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EP0071123A1 - Microwave device for warming and/or drying flat materials passing through the device - Google Patents

Microwave device for warming and/or drying flat materials passing through the device Download PDF

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Publication number
EP0071123A1
EP0071123A1 EP82106440A EP82106440A EP0071123A1 EP 0071123 A1 EP0071123 A1 EP 0071123A1 EP 82106440 A EP82106440 A EP 82106440A EP 82106440 A EP82106440 A EP 82106440A EP 0071123 A1 EP0071123 A1 EP 0071123A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
pipe
web
microwave
elements
individual
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
EP82106440A
Other languages
German (de)
French (fr)
Other versions
EP0071123B1 (en
Inventor
Hans Georg Dr. Fitzky
Franz Schmitt
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Agfa Gevaert AG
Original Assignee
Agfa Gevaert AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Agfa Gevaert AG filed Critical Agfa Gevaert AG
Publication of EP0071123A1 publication Critical patent/EP0071123A1/en
Application granted granted Critical
Publication of EP0071123B1 publication Critical patent/EP0071123B1/en
Expired legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B6/00—Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
    • H05B6/64—Heating using microwaves
    • H05B6/78—Arrangements for continuous movement of material
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21F—PAPER-MAKING MACHINES; METHODS OF PRODUCING PAPER THEREON
    • D21F5/00—Dryer section of machines for making continuous webs of paper
    • D21F5/16—Drying webs by electrical heating
    • D21F5/167—Microwave heating
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F26—DRYING
    • F26B—DRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
    • F26B13/00—Machines and apparatus for drying fabrics, fibres, yarns, or other materials in long lengths, with progressive movement
    • F26B13/10—Arrangements for feeding, heating or supporting materials; Controlling movement, tension or position of materials
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F26—DRYING
    • F26B—DRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
    • F26B3/00—Drying solid materials or objects by processes involving the application of heat
    • F26B3/32—Drying solid materials or objects by processes involving the application of heat by development of heat within the materials or objects to be dried, e.g. by fermentation or other microbiological action
    • F26B3/34—Drying solid materials or objects by processes involving the application of heat by development of heat within the materials or objects to be dried, e.g. by fermentation or other microbiological action by using electrical effects
    • F26B3/347—Electromagnetic heating, e.g. induction heating or heating using microwave energy
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B2206/00—Aspects relating to heating by electric, magnetic, or electromagnetic fields covered by group H05B6/00
    • H05B2206/04—Heating using microwaves
    • H05B2206/046—Microwave drying of wood, ink, food, ceramic, sintering of ceramic, clothes, hair

