DE1802151A1

DE1802151A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Trocknen unter Anwendung von Mikrowellen

Info

Publication number: DE1802151A1
Application number: DE19681802151
Authority: DE
Inventors: Goerz David J Menlo Park; Henry Schreiber; Hankin Jerome W
Original assignee: Bechtel International Corp
Current assignee: Bechtel International Corp
Priority date: 1967-10-10
Filing date: 1968-10-09
Publication date: 1969-06-26
Also published as: US3491457A; BR6803000D0; FR1589265A; GB1207227A; FI46748B; FI46748C

Description

Dr. DIFTiT )

KESSLERPtATZ 1

9457 13/re

BECHTEL INTEMATIONAL CORPORATION, San Francisco, Californien

(U.S.A.)

Verfahren und Vorrichtung zum Trocknen unter Anwendung von Mikrowellen.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Trocknen unter Anwendung von Mikrowellen und eignet sich insbesondere zum Trocknen vpn bandförmigen Materialbahnen od. dgl.

Bei Anwendung eines Trockenvorganges unter Zuhilfenahme von Mikrowellen, bei dem sich eine Mikrowellenerhitzung ergibt und bei dem zusätzlich mit schnellströmenden Gasen gearbeitet wird, lassen sich im Vergleich zu den bisher bekannten Trockenverfahren bedeutende Vorteile erzielen. So besteht beispielsweise die Möglichkeit, einen dreidimensionalen Feuchtigkeitsausgleich zu erreichen, ohne dass dies die Notwendigkeit einer Übertrocknung voraussetzt, wodurch die Qualität des so erhaltenen Fertigproduktes erheblich verbessert wird. Dieser Feuchtigkeitsausgleich ergibt sich nämlich daraus, dass die jeweils feuchtesten Flächen eines zu trocknenden Körpers selbsttätig und unmittelbar die grösste Mikrowellenenergiemenge absorbieren. Es ist demnach möglich, ein Produkt mit gleichmässigeren Eigenschaften zu erzielen, sowie Vorrichtungen zu schaffen, bei denen üi* A-r>«it*"b«4ingun«en feei wiederholtem

BAD ORIGINAL

ter reproduzieren lassen. Die Vorrichtung, die mit dieser Kombination yea !RreexenmetJtödea ai^eitet, bedarf nur eines vergleiahweise geringen Platzes, ist äusserst betriebszuverlässig und eignet eich zur Erzielung ausserordentlich hoher Trocknungsgeschwindigkeiten. Da für den Trockenvorgang keine Oberflächenberührung zwischen der Trockenvorrichtung und dem jeweils zu trocknenden Körper erforderlich ist, besteht in denjenigen Fällen, in denen es sich bei dem zu trocknenden Körper um eine Art bandförmiges Material od. dgl. handelt, die Möglichkeit, auf beiden Seiten des Bandmaterials entsprechende Überzüge oder Beläge aufzubringen, bevor das Bandmaterial irgendeinem physikalischen Kontakt ausgesetzt wird. Bei Anwendung dieses Verfahrens werden diejenigen Schwierigkeiten weitgehend ausgeschaltet, die sieh bisher stets infolge der ¥anderung des Bindemittels innerhalb der Oberflächenbeschiehtungen ergaben. Bei einer kombinierten Einwirkung von Mikrowellenenergie und hochbeschleunigten,-auf dem zu trocknenden Material auftreffenden Gasströmen wird eine überaus wirksame Energieübertragung erreicht. Das erfindungsgemäss ausgestaltete und nachstehend im einzelnen beschriebene System lässt sich in bezug auf sämtliche gegebenen Parameter mit grosser Genauigkeit steuern und einreglen., so dass auch ^: unter diesen Gesichtspunkten die Möglichkeit zur optimalen Ausnutzung der jeweils verwendeten Gas- und Mikrowellenenergien gegeben ist. Die Wärmeenergie und die mechanische Energie wirken nämlich nach der Erfindung in der Weise zusammen, dass ein optimaler Grad an Wirtschaf tliehkeit und Wirksamkeit « wird. ' "'- " ^: ' ^{: ;}"■--■-'■■·■-

