DE2853616A1 - Anordnung zur tuerabdichtung fuer eine hochfrequenz-erwaermungsanlage - Google Patents

Description

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HITACHI HEATING APPLIANCES CO., LTD. Kashiwa-shi, Chiba-ken
Japan

Anordnung zur Türabdichtung für eine Hochfrequeriz-Erwärrnungsanlage

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Türabdiehtung für eine Hochfrequenz-Erwärmungsanlage, um eine Streuung elektromagnetischer Wellen durch die Umgrenzungs- bzw. ümrandungsfläche der Tür der Hochfrequenz-Erwärmungsanlage zu verhindern.

Ein sehr wichtiger Bestandteil einer Hochfrequenz-Erwärmungsanlage ist eine leicht zu öffnende Tür, durch die im geöffneten Zustand ein zu erwärmender Gegenstand unbehindert in eine Erwärmungskammer der Hochfrequenz-Erwärmungsanlage eingebracht oder aus ihr entnommen werden kann. In der Zone zwischen der Ofentüre und dem Rahmen bzw. Körper der Hochfrequenz-Erwärmungsanlage kann dabei zwischen zwei elektrischen Leitern ein Spalt gebildet werden. Dieser Spalt wirkt als planparallele übertragungsleitung, die eine Streuung der Hochfrequenzenergie aus der Erwärmungskammer an die Außenseite der Erwärmungsanlage, d. h. an den freien

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Raum bewirkt. Aus diesem Grund muß eine derartige Hochfrequenz-Erwärmungsanlage unbedingt eine Anordnung zur Türabdichtung aufweise^ so daß eine Sicherheit gegen Streuung bzw. Abstrahlung von Hochfrequenzenergie aus der Erwärmungskammer gewährleistet ist. Der Ausdruck "planparallele übertragungsleitung" wird in dieser Beschreibung in einem verallgemeinerten Sinn gebraucht, beispielsweise muß die Übertragungsleitung nicht durch zwei im geometrischen Sinn exakt parallele Platten gebildet sein, vielmehr darf die übertragungsleitung auch aus Platten bestehen, die aus fertigungstechnischen oder entwurfstechnischen Gründen auch etwas abweichend vom exakt parallelen Zustand angeordnet sein können.

Es wurde bereits ein Verfahren zur Verhinderung der Streuung elektromagnetischer Energie entwickelt (vgl. US-Patentschrift 2 500 676), bei dem zwischen der Ofentüie und dem Körper der Hochfrequenz-Erwärmungsanlage ein Metall-Metall-Kontakt besteht. Dieses Verfahren weist jedoch erhebliche Nachteile auf; beispielsweise ist eine sehr genaue Oberflächenebenheit sowohl der Ofentüre als auch des Körpers der Hochfrequenz-Erwärmungsanlage erforderlich, ferner führt eine normalerweise nicht vermeidbare Ungenauigkeit bei der Montage der Ofentüre auf dem Körper der Hochfrequenz-Erwärmungsanlage dazu, daß der Metall-Metall-Kontakt unvollständig ist, und schließlich kann ein Metall-Metall-Kontakt nur sehr schwierig über einen längeren Zeitraum der Benutzung der Hochfrequenz-Erwärmungsanlage aufrechterhalten werden. In der US-Patentschrift 3 182 164 ist eine weitere bereits entwickelte Anordnung, die sogenannte "Drossel- bzw. Sperrfilter-Anordnung" beschrieben, die eine Viertelwellenleitung

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verwendet. In den meisten heute gebräuchlichen Hochfrequenz-Erwärmungsanlagen, insbesondere in Mikrowellenöfen bzw. -herden wird eine Türabdichtungsanordnung bzw. ein Türverschluß verwendet, der eine Kombination des Metall-Metall-Kontaktes und der vorstehend erwähnten Drossel-Anordnung verwendet. Es ist ferner üblich, zusätzlich ein wellenabsorbierendes Material (z. B. Kohle-Gummi) zur Absorption und Dämpfung von Streukomponenten zu verwenden, da auch durch die Kombination aus Metall-Metall-Kontakt und der Drossel-Anordnung eine Wellenstreuung nicht vollständig verhindert werden kann. Wie nachstehend näher erläutert wird, weist auch die Drossel-Anordnung schwerwiegende Mängel bezüglich der vollständigen Verhinderung von unerwünschten elektromagnetischen Streuverlusten auf.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, die Nachteile der Türabdichtung mit Hilfe der Drossel- bzw. Sperrfilter-Anordnung zu vermeiden und eine verbesserte Anordnung zur Türabdichtung für eine Hochfrequenz-Erwärmungsanlage anzugeben, bei der zur Verringerung der Gesamtkosten kein wellenabsorbierendes Material verwendet wird, und die die Streuverluste um mehr als 10 dB gegenüber bereits entwickelten Anordnungen zur Türabdichtung verringert, so daß die Sicherheit beträchtlich verbessert wird.

