DE2849601A1

DE2849601A1 - Herd oder ofen fuer verbundbetrieb mit mikrowellenenergie und widerstandsheizung

Info

Publication number: DE2849601A1
Application number: DE19782849601
Authority: DE
Inventors: Bernard Joseph Weiss
Original assignee: Raytheon Co
Current assignee: Raytheon Co
Priority date: 1977-11-25
Filing date: 1978-11-15
Publication date: 1979-05-31
Also published as: AU4112878A; CH640626A5; NL7811587A; FR2410414B1; DE7833977U1; FR2410414A1; AU519130B2; CA1114453A; JPS5478551A

Description

RSTn. 3T 8OOO MÜNCHEN a TEL. O GO / ÜÖG7 84

München, den 8. November 1978 /WtI. Anwaltsaktenz.: 27 - Pat. 228

Raytheon Company, l4l Spring Street, Lexington, MA 02173> Vereinigte Staaten von Amerika

Herd oder Ofen für Verbundbetrieb mit Mikrowellenenergie und

Widerstandsheizung

Es werden Herde oder Öfen für Verbundbetrieb mit Mikrowellenengerie und Widerstandsheizung verwendet, bei denen elektrische Heizstäbe im Herdraum untergebracht sind und Mikrowellenenergie in den Herdraum eingestrahlt wird und bei denen eine Dampfdichtung um den Rand der Tür herum verläuft, die den Austritt heißer Gase unterbindet. Die Gestaltung dieser Dichtungen für heiße Gase oder Dämpfe hat nicht vollständig vermeiden können, daß am Umfang der Tür oder Öffnungsklappe Mikrowellenenergie entweicht. Man sah sich deshalb genötigt, außerhalb des Herdraumes und, vom Ilerdraum aus gesehen, außerhalb der Dampfdichtung eine zusätzliche Mikrowellendichtung anzuordnen.

Es liegt deshalb der Erfindung «lie Aufgabe zugrunde, die Dichtung am Rand der Öffnungsklappe so zu gestalten, daß über

eine dem Herdraum näher liegende Mikrowellendichtung und eine sich daran nach außen anschließende, im wesentlichen dem Abschluß gegen Dampf- oder Gasaustritt dienende Dichtung hinaus keine weitere Dichtung vorgesehen werden muß, um den Herdraum bei geschlossener Offnungsklappe vollständig gegen Austritt von Mikrowellenenergie abzusichern.

Die Erfindung baut auf der Erkenntnis auf, daß bei einem Mikrowellenherd oder -ofen, dessen Türdichtungsaufbau eine gewöhnliche Hochtemperatur-Gas- oder Dampfdichung enthält, diese mehrere hundert Watt an Mikrowellenenergie absorbiert, was zu einer Verringerung der im Herd oder Ofen zur Verfügung stehenden Mikrowellenleistung führt. Die sich aus der Mikrowellenenergieaufnahme ergebende Erhitzung der Dampfdichtung kann dadurch vermindert werden, daß zwischen die Dampfdichtung und den Herdraum eine Mikrowellendrosseldichtkonstruktion eingesetzt wird. So wird mit der Erfindung eine Kombination aus Herd oder Ofen und Tür geschaffen, bei der die Tür mit einem Teil in den Rand des Öffnungsausschnitts des Ofens mit Abstand zu jenem eingreift, so daß der Öffnungsrand mit besagtem Abschnitt der Tür eine erste Dichtung für die Mikrowellenenergie darstellt, in der nur geringe Mikrowellenenergieverluste auftreten, wobei diese erste Dichtung einen Eintrittsübertragungsleitungsabschnitt aufweist, der sich vom Innern des Herdraumes bis zu einer Verbindungsstelle mit einer Mikrowellenenergiedrossel erstreckt. Der Drosselaufbau kann entweder in der Tür oder in der Herdoder Ofenwand angeordnet sein und stellt eine hohe Impedanz in Serie zum Eingangsübertragimgsleitungsabschnitt bei der vorherrschenden Arbeitsfrequenz des Mikrowellenherdes oder -ofens dar, die beispielsweise zwischen 2,4 und 2,5 GHz liegt.

Erfindimgsgemäß ist nahe dem Drosselübergang eine Hochtemperatur-Dampfdichtung angeordnet, die einen federnden und lei-

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tend en Aufbau hat und mit den Uni fan gsb er eich en der Herdoder Ofenwand und der Tür in leitender Verbindung ist. Ein derartiger Dichtungsaufbau kann bei genauerer Betrachtung aus einem Drahtgewebeschlauch aus feinem, rostfreiem Stahldraht bestehen, welcher sozusagen eine Kombination bei der vorherrschenden Mikrowellenfrequenz aus einem Ausgangsübertragungsleitungsabschnitt mit niedriger Impedanz, welcher den Eingangsübertragungsleitungsabschnitt abschließt, und einem Drosselabschnitt mit hoher Impedanz darstellt und der ferner als Mikrowellenenergie vernichtende Belastung wirkt, die prakfisch vollständig die geringen Anteile der Mikrowellenstrahlung absorbiert, welche die erste Mikrowellendichtung noch passiert haben.

