MICROWAVE DEVICE FOR WARMING AND/OR DRYING FLAT MATERIALS PASSING THROUGH THE DEVICE

Abstract: 1. Apparatus for uniformly heating and/or drying wide, thin, sheet-like webs of paper, plastics, textiles or photographic materials using an energy transmitter supplied with microwaves which consists of waveguides which are arranged parallel to each other and are divided into two symmetric parts between which the material can be passed and which are interconnected and whose length is made to equal an integral number of half-waves (LAMBDA/2), the waveguide elements being alternately displaced by a quarter of a waveguide wavelength (LAMBDA/4) for the avoidance of undesired electromagnetic coupling between the waveguide elements and separate microwave generators being used, in conjunction with circulators, to supply each of the individual waveguide elements, characterised in that a) the individual waveguide elements (3) are, in their longitudinal direction, arranged parallel to or at a small angle (alpha) to the direction of travel of the web (2), b) the number of waveguide elements (3) is selected so as to be proportional to the width of the web (2), the proportionality factor being based on the required conditions, c) the width (b) of the individual waveguide elements (3) is of a size corresponding to the configuration of the H10 mode and d) magnetically-acting adjustable iris couplers (4) are provided for adjusting the microwave power acting in each waveguide element (3), which couplers allow a uniform or any desired pattern of the supplied microwave power transversely to the direction of travel of the web.

Description: Vorrichtung zur Erwärmung und/oder Trocknung durchlaufender flächenhafter Materialien mit Mikrowellen Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur gleichmässigen Erwärmung und/oder Trocknung breiter, dünner flächenhafter Bahnen aus Papier, Kunststoff, Textilien und photographischen Materialien unter Verwendung eines mit Mikrowellen gespeisten Energieüberträgers, der zur Durchführung des Materials aus syrre- trisch zweigeteilten Rohrleitern besteht, die miteinander verbunden sind. Verfahren zur dielektrischen Erwärmung und Trocknung feuchter Materialien mittels hochfrequenter Felder sind bekannt. Sie verwenden einerseits Frequenzen im Bereich von 13 und 27 Hz, zum anderen werden Frequenzen im Mikrowellenbereich vorzugsweise 2450 MHz benutzt. Mit diesem Verfahren werden beispielsweise Papier, Textilien und Beschichtungen auf verschiedenen Trägern getrocknet. Gegenüber Hochfrequenzverfahren bieten Mikrowellen höhere spezifische Heizleistungen, weil die durch den dielektrischen Verlust erzeugte Wärmeentwicklung im Material proportional mit der Frequenz zunimmt. uebliche Mikrowellentrockner für flächenhafte Materialien verwenden mäanderförmig quer zur Bahn geführte Rohrleiter, wobei das Material durch Schlitze im Rohrleiter durchgeführt wird, z.B. US 3 672 066, US 3 449 836, US 3 475 827. Nachteile dieser Anordnungen sind besonders bei grösserer Breite und Stärke des Materials die örtliche Inhomogenität der Erwärmung insbesondere die durch die Absorption im Material bedingte exponentielle Abnahme der Intensität der im Rohrleiter forschreitenden Welle, und die Erwärmung durch stehende Wellen, die durch Reflexion an den Bahnkanten und den Rohrleiterkrümmern im Verlaufe der mäanderförmigen Führung des Rechteckrohrs entstehen. Charakteristisch sind hierbei relativ scharf begrenzte Temperaturmaxima im Material im Abstand der halben Rohrwellenlänge. Zur Ausbildung der lokalen Uberhitzung trägt neben