DE1790303B1 - Mikrowellenofen mit einem rotierenden Reflektor in der Speiseleitung - Google Patents
Mikrowellenofen mit einem rotierenden Reflektor in der SpeiseleitungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen Mikrowellenofen mit einer mit leitenden Wänden versehenen Ofenkammer,
mit einer mit der Ofenkammer verbundenen Speiseleitung, wodurch die Einspeisung von Mikrowellenenergie
von einer Quelle, z. B. einem Magnetron, durch die Speiseleitung hindurch die Ofenkammer gestattet wird,
und mit einem Reflektor, der eine in der Speiseleitung
um eine Achse rotierende leitende Platte umfaßt.
Bei bekannten Mikrowellenofen werden innerhalb der Ofenkammer infolge der Reflektion der eingespeisten
Mikrowellen z. B. an den Hohlraumwänden stehende Wellen erzeugt, was an verschiedenen Stellen
innerhalb der Ofenkammer zu niedrigen und hohen Intensitäten des elektrischen Feldes führt. Dies wiederum
bewirkt eine ungleichmäßige Wärmeverteilung innerhalb der Ofenkammer.
Um dies zu vermeiden, ist es im allgemeinen üblich, die Zahl der innerhalb des Hohlraumes erregten Wellenarten
durch zusätzliche feste oder bewegliche Elemente zu erhöhen. Dies ist möglich, da ein Hohlraum
mit unterschiedlicher Länge. Breite und Höhe, bei dem alle Ausmaße gegenüber der Wellenlänge groß sind,
eine große Zahl verschiedener Wellenarten aufnehmen kann. Durch Überlagerung elektrischer Felder vieler
unterschiedlicher Weüenarten ergibt sich eine gleichmäßigere Verteilung des elektrischen Feldes als bei nur
einer einzigen Wellenart.
Eine Lösung dieses Problems bestand darin, innerhalb des Hohlraumes einen rotierenden Flügelreflektor
anzuordnen, der die innerhalb des Hohlraumes auftretende Mikrowellenenergie reflektierte. Durch Drehen
des Reflektors wurden die Bereiche hoher und niedriger Feldintensität, d. h. die heißen und kalten Bereiche,
zu verschiedenen Stellen der Ofenkammer geführt und jeder Teil eines großen Speisestückes erhielt so im Mittel
nahezu den gleichen Wärmeenergiewert, da er nacheinander den Feldern mit hoher und niedriger
Energie ausgesetzt war.
Nachteilig war, daß zusätzlicher Raum innerhalb der Ofenkammer zur Unterbringung des Reflektors erforderlich
war. LIm diesen Verlust an Nutzraum zu vermeiden, hat man eine leitfähige rechteckige Flügelplatte
innerhalb der Speiseleitung drehbar angebracht, die die Mikrowellenenergiequelle mit der Ofenkammer
koppelt, wobeidie durch die Flügelplatte laufende Drehachse gegenüber dem Mikrowellendurchgang zwisehen
der Speiseleitung und der Ofenkammer steht (US-PS 2 909 635).
Nachteilig ist hier, daß ein unangemessen großes Spannungsverhältnis der stehenden Welle entsteht,
wenn die Flügelplatte in eine quer zu den Seiten der Speiseleitung liegende Stellung gebracht wird, wodurch
die Übermittlung der Mikrowellenenergie in die Ofenkammer vollständig abgeschnitten wird. Die Mikrowellenenergie
wird dann über die Speiseleitung zu der Mikrowellenquelle zurückreflektiert. Die reflektierte
Energie kann bewirken, daß ein als Quelle dienendes Magnetron »modifiziert wird« oder unter einer unerwünschten
Bedingung arbeitet, und bewirkt dadurch gewöhnlich die Zerstörung des Magnetrons. Überdies
wird die ganz Querplatte eines derartigen Reflektors um ihre eigene Achse gedreht. Ein Teil der auf und um
die Achse angeordneten Platte verbleibt damit quer zur Breite oder im Zentrum der Speiseleitung. Damit wird
die Variation der Phase der sich durch die Speiseleitung ausbreitenden Wellen und damit der Blindanteil am
Eingang der Speiseleitung (von der Mikrowellenquelle aus gesehen), begrenzt. Wünschenswerterweise sollte
der periodische Phasenwechsel in erlaubten Grenzen jedoch möglichst groß sein, während der Wechsel in
dem Spannungsverhältnis der stehenden Welle, wie sich durch die Mikrowellenquelle »gesehen« wird, möglichst
klein sein sollte, um eine ausreichende Frequenzvariation des Magnetrons und somit verschiedene Frequenzen
in der Ofenkammer und damit eine große Zahl
verschiedener darin erregter Wellenarten /u bewirken, während die Quelle selbst vor der reflektierten Energie
möglichst geschützt wird. Infolge des begrenzten Phasenwechsels ist daher die Flügelplatte für eine gleichmäßige
Aufheizung innerhalb des Hohlraumes nur begrenzt geeignet.
