SE451228B

SE451228B - MICROVAGIC APPLICATOR FOR HEATING FORMATICALLY STRENGTHLY OR LONG-TERM BODIES

Info

Publication number: SE451228B
Application number: SE8506159A
Authority: SE
Inventors: S Ekerot; J Svennebrink
Original assignee: Stiftelsen Inst Mikrovags
Priority date: 1985-12-30
Filing date: 1985-12-30
Publication date: 1987-09-14
Also published as: JPS63503338A; WO1987004314A1; SE8506159L; SE8506159D0

Description

451 228 - fíg. 3 schematiskt visar ett vertikalt, axiellt snitt genom en andra ut- föringsform av ett applikatorarrangemang enligt uppfinningen samt - fig. Ä schematiskt visar ett vertikalt axiellt snitt genom en tredje ut- föringsform av ett applikatorarrangemang enligt uppfinningen. l fig. 1 betecknas med 1 en mikrovågsapplikator för värmning av väsentligen strängformade eller långsträckta kroppar 2 innefattande dielektriskt material. 451 228 - fig. Fig. 3 schematically shows a vertical, axial section through a second embodiment of an applicator arrangement according to the invention and Fig. Ä schematically shows a vertical axial section through a third embodiment of an applicator arrangement according to the invention. In Fig. 1, 1 denotes a microwave applicator for heating substantially strand-shaped or elongate bodies 2 comprising dielectric material.

Medelst applikatorn 1 är en mikrovågskavitet 3 utbildad, vilken har väsent- ligen cirkulärt tvärsnitt i plan vinkelräta mot nämnda kroppars 2 längdrikt- ning, varvid tvenne med öppning Ä försedda gavelpartier 5 förefinns. Med 6 betecknas en väsentligen radiellt till kavïteten inlöpande vågledare för till- försel av mikrovågor.By means of the applicator 1 a microwave cavity 3 is formed, which has a substantially circular cross-section in a plane perpendicular to the longitudinal direction of said bodies 2, the two end portions 5 provided with opening Ä being present. 6 denotes a waveguide running substantially radially into the cavity for supplying microwaves.

Applikatorn 1 är så anordnad att värmning kan ske både för det fall kroppen 2 innefattar en metallisk kärna 2', markerad i fig. 1, och för det fall kroppen 2 saknar metallisk kärna 2', varvid kavïteten har en längd, vilken väsentligen motsvarar en halv våglängd hos de avsedda mikrovågorna. Kaviteten är härvid anordnad att svänga i en koaxialmode då en kropp med metallisk kärna används och svänger i en cylindrisk mode, företrädesvis TM 010, vars resonansfrekvens är oberoende av längden hos kavïteten medan diametern bestäms av resonans- frekvensen. I detta fall bestäms således diametern och längden av de två sväng- ningsmoderna var för sig. Enligt viss praxis skrives TM 010 istället TMÛ10.The applicator 1 is arranged so that heating can take place both in the case where the body 2 comprises a metallic core 2 ', marked in Fig. 1, and in the case where the body 2 lacks a metallic core 2', the cavity having a length which substantially corresponds to a half the wavelength of the intended microwaves. The cavity is hereby arranged to oscillate in a coaxial mode when a body with a metallic core is used and oscillates in a cylindrical mode, preferably TM 010, whose resonant frequency is independent of the length of the cavity while the diameter is determined by the resonant frequency. In this case, the diameter and length of the two oscillation modes are thus determined separately. According to some practice, TM010 is written instead of TMÛ10.

Vid den i fig. 3 visade utföringsformew är den applikatorn 6 enligt uppfinningen utbildande kavïteten 7 anordnad för värmning av en s.k. dysa 8, genom vilken metall 9 är avsedd att löpa, vilken dysa härvid utgör nämnda långsträckta kropp.In the embodiment shown in Fig. 3, the cavity 7 forming the applicator 6 according to the invention is arranged for heating a so-called nozzle 8, through which metal 9 is intended to run, which nozzle hereby constitutes said elongate body.