dem speziellen dielektrischen Verhalten des Materials (z.B. Zunahme des dielektrischen Verlustes (tag ) mit der Temperatur) vor allem die quadratischen Feldstärken-Abhängigkeit der dielektrischen Verluste bei. Die Auswirkung stehender Wellen in quer zur Bahnrichtung orientierten Rohrleitern wird in der Anordnung nach GB 2 042 703 A dadurch zu verringern versucht, dass zwei Rohrleiter mit unterschiedlicher Lage der elektrischen Feldmaxima bezogen auf die Einwirkungsstelle des durchlaufenden Materials verwandt werden. Insbesondere wird hierbei eine Koinzidenz von Feldstärken-Maximum im ersten Rohrleiter mit dem Feldstärken-Minimum im zweiten Rohrleiter angestrebt. Durch eine derartige Anordnung kann der Effekt stehender Wellen bezüglich einer ungleichmässigen Erwärmung quer zur Bahn verringert werden, bei stärker absorbierendem Material und grösseren Bahnbreiten bleibt dagegen das durch exponentielle Absorption der Welle bedingte Er wärmungsprofll bestehen. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der einleitend genannten Art zu schaffen, mit der es auf einfache Weise möglich ist sowohl eine über die Breite des Materials möglichst gleichmässige Erwärmung und Trocknung des Materials, insbesondere der Beschichtungen von Trägermaterialien, als auch, bei Einhaltung bestimmter Höchsttemperaturen eine möglichst schnelle Trocknung zu erzielen. Ausgehend von einer Vorrichtung der eingangs genannten Art, ist diese Aufgabe erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass a) die einzelnen Rohrleiterelemente parallel zuein ander und in ihrer Längsrichtung parallel oder in einem kleinen Winkel ( ) zur Laufrichtung der Bahn angeordnet sind, b) die Anzahl der Rohrleiterelemente proportional der Breite der Bahn gewählt ist, c) die Breite der einzelnen Rohrleiterelemente ent sprechend der Ausbildung der H10 Feldtyps dimen sioniert sind, d) die Länge der einzelnen Rohrleiterelemente auf eine ganze Anzahl von Halbwellen abgestimmt ist, e) zur Einstellung der in jedem Rohrleiterelement wirk samen Mikrowellenleistung magnetisch wirkende ein stellbare Iriskoppler vorgesehen sind, die einen gleichmäBigen oder beliebigen Verlauf der zuge führten Mikrowellenleistung quer zur Bahnlaufrichtung ermöglichen, f) zur Speisung der einzelnen Rohrleiterelemente je weils getrennte Mikrowellengeneratoren in Verbindung mit Zirkulatoren eingesetzt werden und g) daB zur Vermeidung unerwünschter elektromagnetischer Ropplungen zwischen den Rohrleiterelementen alter nierend ein Versatz der Rohrleiterelemente um eine Viertelrohrwellenlänge vorgesehen ist. Es wurde nun gefunden, dass in überraschender Weise eine vollständig gleichmässige Erwärmung quer zur Bahn resultiert, wenn parallel zur Laufrichtung der Bahn orientierte Rohrleitersysteme verwendet werden, wobei die Zahl der parallelen Rohr leiter proportional der Bahnbreite gewählt wird. Abweichend von üblichen Mikrowellentrocknern, bei denen das flächenhafte Material durch Schlitze in einem Rohrleiter geführt wird, der senkrecht zur Bahnlaufrichtung angeordnet ist, wird bei dem beanspruchten Verfahren eine Anordnung von mehreren parallel angeordneten, zweiteiligen und beiderseits kurzgeschlossenen Rohrleitern verwendet, die in Bahn-Laufrichtung orientiert sind. Die Länge der einzelnen Rohrleiter ist auf ein ganzes Vielfaches der halben Rohrwellenlänge abgestimmt, dabei ist die Zahl der Halbwellenlängen so gross gewählt, dass unter Berücksichtigung der Mikrowellen-Absorption durch das Bahn-Material eine ca. 50 %ige Absorption beim ersten Durchlauf der Mikrowelle durch das am