DE1907166C3 - Feldverteilungsanordnung fur die Behandlungskammer eines Mikrowellen Be strahlungsgerates - Google Patents

Description

_von Materialien mit_j Mikro-Wlcnlänge ist es üblichdie

toTn d"e^Sje7eils einen Flügel aus mikrowellenenektierendcm Material aufweisen, der senkrecht

setzen w.rd η nergie einge

zeitlichen Mitte gleich-

weit und die Längsachse des Flügels jeweils mit der Drehachse (24) des Reflektors zusammenfallt „ und die Drehachsen aller Reflektoren paraHeI zueinander, nebeneinander und nahe einer im wesentlichen ebenen leitenden Wandung (22) ues Hoh lraumes (U) derart angeordnet sind daß d.e Sog nicht mit der Wandung in Berührung kommen- ₂₅ tog den, sich vor der Wandung erstreckenden Flügel wert hbt Rflektoren bei größter gegense.ti-InJ₁.
Sorge

|^ Teilungen oder Modusmustern mog- ™ΜΚ«**κηη Anordnung wird im aOgeme,-hch .st Eme_m ^e^_mikrowellenhohlraum bezeichnet, nen als M—^^rteiiungsanordnungen dafür

Feldintensitatsverieirt, _wird der zeitliche Mittel-

nicht mit der Wandung in Berührung ₅ g ^ ^^L Mikrowellenenergie in aller,

den, sich vor der Wandung erstreckenden Flügel wert _der «"8«™ _handlungsraumes vcrgle.chmaßigt, benachbarter Reflektoren bei größter gegense.ti- Abschn, ten des Ben J^ Materialien an jeder ger Annäherung einen gegenseitigen Abstand von so daE >e ^zu £^e _{h annäh}ernd gleichförmiger

höchstens einer Viertel»ellenlange der Mikro- ^^_f ^d"^™_fene bestrahlt werden.

°_F, S ieldverteilungsanordnungen bekannt, be, Es sind ^^eIdve _a ^r _nzhoht_raurn durch Bewegung der denen der Resonan _Geometrie verändert

d aⁿ^^r

Wandung in
wird, so daß

ger Annäherung einen gegenseitigen Abstand von höchstens einer Viertel»ellenlange der Mikrowellenstrahlung besitzen.

2. Feldverteilungsanordnung nach Anspruch 1 ^_anzhoht_raurn durch Bewegug

dadurch gekennzeichnet, daß jeder der Fluge denen der Resonan _Geometrie verändert

(21) von der nahen leitenden Wandung (22) Wandung in saⁿ^^r _{Wi itabver}teilung sich über einen solchen Abstand besitzt, daß der Zwischen- dß ^ «»

räum zwischen dem Flügel und der Wandung, der bei größter Annäherung zwischen beiden verbleibt, kleiner oder höchstens gleich einer Viertelwellenlänge der Mikrowellenstrahlung ist.

_Geometrie

^^r _{Wi itabver}teilung sich über «» _ändert. Diese Feldyertei-⁰^ jedoch den Nachteil, daß ufgebaut sind und einen aufwendi- «8 _deformierbare Wandung erforist es nicht möglich, d.e Feldver-—,raum _£ ^ewun.hten

n^dverteilungsanordnung nach einem .der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennze.chnet, diß in an sich bekannter Weise jeder Flügel ng (21) eine Breitenabmessung von etwa einer hai-Sn Wellenlänge der Mikrowellenstrahlung be-

^ Feldverteilungsanordnung nach einem der _So vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Flügel (21) und die Einstrahlluke (16) in an sich bekannter Weise an gegenüberliegenden Seiten des Hohlraumes (11) angeordnet

^jaßt Diese ^,y, _{an die be}„

ng^Jf ^ ^ζε~_ίαΗεη abgegebene Mikrowellenhandelnden μ ^lc . ,

"JJfJ«*«J™^; Geometrie des Resonanz-

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^J _angeordnete hin- und her^ um^rehbar^ ^ ^

Kon-

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_Die Erfindung betrifft eine^eldverteilung.nord nung für die mit leitenden Wandungen versehene, mindestens eine Einstrahlluke aufweisende Behändlungskammer eines Mikrowellengerates airlW-Si? Gebrauchsmuster 1860 Feldverteilungsanordnung der em-

gangs genannten Gattung bekanntgeworden, bei der die eingestrahlte Mikrowellenenergie im Garraum eines Mikrowellenherdes verteilt werden soll. Bei dieser Feldverteilungsanordnung besitzen die Flügel der drehbaren Reflektoren, ebenso wie bei der Feldverteilungsanordnung nach der deutschen Patentschrift 1132 268, eine im wesentlichen spindelförmige Gestalt, d. h., entweder liegen die reflektierenden Flächen der Flügel im wesentlichen schräg zur Drehachse der Reflektoren, oder es sind relativ xo schmale, senkrecht zur Drehachse verlaufende Flügel spindelförmig angeordnet. Dies hat den Nachteil, daß die Feldintensitätsverjeilung in verhältnismäßig weit von den Reflektoren entfernten Teilen der Behandlungskammer durch die Drehung derselben nur geringfügig verändert wird, so daß sich eine befriedigende Vergleichmäßigung der Strahlungsdichte im Resonanzhohlraum nur durch die Verwendung mehrerer Reflektoren in verschiedenen Teilen der Behandlungskammer erzielen läßt. ac

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Feldverteilungsanordnung der eingangs genannten Gattung zu schaffen, bei der die Mikrowcllcncncrgic ohne Verwendung komplizierter Antriebsein richtungen für die Reflektoren auch in großvolumigen Behandlungskammern vergleichmäßigt werden kann.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß jeder Reflektor nur einen Flügel von langgestreckter Form und mit gegenüberliegenden, parallelen Längskanten aufweist und die Längsachse des Flügels jeweils mit der Drehachse des Reflektors zusammenfällt und die Drehachsen aller Reflektoren parallel zueinander, nebeneinander und nahe einer im wesentlichen ebenen leitenden Wandung des Hohlraumes derart angeordnet sind, daß die nicht mit der Wandung in Berührung kommenden, sich vor der Wandung erstreckenden Flügel benachbarter Reflektoren bei größter gegenseitiger Annäherung einen gegenseitigen Abstand von höchstens einer Viertelwellenlänge der Mikrowellenstrahlung besitzen.

Dadurch, daß die reflektierenden Flächen der Flügel bei einer erfindungsgemäßen Feldverteilungsanordnung um ihre Längsachse drehbar sind, ist es möglich, alle Reflektoren in der beschriebenen Weise nahe einer bestimmten leitenden Wandung der Behandlungskammer anzuordnen und damit in allen Teilen des Resonanzhohlraumes eine befriedigende zeitliche Änderung der Feldintensitätsverteilung zu erreichen. Die Wirkung einer beweglichen Wandung wird beinahe exakt simuliert, da der Abstand zwischen benachbarten Flügeln bei größter gegenseitiger Annäherung kleiner als eine Viertelwellenlänge der Mikrowellenstrahlung ist. Der zeitliche Mittelwert der elektromagnetischen Feldverteilung ist dadurch über den gesamten Mikrowellenhohlraum weitgehend gleichförmig. Allgemein ist festzustellen, daß die Wirkung einer erfindungsgemäßen Feldverteilungsanordnung um so genauer der Wirkung einer deformierbaren oder beweglichen Wandung entspricht, je klei- So ner der Abstand benachbarter Flügel ist. Es ist kein kompliziertes Kraftübertragungssystem erforderlich, da alle Drehachsen nahe einer einzigen Wandung des Hohlraumes parallel nebeneinander angeordnet sind.

Eine erfindungsgemäße Feldverteilungsanordnung hat sich auch bei großvolumigen Behandlungskammern bewährt. Alle Vorzüge der bekannten, drehbar angeordneten Moduswandleranordnungen bleiben erhalten, d.h., beispielsweise die Möglichkeit der schnellen Feldintensitätsverteilungsänderung.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann jeder der Flügel von der nahen leitenden Wandung einen solchen Abstand besitzen, daß der Zwischenraum zwischen dem Flügel und der Wandung, der bei größter Annäherung zwischen beiden verbleibt, kleiner oder höchstens gleich einer Viertelwellenlänge der Mikrowellenstrahlung ist.

