Hochfrequenzofen für Hochfrequenzerhitzung mittels Schwingungen sehr hoher Frequenzen Die Erfindung bezieht sich auf einen Hochfrequenz ofen für Hochfrequenzerhitzung mittels Schwingungen sehr hoher Frequenzen, z.
B. in dem Dezimeter- oder Zentimeter-Wellenbereich, wobei ein Ultrahochfre- quenzgenerator, insbesondere ein Magnetrongenera- tor, und ein Wellenleitersystem vorgesehen sind und der Ausgangskreis des Ultrahochfrequenzgenerators an das Wellenleitersystem angeschlossen ist, um die Ultrahochfrequenzschwingungen der Austrittsöffnung des Wellenleitersystems zuzuführen, bei welcher<B>Öff-</B> nung ein zur Aufnahme der zu erhitzenden Gegen stände dienendes Transportband beweglich geführt ist.
Um eine gleichmässige Erhitzung der zu erhitzenden Gegenstände zu sichern, die auf dem Transportband die Austrittsöffnung des Wellenleitersystems an einer beliebigen Stelle passieren können, müssen an die Ausgänge des Wellenleitersystems besondere An forderungen gestellt werden. Besonders bei Ver grösserung der Breite des Transportbandes bis zu mehreren Wellenlängen der erzeugten Schwingungen erfordert die Erfüllung dieser Bedingung der gleich mässigen Erhitzung der zu erhitzenden Gegenstände Massnahmen, welche eine verwickelte Bauart des Hochfrequenzofens mit sich bringen.
Die Erfindung bezweckt, einen Hochfrequenzofen der erwähnten Art zu schaffen, dessen Bauart einfach ist und der sich besonders zur Hochfrequenzerhitzung von Gegenständen auf einem Transportband mit einer Breite von mehreren Wellenlängen eignet und bei dem ermöglicht ist, ausserdem gleichzeitig die aus dem Hochfrequenzofen heraustretenden Strahlungen auf ein Mindestmass herabzusetzen, ohne dass -dazu besondere Abschirmungsvorkehrungen erforderlich sind.
Der Hochfrequenzofen nach der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass das Wellenleitersystem durch eine parabolische Zylinderfläche und zwei dazu senk- rechte, parallele Begrenzungsflächen gebildet wird, wobei in der Brennlinie der parabolischen Zylinder fläche ein Linienstrahler angeordnet ist, der mit dem Ausgangskreis des Ultrahochfrequenzgenerators ge koppelt ist, während zwischen dem Linienstrahler und der von der Parabelspitze abgewendeten Austritts öffnung des Wellenleitersystems ein Reflektor an geordnet ist,
um die direkte Strahlung des Linien strahlers in Richtung der Austrittsöffnung auf die parabolische Zylinderwand des Wellenleitersystems zurückzustrahlen, wobei das Transportband in einer Richtung geführt wird, die zu den parallelen Begren zungsflächen des Wellenleitersystems praktisch senk recht ist.
Die Erfindung und ihre Vorteile werden nach stehend an Hand der Figuren beispielsweise näher erläutert.
Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht einer Aus führungsform eines Hochfrequenzofens nach der Erfindung und die Fig. 2 und 3 zeigen einen Querschnitt bzw. einen Längsschnitt des Hochfrequenzofens nach der Er findung.
Der in Fig. 1 perspektivisch dargestellte Hoch frequenzofen von z. B. 2 kW enthält einen Magnetron- generator 1, der Schwingungen mit einer Wellenlänge von z. B. 12 cm erzeugen kann. Der Ausgangskreis des Magnetrongenerators 1 ist über eine koaxiale Leitung 2 an ein Wellenleitersystem 3 angeschlossen, um die Ultrahochfrequenzschwingungen der Austrittsöffnung 4 des Wellenleitersystems 3 zuzuführen, dessen Vorder wand zur Darstellung des Inneren dieses Systems teil weise weggebrochen ist.
