EP0950341A1 - Brennofen für die hochtemperaturbehandlung von materialien mit niedrigem dielektrischem verlustfaktor - Google Patents
Brennofen für die hochtemperaturbehandlung von materialien mit niedrigem dielektrischem verlustfaktorInfo
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- EP0950341A1 EP0950341A1 EP98904027A EP98904027A EP0950341A1 EP 0950341 A1 EP0950341 A1 EP 0950341A1 EP 98904027 A EP98904027 A EP 98904027A EP 98904027 A EP98904027 A EP 98904027A EP 0950341 A1 EP0950341 A1 EP 0950341A1
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Definitions
- the invention relates to a kiln for the high-temperature treatment of materials with a relatively low dielectric loss factor while heating the material by absorption of microwave energy in a cavity and with the other generic features mentioned in the preamble of claim 1.
- Such a kiln is known from WO95 / 05058 PCT / GB94 / 01730.
- the known kiln has a cuboid cavity resonator, within which the cuboid stack space is delimited by a cuboidal heat insulation device , which corresponds to the area within the resonator in which a sufficiently homogeneous distribution of the electric field strength is assumed.
- the uniformity of the electric field strength or the square of the same is a prerequisite for the sintered material to be sufficiently "uniformly" heat-treatable.
- an effect which is characteristic of microwave furnaces is one heating means provided, which allows the edge preparation ⁇ surface of the sintered stack conventionally such as pre-heater to heat additionally by means of a counter ⁇ to achieve a balanced temperature profile within the sintered stack in this manner.
- the known furnace is suitable for achieving approximately the same thermal conditions in the entire treatment volume in a relatively small treatment area, it has the disadvantage that the thermal insulation device exposed to the microwave radiation absorbs the predominant portion of the incident microwave energy, which inevitably leads to a high level Consumption of microwave energy leads, which is not available for the desired thermal treatment of the sintered material. This results from the fact that in practical cases the total volume of insulation material is significantly larger than the volume of the sintered material.
- the known kiln is therefore not suitable as an industrially usable oven, since there is no efficient use of microwave energy, but it is much more costly to produce than "conventional" heating by means of electrical resistance heating.
- WO95 / 05058 also discloses a firing furnace designed as a continuous furnace, which is designed as a tunnel furnace with heating zones of different temperatures, through which the sintered material is moved over transport rollers, the additional heating being arranged outside the treatment room and the thermal insulation which surrounds the surroundings insulated against the high temperature area, enclosing the furnace on the outside.
- this furnace is a system with inevitably insufficient field homogeneity, i.e. a furnace design that is possible when relatively small objects are sintered in series, and because of the movement through inhomogeneous areas, a homogeneous field distribution is not important.
- the known tunnel furnace is indeed suitable for materials with high dielectric losses that strongly absorb microwave energy, but not for a treatment of sintered goods with relatively low dielectric losses, which is practically only can be treated in significant quantities in a cavity resonator with high field homogeneity.
- the known tube furnace would not be suitable for materials with a low dielectric loss factor, which, however, are of high technical interest.
- the object of the invention is therefore to provide a kiln of the type mentioned at the outset, which permits high-temperature treatment of sintered material with a low dielectric loss factor in a large treatment volume, which, owing to its dimensions, can be used as an industrial furnace and is nevertheless operable with a high degree of energy utilization. Furthermore, the kiln should be suitable for applications within a wide temperature range up to 1800 ° C.
- Compliance with the dimensioning relations according to feature a) results in a homogeneity of the field distribution that is suitable for a large treatment volume, in which a large number of sintered objects can be treated with uniform loading, with respect to the external dimensions of the resonator.
- Such a magnetron can e.g. have a center frequency of 2.45 GHz, which corresponds to a tuning range of between 2.438 GHz to 2.462 GHz.
- the radiation source is designed in such a way that the time for a frequency sweep between the cutoff frequencies is in the tenths of a second range, for example between 0.05 and 1 second, ie within a period of time which is small compared to the thermal relaxation time of the sintered material.
- This measure is favorable in order to avoid thermal stresses within the sintered material.
- Such voltages could build up if, as a result of a rate of change in the frequency which is too low, the field distribution corresponding to a specific frequency, which is necessarily inhomogeneous, would be maintained for too long.
- a quasi-continuous "gap-free" tuning range of the frequency results if the frequency spacings in the frequency scale of adjacent center frequencies of the magnetron satisfy the relationship ( ⁇ f. + ⁇ f.) / 2.
- its cavity resonator is cuboid, preferably such that the edge lengths 1x, 1y and 1z of the cavity boundary correspond to at least 10 times the wavelength ⁇ of the microwave radiation.
- the cavity resonator can have a polygonal shape, that is to say the shape of a prismatic hollow profile, as seen in the direction in which flat boundary walls of the cavity resonate along parallel corner edges. Staltungen in these Ge ⁇ the resonator in a simple way from plate-shaped elements can be assembled, in particular, as provided according to claim 8, of plate-shaped graphite material.
- This design of the cavity resonator has the advantage that the Kiln can be operated at very high temperatures, so that sintering processes in temperature ranges up to 1800 'C are possible.
- the limit case of the cylindrical-tubular resonator can also be reached in a good approximation.
- this design has the advantage that the design of the resonator can be better approximated to a usually cylindrical outer vessel which can be evacuated and / or can be flushed with protective gas.
- an antenna arrangement which has an omnidirectional characteristic, i.e. largely avoids a directional effect.
- Such an antenna is designed according to the features of claim 10 as a group radiator comprising a plurality of individual radiators, the individual radiators of which can be fed in a statistically distributed phase position.
- Such a group radiator is designed in a preferred embodiment of the oven according to claim 11 as a slot radiator, which comprises a plurality of radiation slots with a slot length between ⁇ / 4 and ⁇ / 2 and a compared to this small slot width w which, in the direction of propagation of the microwave field in the feeding waveguide seen, distributed over its length such that the same or approximately the same amounts of microwave energy can be coupled into the cavity resonator per slot, the extent of the individual slots between w and ⁇ / 2, viewed in the direction of propagation of the microwave field in the waveguide is, furthermore that in the direction of propagation of the microwave field in the waveguide measured distance of successive slots of the slot antenna is between ⁇ / 2 and 3 ⁇ / 4 and, based on the longitudinal median plane of the waveguide running in the direction of propagation, the lateral distance of the slots from this median plane increases gradually over the length of the waveguide, and that a statistical distribution of the longitudinal slots, which form the individual radiation elements, is provided with respect to the longitudinal center plane of the
- At least some of its slots can also run obliquely to the propagation of the microwave field in the waveguide.
- the antenna (s) are in stripes.
- horn shaped edge areas of flat parts of the resonator walls, which run in the immediate vicinity of edges of the resonator wall, along which flat inner surfaces of the resonator abut one another.
- the additional heating surrounding the resonator and the waveguide or waveguides, via which the antenna (s) are / are fed, is designed as an electrically controllable resistance heating which is controlled in accordance with a temperature curve specified by a program which corresponds to the Should correspond to the temperature profile in the sintered material, which in turn is monitored by means of a temperature sensor, preferably a pyrometer, and used for the target actual value comparison for heating the resonator wall, the temperature of which is adjusted to the temperature of the sintered material in the sense of a follow-up control , which is essentially determined by the incident microwave power.
- a temperature sensor preferably a pyrometer
- each of the resonator walls has its own heating element and temperature sensor.
- the insulation itself can be formed from a graphite-based material, for example graphite felt, and then, provided that it is arranged on the inside of the housing surrounding the resonator, on the basis of Leitfä ⁇ ability of the graphite material, an effective suppression of all microwaves -Leckstrahlung outward.
- FIG. 1 shows an exemplary embodiment of a kiln according to the invention for a high-temperature treatment of ceramic sintered material with a low dielectric loss factor, which can be heated within a cuboid cavity of the kiln by absorption of microwave energy, in a schematically simplified block diagram representation,
- La shows a schematically simplified, perspective view of the cavity resonator and the arrangement of the treatment tolerances
- FIG. 2 shows details of a slot antenna arrangement provided for coupling microwave energy into the cavity resonator of the furnace according to FIG. 1, in a schematically simplified, partially broken perspective view representation and
- FIG. 2a shows the slot antenna according to FIG. 2 in a simplified plan view.
- the kiln designated overall by 10 in FIG. 1, is intended for a temperature treatment, in particular for sintering, of workpieces 11 which are only indicated schematically, and which through this thermal treatment only have their material properties and / or spatial dimensions required for the intended use of the finished workpieces gain.
- Typical workpieces 11 which are produced on the basis of nitride-ceramic material, in particular Si 3 N4, for example ball bearings, valve body and housing, nozzles, or on the basis of oxide-ceramic material, for example sealing washers and -Rings, and need a sintering treatment, should be exposed to this thermal treatment in the furnace 10.