Weiterhin kann zur Vergleichmäßigung der Feld intensitätsverteilungsänderung, wie durch das deutsche Gebrauchsmuster 1 860 234 bekannt, jeder Flügel eine Breitenabmessung von etwa einer halben-Wellenlänge der Mikrowellenstrahlung besitzen. Vorzugsweise können die Flügel und die Einstrahlluke oder Einstrahlungsanordnung, wie an sich durch die USA.-Patentschrift 3 308 261 sowie durch die deutsche Patentschrift 1132268 bekannt, an gegenüberliegenden Seiten des Hohlraumes angeordnet sein. Dadurch kann die Gleichförmigkeit im zeitlichen Mittel der elektromagnetischen Feldintensitätsverteilu.ig über die Bchandlungskammer insbesondere dort erheblich verbessert werden, wo die zu bestrahlenden Materialien angeordnet sind, weil diese zwischen den drehbaren Reflektoren und der Stelle, an der die Mikrowellenenergie in die Behandlungskammer eingestrahlt wird, liegen.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 in perspektivischer Darstellung, teilweise weggebrochen, ein Ausführungsbeispiel eines Mikrowellenhohlraumes mit einer erfindungsgemäßen Feldverteilungsanordnung,

F i g. 2 eine vergrößerte Vorderansicht eines Teils der Feldverteilungsanordnung nach F i g. 1 in Schnittdarstellung nach Linie 2-2 in Fig. 1, zur Darstellung der relativ <. η Anordnung der Flügel,

F i g. 3 in vergrößertem Maßstab eine Draufsicht auf die Feldverteilungsanordnung nach Linie 3-3 in F i g. 1 zur Darstellung der relativen Lage der Flügel zu der nächstgelegenen Hohlraumwandung, wobei die Flügel sich in einer von der in F i g. 2 gezeigten Lage abweichenden Stellung befinden,

F i g. 4 in vergrößerter Darstellung einen Schnitt durch einen der Flügel nach Linie 4-4 in F i g. 3 und

F i g. 5 einen der Flügel nach F i g. 1 innerhalb eines Rohres aus verlustarmen dielektrischem Material.

Die in F i g. 1 dargestellte Anordnung umfaßt einen Hohlraum 11 mit leitenden Begrenzungswanduiigen, beispielsweise aus Aluminium, die miteinander verbunden sind und eine Behandlungskammer 12 bilden, in der beispielsweise Materialien erhitzt werden können In der dargestellten Ausführungsform ist ein rechteckiger Hohlraum 11 vorgesehen, der geeignet ist, das Material schubweise der Mikrowellenenergie auszusetzen. Das Material kann über eine in einer Frontwandung 13 vorgesehene klappbare Zugangstür 14 eingebracht werden. Der Hohlraum 11 könnte jedoch auch Transporteinrichtungen sowie Einlaß- und Auslaßöffnungen aufweisen, so daß Materialien kontinuierlich durch die Kammer 12 transportiert werden können.

Um das in die Kammer 12 eingebrachte Material der Mikrowellenenergie auszusetzen, ist der Hohlraum 11 mit einer Einstrahlluke bzw. einem Wellenleiteranschluß 16 versehen und über eine Wellenlei-