Längs der Austrittsöffnung des Wellenleitersystems 3 werden die zu erhitzenden Gegenstände 5, z. B. Zwiebackbrötchen, über ein Transportband 6 geführt, das durch Antriebsrollen 7 angetrieben wird. Zur Anpassung der Belastung des Magnetrongenerators 1 sind an die koaxiale Leitung 2 Anpassungsmittel 8 angeschlossen, die auf bekannte Weise gestaltet sein können.
Um in dem soweit geschilderten Hochfrequenzofen über die ganze Breite von z. B. 120 cm des Transport bandes 6 eine gleichmässige Erhitzung der zu er hitzenden Gegenstände 5 zu erzielen, wird das Wellen leitersystem 3 durch eine parabolische Zylinderfläche 9 und zwei dazu senkrechte, parallele Begrenzungs flächen<B>10,</B> 11 gebildet, wobei in der Brennlinie der parabolischen Zylinderflächen 9 ein Linienstrahler 12 angeordnet ist.
Zwischen dem Linienstrahler 12 und der von der Parabelspitze abgewendeten Austritts öffnung 4 des Wellenleitersystems 3 ist zur Reflexion der direkten Strahlung des Linienstrahlers 12 in Rich tung der Austrittsöffnung 4 nach der parabolischen Zylinderwand 9 ein Reflektor 18 angeordnet, der in der dargestellten Ausführungsform aus einem zum Linienstrahler 12 parallelen Reflektorstab besteht; das Transportband 6 wird in einer Richtung geführt, die zu den parallelen Begrenzungsflächen 10, 11 des Wellenleitersystems 3 praktisch senkrecht ist.
Zum Erzielen einer geschlossenen Bauart ist das Wellenleitersystem 3 durch eine Verschlusswand 13 abgeschlossen, die sich ausserhalb der Austrittsöffnung 4 des Wellenleitersystems 3 längs des Transportbandes 6 erstreckt und zylinderförmige Durchführungen 14 für das Transportband 6 mit den Enden der Begren zungsflächen 10, 11 bildet, die dazu parallel zum Transportband 6 nach aussen abgebogen sind.
An der Stelle der Austrittsöffnung 4 des Wellenleitersystems ist die Verschlusswand 13 in einer von dem Transport band 6 abgewendeten Richtung in Form eines recht eckigen Kübels 15 abgebogen, der zur Absorption der das Transportband 6 passierenden Strahlung des Linienstrahlers 12 teilweise mit absorbierendem Mate rial 17 (vgl. Fig. 2 und 3) gefüllt ist, so dass der Magnetrongenerator 1 auch bei Abwesenheit der zu erhitzenden Gegenstände ausreichend belastet ist.
In der geschilderten Vorrichtung wird die von dem Linienstrahler 12 stammende Strahlung in Richtung der Austrittsöffnung 4 des Wellenleitersystems 3 durch den Reflektor 18 zurückgestrahlt und infolgedessen entsteht in zum Linienstrahler 12 senkrechten Ebenen eine kardioidförmige Strahlungskennlinie, wobei in Richtung der Austrittsöffnung 4 des Wellenleiter systems 3 praktisch keine direkte Strahlung auftritt, während im übrigen Teil die Kennlinie mit guter An näherung einen kreisförmigen Verlauf hat.
Diese Strahlungskennlinie ergibt sich durch angemessene Einstellung der Bemessung, in diesem Falle durch Einstellung des Linienstrahlers 12 und des Reflektor stabes 18 und ihres gegenseitigen Abstandes; bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist dieser gegen seitige Abstand etwa 0,2mal die Wellenlänge.
