CH363742A - Einrichtung zur homogenen Erwärmung organischer Substanzen mittels eines elektrischen Mikrowellenfeldes in einem Hohlraum - Google Patents

Description

  Einrichtung zur homogenen Erwärmung organischer Substanzen  mittels eines elektrischen     Nlikrowellenfeldes    in einem Hohlraum    Im allgemeinen treten in einem Arbeitsraum bei  Einstrahlung von elektrischer     MikrowellTenenergie     aus einem Hohlleiter durch Interferenz der an den  Wänden reflektierten Wellen ausgeprägte Maxima und  Minima der Feldstärke auf.

   Dabei versteht man unter  Mikrowellen elektromagnetische     Hochfrequenzwellen     sehr kurzer Wellenlängen in     cm-Bereich.    Bei     Be-          dämpfung    dieses Arbeitsraumes mittels eines zu  erwärmenden Objektes werden diese     Extrema    zwar  in Abhängigkeit von der     Dämpfuno,    stark eingeebnet,  bei der üblichen Einspeisung macht sich jedoch am  Objekt ungleichmässige Erwärmung bemerkbar, die  darauf beruht,     dass    die Primäreinstrahlung örtlich  ungleichmässig eingestrahlt wird.  



  Erfindungsgemäss wird die Mikrowellenenergie  nicht wie bisher durch eine oder wenige     Einstrahl-          öffnungen    in den Arbeitsraum eingestrahlt, sondern  über einen Hohlleiter, der sich über mindestens über       4/#    der einen Abmessung einer Wand des Arbeits  raumes erstreckt, wobei mindestens fünf Schlitze über  die ganze Fläche der Trennwand verteilt sind.  



  Dadurch hat man es nunmehr in der Hand, durch  die Wahl der Zahl, Lage und Breite dieser Schlitz  antennen die Feldverteilung den Erfordernissen an  zupassen, z. B. diese homogen oder definiert     inhomo-          gen    zu machen. Die Länge der Schlitze     muss    bekannt  lich etwa     2/2    betragen.  



  Versuche haben weiter ergeben,     dass    die Feld  verteilung in der Nähe der Wände des Arbeitsraumes  noch homogener gemacht werden kann, wenn bei  einem Ausführungsbeispiel die die Schlitze tragende  Wand des     Zuführungshohlleiters    von den senkrecht  zu ihr stehenden Wänden durch einen ringsum lau-         fenden    Schlitz getrennt ist. Man erreicht so einen  gegenüber der sich     unbeeinflusst    einstellenden pri  mären Feldverteilung einen rascheren Anstieg der  Feldstärke, die an den (metallischen) Wänden selbst  Null ist.

   Die Trennwand zwischen     Zuführungshohl-          leiter    und Arbeitsraum wird durch diese Massnahme  umgewandelt in eine frei aufgehängte Platte mit einer  Schlitzanordnung.  



  Die homogene Erwärmung des Objektes     lässt    sich,  wenn die zuvor beschriebenen Massnahmen noch nicht  befriedigen, weiter dadurch verbessern,     dass    diese  Schlitzplatte um eine in ihrer Ebene liegende Achse  pendelnd gelagert ist. Die Wirkung dieser     Pendel-          oder        Wippbewegung    beruht auf mehreren Einflüssen:  <B>1.</B> Ständige Änderung der Polarisationsrichtung  des primären Feldes     irn    Arbeitsraum parallel zur  kleineren Schlitzachse<B>11.</B>  



  2. Ständige Änderung der     Abstrahlrichtung    senk  recht zu den Schlitzen in der Platte.  



  <B>3.</B> Ständige Winkeländerung der Reflexionsfläche  der Platte gegen die Horizontale für die bereits von  der gegenüberliegenden Wand reflektierten Wellen.  



  4. Änderung der Abstrahlung an den Enden der  Platte durch ständige Änderung der ringsum lau  fenden Schlitze 12 zwischen der Platte und den senk  rechten Wänden des Arbeitsraumes in Lage, Breite  und     kapazitiver    Belastung.  



  <B>5.</B> Weichenwirkung des Plattenendes vor der     öff-          nung    des     Zuführungshohlleiters,    indem die Mikro  wellenenergie zeitweise direkt über Reflexion an der  Unterseite der Platte in den Arbeitsraum gelangt und  zeitweise den Umweg über die Schlitze machen     muss.         Die Kombination dieser Faktoren bewirkt,     dass     die mittlere Feldstärke und     darnit    die Erwärmung der  Objekte gleichmässiger wird, wenn die Periode der  Bewegung der Schlitzplatte klein ist (z. B.<B>1/10)</B> gegen  über der     Erwännun-sdauer    der Objekte.  



  Die wippende     Schlitzplatte    kann nun bei Einrich  tungen, die mit     Infrarotstrahlem    zur oberflächlichen  Erwärmung des Objektes ausgerüstet sind, mit Vorteil  gleichzeitig als beweglicher Reflektor für den oder die  darunter fest angeordneten Strahlern dienen. Die sorgt  so für eine, gleichmässige Oberflächenerwärmung durch  die für     Grillzwecke    benötigte     Infrarotstrahlungen.     



  Im folgenden wird die Erfindung an Hand     von-          vier    Ausführungsbeispielen erläutert, die in der Zeich  nung durch die     Fig.   <B>1</B> bis 4 im Schnitt     (la    bis 4a) und  in der Draufsicht     (Fig.        lb    bis 4b) schematisch dar  gestellt sind. In den Figuren ist mit<B>1</B> der     Zuführungs-          hohlleiter    für die Mikrowellenenergie bezeichnet, der  vom Sender 2 gespeist wird und in den Arbeitsraum 4  mit seinen Wänden<B>3</B> einkoppelt. Teil<B>5</B> ist ein Unter  satz, auf dem das Objekt<B>6</B> steht.

   Teil<B>7</B> ist die     Ein-          fülltür,   <B>8</B> ein gegebenenfalls zusätzlicher Infrarot  strahler,<B>9</B> sind Schlitze in der gemeinsamen Wand<B>10</B>  von Arbeitsraum und     Zuführungshohlleiter.    Diese  Schlitze sind über eine ganze Wand<B>10</B> des Arbeits  raumes 4 verteilt und übernehmen die Speisung des  Arbeitsraumes.     Fig.   <B>1 b</B> zeigt ein Beispiel einer Schlitz  anordnung zur Erzielung einer homogenen primären  Feldverteilung. Die Schlitze, werden hier mit steigender  Entfernung vom Koppelstutzen breiter, damit die  -nach unten ausgestrahlte Leistung gleich bleibt, denn  im     Zuführungshohlleiter    nehmen die Wandströme bei  jedem Schlitz ab.

   Die Schlitze haben einen gegen  seitigen Abstand von 2/2 bei einer seitlichen Ver  setzung von ebenfalls<B>A/,.</B>  



  Um die Feldstärke in der Nähe der senkrechten  Begrenzungswände<B>3</B> des Arbeitsraumes anzuheben,  wird die Trennwand zwischen     Zuführungshohlleiter     und Arbeitsraum nicht bis zu diesen senkrechten  Begrenzungswänden durchgeführt, sondern verkürzt,  so     dass    nach     Fig.    2 ein offener Streifen 12 als Schlitz  entsteht. Bei gleichmässiger Breite dieses Streifens  würde an den Stirnseiten<B>13</B> die Ausstrahlung zu stark  werden. Die Streifen können daher hier verschmälert  werden und sind vorzugsweise mit einer     kapazitiven     Beschwerung 14 versehen, mit deren Grösse die     Feld-          stärkenverteilung    eingestellt wird.

   Es sind hier nur  fünf Schlitze<B>9,</B> 12 vorhanden.  



  In     Fig.   <B>3</B> ist die mit Schlitzen versehene Platte<B>10</B>  an einer Achse<B>15</B> aufgehängt und führt     Wipp-          bewegungen    um<B>  10</B> bis<B>151></B> gegen die Horizontale  aus. Das bei ruhender Platte vorhandene Feldbild  wird hierdurch in vertikaler Richtung verzerrt, und  zwar abwechselnd zusammengedrückt und gedehnt.  Da diese vertikale Verzerrung an der Bodenwandung  des Arbeitsraumes endet, auf der normalerweise das  Objekt steht, würde dieses nicht mehr wesentlich von  der     Feldbrwegung        erfasst    werden.

   Man     muss    also dafür  sorgen,     dass    das Objekt nicht direkt auf dem Boden  des Arbeitsraumes steht, sondern erhöht darüber an-    gebracht wird. Das kann in bekannter Weise durch  eine Unterlag  ,e als Objektträger geschehen. Hier ist  jedoch die Bodenwandung in Form einer mehr als       )'/4    tiefen Wanne<B>16</B> ausgeführt, während das Objekt  <B>6</B> auf einer einteiligen oder vorzugsweise mehrteiligen  Platte<B>17</B> aus beispielsweise schlichtlosem     Opal-          Sicherheitsglas    ruht.  



  Der     Zuführungshohlleiter   <B>1</B> ist in bekannter Weise  mechanisch mit einer Platte<B>18</B> abgeschlossen, die aus  wenig absorbiertem und kaum reflektierendem     di-          elektrischem    Material besteht. Die bewirkt einen  Schutz des     Magnetron-Auskoppelstutzens    gegen über  mässige     Erwännung    und Spritzer sowie Beschlagen  mit Kondenswasser. Als geeignet haben sich beispiels  weise keramische Platten mit kleiner     Dielektrizitäts-          konstante    und kleinem Verlustwinkel sowie Platten  aus     Sinterglas    und schichtlosem Sicherheitsglas her  ausgestellt.  



  Zur weiteren Homogenisierung der Leistungsauf  nahme durch das<B>Objekt</B> wird an einer senkrechten  Wand gemäss     Fig.   <B>3</B> eine wannenartige Ausbuchtung  <B>19</B> vorgesehen, die sich vorzugsweise über die ganze  Wandbreite erstreckt. Sie ist durch eine um eine bei  spielsweise horizontale Achse 20 schwenkbare Klappe  21 verschlossen. Die Wirkung der pendelnden Klappe  besteht darin,     dass    sich das Feld in der oben bereits  beschriebenen Weise verzerrt, diesmal jedoch im  wesentlichen nur in horizontaler Richtung.  



  Eine Kombination von Schlitzplatte und Klappe  ist beispielsweise in     Fig.    4 dargestellt. Hier sind die  beiden beweglichen Organe zu einem winkelartigen  Stück 22 vereinigt und im Punkt<B>23</B> kippbar gelagert.  Die Zuführungen für den oder die Infrarotstrahler<B>8</B>  führen durch Schlitze 24 im vertikalen Teil des  winkelartigen Stückes hindurch. Die Wirkungsweise  ist im Prinzip die gleiche geblieben, wie bei einzeln  angebrachter Schlitzplatte und Klappe.

Claims (1)

1. <B>PATENTANSPRUCH</B> Einrichtung zur homogenen Erwärmung orga nischer Substanzen mittels eines elektrischen Mikro wellenfeldes in einem Hohlraum, in welchen durch Schlitze in einer Trennwand aus einem Zuführungs- hohlleiter Mikrowellenenergie eingekoppelt wird, ge kennzeichnet durch einen Zuführungshohlleiter <B>(1),</B> der. sich mindestens über 4/5 der einen Abmessung einer Wand<B>(10)</B> des Arbeitsraumes (4) erstreckt, und ferner dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens fünf Schlitze<B>(9)</B> über die ganze Fläche der Trennwand verteilt sind.

   <B>UNTERANSPRÜCHE</B> <B>1.</B> Einrichtung nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass die die Schlitze tragende Wand des Zuführungshohlleiters von den senkrecht zu ihr ste henden Wänden durch einen ringsumlaufenden Schlitz (12) getrennt ist. 2. Einrichtung nach Patentanspruch und Unter anspruch<B>1,</B> dadurch gekennzeichnet, dass der Rand schlitz mindestens an der Einkoppelseite schmaler als an den anderen Seiten und kapazitiv beschwert ist.

   <B>3.</B> Einrichtung nach Patentanspruch und Unter ansprüchen<B>1</B> und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schlitzplatte um eine in ihrer Ebene liegende Achse <B>(15</B> bzw. <B>23)</B> pendelnd gelagert ist. 4. Einrichtung nach Patentanspruch und Unter ansprüchen<B>1</B> bis<B>3,</B> dadurch gekennzeichnet, dass die Bodenwandung des Arbeitsraumes in Form ein-er mehr als '/4 tiefen Wanne ausgeführt wird, die mit einer einteiligen oder mehrteiligen Isolierplatte, bei spielsweise aus schichtlosem Opal-Sicherheitsglas, ab gedeckt ist.

   <B>5.</B> Einrichtung nach Patentansprach, dadurch ge kennzeichnet, dass eine wannenartige Ausbuchtung an einer senkrechten Wand des Arbeitsraumes vorge- sehen ist, die durch eine um eine Achse schwenkbare Klappe verschlossen ist. <B>6.</B> Einrichtung nach Patentanspruch und Unter anspruch<B>5,</B> dadurch gekennzeichnet, dass Schlitzplatte und Klappe zu einem winkelartigen Stück vereinigt sind und auf einer Achse kippbar gelagert sind. <B>7.</B> Einrichtung nach Patentansprach, mit Infrarot strahlern zur oberflächlichen Erwärmung des<B>Ob-</B> jektes, dadurch gekennzeichnet, dass die beweglichen Organe gleichzeitig als bewegliche Reflektoren zur Verteilung der Infrarotstrahlen dienen.