Die Realisierung einer Anordnung zur Türabdichtung, bei der kein wellenabsorbierendes Material verwendet wird, müssen geeignete Maßnahmen ergriffen werden, um wie bei der vorstehend genannten Drossel-Anordnung zwischen der Ofentür und dem Körper der Hochfrequenz-Erwärmungsanlage

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eine hochfrequent elektromagnetische Kurzschlußebene zu erzeugen.

Die erfindungsgemäße Anordnung zur Türabdichtung, die die Nachteile der bereits entwickelten Drossel-Anordnung vermeidet, unterscheidet sich von dieser in vorteilhafter Weise bezüglich ihres Aufbaues und ihrer Punktion.

Die Aufgabe wird für eine Anordnung zur Türabdichtung für eine Hochfrequenz-Erwärmungsanlage, die eine Erwärmungskammer mit einer Zugangsöffnung und eine Türe zum unvollständigen Schließen der Zugangsöffnung aufweist, um die Streuung von elektromagnetischen Wellen durch die Umrandungsfläche der Türe der Hochfrequenz-Erwärmungsanlage zu vermeiden, erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß mehrere Reaktanzelemente eines metallisch leitenden Materials oder eines dielektrischen Materials mit hoher Dielektrizitätskonstante in einer durch die Türe und die Erwärmungskammer dargestellten planparallelen Leitung derart um die Zugangsöffnung der Erwärmungskammer herum angeordnet sind, daß ein zu der durch die Türe und die Erwärmungskammer dargestellten planparallelen Leitung parallel geschalteter Reihenresonanzkreis gebildet wird; und daß der Reihenresonanzkreis am Ort der Reaktanzelemente eine hochfrequent elektromagnetische Kurzschlußebene erzeugt, wodurch aus der Erwärmungskammer austretende elektromagnetische Wellenkomponenten, die unter einem beliebigen Einfallswinkel auf die planparallele Leitung auftreffen und für die die Gefahr der Streuung an die Umgebung der Hochfrequenz-Erwärmungsanlage besteht, zur Erwärmungskammer hin reflektiert werden.

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Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Pig. 1 einen Schnitt durch einen Teil einer Drosselbzw. Sperrfilter-Anordnung, die eine ereits entwickelte Anordnung zur Türabdichtung darstellt;

Fig. 2 eine ebene Welle, die unter einem bestimmten Winkel mit der Längsrichtung eines Drossel-Kanals (auch als "Wellenfalle" bezeichnet) in den Drossel-Kanal der bereits entwickelten Drossel-Anordnung eintritt;

Fig. 3 einen senkrechten Schnitt durch eine übliche Hochfrequenz-Erwärmungsanlage, auf die die Erfindung angewandt wird;

Fig. 4 einen Schnitt durch ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Anordnung zur Türabdichtung;

Fig. 5 die perspektivische Ansicht einer Form eines wellenförmig gebogenen Metallblechs bzw. -Streifens, der in der Erfindung bevorzugt verwendet wird;

Fig. 6a und 6B die Dämpfung elektromagnetischer Wellen durch den wellenförmig gebogenen Metallstreifen, wobei Fig. 6A in perspektivischer Darstellung einen in Form eines Prismas in einem Rechteck-Wellenleiter angeordneten Leiterstab> darstellt, während Fig. 6B den Frequenzgang der Anordnung nach Fig. 6A zeigt;

Fig. 7A, 7B und 7C die Dämpfung elektromagnetischer Wellen durch den Wellen-Metallstreifen, wobei Fig. 7A in