Nahezu die vollständige Strahlung des Linienstrahlers 12, welche gemäss der vorerwähnten Strahlungskennlinie ausgestrahlt wird, wird an der parabolischen Zylinder fläche 9 des Wellenleitersystems 3 in Richtung der Parabelachse nach der Austrittsöffnung 4 des Wellen- Leitersystems 3 reflektiert, wobei an der Austritts öffnung 4 in zu den Begrenzungsflächen 10, 11 par allelen Richtungen ein gleichphasiges, elektromagne tisches Feld praktisch konstanter Intensität erzeugt wird, so dass die zu erhitzenden Gegenstände 5, die über das Transportband 6 die Austrittsöffnung 4 des Wellenleitersystems 3 in einer zu den Begrenzungs flächen 10, 11 senkrechten Richtung passieren,
prak tisch gleichmässig erhitzt werden.
Es wurde bereits bei der besonders einfachen Aus führungsform der in Fig. 1 dargestellten Anordnung an der Austrittsöffnung 4 des Wellenleitersystems 3 eine Gleichmässigkeit des elektromagnetischen Feldes in zu den Begrenzungsflächen 10,<B>11</B> parallelen Rich tungen erzielt, die für den erwähnten Zweck, d. h. die Erhitzung von Zwiebackbrötchen, durchaus ausreicht. Soll die Gleichmässigkeit des elektromagnetischen Feldes an der Austrittsöffnung 4 für bestimmte Zwecke, z.
B. zum Trocknen von Geweben, weiter ver bessert werden, so können mehrere, zum Linien strahler 12 parallele Reflektorstäbe oder Reflektor schirme benutzt werden, die es ermöglichen, eine bessere Annäherung der für eine gleichmässige Feld verteilung erforderlichen Strahlungskennlinie zu er zielen, d. h. eine Strahlungskennlinie, bei der in Rich tung der Austrittsöffnung praktisch keine Strahlung auftritt, während die Kennlinie im übrigen Teil kreis förmig verläuft.
Neben dem einfachen Zusammenbau und der dabei erzielten gleichmässigen Erhitzung der zu erhitzenden Gegenstände 5 hat die geschilderte Vorrichtung den in der Praxis wichtigen Vorteil, dass die aus dem Hoch frequenzofen heraustretende Strahlung weitestgehend herabgemindert wird; der Linienstrahler 12 strahlt nämlich ein linear polarisiertes Feld aus, bei dem die Richtung des elektrischen Feldvektors E parallel zur Richtung des Linienstrahlers 12 ist, welcher Vektor somit an der Austrittsöffnung 4 des Wellenleiter systems in der in der Fig. 1 durch die gestrichelt an gegebenen Pfeile 16 veranschaulichten Richtung ver läuft.
Der Energievektor (Poyntingscher Vector) ist senkrecht zum elektrischen Feldvektor E und hat somit keine Komponente in der Bewegungsrichtung des Transportbandes 6, so dass aus dem Wellenleiter system 3 lediglich Streustrahlung hervortreten kann, die zudem in den zylinderförmigen Durchführungen 14 des Transportbandes 6 geschwächt wird, die hervor tretende Strahlung wurde z. B. um etwa 25 dB ge schwächt.
Fig. 2 zeigt einen Querschnitt des bei dem Hoch frequenzofen nach der Erfindung verwendeten Wellen leitersystems 3.
Die Höhe des Wellenleitersystems 3, von dem Transportband her gerechnet, beträgt z. B. 48 cm, während die Länge der Austrittsöffnung (4) 120 cm ist. Der Abstand zwischen dem Linienstrahler 12 und dem Reflektorstab 18 beträgt etwa 25 cm.
Fig. 3 zeigt einen Längsschnitt durch das Wellen- leitersystem 3. Der Abstand zwischen den beiden Begrenzungsflächen 10, 11 beträgt 24 cm, und die Länge der Durchführungszylinder 14 ist 30 cm und deren Höhe ist 5 cm.
Es sei schliesslich noch erwähnt, dass die Ab messungen des Wellenleitersystems nicht kritisch sind und sich für verschiedene Verwendungsmöglichkeiten nach Bedarf ändern lassen.