Definitions

  • the present invention relates to a device for the uniform heating and / or drying of broad, thin sheets of paper, plastic, textiles and photographic materials using a microwave-powered energy transfer device, which consists of symmetrical, two-part pipelines which are connected to one another to carry out the material .
  • microwaves offer higher specific heating outputs because the heat generated in the material due to the dielectric loss increases proportionally with the frequency.
  • the quadratic field strength dependence of the dielectric losses contributes to the formation of local overheating.
  • the arrangement according to GB 2 042 703 A attempts to reduce the effect of standing waves in pipelines oriented transversely to the web direction by using two pipelines with different positions of the electrical field maxima in relation to the point of action of the material passing through.
  • the aim is a coincidence of the maximum field strength in the first pipeline with the minimum field strength in the second pipeline.
  • the invention has for its object to provide a device of the type mentioned, with which it is possible in a simple manner both uniform heating and drying of the material, in particular the coatings of carrier materials, as well as, if adhered to to achieve the fastest possible drying at certain maximum temperatures.
  • an arrangement of several parallel, two-part and short-circuited pipe conductors is used in the claimed method, which is oriented in the web running direction are.
  • the length of the individual pipelines is tuned to a whole multiple of half the tube wavelength, the number of half-wavelengths is chosen so large that, taking into account the microwave absorption by the web material, an approx. 50% absorption when the microwave is first run through the pipe system fed at the end is carried out.
  • the excitation in the pipeline is formed by a predominant proportion of continuous waves and a smaller proportion of standing waves.
  • Another key characteristic of the device is the parallel feeding of the individual pipelines by separate microwave generators and circulators, the individual control and regulation of the power supplied by iris couplers at the ends and the practically completely uniform heating of the material in the transverse direction by slightly interlacing the pipeline direction with respect to the Direction of the material.
  • Standing waves in the individual pipeline do not cause uneven heating of the material transversely to the running direction, because the piping is arranged in the running direction and differs only a few degrees with it.
  • All pipe halves are integrated in two mirror-symmetrical metallic half-shells, one of which is used for the introduction of the material and for cleaning. g un gs populationen is designed hinged. Maintaining maximum material temperatures is achieved by the constant control of the microwave excitation acting in each pipe and by the process of direct current heating, ie the same direction of rotation of the material and the microwave fed in.
  • the parallel pipelines are connected to each other to suppress radiation and coupling with larger gap widths by conductive webs. These webs reduce the undesired electromagnetic coupling between the individual pipelines, which are guided in parallel at a short distance.
  • the width of the webs is in the range of 20 to 200% of the gap width and is selected according to the microwave absorption by the material.
  • the individual pipelines represent highly damped microwave resonators that are operated at the frequency of the generator. The resonators are damped by the absorption of the material. For a given microwave absorption of the material, the damping of the resonance increases with the length of the tube layer. The shaft is almost completely absorbed in the material during one pass. For a given pipe length, the attenuation increases with the absorption of the material, e.g. with increasing water content.
  • the web width can therefore be reduced be chosen relatively low.
  • the web width must be chosen larger with a low absorption of the material (low moisture).
  • the microwave will run back and forth with an absorption of more than 75%. This results in a relatively low ripple in the field profile along the pipe and the maximum electric field strength that occurs is severely limited, so that electrical discharges from metallic edges are avoided, which is of great importance when drying photographic material or thermally sensitive layers.
  • the high microwave absorption of the material is found mainly in the initial stages of 'drying (the wet area), may in advanced drying and the so-called residual moisture range (about equilibrium moisture content compared to the relative humidity of the ambient or entraining air) the microwave absorption to less than 1 db / m drop.
  • the undesirable electro-magnetic, predominantly electrical coupling increases with less material absorption.
  • the web width is increased to up to 200% of the gap width between the half-shells.
  • a special possibility of suppressing the coupling between adjacent pipelines was found in a surprisingly simple manner by the alternating arrangement of the pipelines, that is to say by alternately displacing adjacent pipelines by A / 4 in the longitudinal direction.
  • the coupling via the electrical component is suppressed to such an extent that the electrical and magnetrical maxima of the standing wave component lie opposite one another in adjacent pipelines.
  • This type of arrangement is This is an advantage especially when there is a high proportion of standing waves, ie with a short pipe length and / or low material absorption (residual moisture range).
  • the size of the permissible gap width between the half shells containing the pipe halves is ultimately limited by the radiation to the outside. Even with a very large web width (more than 200% of the gap width), the gap width must remain below half the free space wavelength. At 2450 MHz, values of 40 mm can be achieved in extreme cases. However, gap widths of 10 to 25 mm are preferred. With gap widths above about 20% of the free space wavelength, the distortion of the electrical field profile of the H 10 wave results in an increasing decoupling of material passed through, so that at 2450 MHz gap widths over 25 mm are of little importance (for thin, dense materials up to approx. 1 mm). By using lower frequencies, eg 915 MHz, correspondingly larger gap widths can be achieved.
  • the tuning of the pipeline elements to resonance with the feeding microwave takes place by means of short-circuit slides and / or dielectric rods in the pipeline elements of both half-shells, which can be introduced more or less into the pipeline elements by means of adjusting devices.
  • the coupling elements for microwave energy the so-called iris couplers, which determine the strength of the magnetic coupling between the rectangular pipe feed line coming from the generator and the pipe elements serve primarily to adjust the range of services transverse to the train.
  • a low-reflection setting is preferably carried out with the variable iris coupler, the reflected power being checked at the output of the circulator. If the pipelines are tuned to resonate with the short-circuit slides, any heating profiles can be realized with the iris couplers, for example, the increased heating of the edge parts. Setting to the same heating power per cm of web width is preferred, it being possible to compensate for different output power of the generators.
  • the setting of the iris couplers can be done either manually or automatically, for example by checking the local web temperature.
  • the arrangement of the iris couplers is preferably at a distance of a quarter tube wavelength from the end of the tube elements.
  • square-working detectors are arranged opposite the coupling point in the hinged half-shell. These not only serve to monitor the microwave excitation during operation, but they are also used to adjust the resonance tuning of the pipeline with the variably adjustable short-circuit slides.
  • the microwave energy is fed in on the inlet side of the web.
  • Effective use of the dryer or heating device includes rapid heating of the material on the inlet side to the maximum permissible material temperature and maintaining this value as evenly as possible during the passage through the effective range of the dryer.
  • the application of the so-called direct current principle meets this requirement.
  • the direction of travel of material and microwave radiation in the pipelines are rectified.
  • the microwave is fed in on the inlet side of the material.
  • the highest microwave power density on the inlet side causes a rapid rise in temperature in the material, while the microwave intensity, which exponentially decreases in the direction of travel in the pipeline, mainly serves to cover the heat of vaporization.
  • This principle of the present tendency is often that the temperature of the material on the exit side of the dryer is significantly higher than in many B-rich e of the dryer, is counteracted. Details of the temperature profile of the material as it passes through the dryer naturally depend strongly on the material properties and the residence time in the dryer.
  • a particularly important feature of the arrangement according to the invention is the slight entanglement of the longitudinal direction of the pipeline with respect to the running direction of the material.
  • the setting of the angle ⁇ between the running direction of the material (web edge) and the longitudinal direction of the pipeline serves to achieve uniform heating across the web.
  • ⁇ O
  • only a slight heating would result in the area of the webs.
  • These strips of low heating become increasingly smaller as the angle e increases from zero until, depending on the web width, there is a value ⁇ 'at which there is a slight undulation of the local heating profile across the web.
  • This optimal angle ⁇ ' is reached when there is an approximately 10 to 20% overlap of the strips of material captured by the pipelines.
  • the microwave generators be adjusted in a preferred embodiment, at frequencies of 915 MHz or 2450 M H z.
  • the entirety of the pipe halves of each half-shell is covered by a gas-tight cover with a thin, low-loss film to prevent contamination of the pipe ducts or condensation.
  • This cover lies directly on the surface of the half-shells and is continuously fixed in the area of the webs and on the edge of the half-shells by nozzle heads sunk at periodic intervals.
  • the nozzle heads located in the web area are used to supply trailing air, nitrogen and protective gases when flammable vapors are removed in order to ensure their removal without condensation.
  • the gases are fed from the back of the half-shells and can be tempered.
  • a microwave heating and / or drying device 1 is shown in the opened state in a simplified form.
  • the web 2 to be dried is moved through the device 1 from the left (arrow).
  • the microwave device 1 consists of two half-shells 1a, 1b which are hingedly connected to one another, for example with hinges.
  • Pipe conductors 3 are machined parallel to one another in the shells and are arranged at an angle cC in an angle to the web running direction.
  • the entanglement 5 by the angle ⁇ serves to achieve a uniform heating of the web 2 transversely to its running direction.
  • the angle can be adjusted either by changing the web running direction or by rotating the device 1 relative to the web running direction so that the slightest ripple of the local heating profile transversely to the web 2 is produced.
  • the setting 5 causes approximately a 10 to 20% overlap of the strips of material captured by the pipelines 3.
  • the energy is supplied to the microwave device 1 from a microwave generator 6 via a circulator 7 and a rectangular pipeline 9 and transmitted to the pipeline 3 via an iris coupler 4.
  • short-circuit slides 8 are arranged in all pipelines 3 to tune the pipeline 3 for resonance.
  • FIG. 2 shows a partial section through the half-shells 1a, 1b of the microwave device 1 with mirror-symmetrical construction.
  • the pipe conductors 3 are rectangular and are interrupted by a gap S through which the web 2 is guided.
  • the pipe conductors 3 are formed by the shells 1a, 1b and the conductive webs 15.
  • the width b of the individual pipe elements 3 is dimensioned in accordance with the design of the H 10 field type. (The field type in the right pipe is of the H10 (TE-10) type).
  • the width f of the conductive webs 15 between the adjacent pipe halves 3 is between 20 and 200% of the gap width S.
  • FIG. 3 shows a microwave device 1 with all devices according to the invention.
  • the web 2 was cut and the upper half-shell 1b was partly cut and shown unfolded.
  • the web 2 is passed in the direction of the arrow over rollers through the device 1.
  • the energy for heating and drying the web 2 is generated by microwave generators 6 via circulators 7, rectangular feed lines 9 of the device 1 and fed into the pipeline 3 with iris couplers 4.
  • the iris couplers 4 determine the strength of the magnetic coupling between the rectangular pipe feed lines 9 coming from the generator 6 and the pipe elements 3, can be adjusted by adjusting devices 16 and protrude into the border area between the pipe elements 3 and 9.
  • the R ohrleiterieri 3 are drawn in dashed lines in the lower shell half 1a and the associated upper parts in the upper shell half 1b.
  • the length of the pipe short-circuited on both sides 3 is n times half the tube wavelength ⁇ , where n can be between 2 and 20.
  • the resonance of the microwave energy in the device is set with short-circuit slides 8, which are adjustable with an adjusting device 17.
  • Dielectric tuning elements 14 can also be used for tuning.
  • square-working detectors 12 are arranged opposite the coupling point. These detectors 12 serve both to monitor the microwave energy during operation and to tune the resonance of the pipe conductors 3 with the short-circuit slides 8 or the dielectric tuning elements 14.
  • each half-shell 1a, 1b is reinforced with glass fabric by a gas-tight cover with a thin, low-loss film 10, preferably made of approx. 0.2 mm thick PTEE (Teflon), to prevent contamination of the pipe ducts or condensation.
  • a gas-tight cover with a thin, low-loss film 10, preferably made of approx. 0.2 mm thick PTEE (Teflon), to prevent contamination of the pipe ducts or condensation.
  • This cover 10 lies directly on the surface of the half-shells 1a, 1b and is continuously fixed in the region of the webs and on the edge of the half-shells 1a, 1b by nozzle heads 11 sunk at periodic intervals.
  • the nozzle heads 11 located in the web area serve to supply air or gases when flammable vapors are removed in order to ensure their removal without the formation of condensation.
  • the drag air is supplied from the rear of the half-shells 1a, 1b and can be tempered beforehand.