Die Wände des Herdes oder Ofens sind vorzugsweise aus gewöhnlichem, mit Hochtemperaturkeramik, wie Emaille, beschichtetem Stahlblech hergestellt, so daß Mikrowellenenergie, die in den Bereich zwischen die Stahldrahtgitterdichtung und die Ofenwand durch die dünne Emaillebeschichtung hindurch eindringt, durch die Ofenwände selbst, durch das Drahtgitternetz oder in der Emaille absorbiert wird.

Die elastische Dichtung kann zusätzliche Elastizität dadurch erhalten, daß das Drahtgittergewebe oder -gewirke in Schlauchform auf einen gewirkten Fiberglasschlauch aufgezogen und dieser wiederum von einem weiteren Drahtschlauchgewebe innen abgestützt wird, dessen Drähte zum Erzielen einer starken Federwirkung einen größeren Durchmesser haben.

Die Dichtwirkung für Mikrowellenenergie im vorherrschenden Frequenzbereich läßt sich dadurch steigern, daß im Eingangsübertragungsleitungsabschnitt der ersten Dichtung Vorkehrungen getroffen werden,, die verhindern, daß Mikr ο we Il en energie in Richtung des Umfangs des Übertragungsleitungsabschnittes transportiert wird. Diese Vorkehrungen können ge-

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nauer gesagt aus Impedanz-Diskontinuitäten, wie Schlitzen in einer der Wände des Eingangsübertragungsleitungsaufbaus gebildet sein. Auch können sich gemäß der Erfindung derartige Schlitze vorzugsweise durch die Fand in den Drosselabschnitt erstrecken, um auf diese Weise noch zusätzlich eine Ausbreitung von Mikrowellenenergie in Umfangsrichtung innerhalb des Drοsselaufbaus zu vermeiden. Ein derartiger Mikrowellendrosselaufbau ermöglicht es, praktisch die gesamte Mikrowellenenergie, die vom Ofen her auf die Dichtung auftrifft, wieder in den Ofenraum hinein zu reflektieren, da sie an dem Punkt im Ofenraum, wo die Mikrowellenenergie auf den Eingangsübertragungsleitungsaufbau auftrifft, eine sehr niedrige Impedanz darstellt, und zwar trotz der Tatsache, daß der Eingangsübertragungsleitungsabschnitt. . einen beträchtlichen Luftspalt darstellt, so daß die Herdoder Ofengehäuse und Türen mit erheblichen Toleranzen hergestellt werden können. Darüber hinaus ist die Möglichkeit zu Funkenentladungen aufgrund der Mikrowellenfelder auch dann ausgeschlossen, wenn der Herd oder Ofen bei hohen Temperaturen betrieben wird, bei denen die vom zu erhitzenden Gut abgegebenen Gase unter Umständen die Dampfdichtung mit niedrigeren elektrischen Feldgradienten ionisieren.

Gemäß der Erfindung kann ein Stück zu erhitzender Speise auf einem Gitterrost in das Strahlungsfeld eines rotierenden Abstrahlers so eingebracht werden, daß ein wesentlicher Anteil der Mikrowellenenergie bereits beim ersten Durchgang durch diesen Körper absorbiert wird, bevor die Mikrowellenenergie von den Herd- oder Ofenwänden reflektiert wird. Es läßt sich auf diese Weise eine Erhitzung mit Hilfe der Mikrowellenenergie mit hohem Wirkungsgrad erzielen, auch wenn die 'Herd- oder Ofenwände aus "einem billigen Werkstoff, wie emailliertem Stahlblech, hergestellt sind. Gemäß der Erfindung kann das zur Abgabe der Mikrowellenenergie verwendete Magnetron eng mit dem Herd oder Ofen über einen Kopplungs-

