DE1295112B - Einrichtung zur dielektrischen Erwaermung mittels Mikrowellen - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur dielektrischen Erwärmung mittels Mikrowellen, die als Heizkörper in einem Backofen, Herd od. dgl. eingebaut werden kann. Derartige Einrichtungen haben bekanntlich den Vorteil, daß die Nahrungsmittel sehr rasch gar werden. So kann z. B. ein Braten, der unmittelbar aus der Tiefkühltruhe kommt, in 15 bis 25 Minuten vollständig aufgetaut und fertiggestellt werden.
• Zur Erzeugung der Mikrowellen dient bei derartigen Einrichtungen im allgemeinen ein Magnetron. Ein Magnetron enthält bekanntlich eine axial angeordnete Kathode und eine die Kathode umgebende Anode, die mehrere zur Kathode hin offene Hohlräume aufweist. Zum Anschluß an das Wechselstromnetz benötigt man einen Transformator und einen Gleichrichter mit Siebmitteln. Um das zur Erzeugung von Schwingungen erforderliche axiale Magnetfeld zwischen Kathode und Anode zu erzeugen, verwendet man im allgemeinen einen Elektromagneten.
• Beim Einbau der Erwärmungseinrichtung in einen Herd oder Backofen muß darauf geachtet werden, daß stehende Wellen verhindert werden. Die Bildung stehender Wellen verursacht eine ungleichmäßige Erwärmung des in den Herd oder Backofen eingebrachten Gutes. Bei der Einrichtung zur dielektrischen Erwärmung, von der die Erfindung ausgeht, befindet sich zu diesem Zweck im Strahlungsfeld des Magnetrons ein Metallflügel, der sich ständig hin und her bewegt und dadurch die Abstimmung ändert. Hierdurch wird ein Gemisch verschiedener Wellenformen erzeugt, die den vom Herd oder Backofen gebildeten Hohlraum gleichmäßig ausfüllen.
• Gemäß der Erfindung ist nun die Energie zum Antrieb des hin- und herbewegbaren Metallflügels von der Energie zum Betrieb des Magnetron-Elektromagneten abgeleitet.
• Demgemäß ist die erfindungsgemäße Einrichtung zur dielektrischen Erwärmung mittels Mikrowellen, bestehend aus einem Magnetron, dessen Magnetfeld von einem Elektromagneten erzeugt wird und in dessen Abstrahlungsbereich sich ein hin- und herbewegbarer Metallflügel zur Erzeugung und Mischung 4 verschiedener Wellenformen befindet, dadurch gekennzeichnet, daß zum Antrieb des Metallflügels eine magnetische Wechselkraft dient, die vom Wechselanteil des vom Elektromagneten erzeugten Magnetfeldes geliefert wird. Vorzugsweise ist der Metallflügel an einer Schwingzunge befestigt, und vom Elektromagneten erstreckt sich ein Eisenstück bis in die Nähe der als Magnetanker ausgebildeten Schwingzunge, um das gewünschte Magnetfeld zu erzeugen.
• Der Elektromagnet kann ferner noch als Siebmittel für den Anodenstrom des Magnetrons herangezogen werden.
• Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nun an Hand der Zeichnung beschrieben. Hierin ist F i g. 1 ein Schnitt durch eine erfindungsgemäße Erwärmungseinrichtung, F i g. 2 eine Ansicht des Metallflügels längs der Linie II-11 in F i g. 1 und F i g. 3 ein Schnitt durch einen Herd, in den die erfindungsgemäße Erwärmungseinrichtung eingebaut ist.
• Die in F i g. 1 gezeigte Erwärmungseinrichtung 12 besitzt ein äußeres Gehäuse 14. Sein Flansch 20 ist mit Schrauben 16 und 18 an der Wand 24 des Herdes befestigt. Ein Fortsatz 26 paßt in die Wandöffnung 22 und fluchtet etwa mit der Innenfläche des Herdes. Im Betrieb wird Hochfrequenzenergie vom Magnetron 28 auf die Strahlfläche 30 übertragen, die sich im Fortsatz 26 befindet, und ein Energiestrom hoher Intensität tritt durch ein isolierendes Fenster 118 in den Herd ein.
