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Hochfrequenzofen für Hochfrequenzerhitzung mit Ultrahochfrequenzschwingungen
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oderlicher Einfachheit und sich daraus ergebenden und zweckmässigen Reinigungsmöglichkeiten dadurch aus- zeichnet, dass unter allen Umständen eine wirkungsvolle Abdichtung erzielt wird.
Die Vorrichtung nach der Erfindung weist das Merkmal auf, dass mindestens eine der ausserhalb der
Einführöffnung zur Abdichtung dienenden Wände in einer Richtung von der Einführöffnung weg als zwei aufeinanderfolgende die Einführöffnung umgebende Abdichtungsleiste ausgebildet ist, die im geschlos- senen Zustand der Tür praktisch in einer Ebene an die gegenüberliegende Wand anschliessen, wobei die an die Einführöffnungen angrenzende Abdichtungsleiste aus Metall und die nachfolgende Abdichtungslei- ste aus einem dielektrischen Material mit einem darin angebrachten pulverigen Stoff besteht, der die Ultrahochfrequenzschwingungen absorbiert.
Als dielektrisches Material können vorteilhaft Kunststoffe, insbesondere Kunstharze, z. B. Epoxyhar- ze. Ureum- oder Phenolharze und Polyesterharze, oder keramische Stoffe Verwendung finden, während als das die Ultrahochfrequenzstrahlung absorbierende Material pulveriger Graphit besonders günstige Er- gebnisse liefert.
Die Erfindung und ihre Vorteile werden nachstehend an Hand der Zeichnung näher erläutert. Fig. 1 zeigt einen Vertikalschnitt durch den Hochfrequenzofen nach der Erfindung, während in den Fig. 2 und 3 eine Vorderansicht der Abdichtungsleisten auf der Schliesswand bzw. ein Vertikalschnitt der Abdichtung- vorrichtung nebeneinander in Einzelheiten dargestellt sind.
Der in Fig. 1 im Vertikalschnitt dargestellte Hochfrequenzofen nach der Erfindung ist in einem Me- tallgehäuse 1 untergebracht, das in zwei übereinanderliegende Abteile 2 und 3 unterteilt ist, wobei das obere Abteil 2 einen durch Metallwände umschlossenen Erhitzungsraum 4 enthält, während im unteren-
Abteil 3 ein Ultrahochfrequenzgenerator in Form eines Magnetrongenerators 5 und ein Bedienungspult 6 mit den zugehörigen Überwachungsgeräten und Bedienungsknöpfen angeordnet sind. Ausser dem Ma- gnetrongenerator 5 für eine Leistung von z. B. 2 kW, der zum Erzeugen von Schwingungen mit einer
Wellenlänge von etwa 12 cm (2450 MHz) ausgebildet ist, sind im unteren Abteil 3 auch die dem Gene- rator 5 zugeordneten elektrischen Geräte, z. B.
Transformatoren, Gleichrichter, Spannungsstabilisator u. dgl., untergebracht, die in der Figur der Deutlichkeit halber fortgelassen sind.
Beim dargestellten Hochfrequenzofen ist der Ausgangskreis des Magnetrongenerators 5 mit einem Hohlleiter 7 zur Übertragung der erzeugten Ultrahochfrequenzschwingungen gekoppelt, wobei ein Ende des Hohlleiters 7 an eine Einkopplungsöffnung 8 in der Cberwand des Erhitzungsraumes 4 angeschlossen ist und das andere Ende zur Belastungsanpassung des Magnetrongenerators 5 mit Anpassungsmitteln versehen ist, die auf bekannte Weise aus einem Anpassungskolben 9 bestehen können.
In der Vorderwand des Hochfrequenzofens ist eine Einführöffnung 10 für die zu erhitzenden Gegenstände 11, die auf einer dielektrischen Platte 12 aus verlustfreiem Material in den Erhitzungsraum 4 gegeben werden, und weiter eine mit einem Bedienungsgriff 13 versehene Tür 14 angebracht, die im ge- schlossenen Zustand den Erhitzungsraum 4 durch seine Metallvorderwand abschliesst. Bei der dargestellten Türbauart ist die Tür mittels eines Winkelbandes 15 gelenkig an der Gehäusewand befestigt und mit einem Verriegelungsmechanismus 16 versehen, der die Tür 14 im geschlossenen Zustand mit der Gehäusewand verriegelt. Wie aus der Fig. 1 ersichtlich ist, ist die Tür 14 im geschlossenen Zustand in das Hochfrequenzofengehäuse eingelassen.
In dem von Metallwänden umschlossenen Erhitzungsraum 4 ergibt sich durch die dort auftretenden starken elektromagnetischen Felder eine dielektrische Erhitzung der auf der dielektrischen Platte 12 angeordneten zu erhitzenden Gegenstände 11, z. B. einer Schüssel mit Speisen, wobei die Gleichmässigkeit der dielektrischen Erhitzung durch einen im Hohlleiter 7 über der Einkopplungsöffnung 8 liegenden Feldrührer 17 (field stirrer) gefördert wird, der von einem in der Figur nicht näher dargestellten Antriebsmotor angetrieben wird. Um dabei die durch die Türwand und die Wände des Erhitzungsraumes 4 austretende Streustrahlung zu verringern, ist auf diesem eine Schliesswand 18 angebracht, die zusammen mit der Wand der Tür 14 ausserhalb der Einführöffnung 10 auf nachstehend näher erläuterte Weise eine Abdichtung für die austretende Streustrahlung bildet.