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terübertragungsleitung 18 mit einem Mikrowellenge- eine viertel und vorzugsweise etwa eine halbe WeI-nerator 17 gekoppelt; die Leitung ist mit dem WeI- lenlänge der zugeführten Mikrowellenenergie betralenleiteranschluß 16 verbunden. Der Mikrowellen- gen. Die Breite jedes Flügels 21 kann auch größer generator 17 wird so betrieben, daß Mikrowellen- als eine halbe Wellenlänge sein, falls erwünscht. Die energie mit einem bestimmten Leistungspegel, z.B. 5 Flügel 21 sind innerhalb des Hohlraumes so ange-5 kW, und bei entsprechender Frequenz von etwa ordnet, daß der Zwischenraum zwischen benachbar-915 MHz abgegeben wird. Die Kammer 12 ist so ten Flügeln, wenn sich diese am meisten einander groß, daß eine große Anzahl unterschiedlicher elek- genähert haben, kleiner ist als eine viertel Wellentromagnetischer Feldverteilungsmuster in ihr möglich länge der zugeführten Mikrowellenenergie. In der darsind. Die Mikrowellenenergie kann in den Hohlraum io gestellten Ausführung werden die Flügel 21 derart 11 gleichzeitig an einer Mehrzahl von Stellen in den synchron um ihre Längsachse 43 in Umdrehung ver-Wandungen des Hohlraums eingeführt werden, falls setzt, daß sich jederzeit alle Flügel in der gleichen dies erwünscht ist. Orientierung relativ zur Rückwandung 22 des Hohl-

Um die elektromagnetische Feldverteilung in der raumsll befinden. Die Flügel 21 sind an Stellen anKammer 12 zu variieren und damit beispielsweise 15 gebracht, die um den Abstand W plus dem Abstand S eine gleichmäßigere Beheizung des in der Kammer voneinander liegen, welche bei dem dargestellten Ausbefindlichen Materials zu bewirken, ist eine Feldver- führungsbeispiel ¹Z₂ bzw. etwa >/io der Wellenlänge beteilungsanordnung 19 mit drehbaren Reflektoren vor- tragen. Dei Abstand D zwischen den Flügeln und der gesehen, um die Geometrie der Kammer 12 für die nahegelegenen Rückwandung 22 sollte, wenn die Flü-Mikrowellenstrahlung zu verändern. Gemäß der Dar- ao gel sich in der Stellung der nächsten Annäherung an stellung nach F i g. 1 bis 3 umfaßt die Feldvcrtei- die Rückwandung 22 befinden, geringer als eine lungsanordnung 19 eine Anzahl von im allgemeinen viertel Wellenlänge der zugeführten Mikrowellenflachen, drehbar angeordneten Flügeln 21 aus elek- energie sein. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel tromagnetisch reflektierendem Material, beispiels- beträgt dei Abstand D etwa Vw der Wellenlänge,
weise aus Aluminium, die nahe einer Begrenzungs- »5 In den F i g. 3 und 4 ist eine Ausführungsform für wandung 22 des Hohlraumes 11 und im Abstand die Flügel 21 dargestellt, welche eine gute dynamivon dieser angeordnet sind. Die Flügel 21 sind ne- sehe Stabilität besitzt. Jeder Flügel 21 umfaßt vier beneinander über die Front der Wandung 22 verteilt flache Segmente 44 aus korrosionsfestem Stahl, die angeordnet. ^an ihren einander gegenüberliegenden Enden 46 und

Obwohl die Flügel 21 nahe jeder der Begrenzungs- 30 47 an der Welle 26 bei 48 angeschweißt sind. Wie

wandungen des Hohlraumes 11 angeordnet sein gezeigt, sind die Flügel 21 rechteckig ausgebildet,

könnten, werden, wie oben ausgeführt, die besten Um jedoch eine Funkenbildung zwischen den Enden

Moduswandlerergebnisse erhalten, wenn man den 52 und 53 der Flügel und den nahegelegenen Hohl-

Wellenleiteranschluß 16 und die Flügel 21 gegen- raumwandungen zu verhindern, könnten die Enden

überliegenden Seiten der Kammer 12 zuordnet. In 35 abgerundet oder abgeschrägt werden. Wenn die Seg-

der dargestellten Ausführungsform ist der Wellen- mente44 jedes Flügels 21 zusammengebaut sind, sind

leiteranschluß 16 in der Deckwandung 23 des Hohl- sie an ihren Enden 46 durch Schweißstellen 48 mit

raumcsll nahe der Frontwandung 13 angeordnet, der jeweiligen Welle 26 verbunden. Der sich axial

während sich die Flügel 21 nahe der Rückwandung erstreckende Wellenabschnitt 26 erhöht die Festigkeit

22 des Hohlraumes befinden. · *° der Flügel 21. Da die Drehachse 24 jedes Flügels 21

