DE1790303C2 - Mikrowellenofen mit einem rotierenden Reflektor In der Speiseleitung - Google Patents

Description

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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 iafcfee der Reflektion der eingespeisten Mikrowellen z. B. an den Hohlraumwänden stehende Welten 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 Oberlagerung elektrischer Felder vieler unterschiedlicher Wellenarten ergibt sich eine gleichmäßigere Verteilung d;s 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. Um 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 zwischen 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, ¹Jm eine ausreichende Frequenzvariation des Magnetrons und somit verschiedene Frequenzen in der Ofenkammer und damit eine große Zahl

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verschiedener darin erregter Wellenarten zu 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 Reflektor, gesehen in Richtung der Ausbreitungsrichtung 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 SS 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 vorzugsweise» 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 trägt 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 Gestalt 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 trägt, 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 Charakten stikum 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, and 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 HohUeiterweDenlänge bei der SoBfrequenz. Während ski) somit die Platte 1 in der Oben beschriebenen Weise dreht, ändert sich die Impedanz der Hohfleiterwerie» and unterschiedfche Lei stungswerte der Mikrowellen werden durch die jeweilige Irisblende 6 oder 7 im Verlauf dieser Drehung gerichtet.

Ein Magnetron hat einige eigentümliche Charakteristika, die für die vorliegende Erfindung von Bedeutung sind. Bekanntermaßen hängt die Betriebsfrequenz des Magnetrons von der Verbraucherimpedahz 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 Impedanz-Wechsel der durch das Magnetron 3 »gesehenen« Belastung bewirkt wird. Dieses in der Technik gewöhnlich als Frequenz-»Verstnnmangw bekannte Phänomen ist auch mit einem Rieke-Diagramm demonstrierbar. Der Begriff »Verstimmen« hat eine sehr technische Bedeutung, da er den Frequenzwechsel anzeigt, der deren einen Wechsel ia der VSWR-Phase des Spannungsverhältnisses der stehenden Welle bewirkt wird, der als der Abstand des Knotens oder Spannangsnaninrams, ausgedruckt in Bogenlängen oder Wefieniäiigen» von dem Magnetroneingang definiert wird, während das Spanrnmgsverhältnis der stehenden Weile bei einer Größe von 1,5 gehalten wird. Es ist hler jedoch in

einem, weiteren Sinne gemeint, d. h. es wird zur Bezeichnung des 'Frequenzwechsels benutzt, der durch einen VSWR-Wechsel oder einen VSWR-Phasenweehselodiej· beide erzeugt ist.

'6ei der vorliegenden Erfindung fand man, daß die Xfid^Ung in dem Spannungsverhältnis der stehenden V^eiYe")_ die/<iürch die. Gegenwart eines Reflexionskörper! mn^rtfäll? der Wellenführung als Teil der von dem fft'ag^'tron »gesehenen« Belastung, wie z. B. einer Platte^), be wifki wird, mehr von der Höhe derartiger Platten 'aljnän'gt'Ferner fand man, daß der VSWR-Phasenwechsej des Spannungsverhäitnisses der stehenden Weife? wieder'als Teil der von dem Magnetron 3 »gesehenen« Belastung mehr von der Länge der quer zur Breite der Wellenführung angeordneten leitfähigen 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 *° 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 11 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 des- *° halb 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 Maxi- 5« mal-VSWR-Phasenschiebung wird unter solchen Umständen jedoch reduziert.

Femer sind in dem bevorzugten Beispiel die Kanten der lertfähigen Platte Il abgeschrägt, wodurch die Hühe dia- teitfiütigen Platte It an diesen Teilen wirksam verändert wird. Sobald sich deshalb die Platte II «m einer im wesentlichen zu den Seitenwänden der Speiseleitung 4 parallelen Stellung, die quör zur Breite der Speisefehamg 4 liegt,fordatrfend ki ene Sperrstelleng parallel ta dem abgeschlossenen Ende 8 dreht, verändert sich das Sparrmmgsverhältnis der stehenden Welle in der Größe, und zwar wegen seiner Abhängigkeit von der Höhe der leitfähigen Platte während der Zeitdauer, m welcher die leitfähige Platte 11 zuerst quer zur Breite der Speiseleitung gedreht wird «S

Die Frequenz des Magnetron 3 wird somit über einen großen Bereich »verstimmt«, sobald die Platte 11 beim Drehen ihrer Position wechselt Neben dem Vorhandensein verschiedenen 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 Radios des zylindrischen Teiles des isolierenden Körpers des Teiles 9 ist Diese Nut 18 ist von einer solchen Länge und Tiefe, daß sie die längnche, leitfähige Platte U aufnehmen kann. Die leitfähige Platte und äer verbleibende Teil der Nut 18" said mit einem geeigneten, einhüllenden Material 19 bedeckt, das eine hohe Durchschlagfestigkeit hat Bei dieser Anordnung wird die leitfähige Platte 1Γ mehr für die Dauer und in festerer Weise von dem Haltetefl 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 angeordnetes! Das Teil 9' hat somi' 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 F i g. 1 gezeigt ist, gebildet Um das Halteteil 9' mit der leitfähigen Platte U' 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, urn 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 Solifrequenz 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 beide. Stellungen entlang der oberen Wand der Ofenkammer, wenn die leitfähige Platte in eine Stellung parallel zu den Längswänden der Speiseleitung 4 gedreht wird; and zweitens trägt es dazu bei, die Zahl der in der Ofenkammer erzeugten Welienarten auf maximale Höhe zn bringen. Jede dieser Funktionen vergrößert die Gleichfömigkeit der Erwärmung der in der Ofenkammer untergebrachten Gegenstände.

Die Gegenwart des kurzgeschlossenen Wellenfüh rengsendes 8 erhöht «Se Einspeisung der Mikrowellen-

ühenergie 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 Wellenlänge 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 abgeschlossene ne Ende 8 der Wellenführung angeordnet ist, als eine genau ausgesparte Irisblende 6.

Die schmalen Nuten 6 begünstigen bekanntermaßen den Durchtritt des elektrischen oder £-Feldes, während die Resonanz-Irisblende 7 den Durchtritt des magneti- »5 sehen oder Η-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 E und einem magnetischen Feld H. Das magnetische Feld H hat einen Vektor in Ausbreitungsrichtung und der Vektor des elektrischen Feldes E iiegt völlig quer zur Ausbreitungsrichtung. Im besonderen ist die Speiseleitung bevorzugt dazu bestimmt die Energieausbreitung in der 7"£bi-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 W-FeId von der Wellenführung an den Hohlraum gekoppelt wird. Durch das Einspeisen eines E- Feldes an einer Stelle und eines H-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 eines gleichen Strahlungswiderstandswert hätten, da in diesem FaQe mehr Leistung durch die erste Irisblende and 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)

Patemansprüche:

1. Mikrowellenofen mit einer mit leitenden Wänden versehenen Ofenkammer, mit einer mit der s 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 (It) 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 I 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).