SE415317B - Mikrovagsvermeapparat for behandling av en skivformig, vattenhaltig last - Google Patents

Description

78Û0016-3 2 7 aktuella applikatortypen värms lasten först av ett elektriskt fält, som till en del är huvudsakligen parallellt med lastytan, varigenom effektöverföringen blir god, så att en hög verkningsgrad möjliggörs. Vidare är applikatorn av resonanstyp, vilket innebär att man dels kan få; ett avpassat coh kraftigare elektriskt fält än vid exem- pelvis vanlig strålning (så att verkningsgraden höjs), dels kan avstämma resonatorn så att mikrovågsverkningsgraden kan fås att variera på ett förutbestämt sätt som funk- tion av lastens dielektriska egenskaper. Det är således möjligt att utföra applikatorn så., att verkningsgraden blir hög då lastens vattenhalt är hög och sedan sjunker allt- eftersom vattenhalten sjunker. Härigenom nås en skonsammare uttorkning med minskad risk för överhettning av lasten, då den börjar bli torr. De egenskaper, som enligt uppfinningen tillför applikatorn dessa fördelar, är som kännetecken för densamma när- mare definierade i kännetecknande delen av patentkravet l.

Ett utföringsexempel på. applikator enligt uppfinningen beskrivs i det följande med hänvisningar till bifogade ritningar, som visar i Fig. l en mikrovågsvärmeapparat enligt uppfinningen, Fin. 2 applim-.or med' last och fälfibilaen won, Fig. 3 applikator med last och fältbilden TMOIO, Fig. h applikator med torr last, Fig. 5 funktíonskurvor för besselfunktionerna Jo(r) och Jl(r), Fig. 6 exempel på effekttätheten, prop. mot /E/g, i lasten.

Applikatorn har formen av en cylindrisk burk l, som i 'ett tvärsnittsplan kan delas i två delar, en botten 2 och ett lock 3. Den matas genom en i den undre ändytan i! införd sond 5, från en underliggande koaxialledning 6. I skiljeplanet mellan lock öch botten finns ett galler T och tätningsflänsar 8, 9, vilka utgör en kapacitiv tät- ning av burken. På gallret kan en skivformad last 10 placeras. I Innerdiametern hos en koaxiallednings ytterledare kan väljas godtyckligt liten utan att mikrovågstransmissionsförmågan försvinner. I praktiken väljs dock måtten hos ytterlinnerledare sådana att effektöverföringsförmågan (som ökar med tvärsnittsdimen- sionernaï .blir tillräcklig både ur fältstyrke- 'och ledningsförlustssynpunkt, så att kraven på karakteristisk impedans för systemanpassning uppfylls ochså att antingen krav på. utrymme, böjlig kabel eller samtidig användning för mekanisk infästning av andra systamdetaljer (exempelvis applikatorn) uppfylls.

I en utföringsform av den aktuella uppfinningen kan 'koaxialledningen exciteras av en s.k. lökövergång direkt från en rektangulär TEl0-vågledare.

Måtten hos applikatorn är sådana, att dels villkoren för cylindrisk TMOIl-reso- nans uppfylls, _d_e_2L_s_ en ej avstämd TMOlO fältbildyerhålls. Detta medför att applikatorns mått ,i förhållande till våglängden måste ligga inom förhållandevis snäva gränser, lik- somiivenlastens placering i applikatorn. Speciellt gäller detta applikatorns diameter och. lastens placering relativt applikatorns cirkulära ytor. 3 7aooo1e-z Även höjden hos applikatorn» zo måste väljas inom sådana gränser, att störningar från andra 'oönskade moder undviks, exempelvis 0,8 roz zo 4 Ä ro. Cylindrísk TMOll- resonans i en tom kavitet kan exiteras då. villkoret nedan är uppfyllt: 2 2 2 2 ß = (fd/c) - (kol/ro) = (W/zo) , där w = mikrovågornas vinkelfrekvens (frekv. f = 14112 76), c = ljushastigheten xol = första nollstället hos besselfunktionen jo (xol = 23405) ro = cylinderradien, zo = cylinderhöjden ßpåverkas av en last med dielektricitetskonstantenCi. Eftersom dess imaginärdel ßnr antas vara mindre än realdelen 5 ,r, (år = 5 ,I_ - j Eur), blir 5 'r avgörande för fältbildens utseende och man kan anse att endast det elektriska fältet (E) och inte det magnetiska fältet (H) i kaviteten bestämmer vårmningsförloppet. E blir i cy- lindriska koordinater r, 9, z: Er = A (ß/k)(Jl(kr)).Sín/s z Ee = o p EZ = A°Jo (kr)'cos/3z där A är en godtycklig konstant och k = xol/ro Då. lasten placeras enligt figurerna 2-1» kommer värnmingsförloppet att bestämmas av Er och EZ enligt ovan. Om lastens vattenhalt (och därmed dielektricitetskonstant) antas konstant kan man genom val av lastens placering i z-led avpassa totaleffekten hos Er- och Ez-fiålten så. att en relativt konstant effekttiithet, proportionell mot Ez = A -Erg + A 'E22 fås. Även då hänsyn tas till att störst påverkan till en början erhåll: av TMOIJQ. fältet, kommer den totala energitillförseln i radiell led approxi- mativt att vara en summafunktion som i det förenklade fallet; lastens placering i z-led måste dock utprovas empiriskt.