Användningsområdena för dysan avsedd att värmas kan variera, vilket behandlas Senare.The areas of use for the nozzle intended to be heated may vary, which will be discussed later.

I fig. 3 betecknas med 10 ett behållarkärls 11 öppning till vilket dysan 8 ansluter, varvid dysan är infogad i och härvid omges av ett keramiskt material 12, vilket företrädesvis uppvisar mycket ringa förlustfaktor, exempelvis A1203. Lämpligt torde i många fall vara att delar av kavïteten är utbildade medelst metalliska partier 13, såsom partier 13 av ett metalliskt nät, exem- pelvis av platinatråd, infogade i, såsom ingjutna i, det dysan omgivande keramiska materialet. Vid den visade utföringsformen förefinns ett kavïteten nedåt utvidgande metalliskt parti lb. Kompletterande partier 15 av isolertegel 451 228 eller motsvarande torde i många fall erfordras för erhållande av ett lämpligt arrangemang. Med 6' betecknas en vågledare, vilken för tillförsel av mikro- vågor, vilken vågledaren inlöper väsentligen radiellt till kaviteten 7 vilken kavitet, utbildad med partierna 13 och 14 har väsentligen cirkulärt tvärsnitt.Fig. 3 denotes the opening of a container vessel 11 to which the nozzle 8 connects, the nozzle being inserted into and being surrounded by a ceramic material 12, which preferably has a very small loss factor, for example Al 2 O 3. It would be appropriate in many cases for parts of the cavity to be formed by means of metallic portions 13, such as portions 13 of a metallic net, for example of platinum wire, inserted into, as cast in, the ceramic material surrounding the nozzle. In the embodiment shown, there is a cavity downwardly expanding metallic portion 1b. Supplementary portions 15 of insulating brick 451 228 or the like should in many cases be required to obtain a suitable arrangement. 6 'denotes a waveguide which, for supplying microwaves, which waveguide runs in substantially radially to the cavity 7, which cavity, formed with the portions 13 and 14, has a substantially circular cross-section.

Vid den i fig. Å visade utföringsformen innefattar nämnda dysa 8 ett fritt utskjutande parti 16, vilket nedsticker från ett behållarkärls 10 öppning ll.In the embodiment shown in Fig. Å, said nozzle 8 comprises a freely projecting portion 16, which protrudes from the opening 11 of a container vessel 10.

Applikatorn 1] är anordnad att utbilda en kavitet 18 med väsentligen cylind- riskt tvärsnitt, i vilken partiet 16 insticker. Med 17' betecknas en våg- ledare motsvarande vågledare 6 i fig. 3.The applicator 1] is arranged to form a cavity 18 with a substantially cylindrical cross-section, in which the portion 16 protrudes. 17 'denotes a waveguide corresponding to waveguide 6 in Fig. 3.

Både applikatorn enligt fig. 3 och den enligt fig. Å är anordnade såsom appli- katorn enligt fig. 1 och 2, d.v.s. så att nämnda kropp 2 kan värmas oavsett om kroppen 2 innefattar en metallisk kärna 2' eller ej.Both the applicator according to Fig. 3 and the one according to Fig. Å are arranged as the applicator according to Figs. 1 and 2, i.e. so that said body 2 can be heated regardless of whether the body 2 comprises a metallic core 2 'or not.

Dysan av det här aktuella slaget är lämpligen av keramiskt material och inne- fattar lämpligen keramiskt material såsom zirkoniumdioxid, Zr02, vilket upp- visar väsentlig förlustfaktor vad avser mikrovågor.The nozzle of the type in question is suitably of ceramic material and suitably comprises ceramic material such as zirconia, ZrO 2, which shows a significant loss factor with respect to microwaves.

Användningsområden för dysor avsedda att värmas med applikator enligt upp- finningen är ett flertal.There are several areas of application for nozzles intended to be heated with an applicator according to the invention.

