DE2612816C3 - Mikrowellenenergiedichtung für eine Zugangsöffnung zu einem hochfrequenzdicht zu verschließenden Raum, insbesondere Ofenraum eines Mikrowellenofens - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Mikrowellenenergiedichtung der im Gattungsbegriff des Patenanspruchs 1

beschriebenen Art.

Ein Mikrowellenofen mit einer derartigen Mikrowellenenergiedichtung ist in der US-PS 31 82 164 beschrieben. Die rund um den Rand der Türe vorgesehene Mikrowellenenergiedichtung dient dazu, ein Entweichen von Mikrowellenenergte über den Türspalt zu verhindern. Der von einer leitfähigen Wand des Ofenmantels und einer im Abstand davon befindlichen leitfähigen W/md der Türkonstruktion begrenzte Eingangs-Wellenleitungsabschnitt verläuft von dem Ofeninnenraum zu einem Koppelbereich, in welchem ein Abiweig-Wellenleitungsabschnitt an den Eingangs-Wellenleitungsabschnitt angekoppelt ist und der von dem dem Ofeninnenraum zugewandten eingangsseitigen Ende des Eingangs-Wellenleitungsabschnittes einen Abstand besitzt, der etwa dem vierten Teil der Wellenlänge der zugeführten Mikrowellenenergie entspricht. Der Abzweig-Wellenleitungsabschnitt ist in einem Abstand von wiederum etwa dem vierten Teil der Wellenlänge vom Koppelbereich durch eine leitfähige AbschlüBplatte kurzgeschlossen. Dieser Kurzschluß wird daher zu dem dem Ofeninnenraum zugewandten Eingang des Eingangs-Wellenleitungsabschnittes transformiert, da dieser Eingang insgesamt eine Entfernung von einer halben Wellenlänge zu der den Kurzschluß bildenden Abschlußplatte besitzt

Eine solche Anordnung kann auch in der Weise betrachtet werden, daß von dem kurzgeschlossenen Ende des Abzweig-Wellenleitungsabschnittes aus zu dem Punkt der Ankopplung an den Eingangs-Wellenleitungsabschnitt ein Leerlauf bzw. eine sehr hohe Impedanz reflektiert wird, wobei dieser Leerlaufkreis in Reihe mit einer der Wandungen des Eingangs-Wellenleitungsabschnittes im Koppelbereich gelegen ist. Dadurch wird eine weitere Übertragung von Energie aus dem Ofenraum längs der von der Dichtungskonstruktion gebildeten Übertragungsleitung verhindert. Dies vermindert die elektrische Wirksamkeit verschiedener Maßnahmen und Bauteile, die gegebenenfalls in der von der Dichtungskonstruktion gebildeten Übertragungsleitung oder am Außenrand der Türe gebildeten Übertragungsleitung einen Ausgangs-Wellenleitungsabschnitt bilden.

Aus der genannten US-PS ist ferner bekannt, in Umfangsrichtung der am Türrand angeordneten Dichtungskonstrüktion Ungleichförmigkei:en der Impedanz vorzusehen. Dadurch wird eine Übertragung von Mikrowellenenergie in der Dichtungskonstruktion in Umfangsrichtung verhindert, so daß die von der Dichtungskonstruktion gebildete Übertragungsleitung so bemessen werden kann, daß sie genau auf die Mikrowell&ofrequenz abgestimmt wird, da die Abmessungen quer zum abgedichteten Rand oder Umfang der Türe die Resonanz- oder Impedanz-Fehlanpassung der Dichtung bestimmen.

Die aus Metall bestehenden Teile der Türe werden vorzugsweise als Formteile, beispielsweise als Stanzoder Preßteile aus Blech oder als Gußteile hergestellt, wobei die Toleranzen der Formen zu einer Veränderung der Resonanzfrequenzen der Mikrowellenenergiedichtung führen können. Falls die verwendeten Werkstoffe eine hohe Güte besitzen, kann die Mikrowellenenergiedichtung des Ofens unter Umständen unzureichend sein, so daß ein jenseits der zulässigen Grenzen liegender Anteil an Mikrowellenenergie austreten kann. Ferner kann während des Gebrauchs des Ofens ein Verwerfen oder eine Vr/formung der Türscharniere oder anderer Teile zur Folge haben, daß eine Undichtigkeit auftritt, die über den zulässigen Werten liegt. Es ist daher wünschenswert, die Herstellung ?o einzurichten, daß auch im ungünstigsten Fall die durch Undichtigkeit entweichende Energie so gering wie möglich ist Ein Beispiel für den ungünstigsten Fail ist dann gegeben, wenn die Türe des Ofens leicht geöffnet wird, während der Ofen noch eingeschaltet ist, bevor ein Verriegelungsschalter die Leistungszufuhr unterbricht. Da ein Wechseln oder Verändern der Stanz-, Preß- oder Gußformen für die Metall- oder Kunststoffteile sehr kostspielig ist, stellt sich die Forderung, bei der Herstellung einen weiteren Parameter zur Änderung der elektrischen Wellenlänge der Dichtungskonstruktion zur Verfügung zu haben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Mikrowellenenergiedichtung insbesondere für einen Mirkowellenofen der im Gattungsbegriff des Patentanspruchs 1 beschriebenen Art so auszubilden, daß der Wellenlängenbereich in welchem die Dichtwirkung gegeben "ist, in einfacher Weise eingestellt oder verändert werden kann, ohne daß eine Änderung der Werkzeuge zur Herstellung der Metallformteile der Türe oder des Ofenmantels erforderlich ist

Die Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 genannten Merkmale gelöst.