Ett exempel på värnmingsbild (al = l, A2 = 2,67) visas i Fig. 6. Omfi sätts = 0 fås villkoret för TMOlO-resonans. Denna har E-fält endast i z-riktningen: EZ = Å-Jo (kr) som âr beroende av zo. Enligt uttrycket för ovan motsvaras TMOlO-resonansen av grånsfallet för TMOlI-resonans för oändligt lång resonator. 1snoo1s-z h Dä applikatordiametern 2°r° väljs till ca 0,77 . Ä (Å är våglängden motsvarande f;;Å= c/f) fås TM0l0-resonans. För kvoten diametern/höjd (= 2rO/zo) exempelvis lika med 0,85 fås TMOll-resonans för applikatordiametern ca 0,88 . Å . För den senare applikatordiametern kommer TM0ll-fältet att energimässigt dominera under värmnings- förloppet, för den förra diametern dominerar i stället TMOl0-fältet. För en given kvot diameter/höjd skall således appliaktordiametern ligga mellan 0,77 Å och det av TM0ll-tomresonansen bestämda värdet. _ ' Av Fig. 2 framgår, att TM0ll-fältet i lasten är noll i centrum. Denna fältbild sammanhänger med funktionen Jl (r), som är grafiskt återgiven i Fig. 5. Av Fig. 3 framgår, att TMOl0-fältet har maximum i centrum. Denna fältbild sammanhänger med funk- tionen.J°(r), som också finns ätergiven i Fig. 5. Såsom fälten utvecklas (enl. Fig. 2 och.3) är det väsentligt att placera lasten i applikatorn så, att den avsedda balan- sen mellan de två fälttyperna erhålls. När sådan balans uppnåtts är nämligen den sumerade effekttätheten i lasten ungefär sådan som visas i Fig. 6, dvs. en jämn effekttäthet uppnås över hela den cirkulära lastytan. Den omtalade balansen är dock beroende av vattenhalten i lasten. Under ett första skede av värmningen utvecklas TMOll-resonans till följd av att hela lastvolymen har ett relativt högt värde på ¿ .

Under detta skede värms och torkas den ut mot periferin i ringform belägna massan av lasten, vars <5 -värderdärvid sjunker. Med sjunkande í i denna del av lasten följer en förskjutning och omvandling av fältet till TMOl0, varvid den centralt belägna massan i lasten utsätts för värmning och torkning. Då hela lasten till följd av lågt Ö (torr last) inte längre upptar effekt, reflekteras huvuddelen av strålningen tillbaka till vågledaren. Detta kan med andra ord uttryckas så, att applikatorn värmer lasten endast där denna innehåller vatten. Denna egenskap medför en skonsam torkning och minimal risk för bränning av massan. Den reflekterade strålningen tas upp av en konst- last ll, som kan vara kopplad till en i vågledaren insatt cirkulator eller insatt direkt i vågledaren, såsom visas i Fig. l. Där visas även en anordning för genomluft- ning av applíkatorn. En fläkt 12 blåser luft genom vågledaren, så att luften strömmar in i applikatorn vid sonden och passerar i nära kontakt med lasten densama till ett utlopp i övre änden. Luftströmmen används i det visade utförandet även för kylning av konstlasten, vilket ger en uppvärmd och för torkning lämplig luftström. Det i Fig. l visade gallret T kan vara kopplat till en våg 13 och uppbäras av en i sonden 5 förskjutñar pinne lä, som i nedre änden är ansluten till en vågmekanism. Det är då nñjlígt att kontinuerligt väga lasten under torkningen och avbryta behandlingen, då vikten av lasten blivit konstant.

Claims (3)

1aooo16-3 P a t e n t k r a v

1. Míkrovågsvärmeapparat, försedd med en applikator, som har cylindrísk form och matas koaxíellt från en mikrovågskälla av en sond, som utgör förlängning av innerleda- ren av en koaxíalledning med genomföríng i applikatorns vägg, k ä n n e t e c k n a d därav, att fältet i applikatorn (1) med en skivformad, vattenhaltig last (10) belägen i applíkatorn i ett normalplan till den koaxiella riktningen i härheten av halva höj- den (zo) ovanför sonden (5), under behandlingstiden av lasten eller del därav samman- sätts av ett TM0ll-fält respektive ett TM0l0-fält och kombination av dessa, varvid zo bestäms inom rånserna 0 8 r ¿.z 4-Ä r då r är radien i a likatorn. ' o o o 3

2. Mikrovågsvärmeapparat enligt patentïravet 1, k ä n n e t e c k n a d därav, att applikatorn är sammansatt av två skålar (2, 3), den ena botten, den andra lock, och att dessa vid delningsplanet är försedda med tätníngsflänsar (8, 9).

3. Míkrovågsvärmeapparat enligt patentkravet 2, k ä n n e t e c k n a d därav, att en mikrovågstransparent hylla (T) är anordnad vid delníngsplanet såsom bärare för las- ten. ANFÖRDA PUBLIKATIONER: