DE1540978B2 - Einrichtung zur periodischen Änderung der Frequenz des Magnetrons eines Hochfrequenzheizofens - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur periodischen Änderung der Frequenz des Magnetrons eines Hochfrequenzheizofens, bestehend aus einem den Heizraum und das Magnetron des Ofens verbindenden Wellenleiter, der in einer der Wände des Heizraums endet und ein reaktives Anpassungselement enthält, das mit einer sich daran anschließenden, sich periodisch ändernden Reaktanz zusammenwirkt.

Eine Einrichtung der oben erwähnten Art ist z. B. aus der französischen Patentschrift 974 754 bekannt. Sie hat den Vorteil, daß eine gleichmäßige Energieverteilung im Heizraum erzielt wird, weil das Magnetron einer sich periodisch in der Phase ändernden reflektierten Welle ausgesetzt ist, die bewirkt, daß die Magnetronfrequenz sich periodisch ändert.

Dazu zeigt die französische Patentschrift 974 754 in Fig. 7 ein Anpassungselement in Form eines auf einem Innenleiter verschiebbaren Innenleiters und eine sich periodisch ändernde Reaktanz in Form eines verschiebbaren Kurzschlusses. Diese Mittel beanspruchen nicht nur relativ viel Raum, sondern sind auch beim Einstellen schlecht zu handhaben.

Ferner ist aus Fig. 6 der USA.-Patentschrift 2 920 174 ein Mikrowellenofen bekannt, in dessen Heizraum ein zur Vergleichmäßigung der Energieverteilung dienender Feldrührer so angeordnet ist, daß seine Flügel vor der Eintrittsöffnung des von einem Hohlleiter gebildeten Wellenleiters in den Heizraum während des Betriebes vorbeigeführt werden. Auch die Unterlagen des deutschen Gebrauchsmusters 1 807 599 zeigen einen Mikrowellenherd mit einem zur Vergleichmäßigung der Energieverteilung dienenden, drehbaren Reflektor, der die Einkoppelverhältnisse und damit das stehende Feld im Rhythmus der Reflektorbewegung dahingehend verändert, damit sich die Feldstärke im ganzen Volumen des Garraumes gleichmäßig verteilt.

Aufgabe der Erfindung ist es nun, eine Einrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die wenig Raum beansprucht und leicht verstellbar ist.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß erfindungsgemäß das reaktive Anpassungselement ein Stift ist, der in den von einem Hohlleiter gebildeten Wellenleiter hineinragt und in dessen Längsrichtung verschiebbar ist, und daß die periodisch sich ändernde Reaktanz ein periodisch bewegbarer vor der Einkopplungsöffnung im Heizraum angeordneter Reflektor ist.

Dadurch wird erreicht, daß die Lage des Stiftes bezüglich der sich periodisch ändernden Reaktanz leicht einstellbar ist und derart gewählt werden kann, daß die vom Stift in Richtung auf das Magnetron reflektierte Welle zusammen mit der von der sich ändernden Reaktanz reflektierten Welle eine derartige resultierende Welle in Richtung auf das Magnetron ergibt, daß dieses in einem Gebiet des Generatordiagramms arbeitet, innerhalb dessen sich die Frequenz des Magnetrons erheblich ändert und das Magnetron stets im Gebiet hoher Ausgangsleistung arbeitet.

Die Wirkungsweise einer Einrichtung nach der Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung näher erläutert, in der

Fig. la schematisch einen Mikrowellenofen,

Fig. 1 b die Feldänderungen in einem Querschnitt des Wellenleiters des Mikrowellenofens . nach Fig. la und

Fig. 2 ein Belastungsdiagramm des Magnetrons des Mikrowellenofens nach Fig. la zeigen.

In F i g. 1 bezeichnet 1 ein Magnetron, das durch einen Hohlleiter 2 mit dem Heizraum 3 eines Mikrowellenofens verbunden ist. Um eine gleichmäßige Energieverteilung in dem Heizraum zu bewirken, ist ein Stift 4 im Hohlleiter 2 angeordnet, der mit einem rotierenden Reflektor 5 zusammenwirkt, der aus einem drehbaren Feldrührer besteht, dessen Flügel von der Einkopplungsöffnung des Hohlleiters rotieren. Durch den Stift und den rotierenden Reflektor entsteht eine resultierende reflektierte Welle in Richtung auf das Magnetron, die zu einer stehenden Welle nach Fig. Ib führt. Die reflektierte Welle hat Einfluß auf das Magnetron, dessen Arbeitspunkt sowohl von der Phase als auch vom Betrag der reflektierten Welle abhängt. Der Betrag der reflektierten Welle wird gewöhnlich durch den Welligkeitsfaktor angegeben, d. h. durch das Verhältnis v_max/v_rain zwischen dem Spannungsmaximum und dem Spannungsminimum der stehenden Welle (siehe F i g. 1 b). Die Phase der reflektierten Welle wird gewöhnlich durch Messung des Abstandes zwischen Spannungsminimum der stehenden Welle und einer Bezugsfläche A-A des Magnetrons bestimmt, d. h. durch Messung des Abstandes d in Fig. Ib in Bruchteilen der Wellenlänge bei der Sollfrequenz, d. h. der Frequenz im Mittelpunkt des Generatordiagramms.