Aus der FR-PS 1 341 837 ist ein Mikrowellenofen bekannt,
bei dem ein Reflektor ebenfalls innerhalb der Zuführungshohlleitung angebracht ist, und zwar so, daß
die Verbindung zwischen Mikrowellenquelle und Ofenraum nicht blockiert wird. Dadurch wird zwar erreicht,
daß eine Beschädigung des Magnetrons durch vollständige Reflektion der Mikrowellenenergie zur Quelle
vermieden wird, jedoch ist die Energieverteilung innerhalb des Ofenraumes immer noch nicht optimal.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, die Energieverteilung innerhalb des Ofenraumes noch gleichmäßiger
zu machen. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß mindestens zwei Mikrowellendurchgänge
vorgesehen sind, von denen einer näher an der Quelle als der Reflektor liegt, während der andere
Durchgang weiter von der Quelle entfernt liegt als der ^fc Reflektor, gesehen in Richtung der Ausbreitungsrich-
^^ tung der Mikrowellenenergie durch die Speiseleitung.
Die Anordnung von mindestens zwei Mikrowellendurchgängen statt wie beim letztgenannten Stand der
Technik nur eines Durchganges, erhöht die gegenseitige Interferenz der durch diese Durchgänge hindurchtretenden
Wellen und bewirkt damit vorteilhafterweise eine noch gleichmäßigere Energieverteilung innerhalb
des Ofenraumes, so daß z. B. Speisen sehr gleichmäßig erhitzt werden.
Weitere Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der beiliegenden
Darstellung von Ausführungsbeispielen sowie aus der folgenden Beschreibung. Es zeigt
F i g. 1 eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Mikrowellenofens, und
F i g. 2 eine perspektivische Ansicht eines Halteteiles für die leitfähige Platte sowie eine alternative Ausgestaltung
des Halteteiles.
F i g. 1 zeigt einen Mikrowellenofen mit einer Ofenkammer 1, der durch leitfähige Wände begrenzt ist und
»eine Tür 2 enthält, durch die zu erwärmende Gegenstände in die Ofenkammer gebracht werden können.
Eine Energiequelle 3 für Mikrowellen, die ein übliches Magnetron sein kann, ist durch eine Speiseleitung 4 mit
der Ofenkammer verbunden. Die Speiseleitung 4 ist mit einem aufgebrochenen Teil dargestellt, um die inneren
Elemente klarer darzustellen. Die Speiseleitung 4 ist mit einem Paar Mikrowellendurchgängen oder Irisblenden
6 und 7 versehen, durch die die Mikrowellenenergie von der Quelle 3 an die Ofenkammer gekoppelt
wird. Der Durchgang 6 besteht bekanntermaßen aus einer genau ausgesparten Irisblende und enthält
zwei quer zu der Speiseleitung angeordnete Schlitze. Der zweite Durchgang 7 ist von dem bekannten Typ
einer Resonanz-Irisblende. Diese Durchgänge werden später im Detail genauer beschrieben. Ein kurzgeschlossenes
oder abgeschlossenes Ende 8 begrenzt die Speiseleitung 4.
Wie dargestellt, können die Mikrowellendurchgänge 6 und 7 offen sein oder sie können mit einem Material
dicht abgeschlossen sein, das für Mikrowellen durchlässig aber für Dampf undurchlässig ist, um zu verhindern,
daß Dämpfe, z. B. Speisedämpfe, in die Speiseleitung eintreten.
Die Speiseleitung 4 enthält überdies ein Halteglied 9, das aus einem für Mikrowellenenergie durchlässigen
Material besteht. In einem vorzugsweisen Beispiel hat das Halteteil 9 die Geometrie eines Zylinders. Eine
längliche, leitfähige Platte 11, die die Mikrowellenenergie reflektiert, wird durch das Teil 9 gehaltert. Die leitfähige
Platte 11 wird von elektrisch isolierendem Material, wie z. B. einem einhüllenden, nicht dargestellten
Stoff bedeckt, der eine hohe Durchschlagsfestigkeit hat, um mögliche Bogenentladung zwischen der leitfähigen
Platte 11 und den leitfähigen Wänden der Speiseleitung
zu verhindern. In dem vorzugsweisen Ausführungsbeispiel ist das Halteteil 9 aus einem gewöhnlich mit dem
Warenzeichen TEFLON bezeichneten Material hergestellt. Statt dessen können auch andere ähnliche Materialien,
wie z. B. Nylon oder Polypropylen, benutzt werden.
Das Halteteil 9 und somit die dieses berührende leitfähige Platte 11 sind innerhalb der Speiseleitung 4 zur
Rotation um eine zwischen der ersten Irisblende 6 und der zweiten Irisblende 7 oder dem abgeschlossenen
Ende 8 angeordneten Achse befestigt. In dem bevorzugten Beispiel wird, wie gezeigt, die drehbare Befestigung
des Teiles 9 durch ein Bohrloch 10 in dem Glied 9 gewährleistet und durch eine Kupplungswelle 14 mit
einem äußeren Gewindeteil 15 und einem Bohrloch 16. Die Speiseleitung 4 enthält ein nicht dargestelltes, in
Ausfluchtung mit dem Bohrloch 10 des Teils 9 befindliches Loch. Die Welle 14 ist drehbar in dem Loch 10
und erstreckt sich durch das Loch in der oberen Wand der Speiseleitung 4. Die obere Wand der Speiseleitung
stößt an eine durch ein vergrößertes oberes Teil der Welle 14 gebildete Schulter und wirkt als tragende
Oberfläche. Es ist jedoch offensichtlich, daß eine Unterlagscheibe benutzt werden kann, um als tragende Oberfläche
zu wirken, wenn diese zwischen der oberen Wand der Speiseleitung und der Schulter der Welle 14
angeordnet wird. Die Welle des kleinen elektrischen Motors 12 ist an die Welle 14 angekuppelt, um das Halteteil
9 in Umdrehung zu bringen, sobald die Motorwelle 13 in das Bohrloch 16 der Kupplungswelle 14 eingreift.