Ende gespeiste Rohrleitersystem erfolgt. Die Erregung im Rohrleiter wird dabei durch einen überwiegenden Anteil an fortlaufenden Wellen und zu einem geringeren Anteil an stehenden Wellen gebildet. Durch die hohe Dämpfung der stehenden Welle (Resonanz) ist eine kritische Abstimmung der einzelnen Rohrleiter auf die Frequenz des Generators nicht erforderlich, insbesondere können kleinere Verstimmungen durch Materialien unterschiedlicher Feuchte toleriert werden. Ein weiteres wesentliches Kennzeichen der Vorrichtung ist die parallele Einspeisung der einzelnen Rohrleiter durch separate Mikrowellen-Generatoren und Zirkulatoren, die individuelle Steuerung und Regelung der zugeführten Leistung durch endseitig angebrachte Iriskoppler und die praktisch vollständig gleichmässige Erwärmung des Materials in Querrichtung durch leichte Verschränkung der Rohrleiterrichtung gegenüber der Laufrichtung des Materials. Stehende Wellen im einzelnen Rohrleiter bewirken keine ungleichmässige Erwärmung des Materials quer zur Laufrichtung, weil die Rohrleiter in Laufrichtung angeordnet sind und nur wenige Grade mit dieser differieren. Alle Rohrleiterhälften sind in zwei spiegelsymmetrische metallische Halbschalen integriert, von denen eine zur Einführung des Materials und zu Reini gungszwecken aufklappbar gestaltet ist. Die Einhaltung maximaler Material temperaturen wird durch die ständige Kontrolle der in jedem Rohrleiter wirkende Mikrowellen Erregung und durch das Verfahren der Gleichstrom-Erwärmung, d.h. gleiche Laufrichtung von Material und eingespeister Mikrowelle, bewirkt. Die parallel angeordneten Rohrleiter sind zur Unterdrückung der Ausstrahlung und Kopplung untereinander bei grösseren Spaltweiten durch leitende Stege verbunden. Diese Stege verringern die unerwünschte elektromagnetrische Kopplung zwischen den im geringem Abstand parallel geführten einzelnen Rohrleitern. Die Breite der Stege liegt im Bereich von 20 bis 200 % der Spaltweite und wird entsprechend der Mikrowellenabsorption durch das Material gewählt. Die einzelnen Rohrleiter stellen stark gedämpfte Mikrowellen-Resonatoren dar, die auf der Frequenz des Generators betrieben werden. Die Dämpfung der Resonatoren erfolgt durch die Absorption des Materials. Bei gegebener Mikrowellen Absorption des Materials ergibt sich eine mit der Länge des Rohrleisters zunehmende Dämpfung der Resonanz. Die Welle wird bereits bei einem Durchlauf fast völlig im Material absorbiert. Bei gegebener Rohrleiterlänge steigt die Dämpfung mit der Absorption des Materials, z.B. mit zunehmendem Wassergehalt, an. Allgemein gilt, daB bei hoher Dämpfung nur eine geringe unerwünschte elektromagnetische Kopplung zwischen benachbarten Rohrleitern erfolgt: die Stegbreite kann daher relativ gering gewählt werden. Umgekehrt muss die Stegbreite bei geringer Absorption des Materials (geringe Feuchte) grösser gewählt werden. Eine typische Ausführungsform verwendet bei Speisung der Rohrleiter mit einer Frequenz von 2450 MHz eine Spaltweite von 20 mm, eine Stegbreite von 20 mm und eine Länge der Rohrleiter von n = 10 Halbwellen. Mit dieser Dimensionierung können Materialien mit ca. 20 bis 200 g H2O/m2 (freies Wasser) wirksam erwärmt und getrocknet werden, wobei auch zur Begrenzung der Maximaltemperaturen mehrere Trockner hintereinander geschaltet werden können. Derartige wasserhaltige Materialien zeigen Absorptionen von mehr als 3 db/m. Wird also beispielsweise die Länge eines derartigen Rohrleiters zu 1 m festgelegt, so ergibt sich bei einem Hin- und Rücklauf der Mikrowelle eine Absorption von mehr als 75 %. Damit wird eine relativ geringe Welligkeit des Feldverlaufs längs des Rohrleiters erzielt und die maximal auftretende elektrische Feldstärke wird stark begrenzt, so dass von metallischen Kanten ausgehende elektrische Entladungen vermieden werden, was bei der Trocknung von photographischem Material oder thermisch empfindlichen Schichten von grosser Bedeutung ist. Die hohe Mikrowellen-Absorption des Materials liegt vor allem in den Anfangsstufen der*Trocknung (NaBbereich) vor, bei fortgeschrittener Trocknung und im sogenannten Restfeuchtebereich (etwa Gleichgewichtsfeuchte im Vergleich zur relativen Feuchte der Umgebungs- oder Schleppluft) kann die Mikrowellenabsorption bis auf weniger als 1 db/m abfallen. Die Effizienz eines gleich langen Trockners fällt aber nur wenig mit geringer werdender Absorption des Materials, weil die Feldstärken in dem als Resonator fungierenden Rohrleiter infolge der geringeren Dämpfung ansteigen, wodurch ein Ausgleich eintritt: die im Material erzeugte dielektrische Verlustwärme P ist: EMI8.1 mit ò, einer dimensionslosen Konstanten für die dielektrischen Eigenschaften im luftleeren Raum,± = Frequenz, E = elektrische Feldstärke, 6" dielektrischer Verlust. Bei sehr geringer Absorption durch das Material kann zum Ausgleich die Länge der Rohrleiter auf bis zu 20 Halbwellen und mehr vergrössert werden. Die unerwünschte elektromagnetrische, vorwiegend elektrische Kopplung nimmt bei geringerer Materialabsorption zu. Zur Vermeidung der Erregung anderer Feldtypen und der Ausstrahlung am Rande des Trockners wird die Stegbreite auf bis zu 200 % der Spaltbreite zwischen den Halbschalen erhöht. Eine besondere Möglichkeit der Unter drückung der Kopplung zwischen benachbarten Rohrleitern ergab sich in überraschend einfacher Weise durch die alternierende Anordnung der Rohrleiter, das heisst durch wechselweise Verschiebung nebeneinanderliegender Rohrleiter um )j /4 in der Längsrichtung. Die Kopplung über die elektrische Komponente wird dadurch so stark unterdrückt, dass in benachbarten Rohrleitern die elektrischen und magnetrischen Maxima des stehenden Wellenanteils einander gegenüberliegen. Diese Art der Anordnung ist vor allem bei hohem Anteil stehender Wellen, d.h. bei geringer Rohrleiterlänge und/oder geringer Materialabsorption (Restfeuchtebereich) von Vorteil. Die Grösse der zulässigen Spaltweite zwischen den die Rohrleiterhälften enthaltenden Halbschalen wird letztlich durch die Abstrahlung nach aussen begrenzt. Selbst bei sehr grosser Stegbreite (mehr als 200 % der Spaltweite) muss die Spaltweite unterhalb der halben Freiraumwellenlänge bleiben. Bei 2450 MHz sind Werte von im Extremfall 40 mm realisierbar. Bevorzugt sind jedoch Spaltweiten von 10 bis 25 mm. Bei Spaltweiten über etwa 20 % der Freiraumwellenlänge ergibt sich durch die Verzerrung des elektrischen Feldverlaufs der H10 Welle eine zunehmende Entkopplung von hindurchgeführten Material, so dass bei 2450 MHz Spaltweiten über 25 mm nur geringe Bedeutung haben (für dünne, dichte Materialien bis ca. 1 mm). Durch Verwendung niedriger Frequenzen, z.B. 915 MHz können entsprechend grössere Spaltweiten realisiert werden. Bei Spaltweiten etwa von der Grösse der halben Rohrleiterdimension ergibt sich in Richtung zur Flächennormalen ein besonders flacher Verlauf der elektrischen Feldstärke in Spaltmitte, der auch bei nicht exakter Materialführung in der Mitte eine relativ gleichmässige Mikrowellenabsorption (Erwärmung) liefert. Die Rohrleiterelemente sind vorzugsweise gleich lang und besitzen eine Länge von einem Vielfachen der halben Wellenlänge der speisenden Mikrowelle, also n wobei n ein Faktor zwischen 2 und 20 sein kann (n = 2, 3, 4 .... 