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Drauf- und Seitenansicht einen Leiterstab in Gestalt eines massiven Kreiszylinders in einem Rechteck-Wellenleiter darstellt, wobei ferner Fig. 7B eine Ersatzschaltung der Anordnung nach Fig. 7A zeigt, während Fig. 7C die Reaktanz der Ersatzschaltung und den Leistungsübertragungs-Koeffizienten der Anordnung nach Fig. 7A darstellt;

Fig. 8a, 8b und 8C die Dämpfung der elektromagnetischen Wellen des Wellen-Metallstreifens, wobei

Fig. 8a einen Schnitt durch den in einer planparallelen übertragungsleitung angeordneten Wellen-Metallstreifen zeigt, wobei ferner Fig. 8b den Frequenzgang der Anordnung nach Fig. 8a erläutert, und wobei Fig. 8C die Dämpfung in Abhängigkeit vom Einfallswinkel in der Anordnung nach Fig. 8 darstellt;

Fig. 9 die Dämpfung elektromagnetischer Wellen durch den Wellen-Metallstreifen, wobei (a) einen Schnitt durch den zwischen einem Ofenflansch und der Tür-Frontplatte angeordneten Wellen-Metallstreifen darstellt, und wobei (b) den Zusammenhang zwischen der Wellenperiode des Wellen-Metallstreifens und der Periodendauer der elektromagnetischen Welle zeigt;

Fig. 10 den Zusammenhang zwischen der Breite des Wellen-Metallstreifens und der maximalen Streuleistungsdichte der Anordnung nach Fig. 4;

Fig. HA und HB den Zusammenhang zwischen dem Wellen-Metallstreifen und der Seitenwand eines Rechteck-Wellenleiters bezüglich des durch den

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Wellen-Metallstreifen verursachten "Wellenverzögerungs-Effekts", wobei Pig. HA perspektivisch die Anordnung des Wellen-Metallstreifens in dem Rechteck-Wellenleiter darstellt, und wobei Pig. HB den Frequenzgang der Anordnung nach Fig. HA graphisch verdeutlicht;

Fig. 12 den Zusammenhang zwischen der maximalen Streuleistungsdichte und dem Abstand zwischen dem Wellen-Metallstreifen und dem Tür-Rückwandflansch;

Fig. 13 bis 19 Schnitte durch weitere Ausführungsbeispiele der Erfindung; und

Fig. 20 anhand eines Beispiels bevorzugte Abmessungen der erfindungsgemäßen Anordnung zur Türabdichtung, ferner den Verlauf der elektromagnetischen Streuleistungsdichte bei Anwendung der erfindungsgemäßen Anordnung zur Türabdichtung.

Es erscheint zweckmäßig, vor der Beschreibung der Erfindung den Aufbau und die Wirkungsweise der bereits entwickelten Drossel- bzw. Sperrfilter-Anordnung zu erläutern.

Fig. 1 zeigt den grundsätzlichen Aufbau der bereits entwickelten Drossel-Anordnung zur Abdichtung in einer Hochfrequenz-Erwärmungsanlage. Gemäß Fig. 1 wird durch eine Vorderwand 1 einer Ofentür ein Drossel-Kanal 8 gebildet, der die Ofentür einfaßt bzw. eine Türumrandung darstellt. Eine Rückwand 2 der Ofentür verläuft parallel zu einem Ofenflansch 3 einer Hochfrequenz-Erwärmungskammer derart, daß der Drossel-Kanal 8 bis auf eine öffnung, deren Mittelpunkt sich auf einer Ebene 5 (nachstehend als öffnungsebene bezeichnet) befindet, geschlossen wird. Die Breite

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des Drossel-Kanals 8 in der Ofentür, d. h. der Abstand zwischen der Seitenwandfläche 6 des Drossel-Kanals 8 und der öffnungsebene 5 wird in der Anordnung nach Fig. näherungsweise zu Λ./4 gewählt, wobei A- die Wellenlänge einer in der Hochfrequenz-Erwärmungsanlage verwendeten elektromagnetischen Welle ist. Somit ist die Anordnung nach Fig. 1 äquivalent zu einer Anordnung, bei der die Grenz- bzw. Zwischenfläche 4 durch leitende Wände geschlossen ist.