Da das Glied 9 und die leitfähige Platte 11 relativ leicht sind, wird von dem Motor 12 nur ein sehr kleines
Drehmoment gefordert. Somit kann der Motor 12 ein in seinen Ausmaßen kleiner, relativ preiswerter und mit
nur einem Bruchteil einer Pferdestärke ausgerüsteter Motor sein.
Geeignete, nicht dargestellte Klammern halten den Motor 12 in einer geeigneten Stellung zu dem Ofen.
Obwohl F i g. 1 nur einen besonderen Typ für eine drehbare Befestigung des Halteteils 9 mit der daran
befindlichen leitfähigen Platte 11 zeigt, versteht es sich, daß andere Wellen bzw. Achsenformen, wie z. B. eine
nicht leitfähige, sich ganz durch das Teil 9 erstreckende Welle statt dessen benutzt werden kann, die durch in
oberen und unteren Wänden der Speiseleitung 4 angeordnete Halterungen getragen wird.
Die Speiseleitung 4 ist an der oberen Wand der Ofenkammer 1 mittels eines Flansches 5 befestigt. Dieser
Flansch ist in üblicher Weise an der Wand der Ofenkammer dichtend angebracht, um zu verhindern,
daß Mikrowellenenergie nach außen abfließt. In dem bevorzugten Beispiel enthält die obere Wand der Ofenkammer
1 außerdem Mikrowellendurchgänge, die identisch mit den Irisblenden 6 und 7 sind und unter diesen
liegen, um den Durchgang der Mikrowellenenergie von der Speiseleitung in die Ofenkammer zu ermöglichen.
Es versteht sich jedoch, daß auch andere Formen äquivalenter Mikrowellendurchgänge benutzt werden kön-
nen. Zum Beispiel kann die obere Wand der Ofenkammer 1 einen großen ausgeschnittenen Teil enthalten,
der der Gestalt der Speiseleitung 4 entspricht. Die die Durchgänge 6 und 7 enthaltende Speiseleitung 4 wird
dann direkt über oder innerhalb dieser Öffnung angeordnet. Entsprechend der Lehre der vorliegenden
Erfindung können außerdem die im Abstand voneinander angeordneten Irisblenden 6 und 7 von anderer Gestalt
oder Abmessungen als in dem bevorzugten Beispiel der F i g. 1 dargestellt sein und können aus vielen
Formen verteilter Durchgänge bestehen. Auch trügt das Teil 9 vorzugsweise die leitfähige Leiste 11 in
einem Abstand von etwa einer viertel Hohlleiterwellenlänge bei der Sollfrequenz (design frequency) von
der Achse. Aber dieses Teil kann auch von irgendeiner anderen gewünschten Gestall sein, da die einzige wesentliche
Forderung bezüglich der Gestalt die ist, daß das Teil die leitfähige Platte 11 zur Rotation innerhalb
der Speiseleitung um eine Achse tragt, die anders als eine durch die leitfähige Platte 11 laufende Achse ist, in
der bekannten Technik als »Flügelrad« bekannt.
Die Ofenkammer 1 ist in üblicher Weise aus korrosionsbeständigem Stahl hergestellt. Obwohl der korrosionsbeständige
Stahl Mikrowellenenergie reflektiert, ist er im Vergleich mit anderen Metallen relativ verlustreich
und erfordert somit zu jeder Zeit eine gewisse Zufuhr zu der Mikrowellenenergiequelle 3, sogar wenn
keine Ladung oder Gegenstände innerhalb der Ofenkammer erwärmt werden müssen. Dieses Charakteristikum
erfordert somit einen gewissen Grad von Überlastungsschutz für das Magnetron 3.
Die Mikrowellenquelle, wie z. B. das Magnetron 3, ist schematisch in F i g. 1 dargestellt. Es ist in bekannter
Weise mit einer elektrischen Energiequelle verbunden, die das Magnetron in üblicher Weise in Betrieb hält.
Ebenso ist der Motor 12 mit einer Wechselstromquelle verbunden. Einzelheiten der Schaltung einschließlich
der üblichen Schalter, Stromunterbrecher und Einzelheiten des Speisegerätes wurden übersprungen, da sie
dem Durchschnittsfachmann wohl bekannt sind. Sie sind in herkömmlicher Weise angeschlossen und würden
zum Verständnis der Erfindung nichts beitragen.