20). Die Abstimmung der Rohrleiterelemente auf Resonanz mit der speisenden Mikrowelle erfolgt durch KurzschluBschieber und/oder dielektrische Stäbe in den Rohrleiterelementen beider Halbschalen, die mittels Verstelleinrichtungen mehr oder weniger in die Rohrleiterelemente einbringbar sind. Der Einstellung des Leistungsangebots quer zur Bahn dienen in erster Linie die Einkoppelelemente für die Mikrowellenenergie, die sogenannten Iriskoppler, die die Stärke der magnetischen Kopplung zwischen den von Generator kommenden Rechteckrohrzuleitung und den Rohrleiterelementen bestimmen Vorzugsweise wird mit dem variablen Iriskoppler eine reflexionsarme Einstellung vorgenommen, wobei die Kontrolle der reflektierten Leistung am Ausgang des Zirkulators erfolgt. Bei Abstimmung der Rohrleiter mit den Rurzschlussschiebern auf Resonanz, können mit den Iriskopplern beliebige Erwärmungsprofile realisiert werden, beispielsweise auch die erhöhte Erwärmung der Randpartien. Bevorzugt ist die Einstellung auf gleiche Heizleistung je cm Bahnbreite, wobei ein Ausgleich unterschiedlicher Abgabeleistung der Generatoren erfolgen kann. Die Einstellung der Iriskoppler kann sowohl manuell erfolgen als auch automatisch geregelt werden, etwa über die Kontrolle der lokalen Bahntemperatur. Die Anordnung der Iriskoppler erfolgt vorzugsweise in einem Abstand von einer Viertelrohrwellenlänge vom Ende der Rohrleiterelemente entfernt. Zur Messung der in jedem Rohrleiter vorliegende Stärke der Mikrowellenintensität sind quadratisch arbeitende Detektoren gegenüber der Einkoppelstelle in der abklappbaren Halbschale angeordnet. Diese dienen nicht nur der Uberwachung der Mikrowellenerregung im Betrieb, sondern sie werden auch zur Justierung der Resonanzabstimmung der Rohrleiter mit den variabel einstellbaren Kurzschluss schiebern verwendet. Die Einspeisung der Mikrowellenenergie erfolgt in einer bevorzugten Ausführungsform auf der Einlaufseite der Bahn. Zum wirkungsvollen Einsatz des Trockners bzw. der Heizeinrichtung gehört eine schnelle Erwärmung des Materials auf der Einlauf seite auf die maximal zulässige Materialtemperatur und die möglichst gleichmässige Erhaltung dieses Wertes während des Durchlaufs durch den Wirkungsbereich des Trockners. Dieser Forderung kommt die Anwendung des sogenannten Gleichstromprinzips entgegen. Die Laufrichtung von Material und Mikrowellenstrahlung in den Rohrleitern sind gleichgerichtet. Die Einspeisung der Mikrowelle erfolgt auf der Einlaufseite des Materials. Die auf der Einlaufseite vorhandene höchste Mikrowellen Leistungsdichte verursacht einen schnellen Temperaturanstieg im Material, während die in Laufrichtung im Rohrleiter exponentiell abfallende Mikrowellenintensität vorwiegend zur Deckung der Verdampfungswärme dient. Durch dieses Prinzip wird der häufig vorliegenden Tendenz, dass die Temperatur des Materials auf der Austrittsseite des Trockners erheblich höher ist als in weiten Bereichen des Trockner, entgegengewirkt. Einzelheiten des Temperaturverlaufs des Materials beim Durchgang durch den Trockner hängen natürlich stark von den Materialeigenschaften und der Verweilzeit im Trockner ab. Ein besonders wichtiges Merkmal der erfindungsgemässen Anordnung stellt die leichte Verschränkung der Rohrleiterlängsrichtung in Bezug auf die Laufrichtung des Materials dar. Die Einstellung des Winkels $ zwischen der Laufrichtung des Materials (Bahnkante) und der Rohrleiterlängsrichtung dient zur Erzielung einer quer zur Bahn