SE415723B - Sett och anordning for att medelst mikrovagsenergi astadkomma en i huvudsak likformig uppvermning - Google Patents

Description

7903267-8 _ _ 2 'Vid formsprutning av härdplast är den låga produktionskapaciteten idag en av de svåraste begränsningarna för en utökad användning av denna teknik; Med mikro- vågsvärmning kan härdtiderna bringas ned väsentligt.

Det förefinns skilda möjligheter att enl. den föreliggande uppfinningen åstadkomma en likformig uppvärmning, d,v.s. en elektrisk fältenergidensitet i kavi- teten, som är så likformig som möjligt. För en närmare förståelse av uppfinningen kommer sätt och anordningar därför att beskrivas i det följande.

Det för uppfinningen särskild kännetecknande framgårav de bifogade patent- kraven. V För att beskrivningen skall förstås bättre hänvisas till de bifogade rit- ningarna. I I - Fig. 1 visar en kavitet och den elektriska energidensitetens och fält- styrkans variation i kaviteten.

- Fig. 2 visar schematiskt en utföringsform av uppfinningen.

- Fig. 3 visar uppfinningen tillämpad vid formsprutning av plast.

För att uppflningen skall framträda tydligare skall här först angivas ett grundläggande förhållande ifråga om förhållandena i en metallkavitet.

Vid mikrovågsvärmning av ett visst material är värmeeffekten per volymen- het proportionell mot frekvensen, vissa materialegenskaper och den i materialet fö- refintliga elektriska fältenergins densitet enl; följande formel: iï . f-6150 tan (SIEIZ P v där v värmeeffekten per volymsenhet ”och 60 konstanter f frekvensen E, tan- Gdielektriska materïalkonstanter E elektriska fältstyrkan.

När man värmer ett material i en metallkavitet, kan mikrovågsenergi endast tillföras vid vissa frekvenser, nämligen kavitetens resonansfrekvenser. Kaviteten fungerar som en resonator med en mångfald olika resonansmoder. Den elektriska ener- gidensitetens fördelning är i varje resonansmod sådan att den är noll i vissa punk- ter och maximum i andra punkter. Som en följd av detta blif uppvärmningen ojämn. För att belysa detta har i fig. 1 upptill visats ytterkonturen av en kavitet 10 av rät- vinklig parallellepipedisk form och nedtill i fig. 1 visas den elektriska energiden- sitetens och den elektriska fältstyrkans variation i snittet A-A då kaviteten arbe- tar i TESOE-moden. - _ _ Man ser att värmeutvecklingen blir ojämn på grund av att den elektriska fältenergins densitet går ned till noll i vissa punkter, och detta är ett förhållan- de som man önskar undvika. ' I enlighet med den föreliggande uppfinningen undviks den nämnda ojämna uppvärmningen i hög grad genom att värmningen sker medelst mikrovågsenergi i två el- ler flera moder, som värmer oberoende av varandra. veozzsv-s 3 En anordning för att genomföra ett dylikt förfarande visas som exempel i fig. 2. Här betecknar 20 en första mikrovågsgenerator och 22 en andra mikrovågsge- nerator, vilka icke är fastlåsta till varandra utan arbetar med en mikrovågsfrekvens fi En med 23 betecknad kavitet matas via vågledare eller koaxialledare 21 resp. 22 av ifråga om generatorn 20 och en mikrovågsfrekvens av fz ifråga om generatorn 22. resp. generator 20 och 22. De föreliggande arbetsförhållandena är valda sådana att det i kaviteten 23 uppträder två resonansmoder, som medför att summan av de elekt- riska fältenergierna har en fördelning, som är skild från noll överallt inuti kavi- teten. Möjligen kan tillåtas att nollställen uppträder omedelbart intill den metall- vägg, som omger kaviteten. De två frekvenserna f1 och fz skiljer sig något från va- randra.

Vid den utföringsformen av uppfinningen, som visas genom fig. 2 avseende alstrandet av två resonansmoder har två olika tillkopplingar till kaviteten använts.

Det kan emellertid användas flera resonansmoder än de tvâ som angivits och likaså kan tillförandet av energin till kaviteten ske medelst flera än tvâ kopplingar. Det är således tydligt att ett större antal moder än två kan komma till användning. Pâ ritningsfigurerna har för enkelhetens skull kaviteterna vistas som rätvinkliga pa- rallellepipeder men man kan även använda cylindriska, sfäriska eller på annat sätt formade kaviteter.

Såsom redan angivits är det genom användning av den lära, som ovan angi- vits möjligt att avsevärt förbättra värmningslikformigheten. Man kan sålunda utbil- da en utrustning, som ger en i huvudsak likformig uppvärmning i kaviteten med un- dantag för området intill den metallvägg, som innesluter kaviteten. I en rätvinklig parallellepipedisk kavitet med kvadratiskt tvärsnitt kan värmningen ske i resonans- moderna TE701, TE107 och TESOS.