- nitride-ceramic material in particular Si 3 N4, for example ball bearings, valve body and housing, nozzles, or on the basis of oxide-ceramic material, for example sealing washers and -Rings, and need a sintering treatment, should be exposed to this thermal treatment in the furnace 10.
- These are materials with a relatively low dielectric loss factor (tan ⁇ ⁇ 0.01), which are arranged in a stack denoted overall by 12.
- the sintered material formed by the workpieces 11 as a whole is heated by absorption of microwave energy which is generated by a microwave source 13 and via an antenna arrangement, designated overall by 14, with an omnidirectional beam characteristic in a cavity resonator, designated overall by 16, with electrically conductive walls 16 to 16 is coupled in, which in the special embodiment shown has the shape of a cuboid, the dimensions of which are 1x, 1y and
- 1z significant e.g. are about 10 times larger than the wavelength ⁇ of the microwaves that can be generated by means of the microwave source 13, and are each in the order of magnitude J / 'Vres, with
- the treatment room, within which the sintered material is held in the form of a dielectric load of the cavity resonator 16 in a manner not specifically shown, is schematically represented in FIG. 1 a as a central subspace 17 geometrically similar to the interior of the cavity resonator 16, the one for the thermal treatment of the sintered material 11 usable volume can be approximately 1/3 of the resonator volume Vres.
- the resonance condition is for the wavelength of the microwave radiation which is resonant in the resonator 16
- the uniform distribution of the electrical field energy required for a qualitatively equivalent treatment of a sintered material distributed over the treatment subspace 17 can be achieved to a good approximation if the cavity resonator can be excited in a large number of resonant vibration types and these vibration types are capable of being superimposed at least on average over time, where the number ⁇ N of the vibrational types that can be excited by the relationship
- Vres is the volume of the cavity resonator
- ⁇ is the vacuum wavelength of the microwave radiation
- Qtotal is the overall quality of the arrangement 10, 11 explained so far
- Qres denotes the quality of the resonator wall, which is due to the relationship
- QQ is the quality of the microwave source (13), which is given by the relationship
- A___ the total area of the resonator wall
- Vdiel is the volume of the dielectric material to be treated 11
- a magnetron with a fundamental frequency of 2.45 GHz is provided as the microwave radiation source 13.
- the resonator volume is Vres
- 16 to 16 consist of plate-shaped graphite material, so that a penetration depth e of 32 ⁇ m results at the specified frequency of the microwave source, which corresponds to a quality of the resonator wall of approximately 8600.
- a value of 60 cm 2 is assumed for the "radiating" antenna area, which corresponds to a quality factor Qant of the antenna arrangement
- the value of the quality Qdiel of the sintered good is 2100 if a value of 8 and a loss factor of 0.008 are used for the dielectric constant.
- the bandwidth B of the microwave radiation generated by the magnetron is smaller than 10 ′′ , which is one of more than 10 speaks.
- the overall quality Qges corresponds approximately to that
- the quality Qdiel of the dielectric material and the number of excitable vibration types ⁇ N approximately a value of 9. From this it follows that a sufficient number of vibration types, which are necessary for a sufficiently uniform distribution of the electric field in the cavity, can only be achieved by a broadband Microwave source can be reached.
- the furnace 10 is designed to have the following relationship:
- the antenna arrangement 14, by means of which the magnetron 13 generated microwave energy can be coupled into the cavity resonator 16, is designed as a slot radiator which comprises a plurality of radiation slots 18, each of which forms an antenna element, the radiating antenna area of which corresponds to the clear slot area.
- These radiation slots 18 are arranged in a longitudinal wall 19 of a rectangular waveguide 21 (FIG.
- the microwave energy generated by the magnetron 13 and fed into it at one end of the waveguide 21 only in the TE -Mode (fundamental type) in the arrangement example shown is capable of propagation in the z-direction, such that the electric field vector is perpendicular to the longitudinal waveguide wall 19 provided with the slots 18 and the field distribution of the electric field in the interior of the rectangular waveguide in runs essentially symmetrically to its longitudinal center plane 23, which in turn extends in the direction of propagation of the microwave field in the waveguide 21.
- These radiation slots 18 are distributed over the length 1 of the rectangular waveguide 21 in such a way that the same or approximately the same amounts of microwave energy can be coupled into the cavity resonator 16 per radiation slot 18, and that the phase positions of those coupled into the cavity resonator 16 through the radiation slots electromagnetic fields are different in a statistical sequence.
- the distance d (FIG. 2a) of successive slots of the slot antenna 14 is between ⁇ / 2 and 3 ⁇ / 4, deviating from the illustration chosen for explanation, in which the longer slot edges parallel to the longitudinal center plane 23 of the waveguide 23, slot configurations with oblique to this or even perpendicular to this longitudinal edges are possible.
- the length is 1 individual slots 18 between ⁇ / 4 and ⁇ / 2 and is significantly larger than the width w of the slots measured at right angles to the longitudinal center plane 23 or the direction of propagation of the microwave energy in the rectangular waveguide.
- the lateral distance a of the radiation slots from the longitudinal center plane 23 of the rectangular waveguide 21 gradually increases.
- the arrangement sequence of the radiation slots 18 'and 18''(FIG. 2a) arranged on one side of the longitudinal center plane corresponds in the spacing grid to the slot spacings d, seen in the direction of propagation of the microwave field in the rectangular waveguide 21, a "binary" random sequence of slot pairs ( 1.0) and (0.1), where (1.0) means that there is a slot 18 'on one, "left" side of the longitudinal center plane 23 of the rectangular waveguide 21, but not a symmetrically arranged one slot 18 "and the combination (0.1) that there is a radiation slot 18" on the other "right” side of the longitudinal median plane 23, but not on the opposite, "left” side.
- the combination (1,1) which would correspond to a phase difference of ⁇ / 2 of the radiation field 18 'and 18''radiated exactly opposite one another, as well as the combination (0,0) are without in the exemplary embodiment chosen for explanation Limitation of generality, excluded.
- the in so ⁇ far basic design according explained slot antenna acts as a phased array, the 'formed individual radiators through the slots 18 and 18' and 18 'are adapted to be fed with statistically distributing ⁇ ter phase position, whereby the Abstrahl characteri ⁇ stic of the antenna assembly 14 in very good approximation is an omnidirectional characteristic.
- the rectangular waveguide 21 provided for feeding the radiation slots 18 of the antenna arrangement 14 is corresponding to FIG 1 integrated into a prismatic graphite body 24, the outer cross-sectional contour of which corresponds to that of an isosceles right-angled triangle, by whose hypotenuse 26 in the representation of FIG. 1, a resonator cavity boundary surface is represented, which is located in a corner region of the cavity resonator 16 between the resonator walls 16 and 16 which adjoin one another at right angles in the region of the antenna arrangement 14, the waveguide surfaces delimiting the waveguide interior 22 in pairs running parallel or perpendicular to the oblique inner longitudinal delimitation surface 26 of the cavity resonator 16, which pass through the "hypothenus" surface of the graphite body 24 is formed.
- a design of the magnetron 13 is provided in which its oscillation frequency is within a bandwidth is variable from 1/100 of the fundamental frequency f of 2.45 GHz.
- the cycle times of the frequency variation which can be controlled by means of an electronic control unit 27, are matched to the thermal relaxation behavior of the sintered good 11 in such a way that they are small compared to the thermal relaxation time of the sintered good to be treated. Accordingly, the electronic control unit 27 is designed so that the cycle times can be between 0.05 and 1 second.
- the source can also serve the purpose of reducing the source quality Q on average over time, which is not specifically shown
- antenna arrangements 14 are provided for the radiation of microwave energy into the cavity resonator 16, then it is expedient if they are grouped azimuthally approximately equidistantly about a "central" axis running parallel to the polygon edges of the resonator cavity to achieve a uniform irradiation of microwave energy in the treatment room 17 of the cavity resonator.
- the furnace 10 is provided with a heating device, designated overall by 28, which, in turn, has six electrical resistance heating elements 28 ⁇ to corresponding to the number of large wall elements 161 to 166 of the cavity resonator 16
- the heating powers are individually controllable, so that the temperature of the wall elements 16 to 16 can be influenced individually.
- the wall elements 16 1 to 166 are each equipped with at least one temperature sensor 29 1 to 296, which generate characteristic electrical output signals for the actual values of the wall temperatures.
- a pyrometer designated as a whole by 32, is provided, by means of which the temperature of the sintered material 11 can be detected.