gleichmässigen Erwärmung. Bei exakt paralleler Ausrichtung cG = 0 würde sich im Bereich der Stege nur eine geringe Erwärmung ergeben. Diese Streifen geringer Erwärmung werden mit von Null wachsendem Winkel qf zunehmend kleiner bis sich je nach Stegbreite ein Wert oS'ergibt, bei dem eine geringste Welligkeit des lokalen Erwärmungsprofils quer zur Bahn ergibt. Dieser optimale Winkel CC' ist erreicht, wenn eine etwa 10 bis 20 %ige Überlappung der von den Rohrleitern erfassten Materialstreifen vorliegt. Der Wert d' hängt vom Verhältnis der Spaltweite zur Rohrleiterdimension (Schmalseite) und in geringem Masse von den dielektrischen Eigenschaften des Materials ab. Kennzeichen der Anordnung ist daher eine Möglichkeit der Justierung des Winkels Qf während des Betriebs des Trockners. Die Mikrowellengeneratoren werden in einer bevorzugten Ausführungsform auf Frequenzen von 915 MH oder 2450 MHz eingestellt. Die Gesamtheit der Rohrleiterhälften jeder Halbschale ist durch eine gasdichte Abdeckung mit einer dünnen verlustarmen Folie zur Verhütung von Verschmutzungen der Rohrleiterkanäle oder Kondenswasserbildung abgedeckt. In Verbindung mit der aufklappbaren Konstruktion ergibt sich so eine einfache Möglichkeit der Reinigung des Trockners. Diese Abdeckung liegt unmittelbar auf der Oberfläche der Halbschalen auf und ist im Bereich der Stege und am Rande der Halbschalen durch in periodischen Abständen versenkt angebrachte Düsenköpfe durchgehend fixiert. Die im Stegbereich liegenden Düsenköpfe dienen der Zuführung von Schleppluft, Stickstoff und Schutzgasen bei der Abführung brennbarer Dämpfe, um deren Entfernung ohne Kondensbildung zu gewährleisten. Die Gase werden von der Rückseite der Halbschalen zugeführt und können temperiert werden. Im folgenden wird eine Ausführungsform der Erfindung anhand von Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt: Fig. 1 eine Aufsicht auf die vereinfacht dargestellte aufgeklappte Vorrichtung, Fig. 2 einen Teilschnitt durch die VQrrichtung längs der Linie AA in Fig. 1, Fig. 3 eine teilweise aufgeschnittene Vorrichtung mit der Darstellung aller Elemente. In Fig. 1 ist eine Mikrowellen-Erwärmungs- und/oder Trockeneinrichtung 1 in aufgeklapptem Zustand in vereinfachter Form dargestellt. Die zu trocknende Bahn 2 wird von links (Pfeil) durch die Vorrichtung 1 bewegt. Die Mikrowelleneinrichtung 1 besteht aus zwei Halbschalen la, 1b, die zum Beispiel mit Scharnieren aufklappbar miteinander verbunden sind In die Schalen sind Rohrleiter 3 parallel zueinander eingearbeitet, die unter einem Winkel gegenüber der Bahnlaufrichtung verschränkt angeordnet sind. Die Verschränkung 5 durch den Winkel dient zur Erzielung einer gleichmässigen Erwärmung der Bahn 2 quer zu deren Laufrichtung. In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Winkel entweder durch Andern der Bahnlaufrichtung oder aber durch Drehen der Vorrichtung 1 relativ zur Bahnlaufrichtung so einstellbar, dass eine geringste Welligkeit des lokalen Erwärmungsprofiles quer zur Bahn 2 entsteht. Die Schränkung 5 bewirkt etwa eine 10 bis 20 %ige Uberlappung der von den Rohrleitern 3 erfassten Materialstreifen. Die Energie wird der Mikrowelleneinrichtung 1 von einem Mikrowellengenerator 6 über einen Zirkulator 7 und einer Rechteckrohrleitung 9 zugeführt und über Iriskoppler 4 auf die Rohrleiter 3 übertragen. Auf der der Energiezufuhrseite gegenüberliegenden Seite der Rohrleiter 3 sind zur Abstimmung der Rohrleiter 3 auf Resonanz Kurzschlussschieber 8 in allen Rohrleitern 3 angeordnet. Fig. 2 zeigt einen Teilschnitt durch die spiegelsymmetrisch