• Im Gehäuse 14 der Einrichtung 12 befinden sich das Magnetron 28, mehrere Kondensatoren einschließlich eines großen Siebkondensators 32, zwei Starkstromgleichrichter 34 und 36 und ein Transformator 38. Zur besseren Kühlung ist das Gehäuse 14 mit Öl gefüllt. Zum Ausgleich der Ausdehnung des Öls im Betrieb ist ein Balgen 40 mit biegsamen Außenwänden 42 vorgesehen, dessen untere Stirnfläche 44 sich in Richtung auf die Oberseite 46 der Einrichtung 12 zu bewegt, wenn das Öl sich ausdehnt. Ein Loch 48 in der Oberseite 46 gestattet den Luftzutritt in den Balgen 40. Schließlich sind im Gehäuse 14 noch zwei Magnetspulen 50 und 52 untergebracht, welche das Magnetfeld für das Magnetron 28 erzeugen.
• Das Magnetron 28 besitzt einen Vakuumkolben mit zwei Stirnplatten 72 und 74 aus Metall und einem keramischen Zylinder 76. Der Zylinder 76 hat vorzugsweise eine hohe Wärmeleitfähigkeit und ist für Mikrowellen durchlässig. Als Werkstoff hierfür # hat sich Berylliumoxyd bewährt. Die Anode besteht aus einem Metallzylinder 78, der von innen am Zylinder 76 anliegt, und einer Mehrzahl radial nach innen weisender Fahnen. Die Kathode besteht aus einer Drahtwendel, die an den Köpfen der Bolzen 94 und 96 befestigt ist, welche vakuumdicht durch die Stirnplatten 72 und 74 hindurchgehen.
• Zum Betrieb des Magnetrons ist es bekanntlich erforderlich, ein axiales Magnetfeld insbesondere im Raum zwischen der Kathode und den inneren Enden der Fahnen zu erzeugen. Dieses Magnetfeld wird von den Spulen 50 und 52 erzeugt, die auf den Eisenkernen 102 und 104 sitzen. Der magnetische Kreis wird über die zylindrisch gekrümmten Polschuhe 106 und 108, die an den Eisenkernen 102 und 104 befestigt sind, und über das Gehäuse 14 geschlossen. Letzteres besteht ebenfalls aus magnetischem Werkstoff. Die Polschuhe 106 und 108 sind vom Gehäuse 14 durch isolierende Zwischenlagen 110 und 112 getrennt. Infolgedessen kann die Betriebsspannung für die Kathode den Stirnplatten 72 und 74 zugeführt werden, ohne daß sie über das Metallgehäuse 14 kurzgeschlossen wird.
• Zum Einkuppeln der im Magnetron 28 erzeugten Hochfrequenzenergie in den Herd dienen eine Strahlfläche 30 und ein Hornstrahler 114. Die Strahlfläche 30 ist mit der Anode über eine Kopplungsschleife 116 und einen Draht 128 verbunden. Letzterer ist dicht durch den Keramikzylinder 76 und die Anode 78 durchgeführt. In F i g. 1 befindet sich die Kopplungsschleife 116 vor einer der radialen Fahnen 80'. Die Strahlfläche 30 ist am Isolierfenster 1.18 befestigt, durch das die Hochfrequenzenergie in den Herd eintritt.