High frequency furnace for high frequency heating by means of vibrations of very high frequencies The invention relates to a high frequency furnace for high frequency heating by means of vibrations of very high frequencies, for.
B. in the decimeter or centimeter wave range, with an ultra-high frequency generator, in particular a magnetron generator, and a waveguide system are provided and the output circuit of the ultra-high frequency generator is connected to the waveguide system in order to feed the ultra-high frequency oscillations to the outlet opening of the waveguide system, in which <B> opening </B> opening a conveyor belt serving to receive the objects to be heated is movably guided.
In order to ensure even heating of the objects to be heated, which can pass the exit opening of the waveguide system at any point on the conveyor belt, special requirements must be placed on the outputs of the waveguide system. Particularly when the width of the conveyor belt is enlarged up to several wavelengths of the generated vibrations, the fulfillment of this condition of the uniform heating of the objects to be heated requires measures which entail an intricate design of the high-frequency furnace.
The aim of the invention is to create a high-frequency oven of the type mentioned, the construction of which is simple and which is particularly suitable for high-frequency heating of objects on a conveyor belt with a width of several wavelengths and which also enables the radiation emerging from the high-frequency oven to be simultaneously absorbed Reduce the minimum dimension without the need for special shielding measures.
The high-frequency furnace according to the invention is characterized in that the waveguide system is formed by a parabolic cylinder surface and two perpendicular, parallel boundary surfaces, with a line emitter being arranged in the focal line of the parabolic cylinder surface, which is coupled to the output circuit of the ultra-high frequency generator is, while a reflector is arranged between the line source and the exit opening of the waveguide system facing away from the parabolic tip,
to reflect the direct radiation of the line emitter in the direction of the outlet opening on the parabolic cylinder wall of the waveguide system, the conveyor belt being guided in a direction which is practically perpendicular to the parallel limiting surfaces of the waveguide system.
The invention and its advantages are explained in more detail below with reference to the figures, for example.
Fig. 1 is a perspective view of an embodiment of a high frequency furnace according to the invention and Figs. 2 and 3 show a cross section and a longitudinal section of the high frequency furnace according to the invention.
The high frequency furnace shown in perspective in Fig. 1 of z. B. 2 kW contains a magnetron generator 1, the vibrations with a wavelength of z. B. can produce 12 cm. The output circuit of the magnetron generator 1 is connected via a coaxial line 2 to a waveguide system 3 in order to feed the ultra-high frequency oscillations to the outlet opening 4 of the waveguide system 3, the front wall of which is partially broken away to show the interior of this system.
Along the outlet opening of the waveguide system 3, the objects to be heated 5, for. B. rusk rolls, guided over a conveyor belt 6 which is driven by drive rollers 7. To adapt the load on the magnetron generator 1, adapting means 8 are connected to the coaxial line 2 and can be designed in a known manner.
To in the so far described high frequency furnace over the entire width of z. B. 120 cm of the conveyor belt 6 to achieve uniform heating of the objects to be heated 5, the waveguide system 3 is formed by a parabolic cylindrical surface 9 and two perpendicular, parallel boundary surfaces <B> 10, </B> 11, a line radiator 12 being arranged in the focal line of the parabolic cylinder surfaces 9.
Between the line source 12 and the exit opening 4 of the waveguide system 3 facing away from the parabolic tip, a reflector 18 is arranged to reflect the direct radiation of the line source 12 in the direction of the exit opening 4 after the parabolic cylinder wall 9, which in the embodiment shown consists of a line source 12 parallel reflector rod consists; the conveyor belt 6 is guided in a direction which is practically perpendicular to the parallel boundary surfaces 10, 11 of the waveguide system 3.