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mechanismus wie einen Wellenleiter und einen Koaxialübertragungsabschnitt gekoppelt sein, was zur Steigerung des Wirkungsgrades der Umwandlung der elektrischen Eingangsleistung in Mikrowellenenergie, die in das zu heizende Gut eingekoppelt wird, beiträgt. Wenn sich bei eingeschaltetem Herd oder Ofen darin.nur wenig aufzuheizendes Gut oder gar keines befindet, dann erreicht die in den Herdraum abgestrahlte und zu den verschiedenen Öffnungen des sich drehen-? den Abstrahlers von den gegenüberliegenden Herdraumwänden zurückreflektierte Mikrowellenenergie einen gemeinsamen Zusammenschluß punk t der Strahlungswege, wie etwa den Mittelleiter einer koaxialen Übertragungsleitung, mit beträchtlichen Phasenunterschieden, so daß verhältnismäßig geringe Mengen der Energie in das Magnetron zurückgekoppelt und große Energiemengen wieder in den Herdraum hineinreflektiert werden, wo die Energie dann schließlich von den Wänden des Herdes oder Ofens absorbiert wird, wobei die Dampfdichtung jedoch vor zu starken Mikrowellenfeldern aufgrund der Drosselwirkung der ersten Mikrowellendichtung an der Tür geschützt ist.

Zusätzlich können elektrische Widerstandsheizelemente unmittelbar im Ofenraum angeordnet sein, welche über Mikrowellendrosseleinrichtungen durch die Ofenwand geführt sind und für das Kochen, Braten oder den Selbstreinigungsvorgang auf herkömmliche Weise Wärme in den Herd oder Ofen einführen.

Zur Erläuterung der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung einzelne Ausführungsbeispiele näher beschrieben. Es zeigen :

Fig. 1 einen Vertikalschnitt eines Mikrowellenherdes oder -ofens bei geschlossener Tür;

Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie 2-2 der Fig.l, jedoch bei Draufsicht auf die geöffnete Tür;

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Fig. 3 eine Ausschnittsdarsteilung aus der

Schnittansicht der Fig. 1 in vergrößertem Maßstab;

Fig. 4 eine vergrößerte Ansicht der verschiedenen Schichten der bei dem gezeigten Herd verwendeten Dampfdichtung;

Fig. 5 einen Schnitt nach der Linie 5-5 in Fig.4 durch die Dampfdichtung;

Fig. 6 einen Schnitt nach der Linie 6-6 in Fig. 1 in vergrößertem Maßstab.

Zunächst wird näher auf die Fig. 1, 2 und 3 eingegangen. Ein mit Mikrowellenenergie zu beschickender Hohlraum 10 ist durch eine Tür 12 verschlossen und wird mit Mikrowellenenergie von einem sich drehenden Abstrahler 1% im Boden des Herdes versorgt. Der Abstrahler l4 wird mit Mikrowellenenergie von einem Magnetron l6 über einen Hohlleiter l8 und einen Koaxialleiter 20 versorgt, dessen Mittelleiter 22 starr mit dem sich drehenden Abstrahler l4 verbunden ist und der sich durch den Hohlleiter l8 hindurch bis zu einem Getriebemotor 24 fortsetzt. Der Motor 24 ist am Boden des Hohleiters l8 befestigt und dreht den Mittelleiter 22 und mit ihm den Abstrahler l4. Der Koaxialleiter 20 weist einen Außenleiter 2.6 auf, der starr mit der oberen Wand des Hohlleiters l8 verbunden ist und sich durch die Bodenwand des Herdraumes 10 bis in eine Plenumkammer 28 des Abstrahlers l4 hinein erstreckt.

ViTie die Fig. 2 näher zeigt, weist die Plenumkammer 28 eine obere Platte 30 auf, die mit dem Mittelleiter 22 verbunden ist und eine Anzahl von Öffnungen 32 hat, die von der Achse des Mitte-lleiters 22 unterschiedlichen Abstand haben. Von der Plenumkammer 28 wird die Mikrowellenenergie durch die

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Öffnungen 32, die durch Keramikelemente 3^, welche für Mikrowellenenergie durchlässig sind, Staub- und Kochbestandteile jedoch vom Eintreten in die Plenumkammer 28 abhalten, abgedeckt sind, in den Ofenraum 10 abgestrahlt.

Eine untere Abdeckung 38 der Plenumkammer des Abstrahlers verhindert, daß die Mikrowellenenergie radial abgestrahlt werden kann, sondern leitet sie vielmehr durch die Öffnungen 32, und hat außerdem mit ihrer Unterseite vom Boden des Herdraumes 10 einen so hinreichenden Abstand, daß der Abstrahler l4 sich frei drehen kann. Mit einer Öffnung umschließt die Abdeckung 38 das obere Ende des äußeren Koaxialleiters 26, der auf diese Weise leicht in die Plenumkammer hineinragt und damit verhindert, daß Mikrowellenenergie von der Unterseite des Abstrahlers l4 her in den Herdraum 10 hineingelangt. Die Länge des äußeren Koaxialleiters 26, also das Maß, mit dem er in die Plenumkammer 28 hineinragt, kann zur Verbesserung der Impedanzanpassung einstellbar sein.