Die bereits entwickelte Drossel-Anordnung weist jedoch drei wesentliche Nachteile auf. Die Drossel-Anordnung verwendet erstens einen Metall-Metall-Kontakt zwischen dem Ofenflansch 3 und der Tür-Rückwand 2. Wenn nun angenommen wird, daß zwischen dem Ofenflansch 3 und der Tür-Rückwand lediglich in einem Punkt P nach Fig. 1 ein Kontakt hergestellt wird, nicht dagegen in anderen Punkten, ist die Drosselwirkung bezüglich elektromagnetischer Wellen in der Nähe dieses Punktes P reduziert. Dies ist darauf zurückzuführen, daß die Drossel-Anordnung eine leitende Kurzschlußebene (nämlich die Fläche 6) im Abstand A- /2 von der Ebene (der Zwischenfläche 4) herstellt, die gemäß der US-Patentschrift 3 182 164 als elektromagnetische Kurzschlußebene wirken sollte. Wenn sich also der Ofenflansch 3 und die Tür-Rückwand 2 lediglich im Punkt P im Punktkontakt befinden, so daß ein punktförmiger Kurzschluß hergestellt wird, wirkt die Zwischenebene 4 nicht mehr als Kurzschlußebene. Dies bedeutet, daß die Drosselwirkung stark von der Flächen-Ebenheit des Ofenflansches 3 und der Tür-Rückwand 2 abhängt.

Die Drosselwirkung wird zweitens stark beeinträchtigt,

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wenn der Spalt 54 zwischen dem Ofenflansch 3 und der Tür-Rückwand 2 vergrößert wird. In der bereits entwickelten Drossel-Anordnung mit dem Aufbau nach Pig. I nimmt die Streuleistungsdichte mit der Größe des Spaltes 54 zwischen dem Ofenflansch 3 und der Tür-Rückwand 2 um etwa 8 dB/mm zu. Dieses Phänomen ist auf folgende Gründe zurückzuführen: Um die Erzeugung eines Funkens zwischen der Tür-Rückwand und dem Ofenflansch 3 zu verhindern, wird im allgemeinen ein elektrischer Isolatorfilm mit einer Dicke von etwa 50 ,um auf der Rückwand 3 der Ofentür oder auf dem Ofenflansch 3 aufgebracht. Beim Entwurf der Drossel-Anordnung werden die Abmessungen_s darunter auch die Tiefe des Drossel-Kanals 8 derart gewählt, daß die Streuleistungsdichte minimiert wird für den Zustand, in dem die planparallele übertragungsleitung der Länge A/4, die durch die Rückwand 2 und die Vorderwand 1 der Ofentür gebildet wird, an die planparallele übertragungsleitung der Länge

^/4, die durch den Ofenflanseh 3 und die Tür-Rückwand gebildet wird, angeschlossen ist; dabei beträgt der Abstand zwischen dem Ofenflansch 3 und der Tür-Rückwand 2 50 ,um (das ist die Dicke des Isolatorfilms). Obwohl also die beiden A/4-Leitungen verschiedene Wellenwiderstände aufweisen, sind die Abmessungen der Drossel-Anordnung derart gewählt, daß deren Drosselwirkung im vorstehend genannten Zustand maximal ist. Wenn also der Spalt zwischen dem Ofenflansch 3 und der Tür-Rückwand 2 verändert wird, resultiert daraus eine entsprechende Änderung des Wellenwiderstands der zugeordneten übertragungsleitung, wodurch die Drosselwirkung verringert wird. Von der Mikrowellentechnik her ist bekannt, daß der Wellenwiderstand einer planparallelen übertragungsleitung umgekehrt proportional zum Abstand zwischen den beiden Leiterplatten ist.

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Wenn der Spalt 5¹* beispielsweise von 50 ,um ausgehend auf 1 mm erhöht wird, verringert sich der Wellenwiderstand um den Paktor 20 gegenüber dem Wert, der bei einer Spaltbreite von 50 ,um auftritt. Bei der Montage der Ofentür auf den Rahmen der Hochfrequenz-Erwärmungsanlage muß deshalb auf höchste Genauigkeit geachtet werden, allerdings ist damit noch nicht garantiert, daß die Streuleistung aufgrund der Lockerung der Türscharniere im Laufe der Zeit nicht doch zunimmt.