Bei dem hier als bevorzugtes Anwendungsbeispiel beschriebenen Mikrowellenofen ist also eine Mikrowellenenergiedichtung vorgesehen, welche den Rand einer Zugangsöffnung bzw. einer zugehörigen Türe umgibt und ein Entweichen von Mikrowellenenergie über den Spalt, zwischen Türe und Ofenmantel verhindert. Dabei bilden relativ zueinander bewegbare, leitfähige Wände den zuvor erwähnten Eingangs-Wellenleitungsabschnitt, der an seinem inneren Ende in den Ofeninnenraum einmündet und in einer Entfernung von einem Viertel der Betriebswellenlänge von diesem ofeninnenseitigen Punkt an den Abzweig-Wellenleitungsabschnitt angekoppelt ist, der an seinem Ende in einer Entfernung von einem Viertel der Wellenlänge kurzgeschlossen ist, so daß der Ankoppli:ngspunkt zu dem Eingangs-WellenHtungsabschnitt ein Punkt hoher Impedanz ist. Der größte Teil sowohl des Eingangs-Wellenleitungsabschnittes als auch des Abzweig-Wellenleitungsabschnittes ist mit einem festen Dielektrikum erfüllt, doch besitzt ein Teil des Abzweig-Wellenleitungsabschnittes nahe dem Ankopplungspunkt zu dem Eingangs-Wellenleitungsabschnitt eine niedrigere Dielektrizitätskonstante als das feste Dielektrikum im übrigen bzw. eine niedrigere Dielektrizitätskonstante als die mittlere Dielektrizitätskonstante beträgt, welche das den Abzweig-Wellenleitungsabschnitt ausfüllende Dielektrikum aufweist.

Die Türe kann bei einem Mikrowellenofen der vorstehend kurz beschriebenen Art aus metallischen Wandteilen zusammengesetzt sein, welche ils Stanitei-Ie oder als Gußteile ausgeführt sind und die wirksamen elektrischen Abmessungen des Abzweig-Wellenleitungsabschnittes können dadurch eingestellt werden, daß die Größe ei .er Nut oder Ausnehmung in dem Feststoffdie'ektrikum nahe dem eine hohe Impedanz darstellenden Bereich des Abzweig-Welienleitungsabschnittes und nahe dem Kopplungspunkt zwischen dem Eingangs-Wellenleitungsabschnitt und dem Abzweig-Wellenleitungsabschnitt bzw. zwischen den Eingangsund Ausgangs-Weliiiüleitungsabschnitten des Dichtungssystems variiert wird.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung kann ein aus dielektrischem Werkstoff bestehender, gepreßter oder

gestanzter Deckel über die Metallteile der Türkonstruktion gesetzt werden, wobei dieser Deckel einstückig angeformte Ansätze oder Vorsprünge besitzt, welche das Feststoffdielektrikum in dem Eingangs-Wellenleitungsabschnitt und/oder in dem Ausgangs-Wellenleitungsabschnitt der Dichtungskonstruktion bilden.

Der Ausgangs-Wellenleitungsabschnitt der Dichtungskonstruktion kann entweder als Widerstandsbelastung oder als Reaktanzbelastung ausgebildet sein, um ••line weitere Abdichtung gegen ein Entweichen von Mikrowellenenergie rund um den den Rand des abzudichtenden Spaltes nahe dem Eingangs-Wellenlei· tungsabschnitt zu erreichen, so daß verhindert wird, daß in den Eingangs-Wellenlcitungsabschnitt der Dichtung irgendeiner der vielen Mikrowellen-Resonanzschwingungszustände einzieht, die im Inneren des Ofenraumes bei Anregung dieses Raumes mit der Nennfrequenz des Mikrowellengenerators, beispielsweise eines Magnetrons, entstehen, wobei die Dichtwirkung auch für beliebige Ausbreitungsrichtungen erzielt wird, welche nicht dem zum Verlauf der Dichtung senkrechten Ausbreitungsweg entsprechen, für den die Drosseldichtung wirksam ist, welche in einem kurzgeschlossenen λ/4-Wellenleitungsabschnitt besteht, der an den Eingangs-Wellenleitungsabschnitt angekoppelt ist und so eingestellt ist, daß der in dem Abzweig-Wellenleittingsabschnitt enthaltene Kurzschluß über eine Entfernung von einer halben Wellenlänge und über den Kopplungsbereich zurück zu dem auf der Seile des Ofenraumes gelegenen Ende des Eingangs-Wellenleitungsabschnittes reflektiert wird.

Es sei hier bemerkt, dal: in der Beschreibung und in den Ansprüchen die Ausdrücke »Wellenlänge« oder »elektrische Wellenlänge« die tatsächlich auftretende elektrische Wellenlänge der Mikrowcllenenergie in einer Konstruktion, beispielsweise einer Dichtung, bedeutet, wobei diese Wellenlängen im allgemeinen kleiner als die Wellenlänge im freien Raum ist, nachdem die Geschwindigkeit der Wellenfortpflanzung durch Abmessungen der betreffenden Konstruktion und durch die Dielektrizitätskonstante des in dem betreffenden

Q\/ciAtY» K#»finHlirhi*n niM^l/fritninc K^pinftitfAt u/irrl

wobei die Dielektrizitätskonstante des betreffenden dielektrischen Bauteils größer als Eins ist. Demgegenüber ist die Wellenlänge im freien Raum nicht durch Abmessungen oder Dielektrizitätskonstanten beeinflußt und stellt sich bei Verhältnissen ein. wie sie etwa im Inneren des Mikrowellenofens herrschen.

Die Formteile, welche zur Bildung des Abzweig-Wellenleitungsabschnittes dienen, werden vorzugsweise in Abmessungen hergestellt, welche bewirken, daß nach dem Zusammensetzen der Dichtungskonstruktion bzw. des Abzweig-Wellenleitungsabschnittes, welcher mit einem Feststoffdielektrikum, dessen Dielektrizitätskonstante größer als Eins ist, im wesentlichen ausgefüllt ist, die Resonanzfrequenz des Dichtungssystems etwas unter der Frequenz der abzudichtenden Mikrowellenenergie liegt. Ein Teil des festen Dielektrikums, vorzugsweise nahe dem Kopplungsbereich zwischen dem Abzweig-Wellenleitungsabschnitt und dem Eingangs-Wellenleitungsabschnitt, wird ausgenommen, so daß eine Nut gebildet ist, durch welche die Resonanzfrequenz des Dichtungssystems auf den gewünschten Wert angehoben wird. Vorzugsweise wird die Frequenz für den ungünstigsten Fall einer fehlerhaften Einstellung der Türe oder für einen Betriebszustand ausgewählt, bei welchem die Türe soweit geöffnet wird, daß der Verriegelungsschalter die Mikrowellenquelle gerade noch nicht abschaltet. Auf diese Weise kann die Resonanzfrequenz der Mikrowellendichtung, welche durch Wahl der Größe der Nut in dem testen, den Abzweig-Wellenleitungsabschnitt erfüllenden Dielektrikuni eingestellt wird, von Herstellungsserie zu Herstellungsserie verändert werden, so daß eine Änderung der Abmessungen der gestanzten oder in anderer Weise geformten Bauteile berücksichtigt werden kann, welche zwischen den einzelnen Herstellungsserien, beispielsweise aufgrund eines Verschleißes des Stanzwerkzeuges, Veränderungen der Maschineneinstellung oder Veränderungen der Produktionsvorschriften auftritt. Die hier vorgeschlagenen Maßnahmen erweisen sich dann als besonders zweckmäßig, wenn während der Produktion verwendete Formen oder Vorrichtungen einem Verschleiß unterliegen und bei einer zweiten Serie unter Verwendung einer bestimmten Gruppe von Formen oder Werkzeugen sich für den Abzweig-Weiienieiuirigsabsciitiiii fine andere Rcmjnanzfrequenz ergäbe, als sie sich bei der ersten Serie eingestellt hat.

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die anliegende Zeichnung näher erläutert. Es stellt dar

•?⁵ F i g. I eine perspektivische, teilweise aufgebrochen wiedergegehene Teilansicht eines Mikrowellenofens mit dem zugehörigen Steuersystem.

Fig. 2 einen Vertikalschnitt entsprechend der in F i g. 3 angedeuteten Schnittebene 2-2 zur Erläuterung

JO von Einzelheiten der Türkonstruktion der Einrichtungen zum Zuführen der Mikrowoüenenergie und der Verteileinrichtungcn zum Variieren der Schwingungszustände.

F i g. 3 einen Längsschnitt durch den Mikrowellenofen nach den F i g. 1 und 2 entsprechend der in F i g. 2 angedeuteten Schnittebene 3-3.

Fig.4 in vergrößertem Maßstab einen Schnitt durch den Dichtungsbereich des Mikrowellenofen* nach den Fig. 1 bis 3. woraus die zusammengesetzten Dielcktrikumskörper gemäß einem Ausführungsbeispiel ersichtlich sind,

F i α S pin Diagramm in welchem die Freauenz in Abhängigkeit von den Abmessungen des Dielektrikums in der Dichtungskonstruktion nach den F ι g. I bis 4

■*⁵ aufgetragen ist,

Fig. 6 einen Teilquerschnitt in vergrößertem Maßstab von einer weiteren Ausfiihrungsform. bei der ein aus Dielektrikum bestehender Deckel einstückig mit den aus festem Dielektrikum bestehenden Teilen des Eingangs-Wellenleitungsabschnittes der Dichtkonstruktion verbunden ist und

F i g. 7 eine weitere Ausführungsform, bei der sich der aus Dielektrikum bestehende Deckel sowohl durch den Eingangs-Wellenleitungsabschnitt als auch durch den Ausgangs-Wellenleitungsabschnitt der Dichtkonstruktion erstreckt

In den Fig. 1 bis 4 ist ein Mirkowellenofen 10 dargestellt, der einen Ofenraum 12 besitzt, welcher durch Innenwände 14 aus leitfähigem Material, beispieisweise aus rostfreiem Stahl, Aluminium oder kaltgewalztem Blech begrenzt wird. Der von den Innenwänden gebildete Ofenmantel ist von einem Gehäuse 16 umgeben, welches eine Frontplatte 18 aufweist auf der sich Steuereinheiten, beispielsweise Zeitschalter und Stan-Stop-Taslen befinden.