Aus dem Generatordiagramm des Magnetrons nach F i g. 2 (siehe auch »Philips Technische Rundschau« 21. Jahrgang [1959/60], Nr. 12, S. 347 bis 349) geht hervor, daß das Magnetron in verschiedener Weise auf verschiedene Belastungen anspricht, bei denen verschiedene reflektierte Wellen auftreten. Die Eingangsveränderlichen nach F i g. 2 sind einerseits der oben erwähnte Welligkeitsfaktor und andererseits der Abstand zwischen dem Spannungsminimum der stehenden Welle und der Bezugsfläche, durch den die Phase der stehenden Welle definiert

wird. Die geometrischen Orte der Punkte gleichen Welligkeitsfaktors bilden in Fig. 2 konzentrische Kreise, die geometrischen Orte der Punkte mit dem gleichen Wert des Abstandes d, d. h. gleicher Phase, radial von dem Mittelpunkt des Kreisdiagramms aus verlaufende gerade Linien. Ausgangsgrößen sind Leistung und Frequenz des Magnetrons. Die geometrischen Orte der Punkte gleicher Ausgangsleistung bilden durch Vollinien dargestellte Kurven F, die geometrischen Orte der Punkte mit gleicher Frequenz durch gestrichelte Linien dargestellte Kurven, die mit Af bezeichnet sind. Af ist die Abweichung von der Sollfrequenz.

Wenn das Magnetron ohne reflektierte Welle arbeitet, d. h. im genau angepaßten Zustand, liegt der Arbeitspunkt im Mittelpunkt des Kreisdiagramms nach F i g. 2. Die Arbeitsfrequenz des Magnetrons ist dann gleich der Sollfrequenz. In dem dargestellten Beispiel ist die Ausgangsleistung gleich 2 kW. Wenn keine richtige Anpassung in der Energieleitung oder in der Belastung vorliegt und eine reflektierte Welle entsteht, kann dieser Mangel an Anpassung das Magnetron in verschiedener Weise beeinflussen, und zwar in Abhängigkeit von der Phase, unter der die reflektierte Welle eine solche Phase hat, daß das Minimum der stehenden Welle in einem in Fig. 2 mit dem Wort »sink« angedeuteten Abstand liegt und, wie im Beispiel dargestellt ist, etwa gleich 0,41 λ ist, wobei λ die der Sollfrequenz entsprechende Wellenlänge ist. Die Ausgangsleistung nimmt daher (siehe Diagramm) mit zunehmendem Welligkeitsfaktor zu, d. h. also, wenn eine stärkere Gesamtreflexion vorliegt. Wenn dagegen die Phase der reflektierten Welle in dem Beispiel derart ist, daß die stehende Welle ihr Minimum bei etwa 0,16 λ hat, nimmt die Ausgangsleistung mit zunehmendem Welligkeitsfaktor ab. Aus dem Diagramm ist weiter ersichtlich, daß eine kleine Änderung der Phase der reflektierten

ίο Welle bei der mit »sink« bezeichneten Phasenlage eine verhältnismäßig große Frequenzänderung des Magnetrons herbeiführt.

Mit einer erfindungsgemäßen Einrichtung ist es ohne Schwierigkeit möglich, die Lage des Stiftes bezüglich des rotierenden Reflektors während des Betriebes des Ofens derart einzustellen, daß die vom Stift 4 in Richtung auf das Magnetron reflektierte Welle zusammen mit der vom Reflektor 5 reflektierten Welle eine derartige resultierende Welle in Richtung auf das Magnetron zu erzeugt, daß die Arbeitspunkte des Magnetrons in den verschiedenen Lagen des Reflektors 5 innerhalb eines Bereiches liegen, der nahe der mit »sink« in Fig. 2 bezeichneten Linie liegt. Experimente haben gezeigt, daß eine Änderung der Nutzlast im Inneren des Ofens den Arbeitspunkt des Magnetrons nur in geringem Maße beeinflussen kann, so daß der erwähnte günstige Arbeitszustand bei Belastung verschiedenster Art in etwa beibehalten wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Einrichtung zur periodischen Änderung der Frequenz des Magnetrons eines Hochfrequenzheizofens, bestehend aus einem den Heizraum und das Magnetron des Ofens verbindenden Wellenleiter, der in einer der Wände des Heizraumes endet und ein reaktives Anpassungselement enthält, das mit einer sich daran anschließenden, sich periodisch ändernden Reaktanz zusammenwirkt, dadurch gekennzeichnet, daß das reaktive Anpassungselement ein Stift (4) ist, der in den von einem Hohlleiter (2) gebildeten Wellenleiter hineinragt und in dessen Längsrichtung verschiebbar ist, und die periodisch sich ändernde Reaktanz ein periodisch bewegbarer, vor der Einkopplungsöffnung des Hohlleiters im Heizraum angeordneter Reflektor (5) ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der periodisch bewegbare Reflektor ein drehbarer Feldrührer mit einem oder mehreren schräg angeordneten, reflektierenden Flügeln ist.

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