• Wie erwähnt, muß das Auftreten stehender Wellen im Herd vermieden werden, um ungleichmäßige Erhitzung zu vermeiden. Zu diesem Zweck enthält der Heizkörper eine Mischvorrichtung für verschiedene Wellenformen, die aus einem Metallflügel 1-20 besteht. Dieser ist an einem Isolierteil 122 befestigt, der seinerseits an einer magnetischen Schwingzunge 124 angebracht ist. Die Schwingzunge 124 bildet den Anker eines Summers, der auf die Netzfrequenz abgestimmt ist. Ein Eisenstück 126 geht von einer Stelle nahe dem Polschuh 106 und dem Gehäuse 14 aus und endet gegenüber dem freien Ende der magnetischen Schwingzunge 124. Da der Elektromagnet 50 mit Impulsen in Netzfrequenz beaufschlagt wird, versetzt das Eisenstück 126 die Schwingzunge 124 in Schwingungen mit der gleichen Frequenz. Hierdurch bewegt sich der Flügel 120 hin und her und ändert dadurch dauernd die Form der von der Strahlungsfläche 30 abgestrahlten Wellen. So ergibt sich eine ständig wechselnde Verteilung stehender Wellen im Herd, die den Herd im Mittel gleichmäßig mit Energie erfüllen.
• In F i g. 2 sind die Teile 120, 122 und 128 in Draufsicht dargestellt. Der Draht 128, der die Kopplungsschleife 116 mit der Strahlungsfläche 30 verbindet, befindet sich zwischen zwei Schenkeln des Flügels 120.
• Außer dem Balgen 40 ist auch der Fortsatz 26 ölfrei. Zu diesem Zweck ist die Verbindung zwischen dem Fortsatz 26 und dem Inneren des Gehäuses 14 mit einer Isolierplatte 129 verschlossen.
• F i g. 3 zeigt eine Anordnung, bei welcher die erfindungsgemäße Erwärmungseinrichtung 12 auf der Oberseite eines Herdes 136 befestigt ist. Die ganze Innenfläche des Herdes 136 besteht aus Metall.
• Der Herd ist über eine Tür 138 zugänglich und besitzt einen Rost 140 aus Isoliermaterial, auf dem das Kochgut in geeignetem Abstand von den Wänden aufgestellt werden kann.
• Erfindungsgemäß erfüllen die Spulen 50 und 52 des Elektromagneten mehrere Aufgaben zugleich. Sie sind vorzugsweise in die Siebschaltung des Gleichrichters einbezogen, und das Magnetfeld der Spule 50 treibt außerdem den Metallflügel an. Außerdem ist das Gehäuse der Erwärmungseinrichtung in den magnetischen Kreis einbezogen.

Claims (7)

1. Patentansprüche: 1. Einrichtung zur dielektrischen Erwärmung mittels Mikrowellen, bestehend aus einem Magnetron, dessen Magnetfeld von einem Elektromagneten erzeugt wird und in dessen Abstrahlungsbereich sich ein hin und her bewegbarer Metallflügel zur Erzeugung und Mischung verschiedener Wellenformen befindet, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t, daß zum Antrieb des Metallflügels (120) eine magnetische Wechselkraft dient, die vom Wechselanteil des vom Elektromagneten (50) erzeugten Magnetfeldes geliefert wird.
2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektromagnet mit pulsierendem Gleichstrom gespeist wird.
3. 3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Metallflügel (120) an einer Schwingzunge (124) befestigt ist.
4. 4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Eisenstück (126) sich vom Elektromagneten (50) bis in die Nähe der als Magnetanker ausgebildeten Schwingzunge (124) erstreckt.
5. 5. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit zwei Elektromagnetspulen, dadurch gekennzeichnet, daß der magnetische Kreis zwischen den Eisenkernen (102, 104) der Elektromagnetspulen durch ein die Erwärmungseinrichtung (12) umschließenden Gehäuse (14) aus magnetischem Werkstoff geschlossen wird.
6. 6. Einrichtung nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse einen Fortsatz (26) aufweist, der in eine entsprechende Öffnung (22) eines Herdes hineinragt und den schwingenden Metallflügel (120), die Schwingzunge (124) und das Eisenstück (126) aufnimmt.
7. 7. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektromagnetspulen (50, 52) gleichzeitig als Siebmittel für den Anodenstrom des Magnetrons dienen.