Ein dritter Nachteil der Drossel-Anordnung besteht darin, daß das Grundprinzip der Drossel-Anordnung nur gilt, wenn die elektromagnetische Welle in den Drossel-Kanal 8 senkrecht zur Längsrichtung des Drossel-Kanals 8 eintritt. Die Drosselwirkung wird stark verringert, wenn die elektromagnetische Welle unter anderen Winkeln in den Drossel-Kanal 8 eintritt, z. B. wenn die elektromagnetische Welle unter einem 45°-Winkel bezogen auf die Längsrichtung des Drossel-Kanals 8 (vgl. Fig. 2) einfällt, da die Wellenlänge in Querrichtung des Drossel-Kanals in diesem Fall dem Wert VTA- aufweist. Wenn die elektromagnetische Welle unter einem bestimmten Winkel in den Drossel-Kanal 8 eintritt, kann die Welle als Summe aus der Wellenkomponente senkrecht zur Längsrichtung des Drossel-Kanals 8 und aus der Wellenkomponente parallel zur Längsrichtung des Drossel-Kanals 8 dargestellt werden. Bezüglich der zweiten Komponente besitzt die Drossel-Anordnung keine zufriedenstellende Drosselwirkung; diese Wirkung ist nur bezüglich der ersten Wellenkomponente gegeben. Bei einer Hochfrequenz-Erwärmungsanlage, z. B. bei einem Mikrowellenofen, ist die Richtung der einfallenden elektromagnetischen Welle eine Funktion des Ortes der

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Zugangsöffnung und ferner eine Funktion der Zeit, wenn ein Drehteller oder eine Rühreinrichtung verwendet wird, um eine ungleichmäßige Erwärmung zu vermeiden. Es kann also festgestellt werden, daß eine Streuung einer elektromagnetischen Welle, die nach Fig. 2 schräg in den Drossel-Kanal 8 einfällt, in einer Hochfrequenz-Erwärmungsanlage, z. B. in einem Mikrowellenofen, nicht verhindert werden kann.

Wie bereits vorstehend erwähnt, wird in den meisten der heutigen verwendeten Mikrowellenofen als Anordnung zur Türabdichtung eine Kombination aus der Drossel-Anordnung, dem Metall-Metall-Kontakt und einem wellenababsorbierenden Material verwendet. Um den vorstehend beschriebenen dritten Nachteil zu vermeiden, wurde bereits eine weitere Anordnung zur Türabdichtung entwickelt, die eine Kombination der Drossel-Anordnung und einer sogenannten "periodischen Struktur" verwendet« Beispielsweise wird in der US-Patentschrift 3 767 884 eine Anordnung zur Türabdichtung beschrieben, bei der über die gesamte Umrandung der Rückwand 2 der Ofentür periodisch verteilt Schlitze rechtwinklig zur Längsrichtung des Drossel-Kanals 8 nach Fig. 1 geschnitten sind, um eine Wellendämpfungsleitung in Längsrichtung des Drossel-Kanals 8 derart auszubilden, daß sich elektromagnetische Wellenkomponenten, die in dem Drossel-Kanal 8 parallel zur Längsrichtung des Drossel-Kanals 8 einfallen, nicht ausbreiten können, und daß nur jene Wellenkomponenten in den Drossel-Kanal eindringen können, deren Richtung senkrecht zur Längsrichtung des Drossel-Kanals 8 verläuft, wodurch die gewünschte Drosselwirkung erzielt und die unerwünschte Streuung elektromagnetischer Energie verhindert· wird,

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Eine ganz ähnliche Anordnung· wird in der GB-Patentschrift 1 022· 103 beschrieben. Ein weiteres Verfahren, das zur Verhinderung von Streuung der parallel einfallenden elektromagnetischen Wellenkomponente und zur Erzielung der erwünschten Drosselwirkung eine derartige periodische Struktur verwendet, ist in der US-Patentschrift 2 772 ^02 dargestellt.