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Die Verwendung von hochbeschleunigten Gasströmen zur Austreibung der Feuchtigkeit aus einem unter einem elektrischen Hochspannungsfeld stehenden Bereich lässt die Anwendung hoher elektrischer Feldgradienten zu, wobei nur ein Minimum an Hochfrequenzkoronaerscheinungen auftritt, so dass bei den jeweils gegebenen Materialbahnen die höchstmögliche Feldkonzentration und damit auch die höchstmögliche Trockengeschwindigkeit erzielt werden kann. Das erfindungsgemässe Verfahren eignet sich ganz besonders zum Austreiben von Lösungsmitteln aus kontinuierlich fortlaufenden flexiblen Materialbahnen, beispielsweise aus teilweise getrocknetem Papier und insbesondere dann, wenn der Feuchtigkeitsgehalt des Papiers bereits unter Anwendung der herkömmlichen, in Fachkreisen wohlbekannten Trockenverfahren bis auf einen Feuchtigkeitsgrad von 15 bis 20$ herabgesetzt worden ist, wobei nach Belieben entsprechende Belagschichten und Druckaufträge auf einem Substrat aufgebracht sind. Der Einfachheit halber sei die Erfindung im wesentlichen im Zusammenhang mit dem Trocknen von Papier beschrieben, obwohl es selbstverständlich für dieErfindung zahlreiche Anwendungsmöglichkeiten gibt. Das erfindungsgemässe System eignet sich zur Entfernung jeder beliebigen polaren Substanz, beispielsweise Wasser, Alkohol, Aceton oder anderer Lösungsmittel, aus einer fortlaufenden Materialbahn aus mehr oder weniger dünnen Materiallagen oder aus entsprechenden Überzugsschichten od. dgl.

Jemäss der Erfindung,ist ein Verfahren zum Trocknen einer fort- , laufenden Materialbahn vorgesehen, nach welchem diese Materialbahn unter anderem der Einwirkung von Mikrowellenenergie und

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einem mit hoher Geschwindigkeit ausströmenden Gasstrom ausge-θθΐβΐ wiieä, wöfeei die teeeeswlatllgleait des aus ©lass? Büseaaa-Ordnung austretenden Gasstromes genügend gross ist, um die auf der Material "bahn befindliche (Oberflächen-)Gaagrenzschicht aufzubrechen.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist eine Vorrichtung zum Trocknen einer Materialbahn vorgesehen, welche u.a. Einrichtungen aufweist, mit deren Hilfe eine fortlaufende Materialbahn durch diese Vorrichtung hindurchgeführt wird und im Bereich der Materialbahn ein Leiter für elektromagnetische Energie vorgesehen ist, mit dessen Hilfe in der Materialbahn ein elektromagnetisches PeId aufgebaut werden kann, und dass in der Vorrichtung eine Gasdüsenanordnung vorgesehen und derart angeordnet ist, dass das Gas auf der fortlaufenden Materialbahn auftrifft, wobei mit Hilfe entsprechender Druckeinrichtungen und Leitungen das Gas mit einer Geschwindigkeit von mindestens 3000m/min. durch die Düsenanordnung herausgedrückt wird..

Der erfindungsgemässen Anordnung entsprechend wird also ein hochbeschleunigter Gasstrom auf das Papier gerichtet und dieses gleichzeitig mit Mikrowellenenergie beaufschlagt, wodurch die Grenzschicht aufgebrochen wird und diejenigen Lösungsmittelmoleküle, die durch Aufnahme von Mikrowellenenergie zur Oberfläche der Materialbahn getrie-ben worden sind, zwangsläufig von der Materialbahn wegbewegt werden. Wenn in der vorliegenden Beschreibung und in den Ansprüchen in diesem Zusammenhang von hohen Geschwindigkeiten die Rede ist, so wird jeweils an eine

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Geschwindigkeit von mindestens 3OQOm/rain, (10 000 Puss/min) gedacht. Wenngleich bei der Verwirklichung der Erfindung normalerweise Luft zur Anwendung gelangt, so kann darüberhinaus jedes beliebige andere gasförmige Medium, beispielsweise Stickstoff oder überhitzter Dampf, verwendet werden. Die Erfindung sieht demnach die kombinierte Anwendung einer Erhitzung durch Mikrοwellenenergie und eines hochbeschleunigten Gasstromes vor, wodurch eine Grenzschicht durchbrochen wird.

