has the following drawbacks: a) expensive high power generators are used, which must be protected by 20 very expensive microwave circulators, b) the efficiency is usually very low due to the reflected microwave energy.

Het doel van deze uitvinding is een oven te konstrueren 25 die aan de volgende kenmerken voldoet : a) hoog rendement tot 80 %, vertrekkend van het energie- 8103 118 ; $ * - 2 - di s tributi ene t, b) kontinue en diskontinue werking, c) grote nauwkeurigheid en energieregeling, d) modulaire opvatting, 5 e) goedkoop van konstruktie.The object of the present invention is to construct an oven having the following characteristics: a) high efficiency of up to 80%, starting from the energy 8103 118; $ * - 2 - this tributi ent t, b) continuous and discontinuous operation, c) high accuracy and energy control, d) modular conception, 5 e) cheap in construction.

Om dit doel te bereiken wordt de mikrogolfoven volgensTo achieve this goal, the microwave oven is operated according to

I II I

de uitvinding in hoofdzaak uit tenminste een algehele module eenheid samengesteld, waarin wordt gebruikt 10 gemaakt van een aantal kleine magnetrons, b.v. 25 k 50 magnetrons met klein vermogen per eenheid, en waarbi^j deze magnetrons worden op zo’n danige wijze geplaatst dat de warme lucht, ontstaan door de afkoeling van de magnetrons, rechtstreeks in de oven stroomt. De mikro-15 golfenergie van de groepen magnetrons wordt op zo'n danige wijze in de oven gekoppeld dat de interactie tus-sen de verschillende magnetrons praktisch geelimineerd is. Een speciaal design van de posities-^n de verschillende antennestralers is hiervoor uitgewerkt.the invention consists essentially of at least one overall module unit using a number of small microwave ovens, e.g. 25 k 50 microwaves of low power per unit, and these microwaves are placed in such a way that the warm air, generated by the cooling of the microwaves, flows directly into the oven. The micro wave energy of the groups of microwaves is coupled in the oven in such a way that the interaction between the different microwaves is practically eliminated. A special design of the positions and the various antenna radiators has been developed for this.

2020

Door deze konstruktie die bestaat in het verenigen van de mikrogolfgenerator en de mikrogolfapplicator kan men niet alleen gebruik maken van zeer goedkope vermogen-eenheden (magnetrons en voeding), maar tevens ontwijkt 25 men de noodzaak van kostelijke passieve mikrogolfcompo-nenten zoals circulatoren, die weliswaar de voeding beschermen tegen de weerkaatste energie maar meteen het rendement van het systeem sterk verlagen.This construction, which consists of uniting the microwave generator and the microwave applicator, not only makes it possible to use very cheap power units (microwave ovens and power supply), but also avoids the need for expensive passive microwave components such as circulators, which, protect the power supply against the reflected energy but immediately reduce the efficiency of the system.

30 Andere kenmerken van de uitvinding zullen duidelijk worden uit de hierna volgende beschrijving en de bijgaande » tekening. Hierin toont : fig. 1 in schemavorm de opstelling van een gebruikelijke mikrogolfinstallatie; 35 fig. 2 een perspectief aanzicht van een uit'voeringsvorm van een mikrogolfovenmodule volgens de uitvinding; fig. 3 schematisch een dwarsdoorsnede in de uitvoerings-vorm van fig. 2.Other features of the invention will become apparent from the description below and the accompanying drawing. In the drawing: Fig. 1 shows in diagrammatic form the arrangement of a conventional microwave installation; Fig. 2 is a perspective view of an embodiment of a microwave oven module according to the invention; Fig. 3 schematically shows a cross section in the embodiment of Fig. 2.

8103 118 i - 3 -8103 118 i - 3 -

Natuurlijk worden de tekeningen en de beschrijving slechts bij wijze van voorbeeld en in geen enkele opzicht ter begrenzing gegeven.Of course, the drawings and the description are given by way of example only and in no way limitative.

5 Ter illustratie van de bestaande techniek wordt in fig.5 To illustrate the existing technique, fig.

1 de opvatting van een gebruikelijk industriele mikro-golfinrichting gegeven. Met 1 is de mikrogolfgenerator aangegeven, die door een isolator 2 en passieve overgangs-stukken, zoals circulatoren 3 gekoppeld is met de mikro-10 golfoven of applicator 4 waarin het te behandelen produkt is geplaatst.1 given the conception of a conventional industrial micro wave device. 1 denotes the microwave generator, which is coupled by an insulator 2 and passive transition pieces, such as circulators 3, to the micro-wave oven or applicator 4 in which the product to be treated is placed.