In den Anordnungen gemäß US-Patentschrift 3 767 88*4 und GB-Patentschrift 1 022 103 wird durch Einbringung einer periodischen Struktur in den Drossel-Kanal 8 eine Ausbreitung der elektromagnetischen Welle in Längsrichtung des Drossel-Kanals 8 verhindert, so daß die Drosselwirkung der Drossel-Anordnung verbessert wird. In beiden Anordnungen wird in ähnlicher Weise eine Ersatz-Kurzschlußebene an der Zwischenfläche h nach Fig. 1 gebildet, dagegen bleiben die vorstehend beschriebenen beiden ersten Nachteile der Drossel-Anordnung bestehen. Genauer gesagt dient eine derartige periodische Struktur lediglich als Hilfseinrichtung für die Drossel-Anordnung und trägt nicht wesentlich dazu bei, die Streuung elektromagnetischer Energie zu verhindern.

Zur Behebung der vorstehend genannten Nachteile der bereits entwickelten Drossel-Anordnungen wird durch die Erfindung angegeben eine Anordnung zur Türabdichtung für eine Hochfrequenz-Erwärmungsanlage, die eine Erwärmungskammer mit einer Zugangsöffnung und eine Tür zum Schließen (bis auf einen Spalt) der Zugangsöffnung aufweist, um die Streuung von elektromagnetischen Wellen durch die Umrandungsfläche der Tür der Hochfrequenz-Erwärmungsanlage zu vermeiden, indem mehrere Reaktanzelemente eines metallisch leitenden Materials oder eines dielektrischen

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Materials mit großer Dielektrizitätskonstante in einer durch die Tür und die Erwärmungskammer dargestellten planparallelen Leitung derart um die Zugangsöffnung der Erwärmungskammer herum angeordnet sind, daß ein zu der durch die Tür und die Erwärmungskammer dargestellten planparallelen Leitung parallel geschalteter Reihenrescrifu-izkreis gebildet wird; und indem der Reihenresonanzkreis am Ort der Reaktanzelemente eine hochfrequent elektromagnetische Kurzsehlußebene erzeugt, wodurch aus der Erwärmungskammer austretende elektromagnetische Wellenkomponenten, die unter einem beliebigen Einfallswinkel auf die planparallele Leitung auftreffen und für die die Gefahr der Streuung an die Umgebung der Hochfrequens-Erwärmungsanlage besteht j zur Erwärmungskammer hin reflektiert werden.

Der Aufbau und die Wirkungsweise einer derartigen verbesserten Anordnung zur Türabdichtung wird nun näher beschrieben.

Wenn ein Teil eines Leiters bzw«, ein Leiterstab, dessen Durchmesser etwa /_/8"beträgt- (/.ist die Wellenlänge der für die Hochfrequenz-Erwärmungsanlage verwendeten elektromagnetischen WeIIe)₃ in einem konventionellen Rechteck-Wellenleiter derart ^geordnet wird, daß der Leiterstab mit einem Ende an einer der Wellenleiterwände in Richtung der Η-Ebene aufgebracht ist, wobei seine Seiten parallel zur Ε-Ebene liegen, und daß der Leiterstab mit seinem anderen Ende von der anderen Wellenleiterwand in Richtung der Η-Ebene um etwa /W¹JO entfernt ist, stellt die Ebene, die sich durch die Mittellinie des Stabs in

py| C! ^" T* O f* ΤΐΊ"

Richtung senkrecht zur Achse des Wellenleiters/ eine⁵ hoch-

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frequent elektromagnetische Kurzschlußebene dar, betrachtet vom Eingang des Wellenleiters aus. Dies bedeutet, daß diese Elbene äquivalent zu einer leitenden Ebene ist, die diese Ebene ersetzt, und daß die einfallende Wellenenergie an dieser Ebene vollständig reflektiert wird.