Bei einer besonderen Ausführungsform der Erfindung wird ein mäanderlinienförmiges Wellenleitersystem angewandt. Es besteht jedoch auch die Möglichkeit, für die Einwirkung der Mikrowellenenergie andere Wellenleitungssysteme, beispielsweise eine asymmetrische Bandleitung oder eine Leitung mit einer interdigitalen "Langsamwellen"-Struktur (slow wave), die als einseitig wirkender Mikrowellenatrahler für die Energieverteilung auf die Materialbahn dient.

Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist ein geteilter Wellenleiter vorgesehen, der über mindestens einen Teil der Wellenleiterlänge zwischen den beiden entsprechenden Elementen um einen beträchtlichen Abstand getrennt ist, um auf diese Weise die Möglichkeit einer Lichtbogenbildung zu verringern, zu der es andernfalls infolge einer Ansammlung von Easern od. dgl. kommen könnte. Gemäss einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass das Gas durch die Wellenleiter strömt, um auf diese Weise eine Kondensation

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des Löaungomittela bzw. die Ansammlung τοη in dem Gas mitge-

und ein iNeteoteön derselben au verhindern.

Vorzugsweise wird das Gas in dem System in einen wiederholten Umlauf gebracht. Es wird nur insoweit anteilig nach aussen abgeleitet, als dies für das Abführen der freigewordenen Lösungsmittel und zur Verhinderung einer Kondensation dieses Lösungsmittels in dem System notwendig ist. Es ist mithin Zweck dieses Verfahrens, auf diese Weise die Wärmeverluste auf ein Mindestmaß herabzusetzen. Dies ist insofern möglich, als das. Gas nicht primär als Absorptionsmittel, sondern vielmehr als ein mechanisches Mittel Verwendung findet, mit dessen Hilfe das freigewordene Lösungsmittel aus den Grenzschichten gewissermassen herausgestreift wird und das erst in zweiter Linie dazu dient, die herausgeholte Feuchtigkeit abzuführen.

Gemäss einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die aus einem nicht leitenden, verlustarmen Werkstoff bestehenden Gasdüsen von leitenden, an den Gasdüsen anliegenden Bauelementen umgeben sind, durch deren Einsatz die Möglichkeit bzw. die Gefahr einer Lichtbogenbildung herabgesetzt wird, die aufgrund der geringen Beabstandung der Gas- bzw. Luftaustrittsdüsen auftreten könnte.

Diejenigen Wellenleiter, vermittels derer die Mikrowellenenergie dem Papier zugeführt wird, sind vorzugsweise auch als Teil des Leitungssystems ausgebildet, durch das das Gas der Materialbahn

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zu und wieder von dieser weggeführt wird. Die Gasströme werden dabei in der Weise auf die sich bewegende Materialbahn gerichtet, dass unter ihrer Einwirkung die Lösungsmittelgrenzschicht durchbrochen wird, die sich im Oberflächenbereich der Materialbahn befindet, wobei eine etwaige Mitnahme von freiwerdenden Lösungsmittelteilchen in die benachbarten Wellenleiter auf einem Mindestmaß gehalten wird.

Der Anwendungsbereich der Erfindung soll sich insbesondere auf die als ÜHF 9 und SHF 10 bezeichneten Mikrowellenbandbereiche erstrecken, d.h. bei Frequenzen von etwa 300 MHz. bis 30 GHz. liegen, wenngleich sich die Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung nicht auf diese Bandbreiten beschränken. In den USA wird beispielsweise aus praktischen Gründen davon ausgegangen, dass die Erfindung vorzugsweise bei Frequenzen von 915 MHz, 2450 MHz, 5800 MHz und 22125 MHz durchgeführt wird.

Bei einer erfindungsgemässen Anordnung ist eine verbesserte Anpassungsvorrichtung für die Eingangsenergie vorgesehen, bei welcher die Mikrowellenenergie dem geteilten Wellenleiter von einer Seite her durch einen geteilten T-förmig ausgebildeten Wellenleiteranschluss mit Impedanzanpassung zugeleitet wird. Bei dieser Anordnung ist an dem abschlusseitigen Ende des Wellenleiters eine Ersatzlast vorgesehen, so dass für den Fall, dass die Materialbahn bricht oder aber nicht die gesamte Energie von der Materialbahn und der Anordnung absorbiert würde, es im wesentlichen nicht zu einer grösseren Energiereflexion und infolgedes-

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sen nicht zu einer Zerstörung der Anlage käme. Vielmehr würde die vorhandene Energie ohne Schäden zu verursachen durch die Ersatzlast absorbiert werden.

