DE1540978C3

DE1540978C3 - Einrichtung zur periodischen Änderung der Frequenz des Magnetrons eines Hochfrequenzheizofens

Info

Publication number: DE1540978C3
Application number: DE1540978A
Authority: DE
Inventors: Leo Ektorp Malmquist (Schweden)
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1964-04-07
Filing date: 1965-04-03
Publication date: 1974-05-09
Also published as: GB1068484A; CH431756A; DE1540978B2; US3370145A; NL6504180A; DE1540978A1; BE662202A; NL139434B

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 I 807 599 zeigen einen Mikrowellenherd mit einem zur Vergleichmäßigüng 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. Ib 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 F i g. 1 b 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_m!,_x/v_mi_n zwischen dem Spannungsmaximum und dem Spannungsminimum der stehenden Welle (siehe Fig.! 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 F i g. 1 b 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

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wird. Die geometrischen Orte der Punkte gleichen Jenlänge ist. Die Ausgangsleistung nimmt daher

Welligkeitsfaktors bilden in Fig. 2 konzentrische (siehe Diagramm) mit zunehmendem Welligkeitsf ak-

Kreise, die geometrischen Orte der Punkte mit dem tor zu, d. h. also, wenn eine stärkere Gesamtreflexion

gleichen Wert des Abstandes d, d. h. gleicher Phase, vorliegt. Wenn dagegen die Phase der reflektierten

radial von dem Mittelpunkt des Kreisdiagramms aus 5 Welle in dem Beispiel derart ist, daß die stehende

verlaufende gerade Linien. Ausgangsgrößen sind Lei- Welle ihr Minimum bei etwa 0,16 λ hat, nimmt die

stung und Frequenz des Magnetrons. Die geometri- Ausgangsleistung mit zunehmendem Welligkeitsfak-

schen Orte der Punkte gleicher Ausgangsleistung tor ab. Aus dem Diagramm ist weiter ersichtlich, daß

bilden durch Vollinien dargestellte Kurven F, die eine kleine Änderung der Phase der reflektierten

geometrischen Orte der Punkte mit gleicher Frequenz io Welle bei der mit »sink« bezeichneten Phasenlage

durch gestrichelte Linien dargestellte Kurven, die mit eine verhältnismäßig große Frequenzänderung des

Af bezeichnet sind. Af ist die Abweichung von der Magnetrons herbeiführt.

Sollfrequenz. Mit einer erfindungsgemäßen Einrichtung ist es Wenn das Magnetron ohne reflektierte Welle ohne Schwierigkeit möglich, die Lage des Stiftes bearbeitet, d. h. im genau angepaßten Zustand, liegt der 15 züglich des rotierenden Reflektors während des Be-Arbeitspunkt im Mittelpunkt des Kreisdiagramms triebes des Ofens derart einzustellen, daß die vom nach F i g. 2. Die Arbeitsfrequenz des Magnetrons ist Stift 4 in Richtung auf das Magnetron reflektierte dann gleich der Sollfrequenz. In dem dargestellten Welle zusammen mit der vom Reflektor 5 reflektier-Beispiel ist die Ausgangsleistung gleich 2 kW. Wenn ten Welle eine derartige resultierende Welle in Richkeine richtige Anpassung in der Energieleitung oder 20 tung auf das Magnetron zu erzeugt, daß die Arbeitsin der Belastung vorliegt und eine reflektierte Welle punkte des Magnetrons in den verschiedenen Lagen entsteht, kann dieser Mangel an Anpassung das des Reflektors 5 innerhalb eines Bereiches liegen, der Magnetron in verschiedener Weise beeinflussen, und nahe der mit »sink« in Fig. 2 bezeichneten Linie zwar in Abhängigkeit von der Phase, unter der die liegt. Experimente haben gezeigt, daß eine Änderung reflektierte Welle eine solche Phase hat, daß das 25 der Nutzlast im Inneren des Ofens den Arbeitspunkt Minimum der stehenden Welle in einem in Fig. 2 des Magnetrons nur in geringem Maße beeinflussen mit dem Wort »sink« angedeuteten Abstand liegt kann, so daß der erwähnte günstige Arbeitszustand und, wie im Beispiel dargestellt ist, etwa gleich 0,41 λ bei Belastung verschiedenster Art in etwa beibehalist, wobei λ die der Sollfrequenz entsprechende WeI- ten wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

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 g e k e η η - , zeichnet, 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.