Såsom redan inledningsvis har angivits har man sökt efter möjligheter att tillföra värme l en gjutform, som användas vid gjutning av plastmaterial. Det här beskrivna sättet har visat sig mycket lämpmgt att använda för formsprutning av härd- plast. En anordning för detta ändamål visas i fig. 5. I en vaniig metallform har en kavitet i form av en rätvinklig parallellepiped utbildats.

Enl. föreliggande uppfinning har i denna kavitet inpassats en keramikform, där det för formen använda keramikmaterialet skall uppvisa relativt små dielektriska förluster och därför exempelvis kan bestå av aluminiumoxid. Keramikformen utgör så- . ledes en insats i kaviteten och i denna keramikform finns det ett hålrum, i vilket härdplasten formas. Metallkaviteten fungerar härvid som en resonator. Den keramik, som finns i kaviteten förändrar våglängden, men eftersom förlusterna är små utveck- las nästan all värme i den i de centrala delarna av kaviteten befintliga härdplas- ten. När smält plastmassa har sprutats in i keramikformen och denna fyllts med den nämnda plastmassan, tillföres mikrovågsenergi och plasten härdas mycket snabbt.

Fig. 3 är en séktionsvy tagen genom en metallform 50, i vilken är utbildad den nämnda, om en rätvinklig parallellepiped utbildade kaviteten, som i fig. 3 visas utfylld av en form 51 av keramiskt material. Inuti denna keramikform 51 har utbilr dats ett hålrum 52, som här visats ha formen av en rätvinklig parallellepiped, men {79oz267+s givetvis i praktiken har den form, som det färdighärdade plastföremålet skall upp- visa. Det smälta plastmaterialet föres till formhålrummet 52 via en kanal 53 under användning av inom detta tekniska område väl kända anordningar och förfaranden, som här icke beskrivs närmare. ' l _ Den med keramikformen 51 utfyllda kaviteten i metallformen 50 matas med mikrovågsenergi via de två koaxial~ eller vägledarna Sh och 55, så att skilda reso- nansmoder erhållas i kaviteten.

Den i fig. 2 schematiskt visade anordningen har den mycket stora fördelen att den kan anpassas för formsprutning av skilda Föremålsformer genom utbyte av den med_formhålrummet 52 utbildade keramikformen 51. Eftersom man genom lämplig matning kan erhålla en relativt likformig mikrovågsenergidensitet i den del av kaviteten där det för plasten avsedda formhålrummet 52 förefinns, har en ändrad Föremålsform endast ringa inverkan på värmningsförloppet. Den största delen av kavitetens volym upptages av keramikformen 51, som därmed tillsammans med kavitetens geometriska förhållanden i huvudsak bestämmer fältfördelníngen.

Det är givet att uppfinningen icke är begränsad till det sätt och de an- ordningar, som detaljerat beskrivits. För en fackman är det givet att ändringar och modifikationer kan ske inom patentkravens omfång utan att uppfinníngsïdën frångås.

Claims (2)

vssszav-s 5 P A T E N T K.R A V

1. I. Sätt att medelst mikrovågsenergi åstadkomma en i huvudsak likformíg upp- värmning av ett i en av metall omgiven kavítet anbragt dielektriskt material med relativt hög förlustfaktor, där mikrovågsenergi matas in i kaviteten så att det upp- kommer åtminstone två resonansmoder i kaviteten, där kaviteten matas samtidigt med åtminstone två frekvenser via åtminstone två resp. vågledare eller koaxialledare, vilka frekvenser är olika men endast skiljer sig något åt, samt där resonansmoderna är så valda att dessa inte har något gemensamt noliställe inom kaviteten, k ä n n e - t e c k n a t a v, att kaviteten förses med en insats av keramiskt material med låg förlustfaktor och med ett i insatsen utbildat hålrum, i vilket det nämnda dielektriska materialet som skall uppvärmas införes, varigenom uppvärmning av materialet bringas att ske i ett mindre utrymme, än den av metall omgivna kaviteten.

2. " Anordning för genomförande av sättet enl. krav 1, där den av metall omgiv- na kavlteten (23) är ansluten till mikrovågskällor (20,22) via anordningar (21,23) anordnade att åstadkomma excitering av kaviteten i åtminstone två resonansmoder, där mikrovågskällorna (20,22) är anordnade att mata kaviteten (23) med åtminstone två frekvenser via åtminstone två resp.vågledare (21,23) eller koaxialledare, där var och en av mikrovågskällorna är anordnade att ge olika frekvenser, vilka frekven- ser endast skiljer sig något åt, och där mikrovågskällorna (20,22) är anordnade att generera resonansmoder vilka inte har något gemensamt nollställe inom kaviteten, k ä n n e t e c k n a d a v, att kaviteten har en insats (51) av keramiskt material med låg förlustfaktor och med ett i insatsen (Si) utbildat hålrum (52) för det mate- rial som skall uppvärmas, varigenom för uppvärmning av materialet utbildat utrymme är mindre än den av metall omgivna kaviteten. ANFÖRDA PUBLIKATIONER: