CS268459B1

CS268459B1 - Microwave heating device

Info

Publication number: CS268459B1
Application number: CS884457A
Authority: CS
Inventors: Jiri Ing Csc Andras; Frantisek Ing Jares; Lenka Ing Kadlecova; Petr Ing Zadnicek; Sergej I Ing Brykov; Renat S Ing Kileev; Jurij V Ing Csc Lejbin
Original assignee: Jiri Ing Csc Andras; Jares Frantisek; Kadlecova Lenka; Zadnicek Petr; Sergej I Ing Brykov; Renat S Ing Kileev; Jurij V Ing Csc Lejbin
Priority date: 1988-06-24
Filing date: 1988-06-24
Publication date: 1990-03-14
Also published as: CS445788A1

Abstract

Zvýšení životnosti a účinnosti mikrovlnných ohřívacích zařízení, zlepšení rovnoměrnosti ohřevu, jakož i možnost případného nouzového chodu řeší mikrovlnné ohřívací zařízení, které má tři mikrovlnné generátory, z nichž každý je spojen se svým příslušným samostatným napájecím jednofázovým zdrojem. Tyto samostatné napájecí jednofézové zdroje jsou připojeny k nestejným fázím třífázové elektrovodné sítě a přenosová ustrojí jednotlivých mikrovlnných generátoru jsou zaústěna do třech různých míst ohřívací komory.Increase microwave life and efficiency heating equipment, improvement uniformity of heating as well as the possibility possible emergency operation the microwave heating device it has three microwave generators, each of which is associated with its respective separate single-phase power supply. These separate single-feed power supplies they are connected to unequal three-phase phases electricity and transmission networks devices of individual microwave generators they come into three different of the heating chamber.

Description

Vynález se týká mikrovlnného ohřívacího zařízení, zejména pro tepelné zpracování potravinářských výrobků.The invention relates to a microwave heating device, in particular for the heat treatment of food products.

Jsou známá mikrovlnná ohřívací zařízení, skládající se ze třech mikrovlnných generátorů, budicích ohřívací komoru ve' tvaru kvádrového rezonátoru a napájených jedním třífázovým anodovým transformátorem. Všechny tři mikrovlnné generátory generují mikrovlnnou energii současné, takže v ohřívací komoře ohřívacího zařízení nastává vzájemný přenos mikrovlnné energie mezi třemi budicími systémy a příslušnými mikrovlnnými generátory. Tento přenos mikrovlnné energie je nežádoucí, pxtože vyvolává snížení účinnosti zařízení, způsobuje přídavné ohřívání mikrovlnných generátorů, zkrácení jejich, životnosti a snížení využitelnosti provozních hodnot, zejména pak tzv. poměru stojatých vln, resp. koeficientu odrazu. Kromě toho musí být dosavadní mikrovlnná ohřívací zařízení vybavena zařízením pro zrovnoměrnění elektromagnetického pole, tzv. homogenizátorem, což zdražuje provedení. Další nevýhodou jé, že při poruše i jen jednoho mikrovlnného-generátoru dochází k výpadku celého ohřívacího zařízení, protože nelze napájecí transformátor zatěžovat nesymetricky.Microwave heating devices are known, consisting of three microwave generators, exciting a heating chamber in the form of a square resonator and powered by one three-phase anode transformer. All three microwave generators generate simultaneous microwave energy, so that in the heating chamber of the heating device there is a mutual transfer of microwave energy between the three excitation systems and the respective microwave generators. This transmission of microwave energy is undesirable, because it causes a reduction in the efficiency of the device, causes additional heating of microwave generators, shortening their life and reducing the usability of operating values, especially the so-called standing wave ratio, respectively. reflection coefficient. In addition, existing microwave heating devices must be equipped with a device for balancing the electromagnetic field, a so-called homogenizer, which makes the design more expensive. Another disadvantage is that in the event of a failure of even just one microwave generator, the entire heating device fails, because the supply transformer cannot be loaded asymmetrically.

Tyto nevýhody odstraňuje mikrovlnné ohřívací zařízení, zejména pro tepelné zpracování potravinářských výrobků, sestávající z ohřívací komory a třech mikrovlnných generátorů, podle vynálezu, jehož podstata je v tom, že každý ze tří mikrovlnných generátorů je napojen na jeden samostatný napájecí jednofázový zdroj, přičemž tyto samostatné napájecí jednofázové zdroje jsou připojeny k nestejným fázím třífázové elektrovodné sítě, a každý ze tří mikrovlnných generátorů je prostřednictvím svého přenosového ustrojí zaústěn do jiného místa ohřívací komory. Další podstatou vynálezu je, že mikrovlnné generátrry mají rozdílné kmitočty.These disadvantages are eliminated by a microwave heating device, in particular for the heat treatment of food products, consisting of a heating chamber and three microwave generators according to the invention, the essence of which is that each of the three microwave generators is connected to one separate single-phase power supply. the single-phase power supplies are connected to unequal phases of the three-phase power supply network, and each of the three microwave generators is connected to a different location of the heating chamber by means of its transmission device. Another aspect of the invention is that microwave generators have different frequencies.

