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Vorrichtung zur Erwärmung eines Gutes im Mikrowellenfeld
Die Erwärmung eines Gutes im Mikrowellenfeld wird vielfach in einem allseitig geschlossenen Arbeitsraum mit metallischen Wänden vorgenommen ; unter Mikrowellen versteht man elektromagnetische Hochfrequenzwellen sehr kurzer Wellenlänge im cm-Bereich. Um dabei eine gleichmässige Erwärmung zu erreichen, müssen besondere Vorkehrungen getroffen werden. Eine der Hauptursachen der häufig beobachteten Ungleichmässigkeit ist eine ungünstige primäre Feldverteilung, wenn nämlich die dem Arbeitsraum zugeführte Mikrowellenenergie vor ihrem Eintritt in das Gut nicht genügend zerstreut wird bezüglich der Eintrittsrichtung in den Raum und bezüglich der Polarisationsrichtung.
Gegenstand der Erfindung ist eine Vorrichtung zur Erwärmung eines Gutes im Mikrowellenfeld, bestehend aus einem allseitig geschlossenen Arbeitsraum mit metallischen Wänden, über dessen Boden das zu erwärmende Gut angeordnet ist und dem die Hochfrequenz-Energie durch einen in der magnetischen Grundwelle angeregten, eine Wand durchdringenden und an seiner Stirnseite ganz oder schlitzförmig offenen Hohlleiter zugeführt wird.
Die erfindungsgemässe Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlleiter mindestens eine Hohlleiterwellenlänge in den Arbeitsraum hineinragt und in seinem innerhalb des Arbeitsraumes liegenden Mantel mindestens zwei Schlitze aufweist, die räumlich um 900 und ausserdem mit ihren Mittelpunkten in Achsrichtung um eine Viertelhohlleiterwellenlänge gegneinander versetzt sind, so dass im Arbeitsraum mindestens zwei Polarisationsrichtungen auftreten.
Weiter sind vorteilhaft diequer zur Achsrichtung des Hohlleiters liegenden Schlitze in Abständen von einer Viertelhohlleiterwellenlänge angebracht. Physikalisch entstehen dadurch zwei Gruppen von Schlitzen, die gegeneinander um 1/4 der Hohlleiterwellenlänge versetzt sind. Bei richtiger Anpassung durch normale Belastung würde nur eine Gruppe von Schlitzen benötigt werden, die einen gegenseitigen Abstand von einer halben Hohlleiterwellenlänge haben, wie allgemein bekannt ist. Bei wechselnden Belastungen werden jedoch'wechselnde Blindleitwerte als Belastung an den Schlitzen auftreten. Auch das Magnetron ändert dabei seine Impedanz. Als Resultat entstehen stehende Wellen mit wechselnder Lage im Hohlleiter, die abhängig von der Belastung ist.
Um die Bedämpfung durch die Schlitze möglichst konstant zu halten, ist nun die zweite Gruppe von Schlitzen um eine Viertelhohlleiterwellenlänge versetzt angeordnet.
Der Hohlleiter ist zweckmässig direkt unter der Decke des Arbeitsraumes angebracht. Die vor seiner Mündung liegende Deckenfläche des Arboitsraumes ist daehartig gegen die Mündung geneigt, um eine stark streuende Reflexion in den gewünschten Richtungen zu erreichen.
Zur weiteren Verteilung der Mikrowellenenergie wird der Arbeitsraum durch eine von seinen Wänden vorbestimmte Abstände aufweisende, mehrfach geschlitzte, vorzugsweise gekröpfte Platte in zwei ungleiche Räume unterteilt, von denen der kleinere, meist obere, vom Hohlleiter gespeist wird. Für die Verteilung der Schlitze in dieser Platte gilt das über die Schlitze im Hohlleiter Gesagte. Auch hier kann eine zusätzliche Gruppe von Schlitzen angebracht sein, die bei aussergewöhnlichen Belastungszuständen im Arbeitsraum wirksam werden.
Die Bodenwandung des Arbeitsraumes wird vorzugsweise in Form einer mehr als À/4 tiefen Wanne ausgeführt, die mit einer einteiligen oder vorzugsweise mehrteiligen Platte aus beispielsweise schichtlosem Opal-Sicherheitsglas abgedeckt ist. Diese Platte dient als Träger für das zu erwärmende Gut. Auf diese Weise wird erreicht, dass die Mikrowelle von allen Seiten in das Gut eindringen kann und dass nicht die
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Dämpfung der Welle im Gut selbst eine schwächere Erwärmung des Gutes an seiner Unterseite zur Folge hat. In der Nähe der Wandung würde ausserdem die Feldstärke an sich besonders schwach sein und eine ge- ringere Erwärmung der bodennahen Teile des Gutes bewirken.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt.
Der Mikrowellengenerator 1 gibt seine Leistung an den Hohlleiter 2 ab. Dieser ragt weit in den Ar- beitsraum hinein und ist direkt unter dessen Decke angebracht, deren an den Hohlleiter angrenzende Flä- che 3 dachartig geneigt ist. In Fortpflanzungsrichtung der Welle ist der Hohlleiter an seinem Ende 4 ganz oder schlitzförmig geöffnet. Die an den innerhalb des Arbeitsraumes befindlichen Mantelflächen des Hohl- leiters angebrachten Schlitze haben eine solche Lage und Richtung, dass sie maximale Auskopplung er- möglichen, d. h., die an den Seitenflächen des Hohlleiters angebrachten Schlitze 5 liegen parallel zur
Hauptachse des Hohlleiters, die an der Unterseite angebrachten Schlitze 6 senkrecht zu ihr, wenn man den H1O. Modus der Hohlleiterwelle voraussetzt.
Durch diese Anordnung ergeben sich im Arbeitsraum zwei verschiedene Polarisationsrichtungen der Hochfrequenz.
Die mehrfach gekröpfte Platte 7 ist an einer Achse 8 schwenkbar befestigt und mit Schlitzen 9 ver- sehen. Der Infrarotstrahler 10 ist im Punkte 11 isoliert abgestützt. In der Nähe der strahlenden Schlitze müssen an strahlungsfähigen Teilen stabile Verhältnisse bestehen. Bei leitender Befestigung würden sich die Kontaktverhältnisse durch Oxydbildung laufend ändern. Die Bodenwandung hat die Form einer Wan- ne 12, die oben mit einer ein-oder mehrteiligen Platte aus Opal-Sicherheitsglas abgedeckt ist. Auf die- ser Platte ruht das zu erwärmende Gut 14. Auch dies trägt zum Ausgleich der Erwärmung des Gutes bei.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Vorrichtung zur Erwärmung eines Gutes im Mikrowellenfeld, bestehend aus einem allseitig ge- schlossenen Arbeitsraum mit metallischen Wänden, über dessen Boden das zu erwärmende Gut angeordnet ist und dem die Hochfrequenzenergie durch einen in der magnetischen Grundwelle angeregten, eine Wand durchdringenden und an seiner Stirnseite ganz oder schlitzförmig offenen Hohlleiter zugeführt wird, da- durch gekennzeichnet, dass der Hohlleiter (2) mindestens eine Hohlleiterwellenlänge in den Arbeitsraum hineinragt und in seinem innerhalb des Arbeitsraumes liegenden Mantel mindestens zwei Schlitze (5,6) aufweist, die räumlich um 90 und ausserdem mit ihren Mittelpunkten in Achsrichtung um eine Viertel- hohlleiterwellenlänge gegeneinander versetzt sind.