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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

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 symmetrisch zweigeteilten Rohrleitern besteht, die miteinander verbunden sind.The present invention relates to a device for the uniform heating and / or drying of broad, thin sheets of paper, plastic, textiles and photographic materials using a microwave-powered energy transfer device, which consists of symmetrical, two-part pipelines which are connected to one another to carry out the material .

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.Methods for the dielectric heating and drying of moist materials using high-frequency fields are known. On the one hand they use frequencies in the range of 13 and 27 Hz, on the other hand frequencies in the microwave range are preferably used at 2450 MHz. This process is used, for example, to dry paper, textiles and coatings on various substrates. Compared to high-frequency processes, microwaves offer higher specific heating outputs because the heat generated in the material due to the dielectric loss increases proportionally with the frequency.

Übliche 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 Überhitzung trägt neben dem speziellen dielektrischen Verhalten des Materials (z.B. Zunahme des dielektrischen Verlustes (tgd) 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 Erwärmungsprofil bestehen.Conventional microwave dryers for sheet-like materials use meandering pipelines which are guided transversely to the web, the material being passed through slots in the pipeline, for example US Pat. No. 3,672,066, US Pat. No. 3,449,836, US Pat. No. 3,475,827 The local inhomogeneity of the heating material, in particular the exponential decrease in the intensity of the wave advancing in the pipe due to the absorption in the material, and the heating due to standing waves, which are caused by reflection at the web edges and the pipe bends in the course of the meandering guidance of the rectangular pipe. Characteristic here are relatively sharply defined temperature maxima in the material at a distance of half the tube wavelength. In addition to the special dielectric behavior of the material (eg increase in dielectric loss (tgd) with temperature), the quadratic field strength dependence of the dielectric losses contributes to the formation of local overheating. The arrangement according to GB 2 042 703 A attempts to reduce the effect of standing waves in pipelines oriented transversely to the web direction by using two pipelines with different positions of the electrical field maxima in relation to the point of action of the material passing through. In particular, the aim is a coincidence of the maximum field strength in the first pipeline with the minimum field strength in the second pipeline. Such an arrangement can reduce the effect of standing waves with respect to uneven heating across the web, with more absorbent In contrast, material and larger web widths remain the heating profile due to exponential absorption of the wave.