Auf die Erregung der Quelle 3 hin erzeugt letztere Mikrowellenenergie, die sich entlang der Speiseleitung
4 ausbreitet und durch die Irisblenden 6 und 7 in die Ofenkammer 1 eintritt. Der Motor 12 dreht das Halteteil
9 und bewegt die längliche, leitfähige Platte 11 innerhalb der Speiseleitung 4 auf einem Kreis. Man erkennt,
daß sich die leitfähige Platte 11 durch Stellungen dreht, in denen sie sich im wesentlichen parallel zu den
Seitenwänden der Wellenführung befindet. Dann läuft die Mikrowellenenergie von der Quelle 3 durch die beiden
Irisblenden 6 und 7 in den Hohlraum 1. Die leitfähige Platte 11 dreht sich auch durch Stellungen, in denen
sie sich im wesentlichen parallel zu dem abgeschlossenen Ende 8 der Speiseleitung 4 befindet und blockt
dann im wesentlichen die Mikrowellenenergie von der Irisblende 7 ab. Diese letzten Positionen werden von
der Platte 11 bei zwei verschiedenen Stellungen eingenommen.
Bei der einen Stellung ist die Platte 11 nahe der Irisblende 7, und bei der anderen Stellung ist sie
näher an der irisblende 6. Der Abstand zwischen diesen beiden Stellungen entspricht einem vollen Durchmesser
des zylindrischen Teiles 9. Vorzugsweise ist dieser Abstand etwa eine halbe Hohlleiterwellenlänge bei der
Sollfrequenz. Während sich somit die Platte 1 in der oben beschriebenen Weise dreht, ändert sich die Impedanz
der Hohlleitcrwelle, und unterschiedliche Leistungswerte der Mikrowellen werden durch die jeweilige
Irisblende 6 oder 7 im Verlauf dieser Drehung gerichtet.
Ein Magnetron hat einige eigentümliche Charakteristik», die für die vorliegende Erfindung von Bedeutung
sind. Bekanntermaßen hängt die Betriebsfrequenz des Magnetrons von der Verbrauchelimpedanz ab, wobei
man bei der vorliegenden Erfindung als Verbraucher diejenige Belastung versteht, die am Eingang der Speiseleitung
4 von dem Magnetron »gesehen« wird. Für besondere Magnetrons sind diese Charakteristika
durch das bekannte Rieke-Diagramm graphisch dargestellt. Die Charakteristika, wie z. B. der Leistungsausgang
und die Oszillationsfrequenz des Magnetrons, sind auf dem Rieke-Diagramm als Funktion der Größe und
der Phase des Spannungsverhältnisses der stehenden Welle (VSWR) aufgetragen.
Jedes Magnetron hat ein Gebiet, in dem ein Betrieb möglich ist, bei welchen die Größe des Spannungsverhältnisses
der stehenden Welle und dessen Phase bewirken, daß das Magnetron in einer »anderen Wellenart«
oder bei einer unerwünschten Frequenz arbeitet. Der Dauerbetrieb in diesem Gebiet bewirkt die Zerstörung
des Magnetrons. Auch dieses Gebiet ist auf dem Rieke-Diagramm markiert. Es sind somit Vorkehrungen
getroffen worden, um irgendeinen Wechsel in der von dem Magnetron »gesehenen« Belastung zu verhindern,
der bewirkt, daß die Größe der Phase des Spannungsverhältnisses der stehenden Welle in diesem unerwünschten
Bereich erscheint. Im Falle der vorliegenden Erfindung verhindert die Lage des Mikrowellendurchganges,
wie z. B. der Irisblende 6, die näher an dem Eingangsende der Speiseleitung 4 als an der reflektierenden,
leitfähigen Platte 11 liegt, daß das Spannungsverhältnis der stehenden Welle unangemessen
groß wird. Die leitfähige Platte 1 blockt unabhängig von ihrer Lage die Mikrowellenenergie nicht von der
Irisblende 6 ab. Diese Tatsache steht in beachtlichem Gegensatz zu den »Flügelrad«-Anordnungen der bekannten
Technik, die zwischen der Quelle und dem Mikrowellendurchgang angebracht sind. Bei gewissen
Winkelstellungen reflektieren derartige »Flügelräder« die ganze sich entlang der Wellenführung ausbreitende
Energie vollständig zurück zu der Quelle und schaffen dadurch ein unangemessen großes Spannungsverhältnis
der stehenden Welle. Ein derartig hohes Spannungsverhältnis der stehenden Welle (VSWR) bewirkt
bei Zusammenfallen mit einem unvorhergesehenen Phasenschieben, daß das Magnetron in dem unerwünschten
Bereich arbeitet.