- This pyrometer 32 includes a arranged on geeingeter position in the stack 12 specimen 33 and an elec ⁇ tronically-optical sensor 34, by means of which the Strahlungstem ⁇ is detectable temperature of the sample body 33, so that this characteristic electrical output of the sensor 34 an accurate measure of the temperature of the sintered material 11.
- the electronic control unit 31 of the heating device 28 transmits a comparative processing of the actual value output signals of the pyrometer arrangement 32 and the temperature sensors 29 to 29 6 and also mediates a control of the heating elements
- the cavity resonator 16 and the heating elements 281 to 286 of the heating device 28 provided for heating its walls 16 to 16 6 are arranged within a stable steel housing 36 which, for the purpose of the possibility of a protective gas flushing of its interior 17 including the resonator cavity or one Evacuation is carried out gastight.
- the steel housing 36 is lined on the inside with a thermal insulation layer 38, which is made of a high-temperature-resistant insulation material, e.g. Graphite felt exists.
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Description
Brennofen für die Hochtemperaturbehandlunα von Materialien mit niedrigem dielektrischem Verlustfaktor
Beschreibung
Die Erfindung betrifft einen Brennofen für die Hochtemperatur- behandlung von Materialien mit relativ niedrigem dielektrischem Verlustfaktor unter Erwärmung des Materials durch Absorption von Mikrowellenenergie in einem Hohlraumresonator und mit den weiteren, im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten, gattungsbestimmenden Merkmalen.
Ein derartiger Brennofen ist durch die WO95/05058 PCT/GB94/01730 bekannt.
Der bekannte Brennofen hat in einer Gestaltung, in der er zum Sintern von keramischen Materialien in einem während des Sin- terns ruhenden Stapel geeignet ist, einen quaderförmigen Hohl - raumresonator , innerhalb dessen durch eine quaderförmig gestaltete Wärmedämm- Einrichtung der wiederum etwa quaderförmige Stapelraum abgegrenzt ist, der demjenigen Bereich innerhalb des Resonators entspricht, in dem von einer hinreichend homogenen Verteilung der elektrischen Feldstärke ausgegangen wird. Die Gleichmäßigkeit der elektrischen Feldstärke bzw. des Quadrats derselben ist Voraussetzung dafür, daß das Sintergut hinreichend "gleichmäßig" thermisch behandelbar ist. Um hierbei dem Effekt entgegenzuwirken, daß mit zunehmender Erwärmung des Sintergutes die Wärmeabstrahlung aus den randnahen Bereichen des Sinterstapels dazu führt, daß im Inneren desselben eine höhere Temperatur herrscht als in den genannten Randbereichen, ein Effekt, der für Mikrowellen- Brennöfen charakteristisch ist, ist eine Heizeinrichtung vorgesehen, die es erlaubt, die Randberei¬ che des Sinterstapels konventionell, z.B. mittels einer Wider¬ standsheizung zusätzlich zu erwärmen, um auf diese Weise ein ausgeglichenes Temperaturprofil innerhalb des Sinterstapels zu erzielen .
Der bekannte Brennofen ist zwar geeignet, in einem relativ kleinen Behandlungsbereich etwa gleiche thermische Verhältnisse im gesamten Behandlungsvolumen zu erreichen, ist jedoch mit dem Nachteil behaftet, daß die der Mikrowellenstrahlung ausgesetzte Wärmedämm-Einrichtung den überwiegenden Anteil der eingestrahlten Mikrowellenenergie absorbiert, was zwangsläufig zu einem hohen Verbrauch an Mikrowellenenergie führt, die nicht für die erwünschte thermische Behandlung des Sintergutes zur Verfügung steht. Dies ergibt sich daraus, daß in praktischen Fällen das Gesamtvolumen an Isolationsmaterial deutlich größer ist als das Volumen des Sintergutes. Der bekannte Brennofen ist daher als industriell nutzbarer Ofen nicht geeignet, da eine effiziente Ausnutzung der Mikrowellenenergie nicht gegeben ist, deren Erzeugung jedoch sehr viel kostenaufwendiger ist als die "konventionelle" Erwärmung mittels einer elektrischen Widerstands - heizung.
Zwar ist durch die WO95/05058 auch ein als Durchlaufofen ausgebildeter Brennofen bekannt, der als Tunnelofen mit Heizzonen unterschiedlicher Temperatur ausgebildet ist, durch den das Sintergut über Transportrollen hindurchbewegt wird, wobei die zusätzliche Heizung außerhalb des Behandlunsraumes angeordnet ist und die Wärmedämmung, die die Umgebung gegen den Hochtemperatur-Bereich isoliert, den Ofen außenseitig umschließt. Bei diesem Ofen handelt es sich jedoch um eine Anlage mit zwangsläufig ungenügender Feld-Homogenität, d.h. einer Ofengestaltung, die dann möglich ist, wenn relativ kleine Gegensände seriell gesintert werden, und es aufgrund des Hindurchbewegens durch inhomogene Bereiche nicht auf eine homogene Feldverteilung ankommt.
Der bekannte Tunnelofen ist zwar für Materialien mit hohen dielektrischen Verlusten geeignet, die Mikrowellenenergie stark absorbieren, nicht jedoch für eine Behandlung von Sintergut mit relativ schwachen dielektrischen Verlusten, die praktisch nur
in nennenswerten Stückzahlen in einem Hohlraumresonator mit hoher Feldhomogenität behandelt werden können.
Der bekannte Röhrenofen wäre für Materialien mit niedrigem dielektrischem Verlustfaktor, die technisch jedoch von hohem Interesse sind, nicht geeignet.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Brennofen der eingangs genannten Art anzugeben, der eine Hochtemperaturbehandlung von Sintermaterial mit niedrigem dielektrischem Verlustfaktor in einem großen Behandlungsvolumen erlaubt, der aufgrund seiner Abmessungen als Industrieofen einsetzbar ist und dabei gleichwohl mit einem hohen Nutzungsgrad der Energie betreibbar ist. Des weiteren soll der Brennofen für Anwendungen innerhalb eines weiten Temperaturbereiches bis 1800 'C geeignet sein.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
Hierdurch erzielte funktioneile Eigenschaften und Vorteile des erfindungsgemäßen Brennofens sind zumindest die folgenden:
Durch die Einhaltung der Dimensionierungsrelationen gemäß Merkmal a) ergibt sich bezogen auf die äußeren Abmessungen des Resonators eine für ein großes Behandlungsvolumen, in dem bei gleichmäßiger Beladung mit dem Sintergut eine hohe Anzahl von Sinter-Objekten behandelt werden kann, geeignete Homogenität der Feldverteilung.
Durch die Verlagerung des Isoliermantels nach außen wird sichergestellt, daß der überwiegende Anteil der erzeugten Mikro¬ wellenstrahlung auch zum jeweils gegebenen Behandlungszweck genutzt werden kann. Hierdurch ist ein wirtschaftlicher Betrieb des erfindungsgemäßen Brennofens als Industrieofen erst mög¬ lich.
Durch die Verwendung von Graphit als Wandungsmaterial für den Hohlraumresonator wird nicht nur der Temperaturbereich, innerhalb dessen eine Hochtemperaturbehandlung von Sintergut möglich ist, drastisch erhöht, sondern es wird auch, verglichen mit einem koventionell in Stahl -Bauweise erstellten Hohlraumresonator auch dessen Gewicht und damit die elektrische Heizleistung der Zusatzheizeinrichtung verringert, die für die Erzielung des erwünschten Temperaturprofils erforderlich ist. Auch dadurch wird die Wirtschaftlichkeit des Betriebs eines als Industrieofen ausgebildeten erfindungsgemäßen Brennofens erhöht.
In bevorzugter Gestaltung des Brennofens ist als Mikrowellen- Strahlungsquelle mindestens ein Magnetron vorgesehen, das um eine Mittenfrequenz innerhalb einer Bandbreite B, die durch die Beziehung B = Δf/f gegeben ist, in der mit Δf der Frequenzhub bezeichnet ist, von etwa 1/100 durchstimmbar ist.
Ein solches Magnetron kann z.B. eine Mittenfrequenz von 2,45 GHz haben, was einem Durchstimmbereich von zwischen 2,438 GHz bis 2,462 GHz entspricht.
Dadurch sind in dem Hohlraumresonator eine hohe Anzahl von Schwingungstypen anregbar, die bei einem Durchstimmen des Magentrons, z.B. zeitperiodisch zwischen den Grenzfrequenzen, zeitlich nacheinander fortlaufend angeregt werden.
Die vorteilhafte Folge hiervon ist, daß zu verschiedenen Zeiten verschiedene räumliche Verteilungen der Feldstärke vorliegen, die im zeitlichen Mittel ein weitgehend homogenes Feld im Behandlungsbereich ergeben.