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.The invention has for its object to provide a device of the type mentioned, with which it is possible in a simple manner both uniform heating and drying of the material, in particular the coatings of carrier materials, as well as, if adhered to to achieve the fastest possible drying at certain maximum temperatures.

Ausgehend von einer Vorrichtung der eingangs genannten Art, ist diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß

  • a) die einzelnen Rohrleiterelemente parallel zueinander und in ihrer Längsrichtung parallel oder in einem kleinen Winkel (α) zur Laufrichtung der Bahn angeordnet sind,
  • b) die Anzahl der Rohrleiterelemente proportional der Breite der Bahn gewählt ist,
  • c) die Breite der einzelnen Rohrleiterelemente entsprechend der Ausbildung der H10 Feldtyps dimensioniert sind,
  • d) die Länge der einzelnen Rohrleiterelemente auf eine ganze Anzahl von Halbwellen abgestimmt ist,
  • e) zur Einstellung der in jedem Rohrleiterelement wirksamen Mikrowellenleistung magnetisch wirkende einstellbare Iriskoppler vorgesehen sind, die einen gleichmäßigen oder beliebigen Verlauf der zugeführten Mikrowellenleistung quer zur Bahnlaufrichtung ermöglichen,
  • f) zur Speisung der einzelnen Rohrleiterelemente jeweils getrennte Mikrowellengeneratoren in Verbindung mit Zirkulatoren eingesetzt werden und
  • g) daß zur Vermeidung unerwünschter elektromagnetischer Kopplungen zwischen den Rohrleiterelementen alternierend ein Versatz der Rohrleiterelemente um eine Viertelrohrwellenlänge vorgesehen ist.
Starting from a device of the type mentioned, this object is achieved in that
  • a) the individual pipeline elements are arranged parallel to one another and in their longitudinal direction parallel or at a small angle (α) to the running direction of the web,
  • b) the number of pipe elements is selected proportional to the width of the track,
  • c) the width of the individual pipe elements are dimensioned according to the design of the H 10 field types,
  • d) the length of the individual pipe elements is matched to a whole number of half-waves,
  • e) magnetically acting adjustable iris couplers are provided for setting the microwave power effective in each tubular conductor element, which enable a uniform or any course of the supplied microwave power transversely to the web running direction,
  • f) separate microwave generators are used in connection with circulators for feeding the individual pipe elements and
  • g) that in order to avoid undesired electromagnetic couplings between the pipe elements, an offset of the pipe elements by a quarter pipe wavelength is provided alternately.

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 Rohrleiter proportional der Bahnbreite gewählt wird.It has now been found that, surprisingly, a completely uniform heating across the web results when pipe systems are used which are oriented parallel to the running direction of the web, the number of parallel pipelines being selected in proportion to the web width.

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 Materialtemperaturen wird durch die ständige Kontrolle der in jedem Rohrleiter wirkende MikrowellenErregung und durch das Verfahren der Gleichstrom-Erwärmung, d.h. gleiche Laufrichtung von Material und eingespeister Mikrowelle, bewirkt.In contrast to conventional microwave dryers, in which the sheet material is guided through slots in a pipe that is arranged perpendicular to the web running direction, an arrangement of several parallel, two-part and short-circuited pipe conductors is used in the claimed method, which is oriented in the web running direction are. The length of the individual pipelines is tuned to a whole multiple of half the tube wavelength, the number of half-wavelengths is chosen so large that, taking into account the microwave absorption by the web material, an approx. 50% absorption when the microwave is first run through the pipe system fed at the end is carried out. The excitation in the pipeline is formed by a predominant proportion of continuous waves and a smaller proportion of standing waves. Due to the high damping of the standing wave (resonance), a critical adjustment of the individual pipe conductors to the frequency of the generator is not necessary. Another key characteristic of the device is the parallel feeding of the individual pipelines by separate microwave generators and circulators, the individual control and regulation of the power supplied by iris couplers at the ends and the practically completely uniform heating of the material in the transverse direction by slightly interlacing the pipeline direction with respect to the Direction of the material. Standing waves in the individual pipeline do not cause uneven heating of the material transversely to the running direction, because the piping is arranged in the running direction and differs only a few degrees with it. All pipe halves are integrated in two mirror-symmetrical metallic half-shells, one of which is used for the introduction of the material and for cleaning. g un gszwecken is designed hinged. Maintaining maximum material temperatures is achieved by the constant control of the microwave excitation acting in each pipe and by the process of direct current heating, ie the same direction of rotation of the material and the microwave fed in.

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.The parallel pipelines are connected to each other to suppress radiation and coupling with larger gap widths by conductive webs. These webs reduce the undesired electromagnetic coupling between the individual pipelines, which are guided in parallel at a short distance. The width of the webs is in the range of 20 to 200% of the gap width and is selected according to the microwave absorption by the material. The individual pipelines represent highly damped microwave resonators that are operated at the frequency of the generator. The resonators are damped by the absorption of the material. For a given microwave absorption of the material, the damping of the resonance increases with the length of the tube layer. The shaft is almost completely absorbed in the material during one pass. For a given pipe length, the attenuation increases with the absorption of the material, e.g. with increasing water content.