Die Erfindung sei nachstehend anhand einiger Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1 eine perspektivische Teildarstellung einer erfindungsgemäss ausgebildeten Vorrichtung;

Figur 2 eine schematische Draufsicht auf eine sollständige Trockenvorrichtung nach der Erfindung;

Figur 3 eine Stirnansicht einer entsprechenden Trockenvorrichtung, bei welcher einige Bauteile im Schnitt dargestellt sind;

Figur 4 eine Draufsicht auf die Trockenvorrichtung, wobei gleichfalls einige Bauteile im.Schnitt gezeigt sind;

Figur 5 einen Schnitt nach der Linie 5-5 der Figur 5;

Figur 6 einen Schnitt nach der Linie 6-6 der Figur 5 in vergrössertem Massstab;

Figur 7 einen Schnitt nach der Linie 7-7 der Figur 6;

Figur 8 eine etwa der Figur 1 entsprechende perspektivische Darstellung einer anderen Ausführungsform der Erfindung;

Figur 9 eine perspektivische Darstellung einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.

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Bei der nachfolgenden Beschreibung wird davon ausgegangen, daas eine bereite teilweise veigatseelenete Mate3?iaifeaim, die beispielweise noch zwischen 15 und 20$ Feuchtigkeit enthält, unter der kombinierten Einwirkung von Mikrowellenenergie und hochbeschleunigten Luftströmen, die im Wechsel auf die Materialbahn einwirken, noch weiter getrocknet wird.

Die Materialbahn 10 wird mit Hilfe von in Fachkreisen durchaus bekannten Yorrichtungen, die deshalb im einzelnen nicht dargestellt und beschrieben sind, durch die Trockenvorrichtung befördert. Diese Bewegung kann dabei entweder in der durch den Pfeil angezeigten Richtung oder auch in der Gegenrichtung vor sich gehen. Bei der dargestellten Ausführungsform wird die Materialbahn dreimal nacheinander der Einwirkung von Mikrowellenenergie und Lufttrocknung unterworfen. Es ist selbstverständlich, dass sich diese Vorgänge beliebig oft zur Anwendung bringen lassen. Die Druckluft wird von einem Gebläse 12 geliefert, das die Luft durch eine Leitung 14 und ein Hochfrequenzfilter 15 unter Druck jeweils den Einlass-oder Verteilerkammern 16 zuführt. Gegebenenfalls kann in dem Luftzuführungskreis auch noch eine Heizeinrichtung 18 mit eingebaut sein. Der Auslass der Luft erfolgt durch die Auslasskammern 2o und eine Leitung 22, in welche wiederum ein Saugventilator 24 eingebaut ist, um auf diese Weise die Strömungsbewegung der Luft zu unterstützen. Ausserdem ist eine Rückführungsleitung 26 vorgesehen, so dass aus Wärmeersparnisgründen mindestens ein Teil der Luft wieder dem Luftkreislauf zugeführt werden kann. Der Ventilator 24 und die Rückführungsleitung 26 sind zwar keine erfindungswesentlichen Bautei-

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le; ist jjedooh eine Rüokftihrvmgsle&tung VQ3?ge8©h©'», 00 sin& In den einzelnen leitungen entsprechend der Darstellung Drosseleinrichtungen 28, 29, 30, 31 und 32 angeordnet, mit deren Hilfe die Strömung der Luft in der Anlage entsprechend reguliert werden kann.

Die Mikrowellenenergiequelle wird durch einen Generator 36 gebil det, von dem aus die Energie über eine Leitung 38 dem nachstehend im einzelnen beschriebenen Wellenleiter zugeführt wird. Bei dem Generator 36 kann es sich um jede "beliebige bekannte Hochfrequenzenergiequelle handeln. Bei einer praktischen Ausführungsform der Erfindung wurde hierfür ein Klystron und eine diesem zugeordnete EnergieZuführungsquelle gewählt, die mit 245O MEz arbeitete. Zweckmässigerweise liegt die Betriebsfrequenz des Hochfrequenzgenerators zwischen etv/a 300 MHz und 30 Als geeignete Frequenzen kommen die Frequenzlagen, von 915? 245O, 5800 und 22125 MHz in Frage.

Die Energie wird in einen insgesamt mit 40 bezeichneten Wellen leiter (Hohlleiter) eingegeben. Am ausgangsseitigen Ende des Wellenleiters 40 befindet sich eine Ersatslast 42 zur Aufnahme etwa überschüssiger Energiemengen, die im Falle eines Reissens der Materialbahn die gesamte eingegebene Energie absorbiert» Der nachstehend noch im einzelnen beschriebene Wellenleiter ist geteilt ausgebildet. Die Energieeinspeisung erfolgt durch eine geteilte Mikrowellen-T-Verzweigung. Die beiden Hälften der T-förmigen Verzweigung befinden sich dabei jeweils zu toei-

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den Seiten derjenigen Ebene, in welcher die Materialbahn 10 verläuft, wie dies insbesondere die Figur 3 veranschaulicht. Die der Leitung 38 gegenüberliegende Hälfte der T-Verzweigung ist als Impedanzanpassungsansatz 44 ausgebildet, der ein einstellbares Kolbenelement 46 aufweist, das eine verkürzte Ebene bildet und eine Stellschraube 48 besitzt. Am auslasseitigen Ende ist die bereits vorstehend erwähnte Ersatzlast 42 mit der einen Hälfte der Wellenführung verbunden. Die Ersatzlast selbst kann beispielsweise in Form eines mit Wasser gefüllten Rohres 50 ausgebildet sein, das im Mittelbereich der Leitung im Winkel hierzu verläuft. Gegenüber der Ersatzlast 42 an der anderen Hälfte des Wellenleiters ist ein weiterer einstellbarer Impedanzanpassungsansatz 52 vorgesehen, der in seinem Aufbau In der gleichen Welse ausgebildet sein kann wie der Ansatz 44.

Bei der in den Figuren 1 bis 7 dargestellten Ausführungsform der Erfindung besteht die eigentliche W_ellenführung selbst aus zwei zueinander komplementär ausgebildeten Hälften, so dass nachstehend lediglich eine dieser Hälften im einzelnen beschrieben zu werden braucht. Der Wellenleiter weist eine Rückwandung 54 und Seitenwandungen 56 und 58 auf. Die Seitenwandung 58 kann dabei als Fortsetzung einer Wandung 60 ausgebildet sein, welche die Einlass- und Auslasskammern 16 und 20 voneinander trennt. Die durchlaufende Materialbahn 10 erstreckt sich also zwischen den beiden Hälften des Wellenleiters hindurch und absorbiert dabei die dem innerhalb des Wellenleiters herrschenden Feld entstammende Mikrowellenenergie. »Nach dem Durchlauf durch den WeI-

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lenleiter wird die fortlaufende Materialbahn der Einwirkung eines hochbeschleunigten Gasstromes unterworfen, der durch die Düsenöffnungen 62 austritt. Diese öffnungen 62 sind vorzugsweise zur Ebene der durchlaufenden Materialbahn in einem Winkel angeordnet, wie dies aus den Zeichnungen hervorgeht, um auf diese Weise eine Durchbrechung der Grenzschicht zu erreichen.· Dabei sind die Düsenöffnungen 62 zugleich derart ,angeordnet, dass ein Einbringen von Feuchtigkeit in den jeweils benachbarten Wellenleiter weitgehend unterbunden ist. Wie insbesondere aus den vergrösserten Darstellungen der Figuren 6 und 7 hervorgeht, können diese Düsenöffnungen 62 in einen Streifen aus Kunststoff oder aus einem anderen geeigneten, nicht leitenden Werkstoff 64 mit geringen Berührungsverlusten eingebettet sein. Diese Streifen sind ihrerseits mit Hilfe bügeiförmiger, leitender Stege 66 gehaltert, welche die elektrische Verbindung zwischen den Wandungen 20 und 56 herstellen, so das3 diese auf der gleichen Spannung gehalten werden. Dadurch wird jede etwa mögliche Lichtbogenbildung verhindert. Diese mechanische- Ausführung ist besonders vorteilhaft, falls aus irgendwelchen Gründen der Wunsch besteht, hinsichtlich der Grosse der Düsen eine Änderung vorzunehmen. Dies kann ohne weiteres geschehen, indem einfach die kleinen Kunststoffscheiben 64 entsprechend ausgewechselt werden. Wahlweise kann die Anordnung aber auch derart getroffen werden, dass der Düsenstreifen bzw. die Düsenplatte aus einem leitfähigen Material besteht und mit der Gesamtausbildung einstückig und zusammenhängend ausgebildet ist.