Die Gründe, die zu einer* derartigen Weller.-Sperrcharakteristik führen, werden nun näher dargelegt. Die Energie des im Raum zwischen dem Leiterstab und den Wänden des Wellenleiters erzeugten elektrischen Feldes und die Energie des um den Leiterstab herum erzeugten Magnetfeldes, das seine Ursache in dem elektrischen Strom hat, der sich auf der Oberfläche des Leiterstabs ausbildet, entsprechen in der Ersatzschaltung einer Kapazität bzw. einer Induktivität; diese Reaktanzelemente stellen einen Reihenresonanzkreis dar, der parallel zur Wellenleiter-Leitung geschaltet ist und am Ort des Leiterstabs eine hochfrequent elektromagnetische Kurzschlußebene bildet. Es ist leicht einzusehen, daß durch Portsetzung dieses Gedankens für den Pail,daß die Breite des Wellenleiters (die Breite der Η-Ebene) ausreichend groß ist, mehrere der vorstehend beschriebenen Leiterstäbe periodisch auf der Ebene senkrecht zur Achse des Wellenleiters derart angeordnet werden können, daß in ähnlicher Weise eine hochfrequent elektromagnetische Kurzschlußebene senkrecht zur Achse des Wellenleiters gebildet wird. Die periodische Anordnung der Leiterstäbe bewirkt außerdem, daß die Wellendämpfung der hochfrequent elektromagnetischen Kurzsehlußebene auch dann nicht verringert wird, wenn die elektromagnetische Welle schiefwinklig einfällt; die Wirkung ist umso größer, je größer der Einfallswinkel ist. Die Leiterstäbe können in Axialrichtung des Wellenleiters derart ausgehöhlt sein,

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daß sich der Hohlraum in Axialrichtung des Wellenleiters erstreckt. Die einzelnen Hohlräume können eine Tiefe von etwa Λ, /15 haben, auch wenn ihre Breite etwa /L/8 beträgt. Diese Anordnung erzeugt eine reaktive Dämpfung von etwa 15 dB bezogen auf die elektromagnetische Welle, die durch die Hohlräume läuft, und ist somit bezüglich der hochfrequent elektromagnetischen Wellenübertragung äquivalent zur Anordnung der Hohlraumfreien Leiterstäbe. Somit können röhrenförmige Elemente aus metallisch leitendem Material anstelle der Leiterstäbe angeordnet werden. Diese Anordnung aus vielen röhrenförmigen Metallelementen wiederum kann durch einen wellenförmig gebogenen Metallstreifen ersetzt werden; beide Anordnungen sind bezüglich der Dämpfung der elektromagnetischen Welle gleichwertig. Vom fertigungstechnischen Standpunkt ist selbstverständlich die Anordnung eines wellenförmigen Metallsfereifens einfacher als die Anbringung vieler Leiterstäbe auf einer Ebene senkrecht zur Achse des Wellenleiters.

Wenn also ein wellenförmig gebogener Metallstreifen zwischen den ebenen Flächen der planparallelen Übertragungsleitung, die durch die Ofentür und die Erwärmungskammer gebildet wird, um die ZugangsöffnurE der Erwärmungskammer herum angeordnet ist, wodurch gemäß der vorstehenden Beschreibung am Ort dieses Metallstreifens eine hochfrequent elektromagnetische Kurzschlußebene ausgebildet wird, kann eine unter einem beliebigen Winkel auf den wellenförmig gebogenen Metallstreifen auffallende Welle vollständig zur Erwärmungskammer hin reflektiert werden. Durch die Anordnung des Wellen-Metallstreifens, um an dieser Stelle eine hochfrequent elektromagnetische Kurzschlußebene zu erzeugen, wird ein wesentlicher Nachteil der bereits entwickelten Drossel-Anordnung, nämlich der ungenaue Metall-Metall-

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Kontakt zwischen dem Ofenflansch und dem Tür-Rückwandflansch, vermieden. Die hochfrequent elektromagnetische Kurzschlußebene j die am Ort des Wellen-Metallstreifens erzeugt wird, kann auch bei einer Vergrößerung des Spalts zwischen der Ofentür und dem Rahmen bzw. Gestell bzw. Körper der Hochfrequenz-Erwärmungsanlage aufrechterhalten bleiben, wenn der Wellen-Metallstreifen relativ breit ist. Dadurch wird ein weiterer Nachteil der bereits entwickelten Anordnungen vermieden, nämlich daß die Streuleistung stark mit dem Spalt zwischen der Ofentür und dem Körper der Hochfrequenz-Erwärmungsanlage zunimmt.