Allgemein gilt, daß 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 H20/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.The general rule is that with high damping there is only a slight undesired electromagnetic coupling between adjacent pipelines: the web width can therefore be reduced be chosen relatively low. Conversely, the web width must be chosen larger with a low absorption of the material (low moisture). A typical embodiment uses a gap width of 20 mm, a web width of 20 mm and a length of the pipeline of n = 10 half-waves when feeding the pipeline with a frequency of 2450 MHz. With this dimensioning, materials with approx. 20 to 200 g H 2 0 / m 2 (free water) can be effectively heated and dried, and several dryers can also be connected in series to limit the maximum temperatures. Such water-containing materials show absorptions of more than 3 db / m. If, for example, the length of such a pipeline is set to 1 m, the microwave will run back and forth with an absorption of more than 75%. This results in a relatively low ripple in the field profile along the pipe and the maximum electric field strength that occurs is severely limited, so that electrical discharges from metallic edges are avoided, which is of great importance when drying photographic material or thermally sensitive layers.

Die hohe Mikrowellen-Absorption des Materials liegt vor allem in den Anfangsstufen der'Trocknung (Naßbereich) 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:

Figure imgb0001
mit ε0, einer dimensionslosen Konstanten für die dielektrischen Eigenschaften im luftleeren Raum, ω= 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.The high microwave absorption of the material is found mainly in the initial stages of 'drying (the wet area), may in advanced drying and the so-called residual moisture range (about equilibrium moisture content compared to the relative humidity of the ambient or entraining air) the microwave absorption to less than 1 db / m drop. However, the efficiency of a dryer of the same length drops only slightly with a decrease in the absorption of the material, because the field strengths in the pipeline functioning as a resonator increase as a result of the lower damping, as a result of which there is a compensation: the dielectric loss heat P generated in the material is:
Figure imgb0001
 with ε 0 , a dimensionless constant for the dielectric properties in a vacuum, ω = frequency, E = electric field strength, 6 "dielectric loss. With very little absorption by the material, the length of the pipeline can be compensated for up to 20 half-waves and more be enlarged.

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 Unterdrückung 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 A /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.The undesirable electro-magnetic, predominantly electrical coupling increases with less material absorption. To avoid the excitation of other field types and the radiation at the edge of the dryer, the web width is increased to up to 200% of the gap width between the half-shells. A special possibility of suppressing the coupling between adjacent pipelines was found in a surprisingly simple manner by the alternating arrangement of the pipelines, that is to say by alternately displacing adjacent pipelines by A / 4 in the longitudinal direction. The coupling via the electrical component is suppressed to such an extent that the electrical and magnetrical maxima of the standing wave component lie opposite one another in adjacent pipelines. This type of arrangement is This is an advantage especially when there is a high proportion of standing waves, ie with a short pipe length and / or low material absorption (residual moisture range).

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.The size of the permissible gap width between the half shells containing the pipe halves is ultimately limited by the radiation to the outside. Even with a very large web width (more than 200% of the gap width), the gap width must remain below half the free space wavelength. At 2450 MHz, values of 40 mm can be achieved in extreme cases. However, gap widths of 10 to 25 mm are preferred. With gap widths above about 20% of the free space wavelength, the distortion of the electrical field profile of the H 10 wave results in an increasing decoupling of material passed through, so that at 2450 MHz gap widths over 25 mm are of little importance (for thin, dense materials up to approx. 1 mm). By using lower frequencies, eg 915 MHz, correspondingly larger gap widths can be achieved.

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.With gap widths of about half the size of the pipe, a particularly flat course of the electrical field strength in the middle of the gap results in the direction of the surface normal, which provides a relatively uniform microwave absorption (heating) even when the material is not exactly guided in the middle.

Die Rohrleiterelemente sind vorzugsweise gleich lang und besitzen eine Länge von einem Vielfachen der halben Wellenlänge der speisenden Mikrowelle, also n .-A./2, wobei n ein Faktor zwischen 2 und 20 sein kann (n = 2, 3, 4 .... 20).The pipe elements are preferably of the same length and have a length of a multiple of half the wavelength of the feeding microwave, i.e. n.a. / 2, where n can be a factor between 2 and 20 (n = 2, 3, 4 ... 20).

Die Abstimmung der Rohrleiterelemente auf Resonanz mit der speisenden Mikrowelle erfolgt durch Kurzschlußschieber und/oder dielektrische Stäbe in den Rohrleiterelementen beider Halbschalen, die mittels Verstelleinrichtungen mehr oder weniger in die Rohrleiterelemente einbringbar sind.The tuning of the pipeline elements to resonance with the feeding microwave takes place by means of short-circuit slides and / or dielectric rods in the pipeline elements of both half-shells, which can be introduced more or less into the pipeline elements by means of adjusting devices.

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 Kurzschlußschiebern 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.The coupling elements for microwave energy, the so-called iris couplers, which determine the strength of the magnetic coupling between the rectangular pipe feed line coming from the generator and the pipe elements serve primarily to adjust the range of services transverse to the train. A low-reflection setting is preferably carried out with the variable iris coupler, the reflected power being checked at the output of the circulator. If the pipelines are tuned to resonate with the short-circuit slides, any heating profiles can be realized with the iris couplers, for example, the increased heating of the edge parts. Setting to the same heating power per cm of web width is preferred, it being possible to compensate for different output power of the generators. The setting of the iris couplers can be done either manually or automatically, for example by checking the local web temperature.