Wie aus der Fig. 3 besonders deutlich hervorgeht, ist ein kegelstumpfförmiges Übergangsstück 40 zwischen Hohlleiter und Koaxialleiter durch Gesenkverformung des Blechbodens des Hohlleiters l8 nach oben gebildet, so daß der Kegelstumpf den Mittelleiter 26 umschließt. Ein röhrenförmiges Element 42 ist auf die Oberseite des Kegelstumpfteils 40 aufgeschweißt und erstreckt sich abwärts, den Mittelleiter 22 mit einem Abstand umschließend, der einer wirksamen elektrischen Viertelwellenlänge bei der Frequenz des Magnetrons l6 entspricht, so daß dadurch derjenigen Energie, die aus dem Hohlleiter l8 in Richtung auf den Motor 24 entweichen möchte, auf diese Weise eine Drossel entgegengestellt wird. Ein Gleitlager 44 aus dielektrischem Material ist zwischen das röhrenförmige Element 42 und den Mittelleiter 22 eingefügt, um mit Sicherheit Funkenentladungen im Lager zu vermeiden.

Der Mittelleiter 22 verringert seinen Durchmesser unmittelbar

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unterhalb des untersten Endes des röhrenförmigen Elementes 42, wodurch eine Schulter entsteht, mit der er auf einem ölgefüllten Bronzestützlager 46 ruht, das von einer Platte getragen wird, mit der der Motor 24 an den Boden des Hohlleiters l8 angeschraubt ist.

Die Enden des Hohlleiters 18 sind durch KurzSchlußelemente 50 verschlossen, die derart angebracht sind, daß ein im wesentlichen ebenes Stehwellenverhältnis zwischen Abgabeantenne des Magnetrons l6 und Mittelleiter 22 entsteht.

Wie in Fig. 1 und 2 gezeigt, werden die Abstrahleröffnungen 32 jeweils mit Mikrowellenenergie über getrennte Wellenleiterabschnitte versorgt, deren Achsen um einen Winkel von 120 gegeneinander versetzt sind und deren innere Enden einen gemeinsamen Bereich haben, in dem sich der Mittelleiter 22 befindet. Ein konisches Impedanzanpaßelement 52 ist mit dem Mittelleiter 22 verbunden,um dessen Radius bei zunehmender Annäherung an die obere Platte 30 der Plenumkammer 28 zu vergrößern. Die Wellenleiter haben Seitenwände, welche die Seiten der Plenumkammer 28 bilden, und sind von unterschiedlicher .Länge, wobei die maximale Längendifferenz in der Größenordnung von--*^/7^s/3 oder weniger liegt, so daß Energie, die vom Mitteileiter 22 in die Plenumkammer 28 abgestrahlt wird, an den Öffnungen 23 mit jeweils unterschiedlichen Phasenlagen ankommt. Da die Breite der Wellenleiterabschnitte zwischen 2/3 /^-und ^-gewählt ist, ist die Hauptschwingungsart, die in den Wellenleiterabschnitten hervorgebracht wird, die TE. _Q-Art. Da überdies die Öffnungen 32 sich quer zu den Wellenleiterabschnitten erstrecken, haben die aus den Öffnungen abgegebenen einzelnen Strahlungsfeldmuster unterschiedliche Polarisation.

Die zum Beispiel von der Deckwand des Hohlraumes 10 zu den Öffnungen 32 reflektierte Energie wird in die Öffnungen 32 abhängig von ihrer Polarisation eingekoppelt und wandert

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auf den gemeinsamen Punkt am Mittelleiter 32 zu. Wegen des Unterschiedes der Strecken, die die Wellen durchlaufen und die doppelt so groß wie die Längenunterschiede der die Plenumkammer 28 bildenden Wellenleiterabschnitte sind, treffen die Wellen am Mittelleiter 22 mit unterschiedlichen Phasenlagen auf, die vorzugsweise so gewählt sind, daß sich die elektrischen Feldvektoren im wesentlichen aufheben, so daß dieser Verbindungspunkt der Wellenleiter am Mittelleiter 22 sich so auswirkt, daß die Mikrowellenenergie durch die Öffnungen 32 zurück und in den Herdraum reflektiert wird. Auf diese Weise ist das Magnetron weitgehend von auftretenden reflektierten Wellen isoliert. Da außerdem dieser Effekt vorzugsweise auf den Zustand maximiert ist, daß sich im Herdhohlraum keine Speise befindet, und da die Geometrie des Herdes oder Ofens festliegt, tritt diese Aufhebung hauptsächlich bei geringer Belastung, also beispielsweise kleinen Speisemengen auf, die nicht von vornherein praktisch alle Mikrowellenstrahlung beim ersten Durchgang absorbieren. Unter diesen Bedingungen ist es deshalb möglich, das Magnetron l6 sehr fest an den Ofenhohlraum zu koppeln, wodurch das Magnetron l6 nahe bei seinem maximalen Wirkungsgrad der Umwandlung von elektrischer Eingangsenergie in abgegebene Mikrowellenenergie arbeiten kann, während niedrige Mikrowellenfeldgradienten und folglich geringe Wandverluste im Hohlleiter 18 aufrecht erhalten werden können.

Es ist bei dem beschriebenen Herd oder Ofen möglich, die Wände des Herdhohlraumes 10 aus einem verhältnismäßig stark verlustbehafteten oder energieabsorbierenden Werkstoff herzustellender zum Beispiel einige Prozente der Mikrowellenenergie, die darauf-trifft und davon reflektiert wird, absorbiert. Ein derartiger Werkstoff kann zum Beispiel gewöhnliches Stahlblech sein, das in üblichen Herden und Öfen verwendet und mit gewöhnlicher Emaille beschichtet wird. Es können auch gewöhnliche Grill- und Erhitzungseinrichtungen 58 nahe der Deckwand und dem Boden des Herdhohlraumes 10 ange-

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ordnet und durch übliche Halter 62 befestigt sein. Der untere Widerstandsheizer 58 sollte jedoch vorzugsweise bogenförmig mit etwas Abstand um den Abstrahler ik herum angeordnet sein, damit er sich nicht störend auf die vom Abstrahler ausgehenden Mikrowellenfelder auswirkt.

Die Elemente 58 sind Widerstandsheizstäbe, die sich durch die Rückwand des Hohlraumes 10 erstrecken. Die äußere Beschichtung der Heizstäbe ist zur Hohlraumwand hin mittels Laschen 66 geerdet, die zum Beispiel durch Aufschweißen oder Umbördeln mit dem Heizstab verbunden sind und die gegen die Hinterwand des Hohlraumes 10 mit einer Schraube 68 festgeschraubt sind. Hülsen 64, deren Länge vorzugsweise einer wirksamen Viertelwellenlänge der im Hohlraum 10 herrschenden Mikrowellenfrequenz entspricht, sind durch Schweißen mit der
Außenseite der Ofenwand verbunden und umgeben den Heizstab
mit dem durch einen Emailleüberzug 60 in der Hülse vorgegebenen Abstand. Auf diese Weise kann Mikrowellenenergie nicht aus dem Hohlraum 10 durch den Spalt zwischen der Außenfläche der Heizstabelemente 58 und der Innenfläche der Hülsen 6k
entweichen, weil diese Hülsen eine Drosselwirkung ausüben.
Elektrische Verbindungen zu Leistungs- und Steueranschlüssen der Heizstäbe können in üblicher Weise hergestellt werden.

Ein Stück 70 einer Speise kann beispielsweise auf einem Rost 72 über dem Abstrahler tk in einer Schüssel 7k, die für Mikrowellen durchlässig sein soll und auf einer Platte 76 aus einem ebenfalls für Mikrowellen durchlässigen Material, wie feuerfester Keramik, ruht, angeordnet sein. Der Rost 72 kann beispielsweise aus Draht zusammengeschweißt sein, wobei die Abstände der einzelnen Roststreben wesentlich größer als

A/2 sein müssen. Die Höhe des Rostes im Ofenraum 10 läßt
sich mit Hilfe von Rillen 78 in den Seitenwänden in gewöhnlicher Weise einstellen.

Für den AbstrahLer Ik kann irgendeine brauchbare und ge-

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9 Π 0 Η 2 ? / f) Π Π 4

wünschte Gestaltung verwendet werden. Eine Ausführungsform, die gute Ergebnisse bei 2,45 GHz erbracht hat, verwendet Hohlleiterabschnitte von 102 mm Breite und 25,4 mm Höhe, denen von einem Mittelleiter 22 mit 12,7 mm Durchmesser und einem Außenleiter 26 mit 51 mm Durchmesser die Mikrowellenenergie zugeleitet wird. Die Längen der Wellenleiterabschnitte, von der Achse des Mittelleiters 22 aus gemessen, betragen 25,4 mm, 82,5 mm und 51 mm, und die Breiten der zugehörigen Austrittsöffnungen sind 12,7 mm, 6,3 mm und 25,4 mm. Der Hohlleiter l8,. der ebenfalls 102 mm breit sein kann, ist hier 51 mm hoch, und die Abstände vom Kurzschlußwandelement 50 zur Mitte der Magnetronabgabesonde, zur Achse des Mittelleiters 22 bzw. zu der gegenüberliegenden Abschlußplatte 50 betragen 19 mm, 127 mm bzw. 260 mm. Angaben zu weiteren Einzelheiten an dieser Stelle erscheinen nicht notwendig.