Ett område är värmning av ett dielektriskt material, såsom plast, med eller utan metallkärna under transport genom applikatorn. Materialet utgör exempel- vis en plastbeläggning på en skidstav. Ett annat område är de fall då någon dei, antingen dielektrikat eller metallkärnan, står stilla i applikatorn. Det kan här vara fråga om tillverkning av rör eller annan hålprofil. Samma appli- kator kan härvid användas för tillverkning av motsvarande homogena profil. Det kan i fallet stillastående dysa relativt applikatorn vara fråga om direkt- gjutning av tråd väsentligen enligt svenska patentet (8003h87-9) varvid värmning av dysan företrädesvis sker både som förvärmning innan smälta anbringas samt som stödvärmning under gjutning för styrning av dystemperaturen, exempelvis i syfte att förhindra igensättning. l fig. 3 har en stabiliserande tråd 9' löpande genom dysan markerats. Ytterligare ett område är dysvärmning, både förvärmning och stödvärmning, vid gjutning mer allmänt, såsom sträng- gjutning.One area is heating of a dielectric material, such as plastic, with or without a metal core during transport through the applicator. The material is, for example, a plastic coating on a ski pole. Another area is the cases where some dei, either dielectric or metal core, is stationary in the applicator. This may involve the manufacture of pipes or other hole profiles. The same applicator can be used to manufacture the corresponding homogeneous profile. In the case of a stationary nozzle relative to the applicator, it can be a matter of direct casting of wire essentially according to the Swedish patent (8003h87-9), whereby heating of the nozzle preferably takes place both as preheating before melt is applied and as support heating during casting to control the nozzle temperature, for example to prevent clogging. In Fig. 3, a stabilizing wire 9 'running through the nozzle has been marked. Another area is nozzle heating, both preheating and auxiliary heating, during casting more generally, such as continuous casting.

Det är vid dysvärmning ofta lämpligt att det dysan omgivande materialet 12,10, till skillnad från dysmaterialet, uppvisar mycket ringa förlustfaktor.When heating nozzles, it is often suitable that the material 12,10 surrounding the nozzle, in contrast to the nozzle material, has a very small loss factor.

Ytterligare ett område är värmning och varmhållning av dysa i form av verktyg vid exempelvis trâddragning. Ännu ett område är värmning av dysa och dysan passerande material, vilket material, såsom plast, pressas eller motsvarande genom dysan.Another area is heating and keeping the nozzle warm in the form of tools for, for example, wiring. Another area is heating of the nozzle and the nozzle passing material, which material, such as plastic, is pressed or the like through the nozzle.

Funktionen hos mikrovågsapplikatorn enligt uppfinningen torde till väsentlig del framgått ovan. Genom lämplig utformning utbildar således applikatorn en kavitet vilken svänger i en bestämd mode då material med metallkärna används och i en annan bestämd mode då material utan metallkärna används, exempel- vis i en koaxialmode resp. en cylindrisk mode.The function of the microwave applicator according to the invention should be substantially apparent from the above. By suitable design, the applicator thus forms a cavity which oscillates in a specific mode when materials with a metal core are used and in another specific mode when materials without a metal core are used, for example in a coaxial mode resp. a cylindrical mode.

Såsom torde framgått ovan erbjuder en mikrovågsapplikator enligt uppfinningen väsentliga fördelar jämfört med vad som är tidigare känt. Sålunda erbjuder applikatorn stor flexibilitet vad avser användning. Sålunda kan exempelvis växling mellan förvärmning och stödvärmning i samma applikator ske momentant. a Ovan har uppfinningen beskrivits i anslutning till några utföringsexempel.As will be seen above, a microwave applicator according to the invention offers significant advantages over what is previously known. Thus, the applicator offers great flexibility in terms of use. Thus, for example, switching between preheating and auxiliary heating in the same applicator can take place instantaneously. The invention has been described above in connection with some embodiments.

Naturligtvis kan fler utföringsformer och mindre förändringar tänkas utan att uppfinningstanken därför frångås.Of course, more embodiments and minor changes are conceivable without departing from the spirit of the invention.