Ein zweiter Effekt erscheint, sobald sich die längliche
Platte 11 um die Achse der Welle 14 zwischen der Irisblende 6 und dem abgeschlossenen Ende 8 der Speiseleitung
4 dreht. Dieser Effekt besteht in dem Frequenzwechsel des Magnetrons 3, der durch den Impedanzwechsel
der durch das Magnetron 3 »gesehenen« Belastung bewirkt wird. Dieses in der Technik gewöhnlich
als Frequenz-»Verstimmung« bekannte Phänomen ist auch mit einem Rieke-Diagramm demonstrierbar. Der
Begriff »Verstimmen« hat eine sehr technische Bedeutung, da er den Frequenzwechsel anzeigt, der durch
einen Wechsel in der VSWR-Phase des Spannungsverhältnisses der stehenden Welle bewirkt wird, der als
der Abstand des Knotens oder Spannungsminimums, ausgedrückt in Bogenlängen oder Wellenlängen, von
dem Magnetroneingang definiert wird, während das Spannungsverhältnis der stehenden Welle bei einer
Größe von 1.5 gehalten wird. Es ist hier jedoch in
einem weiteren Sinne gemeint, d. h. es wird zur Bezeichnung des Frequenzwechsels benutzt, der durch
einen VSWR-Wechsel oder einen VSWR-Phasenweehsel oder beide erzeugt ist.
Bei der vorliegenden Erfindung fand man. daß die Änderung in dem Spannungsverhältnis der stehenden
Welle, die durch die Gegenwart eines Reflexionskörpers innerhalb der Wellenführung als Teil der von dem
Magnetron »gesehenen« Belastung, wie z. B. einer Platte 11, bewirkt wird, mehr von der Höhe derartiger Platten
abhängt. Ferner fand man. daß der VSWR-Phasenwechsel des Spannungsverhältnisses der stehenden
Welle, wieder als Teil der von dem Magnetron 3 »gesehenen« Belastung mehr von der Länge der quer zur
Breite der Wellenführung angeordneten leitfähigen *5
Platte, wie z. B. dem Teil der Länge der Platte 11, abhängt, die in eine Position quer zur Breite der Wellenführung
gedreht ist. In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist es erwünscht, daß die Länge der Platte 11
einen Wert von ungefähr einem Drittel des Umfanges ao
des Halteteiles beträgt, das die leitfähige Platte trägt oder mit anderen Worten etwa gleich der Breite der
Speiseleitung ist. Es gibt zwei im wesentlichen parallele Stellungen, d. h. soweit eine gekrümmte Platte parallel
sein kann, und zwar parallel zu dem abgeschlossenen *5 Ende 8 der Speiseleitung, wo eine maximale Phasenschiebung
erreicht wird, und dann in eine Stellung im wesentlichen parallel zu den Seitenwänden der Speiseleitung
4, wo eine minimale Phasenschiebung erhalten wird. Diese Drehung der Platte U bewirkt eine sehr
große Änderung in der VSWR-Phase des Spannungsverhältnisses der stehenden Welle, das von dem Magnetron
»gesehen« wird, und zwar zwischen den Minimum-Maximum-Werten in der Phase des Spannungsverhältnisses der stehenden Welle.
Bei einer leitfähigen Platte von einer Länge, die größer als ein Drittel des Umfanges des Trägerzylinders ist
oder größer als die Breite der Speiseleitung, versteht es sich, daß ein gewisser bedeutender Teil davon immer
quer zur Breite der Speiseleitung 4 hervorragt und deshalb ein gewisser Wert der VSWR-Phase oder Drosselwert
größer bleibt als ein minimaler, auf andere Weise möglicher Wert. Das Vorhandensein eines größeren
Minimalwertes der VSWR-Phase ergibt deshalb eine kleinere Phasenänderung, z. B. eine kleinere Differenz
zwischen der Maximal- und Minimal-VSWR-Phase, die während der Drehung der Platte 11 von dem Magnetron
»gesehen« wird. Dieselbe Reduktion ergibt sich, wenn die längliche Platte eine im wesentlichen kürzere
Länge als die Breite der Speiseleitung hat, die Maximal-VSWR-Phasenschiebung
wird unter solchen Umständen jedoch reduziert.
Ferner sind in dem bevorzugten Beispiel die Kanten der leitfähigen Platte 11 abgeschrägt, wodurch die
Höhe der leitfähigen Platte 11 an diesen Teilen wirksam verändert wird. Sobald sich deshalb die Platte 11
aus einer im wesentlichen zu den Seitenwänden der Speiseleitung 4 parallelen Stellung, die quer zur Breite
der Speiseleitung 4 liegt, fortlaufend in eine Sperrstellung parallel zu dem abgeschlossenen Ende 8 dreht,
verändert sich das Spannungsverhältnis der stehenden Welle in der Größe, und zwar wegen seiner Abhängigkeit
von der Höhe der leitfähigen Platte während der Zeitdauer, in welcher die leitfähige Platte 11 zuerst
quer zur Breite der Speiseleitung gedreht wird. *5
Die Frequenz des Magnetron 3 wird somit über einen großen Bereich »verstimmt«, sobald die Platte 11
beim Drehen ihrer Position wechselt. Neben dem Vorhandensein verschiedenenr Frequenzen, die sich entlang
der Speiseleitung 4 durch die Irisblende 6 und 7 in die Ofenkammer 1 hinein ausbreiten und die entweder
durch dieses »Verstimmen« oder durch Verändern des Magnetron-Anodenstromes bewirkt werden, entstehen
große Veränderungen in den Wellenarten, die sich zeitweilig innerhalb der Ofenkammer 1 befinden. Dies verhindert
die Entstehung einer Feldverteilung einer stehenden Welle einer einzelnen Wellenart und der Charakteristik
einer einzelnen Frequenz, die zu der Entstehung heißer und kalter Bereiche führt, da sich dieses
zufällige Schema verändert, sobald die leitfähige Platte 11 durch ihre verschiedenen Positionen gedreht wird.