Die Kühlluft von einem Ventilator 80 wird in üblicher Weise über die Kühlrippen des Magnetrons 60 geführt und dann in den Herd- oder Ofenhohlraum 10, beispielsweise durch den Hohlleiter l8 über Öffnungen 82 in den Kurzschlußplatten 50, durch den Übertragung si ei t er 20 und den Abstandsspalt zwischen dem Außenleiter 26 und dem Öffnungsausschnitt in der Platte 38 geleitet, wo diese erwärmte Luft dann den Heizstab 58 umstreicht und die von ihm abgegebene Wärmemenge während des Kochvorganges an der Speise 70 entlangführt. Aus dem Herdraum strömt die Luft danach durch ein Ableitrohr aus, das in der Mitte des darüber befindlichen Kochfeldes ausmündet.

Während des Selbstreinigungszyklus des Herdes oder Ofens befindet sich darin keine Speise 70. Es wird dann die Temperatur auf 400 bis 550 ° Celsius auf die Weise gesteigert, daß der untere Heizstab 58 gespeist wird, so daß an den Wänden haftende Ablagerungen verbrennen oder verdampfen und die dabei entstehenden Gase durch das Ableitrohr 84,

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welches einen Katalysator enthalten kann, damit der Oxidationsvorgang der Gase vollständig ist, ausgeblasen werden.

Der Herdhohlraum 10 ist in bekannter Weise von einer Wärmeisolation 88 aus zum Beispiel Glasfaser, welche von einer Metallumhüllung 90 umgeben ist, umschlossen. Mit einer Lampe 92 wird der Herdhohlraum 10 über eine durchbrochene Metallplatte 9^> die mit einer Platte aus feuerfestem Glas abgedeckt ist, erleuchtet.

Die Tür 12 ist mit einer hohe Temperaturen aushaltenden Dampfdichtung ausgestattet, die davor geschützt ist, große Mengen an Mikrowellenenergie aus dem Innern des Herdhohlraums 10 aufzunehmen, indem eine Mikrowellendichtung zwischen dem Herdhohlraum und der Dampfdichtung angeordnet ist. Die erste Mikrowellendichtung, die aus der Fig. 3 erkennbar ist, weist den Aufbau einer Mikrowellendrossel mit Schlitzen in wenigstens einem Wandbereich nach den Prinzipien der US-PS 3 767 884 auf, wobei an der Tür ein Abschnitt 98 vorgesehen ist, der in den Umfangsrandbereich 104 der Öffnung zum Ofenraum 10 eingreift. Dieser Abschnitt 98 enthält eine Platte 100, die durch Verschweißen an der Tür 12 befestigt ist und beispielsweise aus emailliertem Stahlblech besteht. Die Ränder 102 der Platte 100 sind rechtwinklig abgekantet, so daß sie parallel zu den Öffnungsrandbereichen 104 verlaufen, zu diesen jedoch einen geringen Abstand einhalten, so daß dadurch ein Eingangsabschnitt 106 für eine Mikrowellenübertragung si ei tung gebildet wird. Die abgekanteten Randteile 102 sind vorzugsweise eine Viertelwellenlänge lang bei der Frequenz des Magnetrons l6 und sind durch Schlitze IO8 in einzelne Abschnitte unterteilt, wobei Impedanzdiskontinuitäten entstehen, die verhindern, daß sich ein Mikrowellenfeld in Umfangsrichtung ausbreiten kann.

Mikrowellen, die durch den Übertragungsleitungsabschnitt

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nach auswärts wandern, erreichen einen Übergangsbereich 110, bei dem die Übertragungsleitung 106 mit einem Resonanzdrosselabschnitt 112 gekoppelt ist, den man als Viertelwellenlängen-Drosselabschnitt bezeichnen kann mit einem Kurzschluß auf der Innenseite der Platte 100, so daß die gesamte Strekke von der Kurzschlußplatte 100 innerhalb der Drosselkonstruktion 112 entlang den umgekanteten Rändern 102 durch den Übergangsbereich 110 und zurück zum Eingang des Übertragungsleitungsabschnitts 106 bei der Frequenz des Magnetrons l6 annähernd einer halben Fellenlänge entspricht, womit erreicht wird, daß am Eingang des Übertragungsleitungsabschnitts 106 ein Wert niedriger Impedanz vorherrscht. Außerdem kann man den Drosselabschnitt 112 für die Mikrowellenenergie, die in den Bereich 110 gelangt, als hohe Impedanz betrachten, die mit dem Eintrittsabschnitt 106 in Reihe liegt, so daß auch dann, wenn der Eintrittsabschnitt 106 von einer Viertelwellenlänge abweicht, eine erhebliche Abdichtung der Mikrowellen bewirkt wird. Es ist somit zulässig, daß die 'Für 12 um beispielsweise 5 bis 6 mm mehr oder weniger weit in den Umfangsrand des Herdraumes eingreift, ohne daß sich die Resonanzbedingungen des Drosselabschnitts und damit die Abdichtwirkung dieser Mikrowellendrosselanordnung mit geschlitzten Wandbereichen wesentlich ändern.