Výhody dosažené vynálezem spočívají zejména v tom, že nedochází k nadměrnému zatěžování mikrovlnných generátorů, čímž se dosahuje jednak zvýšení životnosti a účinnosti zařízení a jednak zlepšení rovnoměrnosti ohřevu, což umožňuje vynechat homogenizátor. Další výhodou je, že při poruše jednoho nebo i dvou mikrovlnných generátorů může zařízení pracovat nouzově se sníženým výkonem. Výhodou je i snadná opravitelnost celého zařízení a použitelnost levných mikrovlnných generátorů, vyráběných velkosériově.The advantages achieved by the invention are, in particular, that the microwave generators are not overloaded, which increases the service life and efficiency of the device and improves the heating uniformity, which makes it possible to omit the homogenizer. Another advantage is that in the event of a failure of one or even two microwave generators, the device can operate in an emergency with reduced power. The advantage is the easy repairability of the entire device and the usability of cheap microwave generators, mass-produced.

Příklad provedení mikrovlnného ohřívacího zařízení podle vynálezu je znázorněn na připojeném výkrese, kde na obr. 1 je blokové schéma tohoto zařízení a na obr. 2 je diagram časového průběhu napájecích napětí jednotlivých mikrovlnných generátorů s vyznačením doby jejich činnosti.An exemplary embodiment of a microwave heating device according to the invention is shown in the accompanying drawing, where Fig. 1 is a block diagram of this device and Fig. 2 is a diagram of the time course of supply voltages of individual microwave generators with their operation time.

Mikrovlnné ohřívací zařízení /obr. 1/ má ohřívací komoru 4, do které se umísťuje vsázka, kterou je např. potravinářský výrobek /nezakresleno/, a dále je vybaveno třemi mikrovlnnými generátory 1. Ke každému mikrovlnnému generátoru 1 je připojeno přenosové ustrojí 3. Tato přenosová ustrojí 3 jsou zaústěna do třech různých míst ohřívací komory 4, a to do její levé, střední a pravé části. Mikrovlnné generátory 1 jsou provedeny např. jako cw-magnetrony. Každý z mikrovlnných generátorů 1 je napájen ze samostatného napájecího jednofázového zdroje 2. Tyto samostatné napájecí jednofázové zdroje 2 jsou připojeny na třífázovou elektrovodnou sít 5, a to bučí na napětí fázová nebo sdružená, přičemž každý samostatný napájecí jednofázový zdroj 2 je napojen na jinou fázi, resp. na jinou dvojici fází třífázové elektrovodné sítě 5. Zvýšení výkonu mikrovlnného ohřívacího zařízení lze dosáhnout zapojením násobku mikrovlnných generátorů 1. Mikrovlnné generátory nemají obvykle, a to již z výroby, shodný kmitočet, a tuto skutečnost lze vhodným umístěním přenosových ústrojí 3 záměrně výhodně využít pro vybuzení rozdílných typů polí v ohřívací komoře 4, což má za následek rovnoměrnější rozložení elektromagnetického pole a tím dosažení lepší rovnoměrnosti ohřevu. Přitom čím rozdílnější kmitočet jednotlivých mikrovlnných generátorů 1 bude, např. v pásmu 2 450 + 25 MHz,.tím bude tento příznivý účinek výraznější.Microwave heating device / fig. 1 / has a heating chamber 4 in which a charge is placed, which is, for example, a food product (not shown), and is further equipped with three microwave generators 1. A transmission device 3 is connected to each microwave generator 1. These transmission devices 3 are connected to three different places of the heating chamber 4, to its left, middle and right part. Microwave generators 1 are designed, for example, as cw-magnetrons. Each of the microwave generators 1 is supplied from a separate single-phase power supply 2. These separate single-phase power supplies 2 are connected to a three-phase power supply network 5, either on a phase or combined voltage, each separate single-phase power supply 2 being connected to a different phase. resp. to another pair of phases of the three-phase power supply network 5. An increase in the power of the microwave heating device can be achieved by connecting multiple microwave generators 1. Microwave generators usually do not have the same frequency from the factory, and this can be intentionally used different types of fields in the heating chamber 4, which results in a more even distribution of the electromagnetic field and thus a better uniformity of the heating. At the same time, the more different the frequency of the individual microwave generators 1 will be, for example in the band 2 450 + 25 MHz, the more pronounced this favorable effect will be.

Napětí z třífázové elektrovodné sítě 5 se transformuje v samostatných napájecích jednofázových zdrojích 2 na vysoké napětí, které se, zpravidla po usměrnění, přivádí na jednotlivéThe voltage from the three-phase power supply network 5 is transformed in separate single-phase power supplies 2 into a high voltage, which, usually after rectification, is supplied to the individual

-2CS 268 459 Bl mikrovlnné generátory 1. Zde se mikrovlnná energie přeměňuje na energii o velmi vysokém kmitočtu, která se přenosovými ústrojími 3 přivádí do ohřívací komory 4. Mikrovlnné generátory 1 pracují postupně, jak je znázorněno na obr. 2. Vždy pracuje jen ten mikrovlnný generátor 1, jehož napájecí napětí je vyšší než tzv. napětí prahové. Pak pracuje po určitou část periody. Doba jeho činnosti je vymezena tzv. úhlem otevření . V-2EN 268 459 B1 microwave generators 1. Here the microwave energy is converted into very high frequency energy, which is fed to the heating chamber 4 by transmission devices 3. The microwave generators 1 operate sequentially, as shown in Fig. 2. Only the microwave generator 1, whose supply voltage is higher than the so-called threshold voltage. Then it works for a certain part of the period. The duration of its operation is defined by the so-called opening angle. IN

26= arc cos , •26 = arc cos, •

kde je prahové napětí a νθ je napájecí napětí. Úhel otevření leží obvykle v rozsahu 30° /na obr. 2 vyŠrafováno hustěji/ až 6Ó° /na obr. 2 vyšrafováno řidčeji/. Svislá osa u je osou napětí, vodorovná osa t je osou času. Vyšrafováné plochy na horní sinusovce znázorňují vymezení doby činnosti prvního mikrovlnného generátoru 1, na prostřední sinusovce dobu činnosti druhého mikrovlnného generátoru 1 a na spodní sinusovce dobu činnosti třetího mikrovlnného generátoru 1. Jednotlivé mikrovlnné generátory 1 se tedy ve své činnosti nepřekrývají a když jeden pracuje, není zatěžován vyvázanou částí energie zbýxujících dvou, které nepracují. Každý mikrovlnný generátor 1 budí po dobu své činnosti mikrovlnnou energií, přenesenou přenosovými ústrojími 3 v ohřívací komoře 4, jinou skupinu vlastních kmitů, tzv. vidů elektromagnetického pole ohřívací komory 4, která je rezonátorem, a při velkých vsázkách ohřívaného materiálu vyzařuje mikrovlnnou energii do prostorové oblasti odpovídající přímému Síření elektromagnetické energie z míst připojení přenosových ustrojí 3 mikrovlnné energie na ohřívací komoru 4. Za tohoto stavu je vazba mezi přenosovými zařízeními 3 přes ohřívací komoru 4 menší než 10 a výkon přenáSený z pracujícího mikrovlnného generátoru do zbývajících dvou nepracujících neohrožuje jejich životnost a funkci. Spolupůsobení všech tří mikrovlnných generátorů 1 v časové posloupnosti s prodlevami závislými na uhlech otevření jednotlivých mikrovlnných generátorů 1 se získá čas na rozvedení tepla v ohřívaném materiálu a superponují se tak jednotlivé tepelné účinky postupně přenášených výkonů mikrovlnných generátorů 1.where is the threshold voltage and νθ is the supply voltage. The opening angle is usually in the range of 30 ° (hatched more densely in Fig. 2) to 60 ° (less frequently hatched in Fig. 2). The vertical axis u is the axis of stress, the horizontal axis t is the axis of time. The hatched areas on the upper sine wave show the operating time limit of the first microwave generator 1, on the middle sine wave the operating time of the second microwave generator 1 and on the lower sine wave the operating time of the third microwave generator 1. The individual microwave generators 1 do not overlap burdened by the unbound part of the energy of the remaining two, which do not work. During its operation, each microwave generator 1 excites by microwave energy transmitted by transmission devices 3 in the heating chamber 4 a different group of natural oscillations, so-called electromagnetic fields of the heating chamber 4, which is a resonator, and radiates microwave energy into the space areas corresponding to the direct propagation of electromagnetic energy from the connection points of the microwave energy transmission devices 3 to the heating chamber 4. Under this condition, the coupling between the transmission devices 3 via the heating chamber 4 is less than 10 and function. Interaction of all three microwave generators 1 in time sequence with delays depending on the opening angles of the individual microwave generators 1, the time for heat distribution in the heated material is obtained and thus the individual thermal effects of successively transmitted powers of microwave generators 1 are superimposed.

Mikrovlnné ohřívací zařízení lze také využít v odvětvích chemického, konzervárenského, farmaceutického průmyslu a pod.Microwave heating equipment can also be used in the chemical, canning, pharmaceutical and similar industries.

Claims

Microwave heating device, in particular for heat treatment of food products, consisting of a heating chamber and three microwave generators, characterized in that each of the three microwave generators / 1 / is connected to one separate single-phase power supply / 2 /, these separate the single-phase power supplies / 2 / are connected to unequal phases of the three-phase power supply network / 5 / and each of the three microwave generators / 1 / is connected to a different place of the heating chamber / 4 / by means of its transmission device / 3 /.

2. A microwave heating device according to claim 1, characterized in that the microwave generators (1) have different frequencies. -