In zweckmäßiger Gestaltung ist die Strahlungsquelle so ausgelegt, daß die Zeit für einen Frequenzhub zwischen den Grenzfrequenzen im Zehntel - Sekundenbereich liegt, z.B. zwischen 0,05 und 1 Sekunde, d.h. innerhalb einer Zeitspanne, die klein ist gegen die thermische Relaxationszeit des Sintergutes.
Diese Maßnahme ist günstig, um innerhalb des Sintergutes thermische Spannungen zu vermeiden. Derartige Spannungen könnten sich aufbauen, wenn als Folge einer zu geringen Änderungsrate der Frequenz die einer bestimmten Frequenz entsprechende Feldverteilung, die notwendigerweise inhomogen ist, über zu lange Zeit hinweg aufrechterhalten bliebe.
Im Sinne einer effektiven Verbreiterung des Frequenzbandes, innerhalb dessen der Hohlraumresonator anregbar ist, kann es auch vorteilhaft sein, wenn eine Anzahl n von Magnetrons als Mikrowellenstrahlungsquellen vorgesehen sind, die bei verschiedenen Mittenfrequenzen fi (i = 1 bis n) betreibbar und innerhalb ih- rer jeweiligen Bandbreiten Δfi durchstimmbar sind.
Ein quasikontinuierlicher "lückenloser" Durchstimmbereich der Frequenz ergibt sich, wenn die Frequenzabstände einander in der Frequenzskala benachbarter Mittenfrequenzen des Magnetrons der Beziehung (Δf. + Δf. ) /2 genügen.
In bevorzugter Gestaltung des Brennofens ist dessen Hohlraumresonator quaderförmig gestaltet, vorzugsweise so, daß die Kantenlängen 1x, 1y und 1z der Hohlraumbegrenzung mindestens dem 10- fachen der Wellenlänge λ der Mikrowellenstrahlung entsprechen.
Alternativ hierzu kann der Hohlraumresonator, wie gemäß Anspruch 7 vorgesehen, in derjenigen Richtung gesehen, in der ebene Begrenzungswände des Hohlraumresonators entlang paralleler Eckkanten aneinander angrenzen, eine polygonale Form hat, d.h. die Form eines prismatischen Hohlprofils. In diesen Ge¬ staltungen ist der Resonator auf einfache Weise aus plattenför- migen Elementen zusammensetzbar, insbesondere auch, wie gemäß Anspruch 8 vorgesehen, aus plattenförmigem Graphit-Material.
Diese Ausbildung des Hohlraumresonators hat den Vorzug, daß der
Brennofen bei sehr hohen Temperaturen betreibbar ist, so daß Sinterprozesse in Temperaturbereichen bis zu 1800 'C möglich werden .
Bei entsprechend vielzahliger Polygonalität und ggf. regelmäßig-polygonaler Gestaltung des Hohlraumresonators ist auch der Grenzfall des zylindrisch- rohrförmigen Resonators in guter Näherung erreichbar.
Diese Gestaltung hat unter konstruktiven Gesichtspunkten den Vorteil, daß die Bauform des Resonators besser an ein üblicherweise zylindrisches Außengefäß angenähert werden kann, das evakuierbar ist und/oder mit Schutzgas spülbar ist.
Um die z.B. für ein Sintern des Behandlungsgutes erforderliche hohe Mikrowellenleistung in einer gleichmäßigen räumlichen Verteilung in den Hohlraumresonator einkoppeln zu können, ist es vorteilhaft, eine Antennen-Anordnung zu wählen, die gemäß Anspruch 9 eine Rundstrahlcharakteristik hat, d.h. eine Richtwirkung weitgehend vermeidet. Eine derartige Antenne ist gemäß den Merkmalen des Anspruchs 10 als ein mehrere Einzelstrahler umfassender Gruppenstrahler ausgebildet, dessen Einzelstrahler in einer statistisch verteilten Phasenlage speisbar sind.
Ein solcher Gruppenstrahler ist in bevorzugter Gestaltung des Ofens gemäß Anspruch 11 als Schlitzstrahler ausgebildet, der eine Mehrzahl von Abstrahlschlitzen einer Schlitzlänge zwischen λ/4 und λ/2 und einer verglichen mit dieser kleinen Schlitzweite w umfaßt, die, in Ausbreitungsrichtung des Mikrowellenfeldes im speisenden Hohlleiter gesehen, über dessen Länge derart verteilt angeordnet sind, daß pro Schlitz gleiche oder annähernd gleiche Beträge, von Mikrowellenenergie in den Hohl- raumresonator einkoppelbar sind, wobei, in Ausbreitungsrichtung des Mikrowellenfeldes im Hohlleiter gesehen, die Ausdehnung der einzelnen Schlitze zwischen w und λ/2 beträgt, des weiteren der in Ausbreitungsrichtung des Mikrowellenfeldes im Hohlleiter
gemessene Abstand aufeinanderfolgender Schlitze der Schlitzantenne zwischen λ/2 und 3λ/4 beträgt und, bezogen auf die in der Ausbreitungsrichtung verlaufende Längsmittelebene des Hohlleiters, der seitliche Abstand der Schlitze von dieser Mittel - ebene, über die Länge des Hohlleiters hinweg, schrittweise zunimmt, und daß eine statistische Verteilung der Längsschlitze, die die einzelnen Abstrahlelemente bilden, bezüglich der Längs - mittelebene des Hohlleiters vorgesehen ist
Bei dieser Gestaltung der Schlitzantenne wird eine sehr gute Rundstrahlcharakteristik schon dann erzielt, wenn mindestens 20 Einzelschlitze vorgesehen sind, wobei sich mit zunehmender Anzahl der Schlitze eine immer effektivere Annäherung der Antennencharakteristik an die Rundstrahlcharakteristik ergibt.
In der gemäß Anspruch 13 vorgesehenen, speziellen Gestaltung des Schlitzstrahlers können mindestens einzelne seiner Schlitze auch schräg zur Ausbreitung des Mikrowellenfeldes im Hohlleiter verlaufen.
Unter dem Gesichtspunkt eines gleichmäßigen Energieeintrages in den Hohlraumresonator kann es auch vorteilhaft sein, wenn mehrere Gruppenstrahler der vorgenannten Art vorgesehen sind, wobei sich zum einen statistisch eine gleichmäßigere Verteilung der Phasenlagen der über die einzelnen Antennenelemente eingekoppelten Mikrowellenenergie erzielen läßt und zum anderen auch ein entsprechend erhöhter Energieeintrag möglich wird, der zur Aufheizung eines großvolumigen Sinterstapels geeignet ist.
Sowohl aus konstruktiven Gründen als auch aus Gründen der Abstrahlcharakteristik ( "Hörn" -Wirkung der Resonatorwände) kann es besonders zweckmäßig sein, wenn die Antenne (n) in streifer. - förmigen Randbereichen ebener Teile der Resonatorwände angeordnet ist/sind, die in unmittelbarer Nähe von Kanten der Resonatorwandung verlaufen, entlang derer ebene Resonator - Innenfl - chen aneinander anstoßen.
Die den Resonator und den bzw. die Hohlleiter, über den/die die Antenne (n) gespeist wird/werden, umgebende Zusatzheizung ist als eine elektrisch steuerbare Widerstandheizung ausgebildet, die, entsprechend einem durch ein Programm vorgegebenen Temperatur-Verlauf angesteuert wird, der dem Temperaturverlauf im Sintergut entsprechen soll, der seinerseits mittels eines Temperatursensors, vorzugsweise einem Pyrometer, überwacht wird und zum Soll -Ist -Wert -Vergleich für die Heizung der Resonator - wand herangezogen wird, deren Temperatur im Sinne einer Nachlaufregelung an die Temperatur des Sintergutes angeglichen wird, die im wesentlichen durch die eingestrahlte Mikrowellenleistung bestimmt wird.
Hierbei ist es zweckmäßig, daß Temperatursensoren für verschiedene Wandbereiche des Resonators vorgesehen sind, mittels derer die gegebenenfalls verschiedenen Resonatorwand- Temperaturen erfaßbar sind, und daß die Heizung den individuell überwachten Wandbereichen zugeordnete Heizelemente umfaßt, die ihrerseits individuell ansteuerbar sind, wobei es zweckmäßig ist, im Fall des quaderförmigen Resonators jeder der Resonatorwände ein eigenes Heizelement und einen eigenen Temperatursensor zuzuordnen.
Bei der erfindungsgemäß vorgesehenen Anordnung der wärmedämmenden Isolation außerhalb des Resonator-Hohlraumes und auch außerhalb der Heizelemente kann die Isolation selbst aus einem Material auf Graphitbasis gebildet sein, z.B. Graphitfilz und vermittelt dann, eine Anordnung an der Innenseite des den Resonator umgebenden Gehäuses vorausgesetzt, aufgrund der Leitfä¬ higkeit des Graphitmaterials eine wirksame Unterdrückung jeglicher Mikrowellen -Leckstrahlung nach außen.
Weitere Einzelheiten des erfindungsgemäßen Brennofens ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines speziellen Aus- führungsbeispiels und möglicher Abwandlungen desselben anhand
der Zeichnung. Es zeigen:
Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Brennofens für eine Hochtemperaturbehandlung von keramischem Sintergut mit niedrigem dielektrischem Verlustfaktor, das innerhalb eines quaderförmigen Hohlraumresonators des Brennofens durch Absorption von Mikrowellenenergie aufheizbar ist, in schematisch vereinfachter Blockschaltbild-Darstellung,
Fig. la eine schematisch vereinfachte, perspektivische Ansicht des Hohlraumresonators und der Anordnung der Behand- lungs -Toleranzen;
Fig. 2 Einzelheiten einer zur Einkopplung von Mikrowellenenergie in den Hohlraumresonator des Brennofens gemäß Fig. 1 vorgesehenen Schlitzantennenanordnung, in schematisch vereinfachter, teilweise abgebrochener perspektivischer Ansichtsdarstellung und
Fig. 2a die Schlitzantenne gemäß Fig. 2 in vereinf chter Draufsicht .
Der in der Fig. 1 insgesamt mit 10 bezeichnete Brennofen ist für eine Temperaturbehandlung, insbesondere zum Sintern, lediglich schematisch angedeuteter Werkstücke 11 gedacht, die durch diese thermische Behandlung erst ihre für einen bestimmungsgemäßen Gebrauch der fertigen Werkstücke erforderlichen Material - eigenschaften und/oder räumliche Abmessungen erlangen.
Typische Werkstücke 11, die auf der Basis von nitrid-kerami - schem Material, insbesondere Si 3N4 hergestellt sind, z.B. Kugel - lager, Ventilkörper- und Gehäuse, Düsen, oder auf der Basis von oxid-keramischem Material herstellbar sind, z.B. Dichtscheiben und -Ringe, und einer sinternden Behandlung bedürfen, sollen in dem Brennofen 10 dieser thermischen Behandlung aussetzbar sein.
Hierbei handelt es sich um Materialien mit relativ niedrigem dielektrischem Verlustfaktor (tan δ < 0.01), die in einem insgesamt mit 12 bezeichneten Stapel angeordnet sind.
Die Erwärmung des durch die Werkstücke 11 insgesamt gebildeten Sintergutes erfolgt durch Absorption von Mikrowellen-Energie, die von einer Mikrowellenquelle 13 erzeugt wird und über eine insgesamt mit 14 bezeichnete Antennen-Anordnung mit Rundstrahl - Charakteristik in einen insgesamt mit 16 bezeichneten Hohlraumresonator mit elektrisch leitenden Wänden 16 bis 16 eingekoppelt wird, der beim dargestellten, speziellen Ausführungsbei - spiel die Form eines Quaders hat, dessen Abmessungen 1x, 1y und
1z sigifikant, z.B. etwa 10 mal größer sind als die Wellenlänge λ der mittels der Mikrowellenquelle 13 erzeugbaren Mikrowellen, und jeweils in der Größenordnung J/ ' Vres liegen, wobei mit
Vres das Volumen des Hohlraumresonators 16 bezeichnet ist (Vres =
1x . 1y . 1z) . Der Behandlungsraum, innerhalb dessen das Sinter- gut stapeiförmig als dielektrische Beladung des Hohlraumresonators 16 auf nicht eigens dargestellte Weise gehalten wird, ist in der Fig. la schematisch als mit dem Inneraum des Hohlraumresonators 16 geometrisch ähnlicher, zentraler Teilraum 17 repräsentiert, dessen zur thermischen Behandlung des Sintergutes 11 nutzbares Volumen ca. 1/3 des Resonatorvolumens Vres betragen kann.
In einem solchen Resonator 16 lautet die Resonanzbedingung für die Wellenlänge der Mikrowellenstrahlung, die in dem Resonator 16 resonant ist
sind, mit denen die Beziehung (1) erfüllbar ist.
Die in einem solchen Hohlraumresonator resonant anregbaren
Schwingungstypen ergeben innerhalb des Hohlraumresonators einen in den drei Koordinatenrichtungen x, y und z einen periodisch variierenden Feldverlauf, wobei das Quadrat (E2) der elektrischen Feldstärke (E) des im Hohlraumresonator erzeugten elektrischen Feldes zwischen 0 und einem Maximalbetrag variiert, d.h. eine Feldverteilung, die räumlich extrem inhomogen ist.
Die für eine qualitativ gleichwertige Behandlung eines über den Behandlungs-Teilraum 17 verteilten Sintergutes erforderliche gleichmäßige Verteilung der elektrischen Feldenergie ist in guter Näherung erreichbar, wenn der Hohlraumresonator in einer hohen Zahl resonanter Schwingungstypen anregbar ist und diese Schwingungstypen zumindest im zeitlichen Mittel überlagerungs - fähig sind, wobei die Anzahl ΔN der anregbaren Schwingungstypen durch die Beziehung
.π.V
ΔN = λJ Q "gesamt
gegeben ist, in der mit Vres das Volumen des Hohlraumresonators, mit λ die Vakuumwellenlänge der Mikrowellenstrahlung und mit Qgesamt die Gesamtgüte der insoweit erläuterten Anordnung 10, 11,
12, 13, 14 bezeichnet ist, die ihrerseits durch die Beziehung
1 1 1 1 1
+ + + -
Qgesamt Qres Qan_t diel Qqueηl.. (3)
gegeben ist. In dieser Beziehung ist mit Qres die Güte der Reso- natorwand bezeichnet, die durch die Beziehung
3 • V Q = £≤ (4)
A
gegeben ist, mit Qant die Güte der Antennenanordnung, für die die Beziehung
8 . π . V Q _ = =2— ( 5 ) ant A . λ ant gilt, mit Qdiel die Güte des dielektrischen Sintergutes, für welche die Beziehung
gilt und mit Qquelle die Güte der Mikrowellenquelle (13) be- zeichnet ist, die durch die Beziehung
gegeben ist.
In den Beziehungen (4) , (5) , (6) und (7) sind mit
A___ die Fläche der Resonatorwand insgesamt,
die Eindringtiefe in die Resonatorwand
Aant die abstrahlenden Flächen der Ancennenanordnung
14, mit
Vdiel das Volumen des dielektrischen Behandlungsgu- tes 11, mit
die Dielektrizitatszahl des Sintergutes 11, mit
tan δ der dielektrische Verlustfaktor des Sintergutes und mit
B die Bandbreite der Mikrowellenquelle 13
bezeichnet .
Bei dem zur Erläuterung gewählten Brennofen 10 ist als Mikrowellen-Strahlungsquelle 13 ein Magnetron mit einer Grundfrequenz von 2,45 GHz vorgesehen. Das Resonatorvolumen Vres beträgt
1,4 m3, so daß das Verhältnis Vres /λ3 einen Wert von etwa 770 hat. Für den Wert Ares der Gesamtfläche der Resonatorwände 161 bis 16 6 ist ein Wert von 7,6 m3 angenommen. Die Resonatorwände
16 bis 16 bestehen aus plattenförmigem Graphit -Material , so daß sich bei der angegebenen Frequenz der Mikrowellenquelle eine Eindringtiefe e von 32μm ergibt, was einer Güte der Resonatorwand von etwa 8600 entspricht.
Für die "strahlende" Antennenfläche ist ein Wert Aant von 60cm2 angenommen, was einer Güte Qant der Antennen -Anordnung von etwa
48000 entspricht. Für das vom Sintergut 11 eingenommene Volumen von ca. 0.03m3 ergibt sich ein Wert der Güte Qdiel des Sintergu- tes von 2100, wenn für dessen Dielektrizitätszahl ein Wert von 8 und ein Verlustfaktor von 0.008 angesetzt wird. Bei einem Betrieb des Magnetrons 13 bei fester Frequenz ist die Bandbreite B der von dem Magnetron erzeugten Mikrowellenstrahlung kleiner als 10" , was einer von mehr als 10 ent-
spricht. Bei dielektrischer Beladung des Hohlraumresonators im angegebenen Umfang entspricht die Gesamtgüte Qges ungefähr der
Güte Qdiel des dielektrischen Gutes und die Zahl der anregungs- fähigen Schwingungstypen ΔN etwa einen Wert von 9. Hieraus ergibt sich, daß eine genügende Zahl von Schwingungstypen, die für eine hinreichend gleichmäßige Verteilung des elektrischen Feldes im Hohlraumresonator notwendig sind, sich nur durch eine breitbandige Mikrowellenquelle erreichen läßt.
Demgemäß ist der Brennofen 10 dahingehend ausgelegt, daß die folgende Beziehung gilt:
V ' B/λ3 >. 20 (8) . res
Die Antennenanordnung 14, mittels derer von dem Magnetron 13
erzeugte Mikrowellenenergie in den Hohlraumresonator 16 einkop- pelbar ist, ist als Schlitzstrahler ausgebildet, der eine Mehrzahl von Abstrahlschlitzen 18 umfaßt, deren jeder ein Antennenelement bildet, dessen strahlende Antennenfläche der lichten Schlitzfläche entspricht. Diese Abstrahlschlitze 18 sind in einer gleichzeitig auch einen Innenwandbereich des Hohlraumresonators bildenden Längswand 19 eines Rechteck-Hohlleiters 21 (Fig. 2) angeordnet, in dem die von dem Magnetron 13 erzeugte, am einen Ende des Hohlleiters 21 in diesen eingespeiste Mikrowellenenergie nur in der TE -Mode (Grundschwingungstyp) beim dargestellten Anordnungs-Beispiel in der z-Richtung ausbreitungsfähig ist, derart, daß der elektrische Feldvektor rechtwinklig zu der mit den Schlitzen 18 versehenen Hohlleiter- Längswand 19 verläuft und die Feldverteilung des elektrischen Feldes im Innenraum des Rechteck-Hohlleiters im wesentlichen symmetrisch zu dessen Längsmittelebene 23 verläuft, die sich ihrerseits in Ausbreitungsrichtung des Mikrowellenfeldes im Hohlleiter 21 erstreckt. Diese Abstrahlschlitze 18 sind, über die Länge 1 des Rechteck-Hohlleiters 21 derart verteilt angeordnet, daß pro Abstrahlschlitz 18 jeweils gleiche oder annähernd gleiche Beträge von Mikrowellenenergie in den Hohlraumresonator 16 einkoppelbar sind, und daß die Phasenlagen der durch die Abstrahlschlitze in den Hohlraumresonator 16 eingekoppelten elektromagnetischen Felder in einer statistischen Folge verschieden sind.
In Ausbreitungsrichtung des Mikrowellenfeldes im Hohlleiter 21 gesehen, beträgt der Abstand d (Fig. 2a) aufeinanderfolgender Schlitze der Schlitzantenne 14 zwischen λ/2 und 3λ/4, wobei abweichend von der zur Erläuterung gewählten Darstellung, in der die längeren Schlitzränder parallel zur Längsmittelebene 23 des Hohlleiters 23 verlaufen, auch Schlitzkonfigurationen mit schräg zu dieser oder gar rechtwinklig zu dieser verlaufenden Längsrändern möglich sind. Bei der dargestellten Konfiguration der Schlitzantenne 14, bei der die Abstrahlschlitze parallel zu dieser Längsmittelebene 23 verlaufen, beträgt die Länge 1 der
einzelnen Schlitze 18 zwischen λ/4 und λ/2 und ist signifikant größer als die rechtwinklig zur Längsmittelebene 23 bzw. der Ausbreitungsrichtung der Mikrowellenenergie im Rechteck- Hohlleiter gemessene Weite w der Schlitze. Über die Länge des Rechteck-Hohlleiters 21 hinweg gesehen, an dessen einem Ende die von dem Magnetron 13 erzeugte Mikrowellenenergie eingespeist wird, nimmt der seitliche Abstand a der Abstrahlschlitze von der Längemittelebene 23 des Rechteck-Hohlleiters 21 schrittweise zu.
Die Anordnungsfolge der jeweils auf einer Seite der Längsmittelebene angeordneten Abstrahlschlitze 18' und 18'' (Fig. 2a) entspricht im Abstandsraster der Schlitzabstände d, gesehen in Ausbreitungsrichtung des Mikrowellenfeldes im Rechteck-Hohlleiter 21, einer "binären" Zufallsfolge von Schlitz - Paarungen (1,0) und (0,1), wobei (1,0) bedeutet, daß ein Schlitz 18' auf der einen, "linken" Seite der Längsmittelebene 23 des Rechteck- Hohlleiters 21 vorhanden ist, jedoch nicht ein zu diesem symmetrisch angeordneter schlitz 18'' und die Kombination (0,1), daß auf der anderen "rechten" Seite der Längsmittelebene 23 ein Abstrahlschlitz 18'' vorhanden ist, nicht jedoch auf der der gegenüberliegenden, "linken" Seite. Die Kombination (1,1), die einem Phasenunterschied des über einander genau gegenüberliegend angeordnete Abstrahlschlitze 18' und 18'' abgestrahlten Feldes von π/2 entsprechen würde, sowie die Kombination (0,0) sind bei dem zur Erläuterung gewählten Ausführungsbeispiel, ohne Beschränkung der Allgemeinheit, ausgeschlossen. Die inso¬ weit ihrem prinzipiellen Aufbau nach erläuterte Schlitzantenne wirkt als Gruppenstrahler, dessen durch die Schlitze 18 bzw. 18' und 18'' gebildeten Einzelstrahler mit statistisch verteil¬ ter Phasenlage speisbar sind, wodurch die Abstrahlcharakteri¬ stik der Antennen-Anordnung 14 in sehr guter Näherung eine Rundstrahlcharakteristik ist.
Der zur Speisung der Abstrahlschlitze 18 der Anennenanordnung 14 vorgesehene Rechteck-Hohlleiter 21 ist, entsprechend der
schematischen Darstellung der Fig. 1 in einen prismatischen Graphitkörper 24 integriert, dessen äußere Querschnittskontur derjenigen eines gleichschenklig- rechtwinkligen Dreiecks entspricht, durch dessen Hypothenuse 26 in der Darstellung der Fig. 1 eine Resonatorhohlraum-Begrenzungsfläche repräsentiert ist, die in einem Eckbereich des Hohlraumresonators 16 zwischen den im Bereich der Antennenanordnung 14 rechtwinklig aneinander angrenzenden Resonatorwänden 16 und 16 vermittelt, wobei die den Hohlleiter- Innenraum 22 begrenzenden Wellenleiter- Flächen paarweise parallel bzw. senkrecht zu der schrägen inneren Längebegrenzungsfläche 26 des Hohlraumresonators 16 verlaufen, die durch die "Hypothenusen" -Fläche des Graphitkörpers 24 gebildet ist.
Um zur Erhöhung der Anzahl der im Hohlraumresonator anregbaren Schwingungstypen, was der Gleichmäßigkeit der Feldverteilung im Hohlraumresonator zugute kommt, die "effektive" Güte Qquelle des als Energiequelle vorgesehenen Magnetrons zu verringern, ist eine Gestaltung des Magnetrons 13 vorgesehen, bei der dessen Schwingungsfrequenz innerhalb einer Bandbreite von 1/100 der Grundfrequenz f von 2,45 GHz variierbar ist. Die Zykluszeiten der Frequenzvariation, die mittels einer elektronischen Steuereinheit 27 steuerbar ist, sind auf das thermische Relaxations- verhalten des Sintergutes 11 dahingehend abgestimmt, daß sie klein gegen die thermische Relaxationszeit des jeweils zu behandelnden Sintergutes sind. Demgemäß ist die elektronische Steuereinheit 27 so ausgelegt, daß die Zykluszeiten zwischen 0,05 und 1 Sekunde betragen können.
Dem Zweck einer - im zeitlichen Mittel - Reduzierung der Quellengüte Q kann, was nicht eigens dargestellt ist, auch die quelle
Maßnahme dienen, daß mehrere Magnetrons als Mikrowellen- Strahlungsquelle vorgesehen sind, die bei verschiedenen Grundfre¬ quenzen fi (i = l...n) betreibbar sind und jeweils entsprechen¬ de charakteristische Bandbreiten Bi haben, wobei es dann zweck - mäßig ist, daß die Frequenzabstände Δf der einander in der
Frequenzskala benachbarten Magnetron- Schwingungsfrequenzen, zumindest annähernd dem Wert
entsprechen.
Wenn zur Einstrahlung von Mikrowellenenergie in den Hohlraumresonator 16 zwei oder mehr Antennen-Anordnungen 14 vorgesehen sind, so ist es zweckmäßig, wenn diese azimutal etwa äquidi- stant um eine parallel zu den Polygonkanten des Resonator-Hohlraumes verlaufende "zentrale" Achse gruppiert sind, um eine gleichmäßige Einstrahlung von Mikrowellenenergie in den Behandlungsraum 17 des Hohlraum- Resonators zu erzielen.
Der Brennofen 10 ist mit einer insgesamt mit 28 bezeichneten Heizeinrichtung versehen, die entsprechend der Anzahl der großflächig ^en Wandelemente 161 bis 166 des Hohlraumresonators 16 ihrerseits sechs elektrische Widerstands-Heizelemente 28ι bis
28 6 umfaßt, deren Heizleistungen individuell steuerbar sind, so daß die Temperatur der Wandelemente 16 bis 16 individuell beeinflußbar ist. Die Wandelemente 16 1 bis 166 sind mit minde- stens je einem Temperatursensor 29 1 bis 296 bestückt, die für die Istwerte der Wandtemperaturen charakteristische elektrische Ausgangssignale erzeugen.
Des weiteren ist ein insgesamt mit 32 bezeichnetes Pyrometer vorgesehen, mittels dessen die Temperatur des Sintergutes 11 erfaßbar ist. Dieses Pyrometer 32 umfaßt einen an geeingeter Stelle im Stapel 12 angeordneten Probekörper 33 und einen elek¬ tronisch-optischen Sensor 34, mittels dessen die Strahlungstem¬ peratur des Probekörpers 33 erfaßbar ist, so daß ein hierfür charakteristisches elektrisches Ausgangssignal des Sensors 34 ein genaues Maß für die Temperatur des Sintergutes 11 ist. Die elektronische Steuereinheit 31 der Heizeinrichtung 28 vermit-
telt eine vergleichende Verarbeitung der Istwert-Ausgangssignale der Pyrometer-Anordnung 32 sowie der Temperatursensoren 29 bis 29 6 und vermittelt auch eine Ansteuerung der Heizelemente
28 bis 28 sowie der Leistungs- Steuerung der Mikrowellenquelle 13 in dem Sinne, daß die Wandtemperatur des Hohlraumresonators 16 insgesamt möglichst exakt der Temperatur des Sintergutes 11 entspricht. Der zeitliche Verlauf der Ofentemperatur, d.h. sowohl der Temperatur des Sintergutes als auch der Resonator- Wandtemperatur (en) wird nach einem Programm gesteuert, das unter Berücksichtung der Materialeigenschaften und der geometrischen Abmessungen der Werkstücke 11 ein qualitativ gutes Behandlungsergebnis ergibt.
Der Hohlraumresonator 16 und die zur Beheizung seiner Wände 16 bis 16 6 vorgesehenen Heizelemente 281 bis 286 der Heizeinrich- tung 28 sind innerhalb eines stabilen Stahlgehäuses 36 angeordnet, das zum Zweck der Möglichkeit einer Schutzgas - Spülung seines Innenraumes 17 einschließlich des Resonator -Hohlraumes oder einer Evakuierung derselben gasdicht ausgeführt ist. Das Stahl - gehäuse 36 ist zum Zweck der Wärmeisolierung seines Innenraumes gegenüber dem Umgebungsraum des Brennofens 10 innenseitig mit einer Wärmedämmschicht 38 ausgekleidet, die aus einem hochtem- peraturfesten Isolationsmaterial, z.B. Graphitfilz besteht.
Claims
Patentansprüche
1. Brennofen für die Hochtemperaturbehandlung von Materialien mit relativ niedrigem dielektrischen Verlustfaktor (tan δ) unter Erwärmung des Materials durch Absorbtion von Mikrowellenenergie in einem Hohlraumresonator, in dem das Behandlungsgut innerhalb eines zentralen Teilbereiches des Resonators angeordnet ist, in dem, z.B. durch breitbandige Einstrahlung von Mirkowellenenergie und/oder durch zeitliche Variation der Frequenz der eingestrahlten Mikrowellenenergie, gleichmäßige Energiedichte des Mikrowellenfeldes gegeben ist, derart, daß in jedem Volumenelement des Behandlungsbereiches das Quadrat der elektrischen Feldstärke des Mikrowellenfeldes zumindest im zeitlichen Mittel inner¬ halb eines geringen Toleranzbereiches denselben Betrag hat, wobei eine elektrische Heizeinrichtung vorgesehen ist, mittels derer die Resonatorwand auf die im Behandlungsgut herrschende Temperatur aufheizbar ist, z.B. im Sinne einer Nachlaufregelung der Temperatur des Behandlungsgutes nachführbar ist, und wobei ein wärmeisolierender Mantel vorgesehen ist, der die Wärmeabfuhr aus dem Brennofen in die Umgebung dämmt, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:
a) Der Hohlraumresonator (16) und die Strahlungsquelle (13) sind dahingehend aufeinander abgestimmt, daß die Relation:
V * B > 20 λ3 erfüllt ist, worin mit V das Volumen des Hohlraumresona¬ tors (16), mit λ die Wellenlänge der Mikrowellenstrahlung und mit B deren Bandbreite bezeichnet sind, des weiteren die Größe V/λ3 einen Wert von mindestens 300 hat und die lichten Abmessungen lx, ly und lz des Hohl - raumresonators (16) in den Koordinatenrichtungen x, y und z jeweils einen Wert um V haben;
b) die Heizeinrichtung (28) ist außerhalb des Hohlraumresonators (16) , die Resonatorwand unmittelbar umgebend angeordnet, und der Wärmedämmmantel (38) ist die den Hohl - raumresonator (16) und die Heizeinrichtung (28) umfassende Baugruppe außenseitig umschließend angeordnet;
c) die Resonatorwand (16 1 bis 166) besteht aus Graphit oder einem hiermit äquivalenten temperaturbeständigen und elektrisch leitfähigen Material.
2. Brennofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Mikrowellen- Strahlungsquelle (13) ein Magnetron vorgesehen ist, das bei einer Grundfrequenz f innerhalb einer Bandbreite B = Δf/f von vorzugsweise 1/100 durchstimmbar ist.
3. Brennofen nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß Zeitspannen, innerhalb derer eine kontinuierlich oder schrittweise Variation der Schwingungsfrequenz der Mikrowellen- Strahlungsquelle (13) erfolgt, zwischen 0,05 und ls, vorzugsweise um 100ms betragen.
4. Brennofen nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß eine Anzahl n von Magnetrons als Mikrowellen - Strahlungsquelle vorgesehen sind, die bei verschiedenen Mittenfrequenzen fi (i = 1 bis n) betreibbar sind und je- weils charakteristische Bandbreiten B 1 haben.
5. Brennofen nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenzabstände der einander in der Frequenzskala benachbarten Magnetron-Mittenfrequenzen annähernd und vorzugsweise den Wert (Δfi + Δfi+1) /2 haben.
6. Brennofen nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlraumresonator (16) quaderförmig ge¬ staltet ist, wobei die Kantenlängen 1x, 1y und 1z der Hohl - räum- Begrenzung mindestens dem 10 -fachen Wert der Wellen-
länge der Mikrowellenstrahlung entsprechen.
7. Brennofen nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlraumresonator (16) einen polygonalen Querschnitt hat.
8. Brennofen nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlraumresonator (16) aus vorzugsweise plattenförmigem Graphit -Material (16 bis 16 ) zusammengesetzt ist.
9. Brennofen nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß zur Einkopplung der Mikrowellenenergie in den Hohlraumresonator (16) eine Antennenanordnung (14) vorgesehen ist, die eine Rundstrahlcharakteristik hat.
10. Brennofen nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Antennen -Anordnung (14) als Gruppenstrahler ausgebildet ist, der eine Mehrzahl von Einzelstrahlern umfaßt, die mit einer statistisch verteilten Phasenlage speisbar sind.
11. Brennofen nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Gruppenstrahler als Schlitzstrahler ausgebildet ist, der eine Mehrzahl von Abstrahlschlitzen (18) einer Schlitzlänge zwischen λ/4 und λ/2 und einer hiergegenüber kleinen Schlitzweite w umfaßt, die, in Ausbreitungsrichtung des Mikrowellenfeldes in einem speisenden Hohlleiter (21) gesehen, über dessen Länge derart verteilt angeordnet sind, daß pro Schlitz (18) gleiche oder annähernd gleiche Beträge von Mikrowellenenergie in den Hohlraumresonator (16) einkoppel- bar sind, wobei, in Ausbreitungsrichtung des Mikrowellenfeldes im Hohlleiter gesehen, die Ausdehnung der einzelnen Schlitze (18) zwischen w und λ/2 beträgt, des weiteren der in Ausbreitungsrichtung des Mikrowellenfeldes im Hohlleiter gemessene Abstand aufeinanderfolgender Schlitze der Schlitzantenne zwischen λ/2 und 3λ/4 beträgt und, bezogen
auf die in der Ausbreitungsrichtung verlaufende Längsmittelebene (23) des Hohlleiters (21) , der seitliche Abstand der Schlitze von dieser Mittelebene (23), über die Länge des Hohlleiters hinweg, schrittweise zunimmt, und daß eine statistische Verteilung der Längsschlitze, die die einzelnen Abstrahlelemente bilden, bezüglich der Längsmittelebene (23) des Hohlleiters vorgesehen ist.