Ein während der Drehung der leitfähigen Platte 11 zusätzlich zur VSWR-Änderung und VSWR-Phasenänderung
auftretender Effekt besteht in der Phasenänderung der augenblicklich zwischen der ersten Irisblende
6 und der zweiten Irisblende 7 erzeugten Mikrowellenenergie. Da die Platte 11 wie eine zwischen zwei Stellungen
entlang einer Förderleitung, hier Speiseleitung 4, variable Impedanz wirkt, ändert die Impedanzänderung,
die durch die Platte 11 hervorgerufen wird, die Phase des augenblicklichen Mikrowellenfeldes an einer
Lage relativ zu einer anderen entlang der Speiseleitung. Wenn man somit die aus den Irisblenden 6 und 7
herausströmende, kombinierte Wellenfront der Mikrowellenenergie betrachtet, versteht es sich, daß Phasenvariationen
zwischen den zwei Irisblenden ein maximales Feld in der Ofenkammer erzeugen, das mit der Lage
oder Position entlang der Kammerwand in einer Weise variiert, die ähnlich der Phasennachstellung zahlreicher
Radiofrequenzantennen ist. Wie ersichtlich, hat die von dem Hohlraum getragene Wellenart ihr Maximum
oder ihren Wellenbauch an derselben Stelle, an der das damit gekoppelte Feld sein Maximum hat. Sobald somit
der Punkt des Feldmaximums verschoben wird, werden verschiedene Wellenarten angekoppelt und für kurze
Zeit von der Ofenkammer aufgenommen.
Obwohl die Arbeitstheorie mach der Erfindung zur Zeit unsicher und ungewöhlich komplex ist, ist die
obenstehende Beschreibung der Tätigkeit die bestmögliche. Sie basiert auf bekannten Phänomenen, um Verständnis
für die ungewöhnlich komplexen Verhältnisse zu schaffen, die zur Kontrolle des Erfolges der Erfindung
auftreten und die normalerweise einen empirisch bestimmten, optimalen Aufbau erfordern. Die durch die
Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung erzeugte Gleichmäßigkeit der Beheizung ist sicher den
Vorrichtungen, wie z. B. dem »Flügelrad«, das bis jetzt zur Verfügung stand, überlegen.
F i g. 2 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung, in dem die drehbare, leitfähige Platte innerhalb
der Speiseleitung 4 in der gleichen Weise angeordnet ist wie das entsprechende in F i g. 1 gezeigte Element.
In dem in F i g. 2 gezeigten Beispiel ist jedoch eine Nut 18 in das Halteteil 9' entlang einer zylindrischen Fläche
unter einem bestimmten radialen Abstand von dem Bohrloch 10' eingeschnitten, der kleiner als der Radius
des zylindrischen Teiles des isolierenden Körpers des Teiles 9 ist. Diese Nut 18 ist von einer solchen Länge
und Tiefe, daß sie die längliche, leitfähige Platte 11 aufnehmen
kann. Die leitfähige Platte und der verbleibende Teil der Nut 18' sind mit einem geeigneten, einhüllenden
Material 19 bedeckt, das eine hohe Durchschlagfestigkeit hat. Bei dieser Anordnung wird die leitfähige
Platte 11' mehr für die Dauer und in festerer Weise von dem Halteteil 9' getragen. Sowohl das Halteteil
9' als das einhüllende Material 19 sorgen für die
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Verhinderung irgendeiner elektrischen Bogenentladung zwischen der leitfähigen Leiste 11' und den Wänden
der Wellenführung 4. Die Gestalt des Teiles 9' wird dadurch gebildet, daß ein Zylinder von zwei parallel
zueinander angeordneten, axail ausgerichteten Ebenen geschnitten wird, wobei jede der Ebenen in einem Abstand,
kleiner als der Zylinderradius, von der Zylinderachse angeordnet ist. Das Teil 9' hat somit zwei zylindrische
und zwei flache Seiten 17 und 20. Der Vorzug dieser Gestalt dient zur vereinfachten Herstellung der
Vorrichtung gemäß der Erfindung.
Bei einer derartigen Herstellungsart wird zuerst die Speiseleitung 4 einschließlich der Irisblende 6 und 7.
wie in Fig. 1 gezeigt ist, gebildet. Um das Halteteil 9'
mit der leitfähigen Platte W in die Speiseleitung einzusetzen,
ist der Zylinderdurchmesser etwas kleiner als das größere Maß des rechteckig geformten Durchganges
7 gemacht, während der Abstand zwischen den beiden parallelen, flachen Seiten 17 und 20 etwas kleiner
als das kleine Maß des rechteckigen Durchganges 7 gebildet ist. Folglich kann das Teil 9' durch die Irisblende
7 von Hand in die Speiseleitung 4 eingesetzt und so in Stellung gebracht werden, daß sein Bohrloch 10' an
dem nicht dargestellten, in der oberen Wand der Speiseleitung angebrachten Loch erscheint. Die Welle 14
kann dann gängig in dem Bohrloch 10' angebracht sein, um das alte Teil 9' an Ort und Stelle zu halten, bis andere
Vorgänge den Herstellungsprozeß vervollständigen. Obwohl diese Herstellungsart beschrieben worden ist.
wird damit nicht beabsichtigt, die Erfindung oder die Methode, mit der die Vorrichtung gemäß dieser Erfindung
hergestellt wird, zu beschränken.
