Mikrowellentechnologie für Forschung und Industrie

Laboranlage für 2.45GHz/600W mit kontinuierlicher Leistungsregelung

Mikrowellentechnik ist heute Teil des täglichen Lebens - ob im Mikrowellenherd der eigenen Küche oder in der Großküche - die Erwärmung von Speisen und Lebensmitteln mittels Mikrowellen ist Bestandteil unserer Umgebung geworden.
Weniger bekannt ist , daß die Mikrowellentechnik auch in weiten Bereichen der industriellen Fertigung Einzug gefunden hat. Überdimensionale Mikrowellenöfen in Kammer- oder als kontinuierliche Durchlaufausführung trocknen, erwärmen, enteisen oder garen die unterschiedlichsten Produkte.
Neben dieser klassischen Erwärmungstechnik gibt es aber weitaus mehr industrielle Einsatzgebiete. Ein kleiner Teil davon ist nachfolgend (nur unvollständig) aufgelistet:
  • Vulkanisationsprozessen (Extruder) in der Autozulieferindustrie
  • Oberflächenreinigungsprozesse
  • Beschichtungsverfahren für nichtleitende Materialien
  • Durchflußerwärmung ausfällgefährdeter chemischer Lösungen in der Galvanotechnik
  • Oberflächenvergütung in Plasmaapplikationen unter Vakuum
  • Sterilisation
  • Keramik-Sinterung
  • Granulationsprozesse
  • Diamant-Herstellungs- und Vergütungsprozesse
  • Entsorgung von Abfallstoffen
  • Anregung von Hochleistungslasern


Für diese industriellen Anwendungen wurden eine Vielzahl anwendungsspezifischer Mikrowellensysteme realisiert, deren Aussehen so vielfältig ist wie das Einsatzspektrum: Vom klassischen Mikrowellenofen (der Haushaltsmikrowelle im Großformat) für Einschichtbetrieb bis zum Mikrowellen-Durchlaufofen für 24 Stundenbetrieb - die Ausführungsformen sind unbegrenzt. Kernstück einer jeden Mikrowellen-Erwärmungsanlage ist jedoch immer der eigentliche Mikrowellengenerator. Dieser besteht aus einem Magnetron mit Einkoppelstruktur (auch "Launcher" genannt), dem Heiztrafo, einem Kühlgebläse sowie einer Hochspannungs-Stromversorgung. Applikationsabhängig ist es ggf. sinnvoll, einen Mikrowellengenerator in zwei Sub-Systeme zu unterteilen - den Mikrowellenkopf (bestehend aus Magnetron, Launcher, Heiztransformator und Gebläse integriert in einer separaten Gehäuseeinheit) und die Magnetron HV-Versorgung (z.b. als Rittal-Schrank oder/und 19"-Einschubsystem, Tischgehäuse oder open frame Einheit). Diese Aufteilung ermöglicht oftmals den universelleren Einsatz sowohl in der Forschung als auch der applikationsspezifischen Anwendung durch optimierte Abmessungen des Magnetronkopfes.

Problematisch ist das Thema der Störstrahlung in Zusammenhang mit der CE-Zulassung bzw. den EMV-Richtlinien. Während in Europa die "Brathähnchen"-Frequenz von 2.45GHz postalisch zugelassen ist, werden international die 915MHz bevorzugt. Die Beschränkung auf die 2.45GHz hat einen entscheidenden Nachteil: Bei dieser Frequenz sind nur Magnetrons bis maximal 10kW HF-Leistung verfügbar, höhere Magnetron-Leistungen sind aufgrund physikalischer Einschränkungen nicht realisierbar. Werden höhere Strahlungsleistungen erforderlich, müssen diese bei 2.45GHz durch die Kombination mehrerer Magnetronquellen realisiert werden. Im Bereich 915MHz sind Magnetrons bis 100kW HF-Leistung verfügbar, zudem bietet die niedrigere Frequenz in den meisten Fällen bessere erwärmungstechnische Eigenschaften.
Mikrowellen-Leckstrahlung bei diesen Systemen, ob 915MHz oder 2.45GHz, ist ein wesentliches Problem der Anlagenrealisierung. Übersteigt diese Leckstrahlung den Wert von 5mW/cm², gilt diese als gesundheitsschädlich. Folglich heißt die Forderung, Mikrowellenanlagen mit 100%iger Schirmung der HF herzustellen, sofern größere Leistungen realisiert werden müssen. Diese Notwendigkeit gilt um so mehr, als die meßtechnische Erfassung in Zusammenhang mit der CE- bzw. EMV-Prüfung weitaus geringere Störstrahlungswerte vorschreibt, als vom gesundheitlichen Standpunkt als Limit definiert sind.
WVS-Technology fertigt und liefert seit mehr als 10 Jahren Mirkowellengeneratoren und Subsyteme für Forschung und industrielle Anwendungen. Das Unternehmen kann auf Installationen und Applikationsunterstützung für mehrere MegaWatt Mikrowellenleistung zurückblicken.
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