Die Erfindung schafft eine bemerkenswert einfache und dabei besonders wirkungsvolle Abdichtungskonstruktion, die darin besteht, dass die ausserhalb der Einführöffnung 10 liegende Schliesswand 18 in einer Richtung von der Einführöffnung 10 weg als zwei aufeinanderfolgende die Einführöffnung 10 umgebende Abdichtungsleisten 19 und 20. ausgebildet ist, die sich im geschlossenen Zustand der Tür 14 in einer Ebene unmittelbar an die gegenüberliegende Wand der Tür 14 anschliessen, wobei die an die Einführöffnung 10 angrenzende Abdichtungsleiste 19 aus Metall und die nachfolgende Abdichtungsleiste 20 aus einem dielektrischen Material mit einem darin angebrachten pulverigen Stoff besteht, der die Ultra- hochfrequenzschwingungen absorbiert.
Als dielektrisches Material für die Abdichtungsleiste 20 findet ein
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Epoxyharz (Araldit) und als das die Ultrahochfrequenzstrahlungsenergie absorbierendes Material pulveri- ger Graphit Verwendung.
Zur Erläuterung sind in den Fig. 2 und 3 nebeneinander eine Vorderansicht der Abdichtungsleisten 19 und 20 auf der Schliesswand 18 und ein Querschnitt durch die verwendete Abdichtungskonstruktion dar- gestellt, die, wie nachstehend näher erläutert wird, eine wirkungsvolle Verringerung der aus dem Hoch- frequenzofen austretenden Streustrahlung gibt.
Beim dargestellten Hochfrequenzofen müssen die im Erhitzungsraum 4 auftretenden Hochfrequenz- schwingungen durch den engen Schlitz zwischen der an die Einführöffnung angrenzenden Metallabdich- tungsleiste 19 und der Metalltürwand hindurchgehen, um aus dem Hochfrequenzofen herauszutreten, wo- bei sie auf ihrem Wege in einer Richtung von der Einführöffnung weg von den Metallwände der Abdich- tungsleiste 19 und der Tür 14 nach der Art eines Hohlleiters geführt und bei der dielektrischen Abdich- tungsleiste 20 in einer Richtung quer zum Schlitz zwischen der Abdichtungsleiste 19 und der Türwand gestreut werden, weil dort die metallische Wellenleitung unterbrochen ist.
Die austretende Strahlung dringt grösstenteils in die dielektrische Abdichtungsleiste 20 ein, welche Wirkung durch die im Vergleich mit Luft höhere Dielektrizitätskonstante des dielektrischen Materials unterstützt wird, die z. B. etwa drei beträgt, wobei diese in die Abdichtungsleiste 20 eindringende Ultrahochfrequenzstrahlung auf ihrem Wege im dielektrischem Material von dem in diesem angebrachten pulverigen Graphit absorbiert wird.
Die an die Einführöffnung 10 angrenzende Metallabdichtungsleiste 19 und die Türwand bilden nicht nur eine erste Abdichtung, sondern auch eine Entkopplung zwischen dem Erhitzungsraum 4 und der dielektrischen Abdichtungsleiste 20, die wie vorstehend erläutert neben einer Streuung auch eine Absorption der Ultrahochfrequenzstrahlung herbeiführt.
Auf diese Weise ergibt sich bei der dargestellten Abdichtungskonstruktion unter Verwendung pulveri- gen absorbierenden Materials in einer dielektrischen Substanz in der Abdichtungsleiste 20 eine wirkungsvolle Verringerung der Ultrahochfrequenzstreustrahlung, während es sich herausstellt, dass diese Verringerung bei Verwendung reinen Graphits für die Abdichtungsleiste 20 praktisch nicht auftritt, aber bei einem geeigneten Gewichtsverhältnis zwischen dem pulverigen Graphit und dem dielektrischen Material, im betreffenden Frequenzbereich bei einem Gewichtsprozentsatz von etwa 20ego bis 40%Graphit, einen Höchstwert aufweist.
Im geschilderten Ausführungsbeispiel, bei dem ein Gewichtsprozentsatz von etwa 30"/0 pulverigem Graphit mit einer Korngrösse von 50 bis 100 jn Verwendung findet, wurde die austretende Streustrahlung bis weit unter den geforderten Grenzwert von 10 mW/cm2 herabgesetzt, u. zw, betrug sie in einem Abstand von 5 cm vom Rand der Tür 14 nur noch etwa 1 mW/cm2.