Innerhalb des Gehäuses 18 ist ein Mikrowellengenerator 30. beispielsweise ein Magnetron, angeordnet welcher mit Hochspannung versorgt wird, die durch

elektrische Steiicrschaltungen I8,i und 20;; gesteuert wird. Der Mikrowcllengcnerator 30 gibt Mikrowellenenergic über eine Koppelantenne 32 an eine Wellenleitung 36 ab. die an der oberen Wand 14 des Ofenmaniels befestigt ist. Die Arbcilslrequcn/ des Mikrowellengcneralors beträgt vorzugsweise 2450 MHz, doch können auch andere Frequenzen, beispielsweise im lieferen Bereich bei 915 MH/ verwendet werden, die ebenfalls von den Behörden für Mikrowellenheiz/wecke zugelassen sind. Die Mikrowellcnenergic wird in dem Ofenraum zyklisch miiiels einer rührwerkartigen Minrichtung 40 verteilt, die /ur Veränderung der Sch« ingungs/iisläiide in dem Ofenraum dient und durch einen Motor 42 angelrieben wird, so daß sich eine /\klische veränderliche Verteilung der Resonanz-Schwingungsztistände in dem Ofenraum 12 und damit eine gleichförmige Mrwänming des in dem Ofenraum befindlichen (iutes oder der zu erwärmenden Speisen erzielen iaiit.

Gemäß einer anderen Ausbildung und insbesondere dann, wenn die Beiriebsfreqnen/ 415 MII/ ist. kann am Boden des Ofenraumes eine bewegbare Plattform vorgesehen sein, welche die in dem Ofen /u erhil/enden Ciegenstandc durch die verschiedenen Rereiche der Resonanzschwingungen in dem Ofenraum bewegt und dadurch eine gleichförmige Mrwäriming herbeiführt.

Mine Zugangsöffming zu dem Ofenraum 12 ist mittels einer Türe 52 abschließbar, die mittels eines Scharniers 54 aus Metall am Hoden des Ofenmaniels jngelenkt ist. si) daß die Türe in Öffmmgsstclliing durch das aufgeklappte Scharnier 54 und I lallearme 56 abgestül/t wird.

!line Verriegelungsklinke 58 der Inie 52 betätigt über einen Schlitz 62 in der Vorderwand des Ofengehäuses beim Schließen der Türe einen Vemegclungsschaltcr 60. so daß der Ofen in Heirieb genommen werden kann. Wird die Türe geöflnct. beispielsweise um einen Bei rag von etwa t> mm. wahrend das Magnetron JO eingeschaltet ist. so unterbricht der Verriegeliingsschalier 60 die l.eistungs/ufuhr /u dem Magnciron 30. so daß der Ofen abgeschaltet wird, falls die Türe unbeabsichtigt oder

gang beendet ist.

Mine Mikrowellenenergiedichiiing /wischen der Türe 52 und den den Ofenraum 12 begrenzenden Wänden 14 ist durch eine Konstruktion gebildet, welche eine innere Randfliiche 70 der leitfähigen Wände 14 des Ofenmantels enthält. Die Randfliiche 70 kann beispielsweise eine Schrägung von 5 Cjrad gegenüber der zugehörigen Wand 14 des Ofcnmantels. an welche die Randfläche angesetzt ist. aufweisen und setzt sich rund um die Zugangsöffnung des Ofenmaniels fort. Die Randfläche 70 bildet eine leitfähige Begrenzungswand eines Eingangs-Wellenleilungsabschnittcs 72 der Mikrowellenencrgiedichtung Parallel zu der Randfläche 70 verläuft rund um die Bcrandung der Zugangsöffnung des Ofenmantels eine metallische Wand 74 der Türe 52 in einem Abstand, welcher so groß gewählt ist. daß sich bei Berücksichtigung der Hcrstellungstoleranzen ein ausreichendes Spiel zum störungsfreien Schließen der Türe einstellt. Ein solches Spiel kann beispielsweise eine Größe von 2.5 mm besitzen.

In dem Spaltraum zwischen den leitfähigen Wänden 70 und 74 befindet sich ein festes Dielektrikum 76. welches Teil eines aus dielektrischem Werkstoff bestehenden Blockes 80 ist. Der Block 80 kann beispielsweise aus Polypropylen gcfertigi sein. Wie genauer in Fig. 1 dargestellt, ist die aus Metall

bestehende Wand 74 mit Schlitzen 78 versehen, die sich über die gesamte Länge desjenigen Teiles der Wand 74 hinweg erstrecken, welcher parallel zu der Wand 70 verläuft. Der Abstand zwischen den Schlitzen ist kleiner als ein Vierlei der Wellenlänge bei Betriebsfrequenz in Richtung des Umfanges der Bcrandung der Zugangsöffnung des Ofens und die Breite der Schlitze ist wesentlich kleiner als ihr gegenseitiger Abstand. Die Dicke des aus Dielektrikum bestehenden Körpers 76 kann etwas geringer sein als die Breite des Spaltes /wischen den Wänden 70 und 74. so daß der verbleibende Teil des Spaltraumes liiflerfüllt ist. Vorzugsweise füllt man jedoch den größten Teil des Spaltraumes /wischen den Wänden 70 und 74 mil einem festen Dielektrikum aus und vermeidet jede Möglichkeil einer Funkenbildung oder Lichtbogenbildung /wischen den metallischen Wandteilen 70 und 74. Die vorstehend beschriebene Ausbildung der Diehtungskonstriiktion hat die Wirkung. daß Mikrowellencnergie. welche in den Mingangs-WeI-lenleiuingsabsehnitt unter einem bestimmten Winkel einzutreten sucht, so daß sie eine Ausbrciiimgskomponente in Umfangsrichiiing besitzt, an einem Ausbreiten durch die Dichtungskonslriiktioii hindurch gehindert wird, r.in/elheilen hinsichtlich der in der Dichtungskonsiruklion vorgesehenen Schlil/e sind im übrigen der llS-Patenischrift J7 b7 884 zu entnehmen.

Der aus dielektrischem Material bestehende Block 80 weist einen Teil 82 auf. der sich in einen Ab/weig-WeI-lenloilungsabschniit 90 der Dichtungskonstruktion hinein erstreckt. Dieser Ab/weig-Wellenleiiiingsabsehnitt ist in einem Kopplungsbereich 92 hinler dem Mnde der Leiterwandung 74 mit dem Mingangs-Wellenleiiungsabschnill 72 gekoppelt.

Die wirksame elektrische Länge des Mingangs-WeI-lenleitungsabschnitles 72 von dem Ofeninnenraum 12 bis zu dem Kopplungsbereich 92 gemessen beträgt vorzugsweise etwa ein Viertel der Wellenlänge der Mikrowellenenergie des Generators 30. Der Ab/weig-Wellenleiiiingsabsehnitt 90 verläuft längs der mit Schlitzen versehenen Leiterwand 74 wieder zurück, wobei die Leiterwand 74 eine Begren/ungswand des

reicht bis zu einer Abschlußplatte 88. an welche die Leilerw and 74 angesetzt ist. Die Abschlußplatle 92 ist in geeigneter Weise elektrisch, beispielsweise durch die bei 94 angedeuteten Punkischweißungen mit einem weiteren, leitfähigen, als Formteil ausgebildeten Bauteil 96 verbunden, das sich mit einem flansch 98 von dem mil der Abschlußplattc 88 in Berührung siehenden Bereich aus im wesentlichen parallel zu der Leiterwand 74 ein bestimmtes Stück über dessen Mnde hinaus erstreckt, wobei der Raum zwischen der Leiterwand 74 und dem Flansch 98 von dem zuvor erwähnten Teil 82 des Dielektrikumblockes 80 ausgefüllt ist. Eine Fortsetzung des Flansches 98 bildet eine weitere Abschlußplatte 100. welche parallel zu der Abschlußplatte 88 verläuft und im Abstand von dem Ende der Leiterwand 74 zu einem Punkt reicht, der von der Randfläche oder leitfähigen Wand 70 einen Abstand von beispielsweise 0.76 mm bis 1.02 mm aufweist. Dann biegt die weitere Abschlußplatte 100 wieder nach außen um und reicht über den Abschluß der Randfläche oder Leiterwand 70 auf eine Entfernung von über 2.54 mm hinaus, wo dieser Teil des Formteiles 96 in eine Wand 102 übergeht, die parallel zur Stirnfläche 104 des Ofenmantels gelegen ist. wenn sich die Türe in Schließstellung befindet. An dem Wandteil 102 ist eine Schicht energieabsorbierenden Werkstoffes befestigt, beispielsweise in Gestalt eines

mit Kohlenstoff versetzten Kunststoffes.

Der Rand des Gehäuses 16 reicht mit einem Teil 106 nach einwärts parallel zu der Stirnfläche des Ofenmanlels und zwischen den Wandteilen 102 und 104. Eine weitere, mit Kohlenstoff versetzte Kunststoffschicht 108 befindet sich /wischen den Wandteilen 104 und 106. Die vorstehend erwähnten Teile 100, 102, 104, 106 und 108 bilden insgc >amt einen Ausgangs-Wellenleitungsabschnitt 110 der Mirkowellenencrgiedichtung, welcher sich im Kopplungsbereich 92 an den Eingangs-Wellenleitungsabschnitt 72 und an den Abzweig-Wellenlei-Hingsabschnitt 90 anschließt. Wird die Türe des Ofens geöffnet, so bewegt sich der Flansch 98 des Abzweig-Wellenlciuingsabschnittes. welcher vorzugsweise die Randflache 70 des Ofenmantels in der dargestellten Weise im geschlossenen Zustand der Türe um etwa 6.5 mm bis 10 mm überlappt, so daß beim Öffnen der Türe bis zu einem Punkt, in welchem der Verriegelungsschalter 60 das Magnetron 30 außer Betrieb setzt, die Abschlußplatte 100 immer noch in der Nähe der Randfläche 70 bleibt, so daß die elektrisch wirksame Länge des Eingangs-Wellenleitungsabschnittes 72 während dieser Öffrungsphase im wesentlichen konstant bleibt.

Es hat sich herausgestellt, daß wegen der Mcrstellungstoleran/en an den .Stanzvorrichtungen zur Bildung üer einstückig verbundenen Teile 96,98 und 102. welche, wie aus der Zeichnung ersichtlich, ein einziges, durch Stanzen oder Pi essen aus Aluminiuniblech hergestelltes Konstruktionsteil sind, und/oder wegen einer leichten Verschiebung der Ansprechfrec|tienz aufgrund einer L.ängenveränderung des Eingangs-Wcllenleitungsabschnittes durch Bewegen der Türe gegenüber dem Ofenmantel ein Entweichen von Strahlung aus dem Ofen in einem Maße auftreten kann, welches über den zulässigen Grenzen liegt, bevor der Verriegelungsschal- :cr 60 den Ofen außer Betrieb setzt.