Es ist festzustellen, dass die beiden miteinander den Wellonlai-

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ter bildenden Hälften über mindestens einen !Dell Ihrer Länge In einem verbältnismäesig grossen Abstand aueeinanderliegen, um dadurch möglichst weltgehend die Gefahr auszuschalten, dass es infolge von Staub- und Paser- oder Premdstoffansammlungen zwischen den beiden Hälften zu einer lichtbogenbildung kommt. Bei der dargestellten Ausführungsform sind die beiden Hälften vollständig voneinander getrennt. Vorzugsweise liegt dieser Trennabstand bei mindestens 0,635 cm (0,25 inch).

Um dafür Sorge zu tragen, dass etwas luft durch die Wellenleiter zirkuliert, und um somit eine etwa mögliche Kondensation von Feuchtigkeit in den Wellenleitern zu verhindern, ist die Rückwandung 54 des Wellenleiters mit einer Reihe von kleinen Bohrungen 68 versehen. Diese Bohrungen sind jeweils im Abstand voneinander entlang dem Wellenleiter vorgesehen, wobei der Abstand der einzelnen Bohrungen voneinander etwa der halben in dem Wellenleiter vorhandenen Wellenlänge entspricht. Diese Bohrungen tragen nicht wesentlich zu der Trocknungswirkung bei, sondern sind lediglich deshalb vorgesehen, damit die Zirkulation des verwendeten öases durch den Wellenleiter hindurch aufrecht erhalten und damit eine etwa mögliche Feuchtigkeitskondensation in diesem möglichst weitgehend ausgeschaltet wird.

Figur 8 veranschaulicht eine andere Ausführungsform der Erfindung, für deren Wirkungsweise zwar die gleichen allgemeinen Grundsätze gelten, die sich jedoch vom mechanischen Aufbau her gesehen etwas von der anderen Ausführung unterscheidet. In die-

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~ 14 -

sem Falle 1st jeweils auf jeder Seite der Vorrichtung eine Gaseinlass- oder Verteilerkammer 70 und eine Gasauslasskammer 72 vorgesehen. Die Wellenleiter 74 bestehen entsprechend der vorstehenden Ausführungen wiederum aus zwei Hälften, und die Gasauslassrohre 76 sind in entsprechenden Abständen von dem Wellenleiter zur Auslasskammer 72 verlaufend vorgesehen. Sie Bildung der Gasströme erfolgt zwischen einer Wandung eines Wellenleiters und einem U-förmigem Gebilde 78, das jeweils zu beiden Seiten der Materialbahn angeordnet ist. TJm eine Lichtbogenbildung zu verhindern, sind in Abständen jeweils Schweissstellen 79 vorgesehen, die der Anordnung ausserdem gleichzeitig auch eine erhöhte Stabilität und Formhaltigkeit vermitteln. Vom Inneren des Bauteiles 78 aus führen jeweils Rohre 80 in die Auslasskammern 72. Wie festzustellen ist, sind zweierlei verschiedene Düsenarten vorgesehen. Die eine Düsenart befindet sich zwischen einer Wandung des Wellenleiters 74 und der benachbarten Wandung des U-förmigen Bauteiles 78, wie dies.bei 82 angegeben ist, und die andere Düsenart.ist, wie bei 84 gezeigt, zwischen den beiden benachbarten Enden der U-förmigen Bauteile 78 vorgesehen. Die Wirkungsweise ist daher grundsätzlich die gleiche wie bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen, jedoch ist zu bemerken, dass in diesem Falle eine geringe Gasmenge durch den Wellenleiter abgelassen wird und nicht - wie in Verbindung mit der vorhergehenden Anordnung beschrieben - in den Wellenleiter eingeleitet wird.