Die Anordnung der Iriskoppler erfolgt vorzugsweise in einem Abstand von einer Viertelrohrwellenlänge vom Ende der Rohrleiterelemente entfernt.The arrangement of the iris couplers is preferably at a distance of a quarter tube wavelength from the end of the tube elements.

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 Überwachung der Mikrowellenerregung im Betrieb, sondern sie werden auch zur Justierung der Resonanzabstimmung der Rohrleiter mit den variabel einstellbaren Kurzschlußschiebern verwendet.To measure the strength of the microwave intensity present in each pipeline, square-working detectors are arranged opposite the coupling point in the hinged half-shell. These not only serve to monitor the microwave excitation during operation, but they are also used to adjust the resonance tuning of the pipeline with the variably adjustable short-circuit slides.

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 Einlaufseite 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.In a preferred embodiment, the microwave energy is fed in on the inlet side of the web. Effective use of the dryer or heating device includes rapid heating of the material on the inlet side to the maximum permissible material temperature and maintaining this value as evenly as possible during the passage through the effective range of the dryer. The application of the so-called direct current principle meets this requirement. The direction of travel of material and microwave radiation in the pipelines are rectified. The microwave is fed in on the inlet side of the material. The highest microwave power density on the inlet side causes a rapid rise in temperature in the material, while the microwave intensity, which exponentially decreases in the direction of travel in the pipeline, mainly serves to cover the heat of vaporization.

Durch dieses Prinzip wird der häufig vorliegenden Tendenz, daß die Temperatur des Materials auf der Austrittsseite des Trockners erheblich höher ist als in weiten Be-reichen 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.This principle of the present tendency is often that the temperature of the material on the exit side of the dryer is significantly higher than in many B-rich e of the dryer, is counteracted. Details of the temperature profile of the material as it passes through the dryer naturally depend strongly on the material properties and the residence time in the dryer.

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 α zwischen der Laufrichtung des Materials (Bahnkante) und der Rohrleiterlängsrichtung dient zur Erzielung einer quer zur Bahn gleichmäßigen Erwärmung. Bei exakt paralleler Ausrichtung α = O würde sich im Bereich der Stege nur eine geringe Erwärmung ergeben. Diese Streifen geringer Erwärmung werden mit von Null wachsendem Winkel e zunehmend kleiner bis sich je nach Stegbreite ein Wert α'ergibt, bei dem eine geringste Welligkeit des lokalen Erwärmungsprofils quer zur Bahn ergibt. Dieser optimale Winkel α' ist erreicht, wenn eine etwa 10 bis 20 %ige überlappung der von den Rohrleitern erfaßten Materialstreifen vorliegt. Der Wert α' 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 α' während des Betriebs des Trockners.A particularly important feature of the arrangement according to the invention is the slight entanglement of the longitudinal direction of the pipeline with respect to the running direction of the material. The setting of the angle α between the running direction of the material (web edge) and the longitudinal direction of the pipeline serves to achieve uniform heating across the web. With exactly parallel alignment α = O, only a slight heating would result in the area of the webs. These strips of low heating become increasingly smaller as the angle e increases from zero until, depending on the web width, there is a value α 'at which there is a slight undulation of the local heating profile across the web. This optimal angle α 'is reached when there is an approximately 10 to 20% overlap of the strips of material captured by the pipelines. The value α 'depends on the ratio of the gap width to the pipe dimension (narrow side) and to a small extent on the dielectric properties of the material. Characteristic of the arrangement is therefore a possibility of adjusting the angle α 'during the operation of the dryer.

Die Mikrowellengeneratoren werden in einer bevorzugten Ausführungsform auf Frequenzen von 915 MHz oder 2450 MHz eingestellt.The microwave generators be adjusted in a preferred embodiment, at frequencies of 915 MHz or 2450 M H z.

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.The entirety of the pipe halves of each half-shell is covered by a gas-tight cover with a thin, low-loss film to prevent contamination of the pipe ducts or condensation. In conjunction with the hinged construction, this provides an easy way of cleaning the dryer. This cover lies directly on the surface of the half-shells and is continuously fixed in the area of the webs and on the edge of the half-shells by nozzle heads sunk at periodic intervals. The nozzle heads located in the web area are used to supply trailing air, nitrogen and protective gases when flammable vapors are removed in order to ensure their removal without condensation. The gases are fed from the back of the half-shells and can be tempered.

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.Vorrichtung längs der Linie AA in Fig. 1,
  • Fig. 3 eine teilweise aufgeschnittene Vorrichtung mit der Darstellung aller Elemente.
An embodiment of the invention is described in more detail below with reference to drawings. It shows:
  • 1 is a plan view of the simplified device shown,
  • 2 shows a partial section through the device along the line AA in FIG. 1,
  • Fi g. 3 shows a partially cut device with the representation of all elements.

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 1a, 1b, die zum Beispiel mit Scharnieren aufklappbar miteinander verbunden sind. In die Schalen sind Rohrleiter 3 parallel zueinander eingearbeitet, die unter einem Winkel cC gegenüber der Bahnlaufrichtung verschränkt angeordnet sind. Die Verschränkung 5 durch den Winkel α dient zur Erzielung einer gleichmäßigen Erwärmung der Bahn 2 quer zu deren Laufrichtung. In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Winkel entweder durch Ändern 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 Überlappung 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.In Fig. 1, a microwave heating and / or drying device 1 is shown in the opened state in a simplified form. The web 2 to be dried is moved through the device 1 from the left (arrow). The microwave device 1 consists of two half-shells 1a, 1b which are hingedly connected to one another, for example with hinges. Pipe conductors 3 are machined parallel to one another in the shells and are arranged at an angle cC in an angle to the web running direction. The entanglement 5 by the angle α serves to achieve a uniform heating of the web 2 transversely to its running direction. In a preferred embodiment, the angle can be adjusted either by changing the web running direction or by rotating the device 1 relative to the web running direction so that the slightest ripple of the local heating profile transversely to the web 2 is produced. The setting 5 causes approximately a 10 to 20% overlap of the strips of material captured by the pipelines 3. The energy is supplied to the microwave device 1 from a microwave generator 6 via a circulator 7 and a rectangular pipeline 9 and transmitted to the pipeline 3 via an iris coupler 4. On the side of the pipeline 3 opposite the energy supply side, short-circuit slides 8 are arranged in all pipelines 3 to tune the pipeline 3 for resonance.

Fig. 2 zeigt einen Teilschnitt durch die spiegelsymmetrisch aufgebauten Halbschalen 1a, 1b 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 Rechtrohrleiter 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. F ig. FIG. 2 shows a partial section through the half-shells 1a, 1b of the microwave device 1 with mirror-symmetrical construction. The pipe conductors 3 are rectangular and are interrupted by a gap S through which the web 2 is guided. The pipe conductors 3 are formed by the shells 1a, 1b and the conductive webs 15. The width b of the individual pipe elements 3 is dimensioned in accordance with the design of the H 10 field type. (The field type in the right pipe is of the H10 (TE-10) type). The width f of the conductive webs 15 between the adjacent pipe halves 3 is between 20 and 200% of the gap width 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 9.3 shows a microwave device 1 with all devices according to the invention. To display all the parts, the web 2 was cut and the upper half-shell 1b was partly cut and shown unfolded. The web 2 is passed in the direction of the arrow over rollers through the device 1. The energy for heating and drying the web 2 is generated by microwave generators 6 via circulators 7, rectangular feed lines 9 of the device 1 and fed into the pipeline 3 with iris couplers 4. The iris couplers 4 determine the strength of the magnetic coupling between the rectangular pipe feed lines 9 coming from the generator 6 and the pipe elements 3, can be adjusted by adjusting devices 16 and protrude into the border area between the pipe elements 3 and 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.Viertelrohrwellenlänge 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 Δ, wobei n zwischen 2 und 20 liegen kann.The R ohrleiterelemente 3 are drawn in dashed lines in the lower shell half 1a and the associated upper parts in the upper shell half 1b. The arrangement of the pipe elements 3 in such a way that every second element is shifted in the longitudinal direction by a quarter-pipe wavelength A / 4 against the adjacent element, there is a special possibility of suppressing the coupling between adjacent pipe 3. The length of the pipe short-circuited on both sides 3 is n times half the tube wavelength Δ, where n can be between 2 and 20.

Die Resonanz der Mikrowellenenergie in der Vorrichtung wird mit Kurzschlußschiebern 8 eingestellt, die mit einer Verstelleinrichtung 17 einstellbar ausgebildet sind. Zur Abstimmung können auch dielektrische Abstimmelemente 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 Kurzschlußschiebern 8 oder den dielektrischen Abstimmelementen 14.The resonance of the microwave energy in the device is set with short-circuit slides 8, which are adjustable with an adjusting device 17. Dielectric tuning elements 14 can also be used for tuning. To measure the strength of the microwave intensity present in each pipeline 3, square-working detectors 12 are arranged opposite the coupling point. these detectors 12 serve both to monitor the microwave energy during operation and to tune the resonance of the pipe conductors 3 with the short-circuit slides 8 or the dielectric tuning elements 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 Kondensbildung zu gewährleisten. Die Schleppluft wird von der Rückseite der Halbschalen 1a, 1b zugeführt und kann vorher temperiert werden.The entirety of the pipe halves of each half-shell 1a, 1b is reinforced with glass fabric by a gas-tight cover with a thin, low-loss film 10, preferably made of approx. 0.2 mm thick PTEE (Teflon), to prevent contamination of the pipe ducts or condensation. In conjunction with the hinged construction (arrow), this results in a simple possibility of cleaning the device. This cover 10 lies directly on the surface of the half-shells 1a, 1b and is continuously fixed in the region of the webs and on the edge of the half-shells 1a, 1b by nozzle heads 11 sunk at periodic intervals. The nozzle heads 11 located in the web area serve to supply air or gases when flammable vapors are removed in order to ensure their removal without the formation of condensation. The drag air is supplied from the rear of the half-shells 1a, 1b and can be tempered beforehand.