To achieve a closed design, the waveguide system 3 is closed by a closure wall 13 which extends outside the outlet opening 4 of the waveguide system 3 along the conveyor belt 6 and forms cylindrical passages 14 for the conveyor belt 6 with the ends of the limiting surfaces 10, 11, which for this purpose are bent outwards parallel to the conveyor belt 6.
At the location of the exit opening 4 of the waveguide system, the closure wall 13 is bent in a direction facing away from the conveyor belt 6 in the form of a rectangular bucket 15, which is partially filled with absorbent material 17 (cf. 2 and 3) is filled, so that the magnetron generator 1 is sufficiently loaded even in the absence of the objects to be heated.
In the device described, the radiation originating from the line source 12 is reflected in the direction of the exit opening 4 of the waveguide system 3 through the reflector 18 and as a result, a cardioid-shaped radiation characteristic is created in planes perpendicular to the line source 12, with practically none in the direction of the exit opening 4 of the waveguide system 3 direct radiation occurs, while the remaining part of the characteristic curve has a circular shape with a good approximation.
This radiation characteristic results from appropriate adjustment of the dimensioning, in this case by adjusting the line source 12 and the reflector rod 18 and their mutual distance; In the illustrated embodiment, this mutual distance is about 0.2 times the wavelength.
Almost all of the radiation from the line source 12, which is emitted in accordance with the aforementioned radiation characteristic, is reflected on the parabolic cylinder surface 9 of the waveguide system 3 in the direction of the parabolic axis after the exit opening 4 of the waveguide system 3, with the exit opening 4 in to the Boundary surfaces 10, 11 par allelic directions an in-phase, electromagnetic field of practically constant intensity is generated, so that the objects 5 to be heated, which pass through the outlet opening 4 of the waveguide system 3 via the conveyor belt 6 in a direction perpendicular to the boundary surfaces 10, 11 ,
can be heated practically evenly.
In the particularly simple embodiment of the arrangement shown in FIG. 1 at the outlet opening 4 of the waveguide system 3, uniformity of the electromagnetic field in directions parallel to the boundary surfaces 10, 11 has been achieved, which is necessary for the mentioned purpose, d. H. the heating of rusk rolls is sufficient. If the uniformity of the electromagnetic field at the outlet opening 4 is intended for certain purposes, e.g.
B. for drying tissues are further improved ver, so several reflector rods or reflector screens parallel to the line emitter 12 can be used, which make it possible to achieve a better approximation of the radiation characteristic required for an even field distribution to it, d. H. a radiation characteristic in which there is practically no radiation in the direction of the outlet opening, while the characteristic is circular in the remaining part.
In addition to the simple assembly and the even heating of the objects 5 to be heated, the device described has the advantage, which is important in practice, that the radiation emerging from the high-frequency furnace is largely reduced; namely, the line source 12 emits a linearly polarized field in which the direction of the electric field vector E is parallel to the direction of the line source 12, which vector thus at the outlet opening 4 of the waveguide system in Fig. 1 by the dashed arrows given 16 illustrated direction runs ver.
The energy vector (Poynting's vector) is perpendicular to the electric field vector E and thus has no component in the direction of movement of the conveyor belt 6, so that only scattered radiation can emerge from the waveguide system 3, which is also weakened in the cylindrical ducts 14 of the conveyor belt 6, which emerging radiation was z. B. weakens by about 25 dB ge.
Fig. 2 shows a cross section of the waveguide system 3 used in the high frequency furnace according to the invention.
The height of the waveguide system 3, calculated from the conveyor belt, is z. B. 48 cm, while the length of the outlet opening (4) is 120 cm. The distance between the line source 12 and the reflector rod 18 is approximately 25 cm.
3 shows a longitudinal section through the waveguide system 3. The distance between the two boundary surfaces 10, 11 is 24 cm, and the length of the leadthrough cylinders 14 is 30 cm and their height is 5 cm.
Finally, it should be mentioned that the dimensions of the waveguide system are not critical and can be changed as required for different uses.