Die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen weisen jeweils

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eine symmetrische Ausbildung auf. Wenngleich dies die bevorzugte Ausführungsform ist, so sind"doch auch andere Ausführungen denkbar, beispielsweise die asymmetrische Anordnung nach Figur 9. Anstelle der üblichen Wellenleiter, bei denen die Materialbahn durch die Mitte der geteilten Hohlleiter hindurch verläuft, findet hier ein Bandleiter oder ein Leiter mit einem interdigitalen ⁿLangsamwellen"-Gebilde Verwendung, bei dem die Materialbahn nur von Biner Seite her bestrahlt wird. Dieses G-ebilde umfasst eine Metallführung 90, in der wiederum streifen- oder fingerförmige Ausbildungen 92 angeordnet sind, so dass ein elektromagnetisches Feld erzeugt wird, dessen Verlauf und Intensität etwa durch die gestrichelte Linie 94 angedeutet ist. Innerhalb der Führung 90 wird eine Einlasskammer 96 durch die Bauteile 98 gebildet, während die Düsen 100 aus den Wandungen der U-förmig ausgeformten, nicht leitenden Bauteile 98 gebildet werden. Die U-förmigen Bauteile dienen wiederum als Auslässe für die verbrauchte Luft. Auf der anderen Seite der durchlaufenden Materialbahn kann eine Abdeckung 102 vorgesehen sein, die ihrerseits wiederum aus einem nicht leitenden Werkstoff bestehen kann, da sie nicht dem Zwecke einer Abschirmung oder Abgrenzung der Hochfrequenzenergie dient. Ein Luftsystem ist auf der anderen Seite durch die Leitungen 104 gegeben.

Bei der vorstehenden Beschreibung wurde zwar davon ausgegangen, das als gasförmiges Medium Luft Verwendung findet, jedoch kann ohne weiteres auch ein anderes Gas, beispielsweise Stickstoff

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oder überhitzter Dampf, verwendet werden. Bs ist von wesentlicher Bedeutung, dass das Gas "bei seinem Austritt aus der Düse jeweils eine hohe Strömungsgeschwindigkeit besitzt, die bei mindestens 3000m/min liegen muss. Es können auch Strömungsgeschwindigkeiten von 6000m/min und mehr zur Anwendung gebracht werden, jedoch ist es im allgemeinen unwirtschaftlich, eine Strömungsgeschwindigkeit von 600üm/min wesentlich zu überschreiten. Da das Gas nicht dazu verwendet wird, im üblichen Sinne des Wortes Feuchtigkeit zu absorbieren, sondern vielmehr dazu dient, die Grenzschicht zu durchbrechen und die Feuchtigkeit auf dem mechanischen Wege abzuführen, ist es nicht notwendig, für die Durchführung der Erfindung besondeis trockenes Gas vorzusehen. Deshalb kann ein grosser Anteil der Luft über die in Verbindung mit den gezeigten Ausführungsbeispielen veranschaulichten Rückführungsleitungen wieder in die Anlage zurückgeführt werden, so dass auf diese Weise ganz wesentliche Wärmeersparnisse erzielbar sind. Das Gas muss lediglich soweit trocken sein, dass eine Kondensation in den verschiedenen Leitungen und Wellenführungen verhirüert ist.

Wenn mit Hilfe der Erfindung breitere Materialbahnen getrocknet werden sollen, so können über die Breite der Bahn mehrere Luftverteilungsanordnungen der vorbeschriebenen Art und entsprechend mehr Energieeinlässe in Richtung der Fortbewegung der Materialbahn vorgesehen sein.

Die Erfindung wurde zwar vorstehend anhand vieler vorzugsweiser

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Ausflihrungsformen veranschaulicht, es ist jedoch selbstverständlich, dass diese lediglieh aea? Dass teilung a«? Erfindung dienen und nicht eine entsprechende Einschränkung dieser Erfindung bedeuten, die sich äusserst vielseitig zur Anwendung bringen lässt, ohne dass hierdurch der Rahmen der Erfindung überschritten würde·