Es werde wieder Bezug genommen auf das in F i g. 1 dargestellte bevorzugte Beispiel, bei dem Mikrowellendurchgänge
benutzt werden, wie oben erwähnt, in Form einer verteilten Einspeisung, die einen ersten
Durchgang oder eine Irisblende enthält, die als eine genau ausgesparte Irisblende bekannt ist und durch die
zwei engen Nuten 6 quer zur Breite der Speiseleitung gebildet wird, und einen zweiten Durchgang oder Irisblende,
die als Resonanz-Irisblende bekannt ist und durch die rechteckige Öffnung 7 gebildet wird, deren
Zentrum nahezu eine halbe Wellenlänge bei der Sollfrequenz von dem effektiven Meßpunkt der genau ausgesparten
Irisblende 6 liegt und nahezu eine viertel Wellenlänge bei der Sollfrequenz von dem kurzgeschlossenen
oder abgeschlossenen Endteil 8 der Speiseleitung 4 liegt. Die kürzere Seite der rechteckigen Öffnung
7 läuft quer zur Breite der Speiseleitung 4. Der Vorzug dieses Typs der verteilten Einspeisung ist zweifach.
Erstens hilft es bei der Einspeisung gleicher Energiewerte an beiden Stellungen entlang der oberen
Wand der Ofenkammer, wenn die leitfähige Platte in eine Stellung parallel zu den Längswänden der Speiseenergie
durch die Öffnung 7, da eine wesentlich höhere Impedanz von der Mikrowellenenergie »gesehen«
wird, wenn sie versucht, diese Öffnung zu passieren und weiter entlang der Wellenführung zu laufen. Im wesentlichen
ist dies einer nach einer viertel Wellenlange kurzgeschlossenen Abzweigleitung äquivalent, die in
der Leitungstheorie bekannt ist. Bei dem bevorzugten Beispiel ist es eher wünschenswert, eine Resonanz-irisblende
7 zu haben, die angrenzend an das abgesehlossene Ende 8 der Wellenführung angeordnet ist. als eine
genau ausgesparte Irisblende 6.
Die schmalen Nuten 6 begünstigen bekanntermaßen den Durchtritt des elektrischen oder E-Feldes, während
die Resonanz-Irisblende 7 den Durchtritt des magnetisehen
oder /7-Feldes von der Wellenführung in den Hohlraum begünstigt, obwohl auch gewisse Werte des
anderen Feldes, insbesondere durch die Irisblende 7. hinzugeführt werden. Die die Mikrowellenenergie von
der Quelle 3 an die Ofenkammer 1 koppelnde Speiseleitung 4 ist dazu bestimmt, die Ausbreitung zwischen
ihnen zu unterstützen, wobei es sich bekanntermaßen um eine transversale elektrische Welle handelt, z. B. um
eine fortschreitende Welle mit einem elektrischen Feld £ und einem magnetischen Feld //. Das magnetische
Feld H hat einen Vektor in Ausbreitungsrichtung und der Vektor des elektrischen Feldes E liegt völlig quer
zur Ausbreitungsrichtung. Im besonderen ist die Speiseleitung bevorzugt dazu bestimmt, die Energieausbreitung
in der ΓΕοι-Art zu unterstützen. Viele Standardtexte
der Wellenführungen beziehen sich auf die mathematische Analyse derartiger Phänomene. Außerdem
ist eine Ofenkammer, wie sie z. B. in F i g. 1 gezeigt ist. in der Lage, verschiedene Arten der Feldverteilung aufzunehmen,
und zwar in Abhängigkeit davon, ob ein E-FeId oder ein /-/-Feld von der Wellenführung an den
Hohlraum gekoppelt wird. Durch das Einspeisen eines Ε-Feldes an einer Stelle und eines //-Feldes an einer
anderen Stelle wird deshalb eine größere Zahl von Wellenarten erregt, und das gewünschte Ergebnis, die
Zahl der erregten Wellenarten zum Erhalten einer gleichmäßigen Erwärmung möglichst groß zu machen,
wird erreicht. Das ist im allgemeinen auf andere Weise bei zwei Kopplungen nicht möglich, wobei beide das E-
oder H-FeId koppeln oder begünstigen.