In tegenstelling met de bestaande inrichting van fig. 1 tonen de fig. 2 en 3 een algehele modulaire eenheid 15 volgens de uitvinding. Deze eenheid 10 bestaat in hoofd-zaak uit een metalen kast 1 onderverdeeld in drie compar-timenten 11, 12, 13 door wanden 14 en 15. De buitenste compartimenten 11 en 13 bevatten de vermogen eenheden waaronder een groep mikrogolfgeneratoren of magnetrons 4 20 en de voedingstransformatoren 8 terwijl het middenste compartiment. 12 de eigenlijke applicator uitmaakt waarin het produkt wordt behandeld. In de wanden 14 en 15 tussen de compartimenten worden openingen resp. 16 en 17 voorzien en de magnetrons 4 worden op een dergelijke 25 wijze aangebracht ten opzichte van deze openingen 16 en 17 dat de warme lucht, ontstaan door de afkoeling van de magnetrons, rechtstreeks in en applicator compartiment 12 stroomt. 1¾ openingen 16 en 17 worden elk met een rooster 18 voorzien.In contrast to the existing device of Figure 1, Figures 2 and 3 show an overall modular unit 15 according to the invention. This unit 10 essentially consists of a metal box 1 divided into three compartments 11, 12, 13 by walls 14 and 15. The outer compartments 11 and 13 contain the power units including a group of microwave generators or microwave ovens 4 and the power transformers 8 while the middle compartment. 12 represents the actual applicator in which the product is treated. In the walls 14 and 15 between the compartments openings are resp. 16 and 17 and the microwave ovens 4 are arranged in such a manner relative to these openings 16 and 17 that the warm air generated by the cooling of the microwave ovens flows directly into an applicator compartment 12. 1¾ openings 16 and 17 are each provided with a grid 18.

3030

Boven op de kast 1 zijn een aantal golfgeleiders 2 gemon-teerd. Koppeling van de mikrogolfenergie van de magnetrons in het middenste compartiment 12 gebeurt door mid-del van een aantal antennestralers 3 die regelmatig 35 worden verdeeld langs iedere golfgeleider 2. Zowel de plaats van de verschillende golfgeleiders 2 als de plaats van de antennestralers 3 is zo opgevat dat de koppeling 8103 118 Μ ΐ * - 4 - tussen de verschillende magnetrons mag verwaarloosd worden. Hierdoor wordt niet alleen het aanwenden van isolatoren en circulatoren vermeden maar ook wordt het rendement aanzienlijk verhoogd. De positie en de verde-5 ling van de antennestralers 3 over het middenste compar-timent 12 wordt vastgelegd zodanig dat de interactie tussen de verschillende magnetrons praktisch geMlimineerd is.A number of waveguides 2 are mounted on top of the box 1. Coupling of the microwave energy of the microwave ovens in the middle compartment 12 is effected by means of a number of antenna radiators 3, which are regularly distributed along each waveguide 2. Both the location of the different waveguides 2 and the location of the antenna radiators 3 are thus conceived that the coupling 8103 118 Μ ΐ * - 4 - between the different microwaves may be neglected. This not only avoids the use of insulators and circulators, but also significantly increases the efficiency. The position and distribution of the antenna radiators 3 over the center compartment 12 is recorded such that the interaction between the different microwaves is practically eliminated.

10 Bij wijze van voorbeeld, in een ontwerp van een 36 kW10 By way of example, in a 36 kW design

mikrogolfoven (18 x 2 magnetrons van 1 kW), werkend in de frekwentie van 2450 MHZ voor het drogen van geplas-tifieerd papier, zijn 72 antennestralers verdeeld over 18 ri^en van vier met een afstand van ongeveer 25 cm tussen 15 de rijen, waarbij in elke rij de afstand tussen de stralers ongeveer 15 cm bedraagt.microwave oven (18 x 2 microwaves of 1 kW), operating in the frequency of 2450 MHZ for drying laminated paper, 72 antenna radiators are divided over 18 rows and four with a distance of about 25 cm between 15 rows, in each row the distance between the radiators is about 15 cm.

De buitenste compartimenten 11 en 13 worden onder een variabele luchtdruk geplaatst door afzonderlijke venti-20 latoren 9. Hierdoor wordt niet alleen de afkoelwarmte van de magnetrons maar tevens deze van de transformato-ren in de ovenruimte 12 benut. De afzuiging gebeurt langs de uitlaten 5.The outer compartments 11 and 13 are placed under variable air pressure by separate fans 9. As a result, not only the cooling heat of the microwave ovens but also that of the transformers in the oven space 12 is utilized. The extraction takes place along the outlets 5.

25 In het in de tekening geillustreerde ontwerp is nog een transportband 6 voorzien, die uit een soepel en niet absorberend materiaal, zoals polyethyleen, bestaat en die door het middenste compartiment 12 loopt voor het transporteren van het te behandelen produkt. Hierdoor 30 wordt een kontinue werking verzekerd.In the design illustrated in the drawing, another conveyor belt 6 is provided, which consists of a flexible and non-absorbent material, such as polyethylene, and which passes through the middle compartment 12 for transporting the product to be treated. This ensures continuous operation.

De hierboven beschreven modulaire struktuur maakt het mogelijk inrichtingen van onverschillig welke vermogen in dienst te stellen door eenvoudig het gewenste aantal 35 module eenheden volgens de uitvinding naast elkaar samen te stellen.The modular structure described above makes it possible to employ devices of any power by simply assembling the desired number of module units according to the invention side by side.

81031188103118

Claims

Industrial microwave oven, characterized by at least one overall module unit (10) consisting of a metal box (1) divided into three compartments (11, 12, 13) by apertured walls (14, 15), 5 with multiple microwave generators ( 4) arranged in each of the outer compartments (11, 13) in such a way that the warm air flows directly through the openings (16, 17) in the middle compartment (12), the middle compartment being the actual applicator oven while a number of waveguides (2) are mounted on top of the metal box (1) with antenna radiators (3), the positions of which are divided for maximum coupling of the microwave energy in the oven. 15

Microwave oven according to claim 1, characterized in that at least one conveyor belt (6) is arranged for transporting the product to be treated through the middle compartment (12), preferably with a belt stop filter (7) at the inlet. and outlets from the middle compartment. 8103118