aufgebauten Halbschalen 1a, ib der Mikrowellenvorrichtung 1. Die Rohrleiter 3 sind rechteckig ausgebildet und sind durch einen Spalt S, durch den die Bahn 2 geführt wird, unterbrochen. Die Rohrleiter 3 werden durch die Schalen 1a, 1b und die leitenden Stege 15 gebildet. Die Breite b der einzelnen Rohrleiterelemente 3 ist entsprechend der Ausbildung des H10 Feldtypes dimensioniert. (Der Feldtyp im Rechtrohr- leiter ist vom H10(TE-10)-Modus). Die Breite f der leitenden Stege 15 zwischen den benachbarten Rohrleiterhälften 3 beträgt zwischen 20 und 200 % der Spaltweite S. In Fig. 3 ist eine Mikrowellenvorrichtung 1 mit allen Einrichtungen gemäss der Erfindung dargestellt. Zur Darstellung aller Teile wurde die Bahn 2 geschnitten und die obere Halbschale 1b zum Teil geschnitten und ausgeklappt dargestellt. Die Bahn 2 wird in Pfeilrichtung über Walzen durch die Vorrichtung 1 geleitet. Die Energie zur Erwärmung und Trocknung der Bahn 2 wird von Mikrowellengeneratoren 6 erzeugt über Zirkulatoren 7, Rechteckzuleitungen 9 der Vorrichtung 1 zugeführt und mit Iriskopplern 4 in die Rohrleiter 3 eingespeist. Die Iriskoppler 4 bestimmen die Stärke der magnetischen Kopplung zwischen den vom Generator 6 kommenden Rechteckrohrzuleitungen 9 und den Rohrleiterelementen 3, sind durch Stelleinrichtungen 16 einstellbar und ragen in den Grenzbereich zwischen den Rohrleiterelementen 3 und 9. Die Rohrleiterelemente 3 sind in der unteren Schalenhälfte 1a gestrichelt gezeichnet und die zugehörigen oberen Teile in der oberen Schalenhälfte 1b dargestellt. Durch die Anordnung der Rohrleiterelemente 3 in der Art, dass jedes zweite Element um eine Viertel- rohrwellenlänge A /4 in Längsrichtung gegen das. danebenliegende Element verschoben ist, ergibt sich eine besondere Möglichkeit der Unterdrückung der Kopplung zwischen benachbarten Rohrleitern 3. Die Länge der beidseits kurzgeschlossenen Rohrleiter 3 beträgt das n-fache der halben Rohrwellenlänge t , wobei n zwischen 2 und 20 liegen kann. Die Resonanz der Mikrowellenenergie in der Vorrichtung wird mit Kurzschluss schiebern 8 eingestellt, die mit einer Verstelleinrichtung 17 einstellbar ausgebildet sind. Zur Abstimmung können auch dielektrische Abstilem- elemente 14 verwendet werden. Zur Messung der in jedem Rohrleiter 3 vorliegenden Stärke der Mikrowellenintensität sind quadratisch arbeitende Detektoren 12 gegenüber der Einkoppelstelle angeordnet. diese Detektoren 12 dienen sowohl der Überwachung der Mikrowellenenergie im Betrieb als auch zur Resonanzabstimmung der Rohrleiter 3 mit den KurzschluBschiebern 8 oder den dielektrischen Abstimmelementen 14. Die Gesamtheit der Rohrleiterhälften jeder Halbschale 1a, 1b ist durch eine gasdichte Abdeckung mit einer dünnen verlustarmen Folie 10, vorzugsweise aus ca. 0,2 mm starkem PTEE (Teflon), glasgewebeverstärkt, zur Verhütung von Verschmutzung der Rohrleiterkanäle oder Kondenswasserbildung abgedeckt. In Verbindung mit der aufklappbaren Konstruktion (Pfeil) ergibt sich so eine einfache Möglichkeit der Reinigung der Vorrichtung. Diese Abdeckung 10 liegt unmittelbar auf der Oberfläche der Halbschalen 1a, 1b auf und ist im Bereich der Stege und am Rande der Halbschalen 1a, 1b durch in periodischen Abständen versenkt angebrachte Düsenköpfe 11 durchgehend fixiert. Die im Stegbereich liegenden Düsenköpfe 11 dienen der Zuführung von Luft oder Gasen bei der Abführung brennbarer Dämpfe, um deren Entfernung ohne Rondensbildung zu gewährleisten. Die Schleppluft wird von der Rückseite der Halbschalen 1a, Ib zugeführt und kann vorher temperiert werden.