Jeder der Flügel 21 ist um eine Drehachse 24 mit- mit der Längsachse 43 zusammenfällt, ist der drchtels Wellen 26 drehbar gelagert, die in Lagern 27 an bare Reflektor dynamisch stabil, womit die Lagebeispielsweise gegenüberliegenden Seitenwandungen rung für die Rotation weitgehend vereinfacht wird. 28 und 29 laufen. Indem die Flügel 21 auf diese Die dargestellte Feldverteilungsanordnung 19 um-Weise angeordnet werden, erstrecken sie sich hon- 45 faßt eine Anzahl von Flügeln 21 mit je zwei Abzontal vor der Rückwand 22. Die Hügel 21 könnten schnitten 49 und 51. Die Flügel 21 könnten auch mit jedoch ebenso auch so angeordnet werden, daß sie zusätzlichen Abschnitten versehen werden, die beisich vertikal vor der Rückwandung 22 erstreckten. spielsweise auf der Achse 43 befestigt sind und sich

Die Flügel 21 sind parallel in gleichem Abstand von der Welle 26 weg erstrecken,

von der Rückwand 22 und parallel zur Bodenwan- 5o Eine Ausführungsform des Hohlraumes nach den

dung 32 des Hohlraumes 11 angeordnet. F i g. 1 bis 4 für den Betrieb bei einer Mikrowellen-

Zum Antrieb der drehbar gelagerten Flügel 21 er- frequenz von 915 MHz besitzt folgende Kenndaten:

streckt sich ein Ende der Wellen 26 jedes Flügels Die Kammer 12 ist 137 cm breit, 103 cm hoch und

21 aus dem Hohlraum 11 nach außen und ist mit 233 cm tief. Vier Flügel 21 sind innerhalb des Hohl-

einem Antriebsmotor33 über einen Getriebezug34 55 raumesll drehbar angeordnet, mittig zwischen den

gekuppelt, der die Flügel 21 synchron und in der Seitenwandungen 28 und 29, wobei jeder Flügel 21

gleichen Richtung antreibt. Der Getriebezug 34 um- eine Länge von 122 cm und eine Breite von 15,1 cm

faßt ein angetriebenes Kettenrad 36, das jeweils auf besitzt und die Abschnitte 26 einen Durchmesser von

dem Ende der Welle 26 jedes Flügels 21 befestigt ist. 12,75 mm aufweisen. leder Flügel 21 ist mit seiner

Die Kettenräder 36 werden gemeinsam durch eine 60 Drehachse 43 b 2 cm von der Rückwandung 22 und

erste Kette 37 angetrieben. Der Antriebsmotor 33 17,8 cm von der Drehachse 43 des nächstgelegenen

ist mit der Kette 37 über ein Antriebskettenrad 38 Flügels 21 entfernt.

gekuppelt, das auf der Welle39 des Motors33 sitzt In Fig. 5 ist ein Flügel21 nach Fig.4 gezeigt, und über eine zweite Kette 41 ein zweites Kettenrad jedoch eingesetzt in eine rohrformige Polypropylenantreibt, das auf einem Fortsatz einer der Wellen 26 65 abschirmung 52. Die rohrförmige Abschirmung 52 ist befestigt ist. am Wellenabschnitt 26 durch Speichen 53 befestigt.

Die Breite W jedes Flügels 21 (F i g. 2) sollte in Die rohrförmige Abschirmung 52 erleichtert die Rei-

dcr Richtung senkrecht zur Drehachse 24 mindestens nigung der drehbaren Reflektoren.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

Patentansprüche: triebseinrichtuEg um l

1. FeldverteUungsanordnung für die mit lei- ^fle^S_en^_m^ateri tenden Wandungen versehene, mindestens eme ^^üf^^a^^_e E^trahSuke aussende Behandlungsk₌cr D hchse

eines Mikrowcllengerätes zur Hochfrequenzbestrahlung von Materialien, mit einer Anzahl inneXlb⁸des die Behandlungskammer bildenden

aufv».isen, der senkrecht zur

Abmessung von wenigstens ^ ^_{oweHenstrahlung}