12. Brennofen nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß über die Länge des zur Speisung der Antennenschlitze (18) vorgesehenen Hohlleiters (21) mindestens 20 Einzelschlitze vorgesehen sind.
13. Brennofen nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einzelne der Einkoppelschlitze schräg und/oder rechtwinklig zur Ausbreitungsrichtung des Mikrowellenfeldes im Hohlleiter (21) verlaufen.
14. Brennofen nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß zur Einkopplung der Mikrowellenenergie in den Hohlraumresonator (16) mindestens zwei Gruppenstrahler, insbesondere Schlitzantennen-Anordnungen (14,18) vorgesehen sind.
15. Brennofen nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Gruppenstrahler (14) symmetrisch bezüglich einer ausgezeichneten Achse des Hohlraumresonators angeordnet sind.
16. Brennofen nach einem der Ansprüche 9 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweilige Antennenanordnung (14) in einem streifenförmigen Randbereich der Resonatorwand ange¬ ordnet ist, die in unmittelbarer Nähe einer Innenkante der Resonatorwand verläuft.
17. Brennofen nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß die zur Einstellung eines erwünschten
Temperaturprofils im Behandlungsbereich des Hohlräum-Resonators vorgesehene Heizeinrichtung (28) als elektrische Widerstandsheizung ausgebildet ist, die die Temperatur der Resonatorwände (16 1 bis 166) auf einem Wert hält, der dem
Wert der Temperatur in einem zentralen Bereich des Sinter- gut-Stapels (12) entspricht, der, vorzugsweise mittels eines Pyrometers (32) , als Temperatur- Istwert erfaßt wird, und seinerseits programmgesteuert einer vorgegebenen Zeitabhängigkeit folgend, einstellbar ist.
Brennofen nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß verschiedenen Wandbereichen (16 1 -166) des Hohlraumresona- tors (16) einzeln zugeordnete Temperatursensoren (29 bis 29 ) vorgesehen sind, mittels derer die ggf. verschiedenen Resonatorwand-Temperaturen erfaßbar sind, und daß die Heiz- einrichtung (28) den hinsichtlich der Temperatur individuell überwachten Wandbereichen zugeordnete Heizelemente (28 1 bis 286) umfaßt, die ihrerseits individuell ansteuer- bar sind.
19. Brennofen nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Wärmeisolation des Hohlraumresonators (16) gegenüber der äußeren Umgebung des Brennofens (10) vorgesehene Wärmedämm-Einrichtung als eine an der Innenseite eines den Hohlraumresonator (16) und die Heizeinrichtung (28) aufnehmenden Ofen-Gehäuses (36) angeordnete, ihrerseits auf der Basis eines Graphit-Materials, insbesondere Graphitfilz hergestellte, mit einer Mindest- eitfähigkeit behaftete Auskleidungsschicht (38) ausgebildet ist.
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| JP2002054634A (ja) * | 2000-08-07 | 2002-02-20 | Nippon Steel Corp | 静圧気体軸受 |
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| DE10329411B4 (de) * | 2003-07-01 | 2006-01-19 | Forschungszentrum Karlsruhe Gmbh | Mikrowellenresonator, eine aus einem solchen Mikrowellenresonator modular aufgebaute Prozessstraße, ein Verfahren zum Betreiben und nach diesem Verfahren thermisch prozessierte Gegenstände/Werkstücke mittels Mikrowelle |
| US9220576B2 (en) | 2003-08-07 | 2015-12-29 | Ivoclar Vivadent Ag | Machining of ceramic materials |
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| JP4005049B2 (ja) * | 2004-04-16 | 2007-11-07 | 松下電器産業株式会社 | マイクロ波焼成炉 |
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| KR100645948B1 (ko) | 2005-05-17 | 2006-11-14 | 신승도 | 정밀 온도 제어가 가능한 마이크로파 소결로 |
| EP2182881A4 (de) * | 2007-08-09 | 2012-04-04 | Byung Kwan Kim | Mikrowellen-sinterofen und verfahren zum sintern eines künstlichen zahns damit |
| EP2101547B1 (de) * | 2008-03-11 | 2014-03-05 | Vita Zahnfabrik H. Rauter GmbH & Co. KG | Dental-Sinterofen sowie Verfahren zum Sintern keramischer Dental-Elemente |
| DE102008015483B4 (de) * | 2008-03-25 | 2018-10-11 | Ivoclar Vivadent Ag | Ofen zur thermischen Behandlung eines dentalen Brennobjektes |
| DK2377830T3 (en) | 2010-04-16 | 2016-07-18 | Ivoclar Vivadent Ag | Lithium silicate glass ceramics and glass with transition metal. |
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| JP5977442B2 (ja) | 2012-05-04 | 2016-08-24 | イフォクレール ヴィヴァデント アクチェンゲゼルシャフトＩｖｏｃｌａｒ Ｖｉｖａｄｅｎｔ ＡＧ | 二ケイ酸リチウムアパタイトガラスセラミック |
| KR20170007536A (ko) | 2012-05-11 | 2017-01-18 | 이보클라 비바덴트 아게 | 치과용 예비-소결된 블랭크 |
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| EP2792649B1 (de) | 2013-04-15 | 2019-11-27 | Ivoclar Vivadent AG | Lithiumsilikat-Glaskeramik und -Glas mit Gehalt an Rubidiumoxid |
| US20150289323A1 (en) * | 2014-04-04 | 2015-10-08 | Btu International, Inc. | Thermal reactor |
| EP2944619B1 (de) | 2014-05-13 | 2023-08-09 | Ivoclar Vivadent AG | Verfahren zur Herstellung von Lithiumsilikatgläsern und Lithiumsilikat-Glaskeramiken |
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| WO2016156275A1 (fr) * | 2015-03-27 | 2016-10-06 | Centre National De La Recherche Scientifique | Procédé de traitement thermique de revêtement de surface sur une pièce métallique par micro-ondes |
| DE102015218439A1 (de) | 2015-09-25 | 2017-03-30 | Robert Bosch Gmbh | In seinen Ummagnetisierungsverlusten reduziertes Teil und Verfahren zu seiner Herstellung |
| KR101781477B1 (ko) * | 2016-09-19 | 2017-10-23 | 유한회사 에스피앤파트너스 | 전자 레인지 및 그의 방사 모듈 |
| WO2018200549A1 (en) * | 2017-04-24 | 2018-11-01 | Desktop Metal, Inc. | Microwave furnace for thermal processing |
| US11766718B2 (en) * | 2019-09-12 | 2023-09-26 | Desktop Metal, Inc. | Compound furnace |
Family Cites Families (12)
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|---|---|---|---|---|
| DE1070311B (de) * | 1957-07-27 | 1959-12-03 | ||
| US4160145A (en) * | 1978-02-16 | 1979-07-03 | Armstrong Cork Company | Microwave applicator device |
| US4307277A (en) * | 1978-08-03 | 1981-12-22 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Microwave heating oven |
| FR2571201B1 (fr) * | 1984-10-02 | 1987-01-02 | Valeo | Procede de chauffage dans la masse d'une substance par exemple en vue d'une vulcanisation ou d'une polymerisation |
| US4963709A (en) * | 1987-07-24 | 1990-10-16 | The United States Of America As Represented By The Department Of Energy | Method and device for microwave sintering large ceramic articles |
| DE4037091C2 (de) * | 1990-11-22 | 1996-06-20 | Leybold Ag | Vorrichtung für die Erzeugung eines homogenen Mikrowellenfeldes |
| US5191183A (en) * | 1991-02-21 | 1993-03-02 | Ontario Hydro | Apparatus for processing ceramics using microwave oven with resistance heating unit |
| DE4200101A1 (de) * | 1992-01-03 | 1993-07-08 | Reinhard Schulze | Verfahren zur mikrowellenbeaufschlagung, insbesondere zum trocknen, von materialien und einrichtung zur durchfuehrung des verfahrens |
| US5449887A (en) * | 1993-03-25 | 1995-09-12 | Martin Marietta Energy Systems, Inc. | Thermal insulation for high temperature microwave sintering operations and method thereof |
| GB2281016A (en) * | 1993-08-10 | 1995-02-15 | Ea Tech Ltd | Microwave-assisted processing of materials |
| DE29512436U1 (de) * | 1995-08-02 | 1995-10-19 | Möbius, Arnold, 76344 Eggenstein-Leopoldshafen | Vorrichtung zur reflexionsarmen Absorption von Mikrowellen |
| DE19633245C1 (de) * | 1996-08-17 | 1997-11-27 | Karlsruhe Forschzent | Hochmodiger Mikrowellenresonator für die Hochtemperaturbehandlung von Werkstoffen |
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