Gemäß einem wichtigen Merkmal des hier vorgeschlagenen Mikrowellenofen ist /ur Vermeidung dieses Nachteiles in dem aus dielektrischem Werkstoff bestehenden Block 80 hinter dem Ende der l.eiterwand 74 eine Nut oder Ausnehmung 112 vorgesehen. Die Orolie eier Nut 112 ist so gewählt, dab eine gewünschte Abstimmung des Systems erreicht wird, derart, daß bei Öffnung der Türe 52 bis zu einem Punkt, in welchem der Verriegclungsschalter 60 gerade noch nicht abschaltet, der elektrisch wirksame Abstand von dem dem Ofeninncrcn zugekehrten Ende des Eingangs-Wcllenleitungsabschnittes 72 zu der den Kurzschluß in dem Ab/weig-Wellcnlcitungsabschnitt 90 bildenden Abschlußplatte 88 bei der Betriebsfrequenz, des Magnetrons 30 eine halbe Wellenlänge beträgt, so daß der Kurzschluß aufgrund der Abschlußplatte 88 längs der Wellenleitungsabschnitte 90 und 72 zum auf der Seite des Ofeninnenraumes gelegenen Eingang des Eingangs-Wellenleitungsabschnittes 72 transformiert wird. Diese Feinjustierung der wirksamen Länge der Wellenleitungs-Dichtungskonstruktion ist sinnvoll, da die Mikrowelknenergie von dem Ofeninnenraum in die Dichtung hinein sich nur in Richtungen quer zum Dichtungsverlauf ausbreiten kann, nachdem die Ausbreitung in Richtung im Winkel zu dieser Normalrichtung mit Bezug auf den Verlauf der Dichtung mittels der Schlitze 78 verhindert wird. Die Eingangsimpedanz des Eingangs-Wellenleitungsabschnittes 72 "^rändert sich demgemäß bedeutend rascher in Abhängigkeit von der Frequenz, als dies bei Anordnungen ohne die Schlitze 78 der Fall wäre. Aus diesem Grunde ist eine genaue Dimensionierung der Leitung in Abstimmung auf die Belriebsfrequenz von wesentlicher Bedeutung.

In F i g. 5 ist ein Diagramm aufgezeichnet, in welchem über der Tiefe A der Nut 112 die Resonanzfrequenz der Dichtungskonstruktion in Megahertz, für einen Mikrowellenofen nach den Fig. 1 bis 4 aufgezeichnet ist. Die Dichtungskonstruktion ohne eine Nut (Nuttiefe A-O) ist für maximale Abdichtung bei einer Frequenz unterhalb 2400 M Hz abgestimmt, was dem Punkt 114 im Diagramm nach Fig. 5 entspricht. Hat die Nut eine Tiefe von etwa 4 mm, was dem Punk. 118 des Diagramms entspricht, so ergibt sieh eine Abstimmung auf 2450MHz für maximale Abdichtung und ist schließlich die Nut 112, wie am Punkte 116 eingezeichnet, 8,1 mm tief, so ergibt sich eine Abstimmung auf eine Frequenz von 2600 MHz. Durch Wahl der Tiefe der Nut A kann man also die gewünschte Abstimmfrequenz der Dichtungskonstruktion auf einen Wert von 245OMHz einiusticren. indem eine Tiefe der Nut von etwa 5.2 nun bis 4,8 mm gewählt wird. In diesem Bereich liegt der in F i g. 5 eingezeichnete Punkt 118.

Vorzugsweise wird die Nut 112 in dem Abzweig-Wellenleiiiingsabschnitt 90 nahe dem Kopplungsbereich 92 vorgesehen, welcher eine Entfernung von etwa einem Viertel der Wellenlänge von der Abschlußplatie 88 hai. so daß sich also die Nut in einem Bereich hoher Impedanz der Dichtungskonstruktion befindet, wo Änderungen der Dielektrizitätskonstante des die Dichtungskonstruktion erfüllenden Dielektrikums eine große Abstimmwirkung besitzen. Stege oder Finger 150 des aus Dielektrikum bestehenden Blockes 80 liegen an dem Flansch 98 an. um den Block 80 in fester Lage zu halten, so daß Bewegungen des Blockes 80, welche die Abstimmung verändern könnten, minimal gehalten werden.

In F i g. b ist eine ähnliche Dichtungskonstruktion wie in F i g. 4 wiedergegeben, jedoch mit der Ausnahme, daß die Diclektrikumsfüllung der Wellenleiuingsabsehnitte einerseits von einem Einsatz 82. welcher sich vollständig innerhalb des Abzweig-Wellenleitungsabschnittes befindet und andererseits von einem Fortsatz l-'2 gebildet ist, welcher an einen Kunststoffdeckel 1 50 angeformt ist. der die Innenseite der I üre überdeckt, um den Kand der Türe am Eingang des Eingangs-Wellenleitungsabschnittes 72 herumreicht und mit einem Flansch als feste Diclektrikumsfüllung zwischen den Leiterwänden 70 und 74 liegt. Der Deckel 130 ist vorzugsweise als .Spritzgußteil ausgeführt, wobei als Werkstoff beispielsweise ein Polycarbonat verwendet wird, das eine glatte, leicht reinzuhaltende Oberfläche an der Ofentüre, insbesondere im Dichtungsbereich bietet, so daß die Schlitze in der Wand 74 vor Speiseresten oder anderen Verunreinigungen geschützt werden, welche vom Ofeninnenraum zutreten können. Eine mit Kohlenstoff versetzte Kunststoffschicht 134 erfüllt den Ausgangs-Wellenleitungsabschnitt 110 der Dichtungskonstruktion und liegt zwischen der Stirnwand 140 des Ofenmantels und der Wand oder dem Flansch 102 des Formteiles % der Ofentüre.