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Claims

- 18 Patentansprüche

1. Verfahren zum Trocknen einer fortlaufenden Materialbahn₉ dadurch gekennzeichnet, dass die Materialbahn (10) der Einwirkung von Mikrowellenenergie und einem mit hoher Geschwindigkeit ausströmenden Gasstrom ausgesetzt wird, wobei die Grosse der Strömungsgeschwindigkeit des einer Düsenanordnung (62) entströmenden Gases das Aufbrechen einer auf der Materialbahn befindlichen Gasgrensschicht gewährleistet.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Materialbahn nacheinander durch einen ersten Bereich (40), in welchem die Mikrowellenenergie auf die Materialbahn einwirkt, und einen zweiten Bereich (16)„in welchem der mit hoher Geschwindigkeit ausströmende Gasstrom auf die Materialbahn einwirkt, hindurchgeführt wird, wobei der die auf der Materialbahn befindliche Grenzschicht durchbrechende Gasstrom die durch die Mikrowellenenergie freigesetzte Feuchtigkeit mit abführt.

3. Verfahren nach einem oder beiden der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Gasstrom aus den Düsen mit einer Geschwindigkeit von mindestens JOOOm/min herausgedrückt wird.

4. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden An-

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sprüobe, dadurch gekennzeichnet, dass die Mikxowellenenergie mit einer Frequenz zwischen 300 MHz und 30 GHz zugeführt wird.

5. Torrichtung zur !Durchführung des Verfahrens nach einem

oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche mit Einrichtungen zum Befördern der Materialbahn durch die Vorrichtung hindurch, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der fortlaufenden Materialbahn (10) ein Leiter (40) für elektromagnetische Energie vorgesehen ist, mit dessen Hilfe in der Materialbahn ein elektromagnetisches Feld aufbaubar ist, dass in der Vorrichtung eine Gasdüsenanordnung (62) vorgesehen und derart angeordnet ist, dass das Gas auf die fortlaufende Materialbahn auftrifft, und dass eine oder mehrere Druckeinrichtungen (12, 24) und Leitungen (14, 2β) vorgesehen sina, mit deren Hilfe das Gas mit einer Geschwindigkeit von mindestens 3000m/min durch die Düsenanordnung herausdrückbar ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Leiter (40) als geteilter Wellenleiter ausgebildet ist una sich jeweils eine Hälfte des geteilten Leiters auf einer Seite der Materialbahn befindet, wobei die Hälften über zumindest einen Teil ihrer Länge durch einen Abstand von mindestens 0,635 cm voneinander getrennt sind.

7. Vorrichtung nach einem oder beiden der Ansprüche 5 und 6,

dadurch gekennzeichnet, dass die Düsenanordnungen (62)

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aus Durchlassöffnungen in einem nicht leitenden Material bestehen und dass Jeweils in entsprechenden Abständen an dem nicht leitenden Material leitende Stege (66) vorgesehen sind.

8. Vorrichtung nach einem oder beiden der Ansprüche 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, dass jede Hälfte des Wellenleiters (40) einen feil eines Gasleitersystems für die Zu» und/oder Abführung des Gases zu bzw. von den Düsenöffnungen bildet»

9. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass für die Zuführung von Mikrowellenenergie zu dem geteilten Wellenleiter ein Zweig (28) einer T-Yerzweigung vorgesehen ist, ah deren'gegenüberliegender Seite (44) eine Impedanzanpassungsvorrichtung an·*· geordnet ist.

10. Vorrichtung nach einem oder mehrereijÄer Ansprüche 6 "bis $, dadurch gekennzeichnet, dass am aualasseitigen Ende des Wellenleiters eine Ersatzlast (42) angeordnet ist*

11, Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 5 bis 10,

gekennzeichnet, dass der Wellenleiter (40) mehrfach eile &at«ria!bahn <1O) geführt ist.

12- Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche b bis »11, dadurch gekennzeichnet, d,ass am die für <üe

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des Gases zu der Düsenanordnung (62) unter Einschaltung einer Bruckquelle (12) vorgesehene Leitung Einrichtungen (26, 29» 30) angeschaltet sind, die den nochmaligen Umlauf eines einstellbaren !Teiles des Gases gestatten.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass in dip Gaszuführung eine regelbare Heizeinrichtung (18) eingeschalt⁶* ist.

14· Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 5 "bis 13_f dadurch gekennzeichnet, dass für die Zuführung des Gases zu dem Wellenleiter in diesem öffnungen (68) vorgesehen sind, welche einen Abstand von der Grössenordnung der halben Wellenlänge voneinander aufweisen.

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