Ferner besitzt ein Hochfrequenzdurchgang, wie z. B. die beschriebenen Irisblenden, bekanntermaßen einen
Strahlungswiderstandswert, der zum Teil durch die Maße des Durchganges und der Frequenz der Mikrowellenenergie
bestimmt wird. Da es erwünscht ist, die Mikrowellenleistung gleichmäßig über die Ofenkammer
zu verteilen, ist es erwünscht, gleiche Werte der durch die beiden Irisblenden 6 und 7 in die Ofenkammer
eintretenden Leistung zu haben. Es wäre nicht möglich, wenn die beiden Irisblenden einen gleichen
45
leitung 4 gedreht wird; und zweitens trägt es dazu bei, 55 Strahlungswiderstandswert hatten, da in diesem Falle
die Zahl der in der Ofenkammer erzeugten Wellenarten auf maximale Höhe zu bringen. Jede dieser Funktionen
vergrößert die Gleichfömigkeit der Erwärmung der in der Ofenkammer untergebrachten Gegenstünde.
Die Gegenwart des kurzgeschlossenen Wellenführungsendes
8 erhöht die Einspeisung der Mikrowellenmehr Leistung durch die erste Irisblende und weniger
durch die zweite angekoppelt würde. Deshalb sind die Irisblenden in dem bevorzugten Beispiel, das eine verteilte
Einspeisung benutzt, so dimensioniert, daß sie bei Betriebsfrequenz einen ungleichen Strahlungswiderstand
besitzen.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (9)
1. Mikrowellenofen mit einer mit leitenden Wänden versehenen Ofenkammer, mit einer mit der
Ofenkammer verbundenen Speiseleitung, wodurch die Einspeisung von Mikrowellenenergie von einer
Quelle, z. B. einem Magnetron, durch die Speiseleitung hindurch in die Ofenkammer gestattet wird.
und mit einem Reflektor, der eine in der Speiseleitung um eine Achse rotierende leitende Platte umfaßt,
gekennzeichnet durch mindestens zwei Mikrowellendurchgänge, von denen einer (6,6)
näher an der Quelle (3) als der Reflektor (9,11) liegt,
während der andere Durchgang (7) weiter von der Quelle (3) entfernt liegt als der Reflektor (9. 11).
gesehen in Richtung der Ausbreitungsrichtung der Mikrowellenenergie durch die Speiseleitung (4).
2. Mikrowellenofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß ein Mikrowellendurchgang zwei Schlitze (6, 6) umfaßt, die sich über die Breite der
Speiseleitung (4) erstrecken, und daß ein anderer Mikrowellendurchgang (7) eine rechteckige Öffnung
umfaßt.
3. Mikrowellenofen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte (11) des Reflektors
die Form eines zylindrischen Streifens oder einer zylindrischen Platte hat, wobei die Zylinderachse
mit der Rotationsachse zusammenfällt.
4. Mikrowellenofen nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser des Zylinders
(9) einer halben Hohlleiterwellenlänge der Mikrowellenenergie unter Betriebsbedingungen entspricht.
5. Mikrowellenofen nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Reflektor
ein Halteteil (9) umfaßt, der die leitende Platte (11) trägt und aus einem Material hergestellt ist, das aus
im wesentlichen für Mikrowellenenergie durchlässigem Material hergestellt und drehbar innerhalb der
Speiseleitung (4) angeordnet ist,
6. Mikrowellenofen nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Halteteil (9) ein für die Rotation
um seine Achse befestigter Zylinder ist, an dessen zylindrischer Fläche der leitende Streifen oder
die Platte (11) befestigt ist.
7. Mikrowellenofen nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Halteteil (9) einen zylindrischen
Schlitz (18) aufweist, der konzentrisch zu der Rotationsachse liegt, wobei der Schlitz (18) die Platte
(11) aufnimmt.
8. Mikrowellenofen nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch abgeschrägte Kanten
der Platte (11).
9. Mikrowellenofen nach einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch ein Kurzschlußende (8)
der Speiseleitung (4).
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19671790303 DE1790303C2 (de) | 1967-11-30 | 1967-11-30 | Mikrowellenofen mit einem rotierenden Reflektor In der Speiseleitung |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19671790303 DE1790303C2 (de) | 1967-11-30 | 1967-11-30 | Mikrowellenofen mit einem rotierenden Reflektor In der Speiseleitung |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE1790303B1 true DE1790303B1 (de) | 1975-01-09 |
DE1790303C2 DE1790303C2 (de) | 1975-08-21 |
Family
ID=5706984
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19671790303 Expired DE1790303C2 (de) | 1967-11-30 | 1967-11-30 | Mikrowellenofen mit einem rotierenden Reflektor In der Speiseleitung |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE1790303C2 (de) |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2909635A (en) * | 1957-07-29 | 1959-10-20 | Raytheon Co | Electronic oven systems |
FR1341837A (fr) * | 1961-12-13 | 1963-11-02 | Patentverwertungs & Elektro Ho | Dispositif de chauffage diélectrique de matières |
-
1967
- 1967-11-30 DE DE19671790303 patent/DE1790303C2/de not_active Expired
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2909635A (en) * | 1957-07-29 | 1959-10-20 | Raytheon Co | Electronic oven systems |
FR1341837A (fr) * | 1961-12-13 | 1963-11-02 | Patentverwertungs & Elektro Ho | Dispositif de chauffage diélectrique de matières |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE1790303C2 (de) | 1975-08-21 |
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Legal Events
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E77 | Valid patent as to the heymanns-index 1977 | ||
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