Zwischen für 12 und Wandbereich lO'i nahe dem Übergangsbereich 110 befindet sich ein Bereich 122 für eine Hochtemperaturdampfdichtung. Dieser Bereich läßt sich Ln Bezug auf die hier angewendete Mikrowellenabdichtung als AusgangsübertragungsleLtungsabschni 11 12't der kombinierten MikroweLlenutid Dampf dichtung betrachten. Genauer gesagt weist die Dampfdichtung einen Resoiianzauf bau Il4 auf, der in seinen Einz;eL-heiteii Ln den F¹Lg. k und 5 dargestellt Ist. Das Element Llk besteht aus einem inneren SchlaucheLement 116 aus JJtnhL-drahtgewebe oder -gewirke, welches eine gewisse Kl as t Lz L tii t ergibt, iiber dem StahLdrahtgewebeschLauch 116 ist ein Gewebe aus Isoliermaterial, wie (Ilasfaser L L ίϊ angebracht, das das

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Stahldrahtgewebe Il6 schützt. Eine zusätzliche Mikrowellenabsorption wird durch eine dritte Gewebe- oder Gewirkeschicht 120 erzielt, die die Glasfaserschicht Il8 wiederum umgibt und aus einem Gewirke oder Gewebe aus rostfreiem Stahldraht besteht, der mit der Emailleschicht 60 der Ofenraumwand im Bereich 104 und auch mit der Tür 12 in Berührung ist. So zeigt sich, daß eine weitere Abdichtung für Mikrowellenenergie, die noch aus dem Drosselbereich mit geschlitzten Wandzonen austreten möchte, vorhanden ist, so daß sowohl Harmonische als auch Grundwellenanteile mit niedriger Amplitude praktisch vollständig in dem Drahtgewebegitter aus rostfreiem Stahldraht absorbiert werden, wozu gerade der Aufbau als Netzgewebe oder -gewirke besonders geeignet ist. Der Ausgangsübertragungsabschnitt 124 weist also die Dicke der Emailleschicht 60 auf und hat deshalb einen niedrigen Impedanzwert und hohe Oberflächenwandströme für durchgehende Energie. Es wird damit folglich im Bereich 62 eine weitere Mikrowellendichtung erzielt.

Der Fachmann kann an zahlreichen Stellen Abwandlungen vornehmen, ohne daß dadurch das Wesen der Erfindung verändert wird. So ist es beispielsweise nicht zwingend erforderlich, den äußeren, leitenden Schlauch aus einem Gewirkeschlauch aus rostfreiem Stahl herzustellen, wie es in der Zeichnung dargestellt ist. Andere Gitterverbindungsformen, wie auch andere Materialien sind denkbar. Auch die in der Ausführungsform gezeigte Gestaltung der Mikrowellenenergiezuführung zum Ofenhohlraum 10 läßt sich in vielfacher Weise abändern, und es sind alle möglichen Steuersysteme anwendbar.

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Claims

2843601 Patentansprüche

1. Mikrowellenherd oder -ofen, in dessen Hohlraum zu erhitzendes Gut einsetzbar ist, während diesem Hohlraum Mikrowellenenergie von einer Mikrowellenquelle zuführbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß in den Herd- oder Ofenhohlraum (10) zum Erhitzen des Innenraumes ein elektrisches Widerstandsheizelement (58) eingesetzt ist, dessen äußere leitfähige Schicht mit einer Wand des Hohlraumes (lO) verbunden ist, und daß mit dieser Wand außerdem ein röhrenförmiges, leitfähiges Drosselelement (64) verbunden ist, das die äußere Leiterschicht des Widerstandsheizelementes (58) umgibt.

2. Mikrowellenherd oder -ofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Magnetron (l6) als Quelle für die Mikrowellenenergie dient und mit dem Herdhohlraum (lO) durch eine Konstruktion verbunden ist, die einen Koaxialübertragungsleitungsabschnitt (20) enthält, dessen Mittelleiter (22) einen im Herdhohlraum befindlichen Abstrahler (l4) trägt.