Claims (10)

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 Rohrleitern 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 (α) zur Laufrichtung der Bahn (2) angeordnet sind, b) die Anzahl der Rohrleiterelemente (3) proportional der Breite der Bahn (2) gewählt ist, c) die Breite (b) der einzelnen Rohrleiterelemente (3) entsprechend der Ausbildung des H10 Feldtypes dimensioniert sind, d) die Länge der einzelnen Rohrleiterelemente (3) auf eine ganze Anzahl von Halbwellen (Δ/2) abgestimmt ist, e) zur Einstellung der in jedem Rohrleiterelement (3) wirksamen Mikrowellenleistung magnetisch wirkende einstellbare Iriskoppler (4) vorgesehen sind, die einen gleichmäßigen oder beliebigen Verlauf der zugeführten Mikrowellenleistung quer zur Bahnlaufrichtung ermöglichen, f) zur Speisung der einzelnen Rohrleiterelemente (3) jeweils getrennte Mikrowellengeneratoren (6) in Verbindung mit Zirkulatoren (7) eingesetzt werden und g) daß zur Vermeidung unerwünschter elektromagnetischer Kopplungen zwischen den Rohrleiterelementen (3) alternierend ein Versatz der Rohrleiterelemente (3) um eine Viertelrohrwellenlänge (Δ/4) vorgesehen ist. 1. Device for uniform heating and / or drying of wide, thin sheets of paper, plastic, textiles and photographic materials using a microwave-powered energy transfer device, which consists of symmetrical two-part pipelines that are connected to each other to carry out the material, characterized that a) the individual pipeline elements (3) are arranged parallel to one another and in their longitudinal direction parallel or at a small angle (α) to the running direction of the web (2), b) the number of pipe elements (3) is selected proportional to the width of the web (2), c) the width (b) of the individual pipe elements (3) are dimensioned in accordance with the design of the H 10 field type, d) the length of the individual pipe elements (3) is matched to a whole number of half-waves (Δ / 2), e) magnetically to set the effective microwave power in each pipe element (3) adjustable iris couplers (4) are provided, which enable a uniform or any course of the supplied microwave power transversely to the web running direction, f) separate microwave generators (6) are used in connection with circulators (7) to feed the individual pipe elements (3) and g) that, in order to avoid undesired electromagnetic couplings between the pipe elements (3), an alternation of the pipe elements (3) by a quarter pipe wavelength (Δ / 4) is provided. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Rohrleiterhälften (3) parallel angeordnet und durch parallele leitende Stege (15) zu einer durchgehenden Halbschale (1a, 1b) miteinander verbunden sind.2. Device according to claim 1, characterized in that a plurality of pipe halves (3) are arranged in parallel and are connected to one another by a parallel conductive webs (15) to form a continuous half-shell (1a, 1b). 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 Energieüberträgers klappbar miteinander verbunden sind und eine ortfeste Halbschale (1a) und eine aufklappbare Halbschale (1b) vorliegen.3. Apparatus according to claim 1, characterized in that the energy transmitter consists of two mirror-symmetrically constructed half-shells (1a, 1b), each containing all the pipe halves (3), and the half-shells (1a, 1b) on one long side of the energy exchanger foldable together connected and there are a fixed half-shell (1a) and a hinged half-shell (1b). 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.4. The device according to claim 1, characterized in that the width (f) of the conductive webs (15) between the adjacent pipe halves (3) is between 20% and 200% of the gap width (S) between the mutually associated pipe halves (3). 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 Mikrowelle liegt.5. The device according to claim 1, characterized in that the gap width (S) between the pipe halves (3) or the half-shells (1a, 1b) is between 2% and 40% of the free space wavelength of the microwave. 6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge der einzelnen Rohrleiterelemente (3) gleich ist und n . Δ/2 beträgt mit n = 2,3,4 bis 20 und zur Abstimmung eines jeden Rohrleiterelementes (3) auf Resonanz mit der speisenden Mikrowelle die Rohrleiterelemente (3) in beiden Halbschalen (1a,1b) mit je einem Kurzschlußschieber (8) und/oder dielektrischen Stäben (14) ausgestattet sind.6. The device according to claim 1, characterized in that the length of the individual pipe elements (3) is the same and n. Δ / 2 with n = 2, 3, 4 to 20 and to tune each pipe element (3) to resonate with the feeding microwave, the pipe elements (3) in both half-shells (1a, 1b), each with a short-circuit slide (8) and / or dielectric rods (14) are equipped. 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 Rechteckprofile jedes der Rohrleiterelemente (3) in der ortsfesten Halbschale (1a) vorgesehen sind und die Iriskoppler (4) in einem Abstand von einer Viertelrohrwellenlänge (Δ/4) vom Ende der Rohrleiterelemente (3) entfernt angeordnet sind.7. The device according to claim 1, characterized in that for the variable coupling of the microwave energy in the tube elements (3) magnetically acting iris couplers (4) in the narrow sides of the rectangular profiles of each of the tube elements (3) in the fixed half-shell (1a) are provided and the iris couplers (4) are arranged at a distance of a quarter pipe wavelength (Δ / 4) from the end of the pipe elements (3). 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.8. The device according to claim 1, characterized in that the feeding (6,7,9) of the microwave energy is carried out on the inlet side of the web (2) and that for continuous control and adjustment of the microwave excitation in each pipe element (3), a detector ( 12) is provided at a point opposite the coupling point. 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 einstellbar ist.9. The device according to claim 1, characterized in that the angle (t) between the longitudinal direction of the pipe elements (3) and the running direction of the web (2) is adjustable for uniform heating in the transverse profile. 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 Dielektrizitätskonstanten 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.10. The device according to claim 1, characterized in that the web (2) facing surfaces of the two half-shells (1a, 1b) with a 0.1 to 0.5 mm thick protective film (10) with a low dielectric constant are covered gas-tight and the protective film (10) is fixed in the area of the webs (15) by recessed nozzle heads (11) which are used at the same time for supplying gases for removing vapors from the web (2).
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