Claims: Patentansprüche 1. Vorrichtung zur gleichmässigen Erwärmung und/oder Trocknung breiter, dünner flächenhafter Bahnen aus Papier, Kunststoff, Textilien und photographischen Materialien unter Verwendung eines mit Mikrowellen gespeisten Energieüberträgers, der zur Durchführung des Materiales aus symmetrisch zweigeteilten Rohr leitern besteht, die miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass a) die einzelnen Rohrleiterelemente (3) parallel zueinander und in ihrer Längsrichtung parallel oder in einem kleinen Winkel (t) zur Lauf richtung der Bahn (2) angeordnet sind, b) die Anzahl der Rohrleiterelemente (3) pro portional der Breite der Bahn (2) gewählt ist, c) die Breite (b) der einzelnen Rohrleiterelemente (3) entsprechend der Ausbildung des H10 Feld types dimensioniert sind, d) die Länge der einzelnen Rohrleiterelemente (3) auf eine ganze Anzahl von Halbwellen (/ & 2) ab gestimmt ist, e) zur Einstellung der in jedem Rohrleiterelement (3) wirksamen Mikrowellenleistung magnetisch wirkende einstellbare Iriskoppler (4) vorge sehen sind, die einen gleichmässigen oder be liebigen Verlauf der zugeführten Mikrowellen leistung quer zur Bahnlaufrichtung ermöglichen, f) zur Speisung der einzelnen Rohrleiterelemente (3) jeweils getrennte Mikrowellengeneratoren (6) in Verbindung mit Zirkulatoren (7) einge setzt werden und g) dass zur Vermeidung unerwünschter elektromag netischer Kopplungen zwischen den Rohrleiter elementen (3) alternierend ein Versatz der Rohrleiterelemente (3) um eine Viertelrohr wellenlänge ( /4) vorgesehen ist. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Rohrleiterhälften (3) parallel ange ordnet und durch parallele leitende Stege (15) zu einer durchgehenden Halbschale (1a, 1b) mitein ander verbunden sind. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Energieüberträger aus zwei spiegelsymmetrisch aufgebauten Halbschalen (1a, 1b), die jeweils alle Rohrleiterhälften (3) enthalten, besteht, und die Halbschalen (1a, 1b) an einer Längsseite des Ener gieüberträgers klappbar miteinander verbunden sind und eine ortfeste Halbschale (1a) und eine aufklappbare Halbschale (1b) vorliegen. 4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite (f) der leitenden Stege (15) zwischen den benachbarten Rohrleiterhälften (3) zwischen 20 % und 200 % der Spaltweite (S) zwischen den einander zugeordneten Rohrleiterhälften (3) beträgt. 5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Spaltweite (S) zwischen den Rohrleiterhälften (3) bzw. den Halbschalen (1a, 1b) zwischen 2 % und 40 % der Freiraumwellenlänge der speisenden Mikro welle liegt. 6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge der einzelnen Rohrleiterelemente (3) gleich ist und n . A /2 beträgt mit n = 2,3,4 bis 20 und zur Abstimmung eines jeden Rohrleiterelemen tes (3) auf Resonanz mit der speisenden Mikrowelle die Rohrleiterelemente (3) in beiden Halbschalen (ia,lb) mit je einem Kurzschlussschieber (8) und/oder dielektrischen Stäben (14) ausgestattet sind. 7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur variablen Einkopplung der Mikrowellenenergie in die Rohrleiterelemente (3) magnetisch wirkende Iriskoppler (4) in die Schmalseiten der Rechteck profile jedes der Rohrleiterelemente (3) in der ortsfesten Halbschale (la) vorgesehen sind und die Iriskoppler (4) in einem Abstand von einer Viertelrohrwellenlänge ( /,/4) vom Ende der Rohr leiterelemente (3) entfernt angeordnet sind. 8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einspeisung (6,7,9) der Mikrowellenenergie auf der Einlaufseite der Bahn (2) vorgenommen wird und dass zur fortlaufenden Kontrolle und Einstellung der Mikrowellenerregung in jedem Rohrleiterelement (3) ein Detektor (12) an einer Stelle gegenüber der Einkoppelstelle vorgesehen ist. 9. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel ( t) zwischen der Längsrichtung der Rohrleiterelemente (3) und der Laufrichtung der Bahn (2) zur gleichmässigen Erwärmung im Querprofil ein stellbar ist. 10. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die der Bahn (2) zugewandten Oberflächen der beiden Halbschalen (1a,1b) mit einer 0,1 bis 0,5 mm dicken Schutzfolie (10) mit einer niedrigen Di elektrizitätskonstanten gasdicht abgedeckt sind und die Schutzfolie (10) im Bereich der Stege (15) durch versenkt angebrachte Düsenköpfe (11) fixiert ist, die gleichzeitig zur Zuführung von Gasen zur Abführung von Dämpfen aus der Bahn (2) dienen.

Inventors: FITZKY, HANS GEORG, DR., SCHMITT, FRANZ
Applicants: AGFA-GEVAERT AKTIENGESELLSCHAFT
Application year: 1982
Main classification: H05B6
IPC codes: F26B13, F26B3, D21F5, H05B6