3· Mikrowellenherd oder -ofen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das zu erhitzende Gut (70) auf einem Metallrost (72) oberhalb des Widerstandsheizelementes (58) abgestützt ist und daß die Weite der Öffnungen im Metallrost (72) wesentlich größer als die Schlitzweite ist, bei der der Durchtritt der Mikrowellenenergie bei der herrschenden Frequenz unterbunden ist.

4. Mikrowellenherd oder -ofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mikrowellenenergie in der Herdhohlraum (lO) durch einen Abstrahler (l4) eingeführt wird, der eine Plenumkammer (28) enthält, die über eine Koaxialleitung (20)

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gespeist wird, deren Mittelleiter (22) leitend mit einer Austrittsoffnungen (32) aufweisenden leitfähigen Fläche (30) der Plenumkammer (28) verbunden ist, während der Aussenleiter (26) der Koaxialleitung (20) sich bis in die Plenumkammer (28) hinein erstreckt.

5· Mikrowellenherd oder -ofen nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen (32) mit einem für Mikrowellenenergie durchlässigen Material (3^) abgedeckt sind.

6. Mikrowellenherd oder -ofen, dessen Zutrittsöffnung zu dem Ofenhohlraum durch eine Tür verschließbar ist, wobei sich zwischen Tür und Umfangsrand der Zutrittsöffnung eine Mikrowellenenergie-Drosseldichtung befindet, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 5 t dadurch gekennzeichnet, daß eine Mikrowellenenergie absorbierende Abdichtung (llA) vorgesehen ist und daß die Mikrowellenenergie-Drosseldichtung zwischen dieser und dem Ofenhohlraum des Mikrowellen— herdes oder -ofens angeordnet ist.

7. Mikrowellenherd oder -ofen nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdichtung (ll4) eine die Tür gegen den Offnungsrand abdichtende Dampfdichtung oder Wärmedichtung (114) ist.

8. Mikrowellenherd oder -ofen nach Anspruch 6 oder 7» dadurch gekennzeichnet, daß die Mikrowellenenergie-Drosseldichtung geschlitzte Wandbereiche aufweist und daß die Ofenhohlraumwandungen aus Stahl bestehen und mit einer isolierenden Schicht überzogen sind.

9. Mikrowellenherd oder -ofen, in dessen Ofenhohlraum zu erhitzendes Gut abstützbar ist und welcher Mittel zum Abstrahlen von Mikrowellenenergie in den Ofenhohlraum über einen Abstrahler enthält, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstrahler

(l4) von einem bzw. dem Koaxialübertragungsleitungsabschnitt (20) die Mikrowellenenergie zugeführt erhält, dessen Mittelleiter (22) durch einen Hohlleiter (l8) hindurchtritt, welcher die Mikrowellenenergie von der Mikrowellenquelle (l6) dem Koaxialübertragungsleitungsabschnitt (20) zuführt, wobei am Übergang vom Hohlleiter (l8) zum Koaxialübertragungsabschnitt (20) ein kegeistumpfförmiger, leitfähiger Abschnitt (40) aus der Wand des Hohlleiters (l8) vorzugsweise durch Gesenkverformung ausgeformt ist.

10. Mikrowellenherd oder -ofen nach Anspruch 9_T dadurch gekennzeichnet, daß die im Abstrahler (l4) vorgesehenen Öffnungen (32) Abmessungen haben, die wesentlich größer als diejenigen Strecken sind, welche den Durchtritt der Mikrowellenenergie bei der herrschenden Frequenz unterbinden.

11. Mikrowellenherd oder -ofen nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, daß der Mittelleiter (22) des Koaxialübertragungsleitungsabschnittes (20) von einem Mikrowellendrosselelement (42) umgeben ist, welches sich vom konischen Leiterbereich (4o) aus erstreckt.

12. Mikrowellenherd oder -ofen nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß ein rotierender Abstrahler (l4) mit mehreren Strahleröffnungen (32) vorgesehen ist, wobei die Öffnungen (32) von der Drehachse des Abstrahlers .(1.4) jeweils unterschiedlichen Abstand haben und der Abstrahler (l4) eine Plenumkammer (28) aufweist, der von der Mikrowellenquelle (l6) über den Hohlleiter (l8) und den Koaxialübertragungsleitungsabschnitt (20) gespeist wird.

13- Mikrowellenherd oder -ofen nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenleiter (26) des koaxialen Leitungsabschnittes sich durch den Boden des Herdhohlraumes (10) hindurch bis in die Plenumkammer (28) erstreckt.

if.

lA. Mikrowellenherd oder -ofen nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der kegelstumpfförmige Abschnitt (4tO), der den Mittelleiter (22) umgibt, von den Enden (50) des Hohlleiters (l8) um mehr als eine halbe Wellenlänge bei der im Hohlleiter herrschenden Mikrowellenfrequenz entfernt ist.

9Θ9822/0604