In Fig. 7 ist eine Ausführungsform gezeigt, bei der der mit Kohlenstoff versetzte Kunststoff im äußeren Teil oder im Ausgangs-Wellenleitungsabschnitt der Dichtung weggelasser, ist und am Ausgang eine Reaktanzbelastung vorgesehen ist. Bei der Ausführungsform nach F i g. 7 bilden Flansche bzw. Ränder 132 6zw. 138 des aus Kunststoff gefertigten Deckels 130 das Feststoffdielektrikum, welches sich im Eingangs-Wellenleitungsabschnitt 72 und im Ausgangs-V. ellenlei-

lungsaüschniü 110 der Dichtung befindet. Die Reaktanzdichtung enthält eine metallische Leiste 128. welche mit dem metallischen Rand oder Flansch 102 der Türe Berührung hat und den aus Dielektrikum bestehenden Rand 138 des Kunsistoffdeckels 130 übergreift, io daß > im wesentlichen eine Viertelwellenlängen-Drossel entsteht, welche an einen Luftraum /wischen der Melalleisle 128 und der Stirnwand 130 des Ofenmantels angrenzt und eine hohe Impedanz darstellt, welche in Serie zu dem Ausgangs- Wellenlcilungsabschnitt 110 der κι Dichtungskonstruklion geschaltet ist. Eine solche hohe Impedanz reflektiert einen niedrigen Impedan/wert zum ausgangsscitigen Ende des Ausgangs-Wellenlcitungsabschniltcs 110 und vermindert auf diese Weise das Entweicnei. von Mikrowellenencrgic aus dem Ofen, ι ■ Die Mctalleistc 128 kann sich ggf. vollständig um den Rand der Zugn ^öffnung bzw. der Türe des Ofens erstrecken oder kann nur an denjenigen Teilen des Randes der Türe oder der Zugangsöffnung vorgesehen sein, wo ohne ciic Reaklnnzdichuingskonstruktion die ." Undichtigkeit bezüglich des Entweiehens von Mikrowellenenergic über den zulässigen Werten liegt. Im übrigen können Einze'heitcn der zusätzlichen Reaktanzdichtung aus der deutschen Offenlegungsschrift 25 26 070 entnommen werden. Im allgemeinen isi die zusätzliche Drosseldichtung dort nicht erforderlich, wo sich das Scharnier der Türe befindet, da das Scharnier als Kurzschliißplatte wirksam ist und das Entweichen von Mikrowcllcnenergic verhindert. Eine äußere Türverkleidung 142. welche vorzugsweise ein Kunststoff-Gicßformicil ist, ist mittels Schrauben an der Türe befestigt, derart, daß der innere Kunststoffdcckel der Türe und die äußere Kunststoffverkleidung fest zusammengehalten sind.

Dem Kachmann bietet sich im Rahmen der Erfindung cne Reihe weiterer Möglichkeiten der Ausgestaltung. Beispielsweise können Feststoffdielektrika mit unterschiedlichen Dielektrizitätskonstanten gegenüber Polypropylen da/u verwendet werden, die Nut in dem Dielektrikum des Abzweig-Wclienleitungsabschnitles auszufüllen, so daß die Abstimmfrequenz der Dichtung herabgesetzt wird.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (14)

Patentansprüche;

1. Mikrowellenenergiedichtung für eine Zugangsöffnung zu einem hochfrequenzdicht zu verschließenden Raum, insbesondere Ofenraum eines Mikro- s wellenofens mit einer eine Zugangsöffnung zu dem Ofenraum verschließenden Türe und einer zwischen dem Rand der Zugangsöffnung und dem Rand der Türe angeordneten Mikrowellen-Energiedichtung, die einen Eingangs-Wellenleitungsabschnitt sowie einen mit diesem gekoppelten Abzweig-Wellenleitungsabschnitt umfaßt, wobei der Eingangs-Welien-Ieitungsabschnitt aus leitfähigen Wandteilen des Ofenmantels und im Abstand davon befindlichen leitfähigen Wandteilen der Türe sowie einem '5 Dielektrikum mit einer wesentlich über eine liegenden Dielektrizitätskonstanten gebildet ist und der Abzweig-Wellenleitungsabschnitt mindestens eine von einem Formteil gebildete leitfähige Wand sowie eineii dielektrischen Bereich umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß der dielektrische Bereich (82,112) des mit dem Eingangs-Wellenleitungsabschnitt (72) gekoppelten Abzweig-Wellenleitungsabschnitts (90) einen Abschnitt (112) enthält, dessen Dielektrizitätskonstante wesentlich kleiner ist als im übrigen Teil des Abzweig-Wellenleitungsabschnitts (90), daß der Abzweig-Wellenleitungsabschnitt (90) in einem Abstand von im wesentlichen dem vierten Teil einer Wellenlänge der Betriebsfrequenz des Mikrowellenofens von dem Bereich (92) seiner Ankopplung an den Eingangs-Wellenleitungsabschnitt (72) kurzgeschlossen ist (durch 88) und daß sich der Abschnitt \,Ü2) mit vergleichsweise niedrigerer Dielektrizitätskonstante in dem genannten Kopplungsbcreich (92) befincLL

2. Mikrowellenenergiedichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Eingangs-Wellenleitungsabschnitt Mittel (74, 78) zum Verhindern der Mikrowellenenergieausbreitung mit der Betriebsfrequenz des Mikrowellenofens mit einer Komponente *<> in Richtung des Umfanges der Türe (52) enthält.