Sålunda kan, beträffande nämnda moder, en koaxialmode och en annan mode än cylindrisk mode utnyttjas. Det är också så att längd och diameter hos en kavitet enl. fig. 1 ej behöver väljas så att de bestäms av de två svängnings- moderna var för sig. Frekvens, längd och diameter kan inbördes avpassas så att moder för värmning både med och utan metallisk kärna uppnås med samma applikator.Thus, with respect to said mode, a coaxial mode and a mode other than cylindrical mode can be used. It is also the case that the length and diameter of a cavity according to Fig. 1 does not need to be selected so that they are determined by the two oscillation modes separately. Frequency, length and diameter can be mutually adjusted so that mode for heating both with and without metallic core is achieved with the same applicator.

Vidare kan, vid dysvärmning, med bibehållande av det övergripande syftet andra applikatorutföranden än de visade tänkas. Skilda detaljutformningar kan också tänkas. Både i fig. l, 2 och Å visas utföranden med öppningar försedda med flänsar 19 för förhindrande av mikrovågsläckage.Furthermore, in the case of nozzle heating, while retaining the overall purpose, applicator designs other than those shown are conceivable. Different detail designs are also conceivable. Both Figs. 1, 2 and Å show embodiments with openings provided with flanges 19 for preventing microwave leakage.

Claims

451 228 Patent claims

Microwave applicator for heating mainly substantially string-shaped or elongate bodies comprising dielectric material, by means of which a microwave cavity is formed, through which bodies are intended to be transported or in which at least a body is intended to be present, characterized in that the microwave apparatus is 1,6,17) is arranged so that heating can take place both of bodies (2,8) comprising a metallic core (2 ', 9,9') and bodies lacking metallic core, different oscillation modes being used in the presence of metallic core resp. . lack of metallic core.

Applicator according to claim 1, characterized in that said cavity (3,7,18) is arranged so that it pivots in a coaxial mode when bodies (2,8) with metallic core (2 ', 9,9') are used and so that it swings in a different fashion when bodies without a metallic core are used.

Applicator according to claim 1 or 2, characterized in that said cavity (3, 7, 18) has a substantially circular cross-section in plane substantially perpendicular to the longitudinal direction of said bodies and a length which substantially corresponds to half a wavelength of the intended microwaves. Oh.

Applicator according to claim 2 or 3, characterized in that said cavity (3,7,18) is arranged to pivot in a cylindrical mode, preferably TM 010, whose resonant frequency is independent of the length of the cavity while diameters ﬂ are determined by the resonant frequency, the diameter and the length being determined by the two oscillation modes separately.

Applicator according to claim 1 or 2, characterized in that said cavity (3,7,18) has a substantially circular cross-section in a plane substantially perpendicular to the longitudinal direction of said bodies, wherein frequency and length and diameter are mutually adjusted for heating both with and without metallic core.

Applicator according to claim 1, 2, 3, H or S, characterized in that a strand-shaped body (2) is intended to be transported through the applicator and thereby heated.

Applicator according to claim 1, 2, 3, Å or 5, characterized in that said cavity (7,18) is arranged for heating a so-called nozzle (8), such as a nozzle, through which liquid metal (9) is intended to flow during casting of the metal, which nozzle here constitutes said elongate body. 451 228

8. An applicator according to claim 7, characterized in that said nozzle comprises a ceramic material, such as ZrO 2, which has a significant loss factor with respect to microwaves.

Applicator according to claim 7 or 8, characterized in that said nozzle (8) is at least partially inserted into and in this case surrounded by a ceramic material (12), which preferably has a very small loss factor, parts of said cavity ( 7) is formed by means of metallic portions (13), such as portions (13) of a metallic net, inserted into, as cast in, the ceramic material surrounding the nozzle.

Applicator according to claim 7 or 8, characterized in that said nozzle (8) comprises a freely protruding mouth portion (16), which is surrounded by a cavity (18) formed by the applicator. 49