An Stelle eines Epoxyharzes können auch andere dielektrische Materialien für die Abdichtungsleiste 20 Verwendung finden, wie z. B. Kunstharze wie Ureum-und Phenolharze (Philite), Polyesterharze und keramisches Material, während pulveriger Graphit als das die Ultrahochfrequenzstrahlung absorbierende Material besonders günstige Ergebnisse liefert. Es stellt sich heraus, dass bei all diesen Kunstharzen ein annähernd gleicher Gewichtsprozentsatz des pulverigen absorbierenden Materials optimale Bedingungen ergibt, z. B. bei Verwendung von pulverigem Graphit ein Gewichtsprozentsatz von 20 bis 40%.
Diese Abdichtungskonstruktion ist nicht nur flach, so dass sie auf einfache Weise eine zweckmässige Reinigung erlaubt, sondern sie erweist sich auch als wenig abhängig von der Breite des Schlitzes zwischen den beiden Abdichtungsleisten 19 und 20 und der Wand der Tür 14, was augenscheinlich der Tatsache zuzuschreiben ist, dass bei einer Steigerung der Schlitzbreite infolge der Erhöhung der Streuwirkung die absorbierende Wirkung der Abdichtungsleiste 20 erhöht wird. Bei einer Steigerung der Schlitzbreite auf 1, 5 mm betrug die austretende Streustrahlung nur noch höchstens 7 mW/cm2 in einem Abstand von 5 cm vom Rand der Tür 14.
Unter allen Betriebsbedingungen, z. B. bei einer Verunreinigung oder Beschädigung, sichert diese Abdichtungskonstruktion stets eine wirkungsvolle Unterdrückung der austretenden Streustrahlung, was auch für die Herstellung der betreffenden Hochfrequenzöfen besonders wichtig ist, da hiebei keine besonderen Toleranzanforderungen gestellt zu werden brauchen.
Es folgen einige Angaben eines in der Praxis eingehend geprüften Hochfrequenzofens.
Abmessungen des Erhitzungsraumes 4 : 61 x 37 x 41 cm.
Abmessungen der Einführöffnung 10 : 61 x 37 cm.
Breite der Abdichtungsleiste 19 : 2, 5 cm.
Breite der Abdichtungsleiste 20 : 5, 5 cm.
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Dicke der Abdichtungsleiste 20 : 2,0 cm.
Bei der weiteren Entwicklung der angegebenen Abdichtung hat es sich als günstig erwiesen, die der Türwand 14 abgekehrte Seite der dielektrischen Abdichtungsleiste 20 offen zu lassen, in der Absicht, die restliche durch die erwähnte Abdichtungsleiste 20 hindurchgehende Strahlung im geschlossenen Raum, der von den Wänden des Gehäuses 1 des Hochfrequenzofens und dem Erhitzungsraum 4 begrenzt wird und in dem diese Strahlung keinen Schaden verursachen kann, abzufangen. Bei der dargestellten Ausführungform sind zu diesem Zweck im Metallträger 21 der Abdichtungsleiste 20 schlitzförmige Öffnungen 22 ausgespart.
Als zusätzliche Sicherheitsmassnahme kann auf der dielektrischen Abdichtungsleiste 20 ein Mikroschalter in Form eines federnden Stiftes angebracht werden, der beim Überschreiten einer höchstzulässigen Breite des Schlitzes zwischen der Abdichtungsleiste 20 und der Türwand 14 bewirkt, dass der Ofen ausgeschaltet wird.
Schliesslich sei noch bemerkt, dass die dielektrische Abdichtungsleiste 20 anstatt auf der Schliesswand 18 auch auf der Türwand angebracht werden kann, oder aber es können dielektrische Abdichtungleisten sowohl auf der Schliess wand 18 als auch auf der Türwand 14 vorgesehen werden.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Hochfrequenzofen für Hochfrequenzerhitzung mit Ultrahochfrequenzschwingungen, der einen Ultrahochfrequenzgenerator enthält, dessen Ausgangskreis mit einem durch Metallwände umschlossenen Erhitzungsraum gekoppelt ist, der mit einer Einführöffnung zur Einführung der zu erhitzenden Gegenstände in den Erhitzungsraum und weiter mit einer Tür versehen ist, die im geschlossenen Zustand den Erhitzungsraum durch eine Metallwand abschliesst und ausserhalb der Einführöffnung zusammen mit einer auf dem Erhitzungsraum angebrachten Schliesswand eine Abdichtung für die austretende Streustrahlung bildet, dadurch gekennzeichnet,
dass mindestens eine der ausserhalb der Einführöffnung zur Abdichtung dienenden Wände in einer Richtung von der Einführöffnung weg als zwei aufeinanderfolgende die Einführöffnung umgebende Abdichtungsleisten ausgebildet ist, die sich im geschlossenen Zustand der Tür praktisch in einer Ebene unmittelbar an die gegenüberliegende Wand anschliessen, wobei die an die Einführöffnung angrenzende Abdichtungsleiste aus Metall und die nachfolgende Abdichtungsleiste aus einem dielektrischen Material mit einem darin angebrachten pulverigen die Ultrahochfrequenzschwingungen absorbierenden Stoff besteht.