3. Mikrowellenenergiedichtung nach Anspruch 2. dadurch gekennzeichnet, daß die genannten Mittel zum Verhindern der Mikrowellenenergieausbrcitung in Türumfangsrichtung Ungleichförmigkeiten der Impedanz (74, 78) im Eingangs-Wellenleitungsabschnitt (72) umfassen.

4. Mikrowellenenergiedichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die genannten Ungleichförmigkeiten der Impedanz von Schlitzen (78) gebildet sind, die in einer gemeinsamen Leiterwand (74) zwischen dem Eingangs-Wellenleitungsabschnitt (72) und dem Abzweig-Wellenleitungsabschnitt (90) vorgesehen sind.

5. Mikrowellenenergiedichtung nach einem der Ansprüche I bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Eingangs-Wellenleitungsabschnitt (72) und der Abzweig-Wellenleitungsabschnitt (90) die Gestalt einer um den Kopplungsbereich (92) zusammengefalteten, an ihrem Ende kurzgeschlossenen (88) Dichtungs-Wellenleitung mit einer elektrisch wirksamen Länge von insgesamt der halben Wellenlänge der Betriebsfrequenz des Mikrowellenofens haben.

6. Mikrowellenenergiedichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, daß das in dem Abzweig-Wellenleitungsabschnitt (90) vorgesehene Dielektrikum (82) Polypropylen zumindest enthält.

7. Mikrowellenenergiedichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Begrenzup.gswand (96, 98, 102) des Abzweig-Wellenleitungsabschnittes (90) von einem gestanzten oder gepreßten Aluminiumformteil gebildet ist.

8. Mikrowellenenergiedichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß von dem Bereich (92) der Kopplung zwischen dem Eingangs-Wellenleitungsabschnitt (72) unii dem Abzweig-Wellenleitungsabschnitt (90) ein Ausgangs-Wellenleitungsabschnitt (110) ausmündet, in welchem energieabsorbierender Werkstoff (108 bzw. 134) angeordnet ist, welcher die Übertragung von Mikrowellenenergie durch den Ausgangs-Wel-Ienleitungsabschnitt verhindert bzw. dämpft

9. Mikrowellenenergiedichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein auf die Stellung der Türe (52) ansprechender Verriegelungsschalter (60) vorgesehen ist, welcher den den Ofenraum speisenden Mikrowellengenerator (30) außer Betrieb setzt, sobald die Türe über eine vorbestimmte öffnungsweite hinaus geöffnet wird und daß der Abzweig-Wellenleitungsabschnitt bzw. die leitfähigen Wandteile (70) des Ofenmantels so bemessen sind, daß der Abzweig-Wsllenleitungsabschnitt im wesentlichen bis zu der genannten, vorbestimmten Öffnungsweite der Türe den an seinem Ende vorgesehenen Kurzschluß (88) über den Kopplungsbereich (92) zu dem Eingangs-Wellenleitungsabschnitt (72) zu dessen auf der Seite des Ofeninnenraumes gelegenen Ende hin reflektiert

10. Mikrowellenenergiedichtung nach Anspruch 9 und/oder Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Türe (52) von einem als Formteil ausgeführten, aus einem festen Dielektrikum bestehenden Deckel (130) umkleidet ist, an welchen die den Eingangs-Wellenleitungsabschnitt (72) und den Ausgangs-Wellenleitungsabschnitt (110) mindestens teilweise erfüllenden Dielektrikumsteile (Ή2, 138) einstückig angesetzt sind.

11. Mikrowellenenergiedichtung nach Anspruch 9 und/oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgangs-Wellenleitungsabschnitt (HO) Mittel zur Absorption von Mikrowellenenergie enthält.

12. Mikrowellenenergiedichtung nach Anspruch 9 und/oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß auch der Ausgangs-Wellenleitungsabschnitt (110) ein festes Dielektrikum (138) enthält, und daß mit leitfähigen Wandtcilen (102) des Ausgangs-Wcllenleitungsabschnittes eine Reaktanzbelastung (128) verbunden ist, welche Mikrowellenenergie zu dem Eingangs-Wellenleitungsabschnitt (72) zurückwirft.

13. Mikrowellenenergiedichtung nach einem der Ansprüche I bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Bereich (112) niedrigerer Dielektrizitätskonstante von einer in Längsrichtung der Mikrowellenenergiedichtung verlaufenden Nut oder Rille gebildet ist, die in dem den Abzweig-Wellenleitungsabschnitt (90) ausfüllenden Dielektrikum ausgebildet ist.

14. Mikrowellenenergiedichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte Nut oder Rille (112) von einem festen Dielektrikum vergleichsweise niedriger Dielektrizitätskonstante ausgefüllt ist.