Gemäß der Erfindung wird ein wellenförmig gebogener Metallstreifen, d. h. ein metallisch leitendes Material mit periodischer Struktur wie vorstehend beschrieben, zwischen den ebenen Flächen der aus der Ofentür und der Erwärmungskammer der Hochfrequenz-Erwärmungsanlage gebildeten planparallelen übertragungsleitung um die Umrandung der Zugangsöffnun der Erwärmungskammer herum derart angeordnet, daß eine sogenannte "Langsamwellen-übertragungsleitung", bei der die Phasengeschwindigkeit der sich ausbreitenden elektromagnetischen Welle geringer als die Lichtgeschwindigkeit ist, längs der Umrandung der Zugriffsöffnung der Erwärmungskammer gebildet wird, wobei diese Leitung eine als Bandpaßfilterfwirkende geschlossene Schleife darstellt. Wie aus der Mikrowellentechnik her

bekannt ist, ist die Phasenkonstante in Ausbreitungsrichtung einer Langsamwellen-Übertragungsleitung eine reelle Größe, während die Phasenkonstante senkrecht zur Ausbreitungsrichtung eine rein imaginäre Größe ist. Somit wird sogar bei Erzeugung der sich in Leitungsrichtung

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ausbreitenden Wellenenergie durch Anregung diese Wellenenergie durch die Langsamwellen-Übertragungsleitung zur Ausbreitung auf dieser Leitung gezwungen, so daß für die Wellenenergie eine Möglichkeit existiert, sich senkrecht zur übertragungsrichtung der Leitung auszubreiten. Dadurch wird der Grad der Verhinderung von Streuverlusten der elektromagnetischen Welle erfindungsgemäß weiter verbessert ..

Die nachstehende Beschreibung bezieht sich auf bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung.

Fig. 3 zeigt eine Ofentür, die einen Ofenflansch 3 einer Hochfrequenz-Erwärmungsanlage abschließt. Diese Ofentür weist einen Drossel-Kanal 8 mit einer öffnung auf, die dem Ofenflansch 3 gegenüberliegt.

Fig. -4 stellt einen Ausschnitt der Ofentür in der Nähe des Ofenflansches 3 für eine erfindungsgemäße Anordnung zur Türabdichtung dar. Nach Fig. 4 wird der Kanal 8l durch eine Vorderwand 1 der Ofentür dargestellt; die vorstehend genannte öffnung des Kanals 81 wird durch die Umrandung der Tür-Rückwand 2 und dem Endstück einer Außenwand 18 des Kanals 81 gebildet« Der Kanal 81 gemäß der Erfindung zeigt keine Drosselwirkung wie der Drossel-Kanal 8 nach Fig., 1. Die Breite 13 des vorderen Wandteils der Erwärmungskammer 7 ist größer als die Weite oder Breite der öffnung des Kanals 81 gewählt₃ so daß ein Wellendurchgang 19 in Gestalt einer planparallelen übertragungsleitung durch den Raum zwischen dem Ofenflansch 3 und der Tür-Rückwand 2 entsteht. Im Kanal 8l der Ofentür befindet sich ein wellenförmig gebogener Metallstreifen 10, dessen

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Form in Fig. 5 perspektivisch dargestellt ist. Die Öffnung des Kanals 81 ist durch ein Abdeckteil 9 aus Plastik-Material derart abgedeckt, daß keine Schmutzstoffe in den Kanal gelangen können und der innere Aufbau des Kanals 8l geschützt wird.

Es werden nun die Punktionen der einzelnen Teile näher beschrieben. Zunächst wird die Punktion des Wellen-Metallstreifens 10 erläutert, der einen wesentlichen Bestandteil der Erfindung darstellt. Aus der Mikrowellentechnik ist bekannt, daß ein Stab 24, der die Gestalt eines massiven viereckigen Prismas eines elektrischen Leiters aufweist und in einem Rechteck-Wellenleiter 21 (vgl. Fig. 6A) senkrecht bzw. parallel zur Η-Ebene bzw. zur Ε-Ebene des Wellenleiters' 21 angeordnet wird, einen Frequenzgang hat, wie er beispielsweise in Fig. 6B dargestellt ist. Die ausgezogene Kurve in Fig. 6B zeigt, daß die elektromagnetische Welle über einen weiten Frequenzbereich um mehr als 20 dB gedämpft werden kann. Diese ausgezogene Kurve in Fig. 6B wurde Experimentell bei einer Mikrowellenfrequenz von 2 450 MHz ermittelt, wobei die Breite 27 bzw. die Tiefe 26 des Prismas 24 zu Λ/8 bzw. Λ/16 gewählt wurde, der Spalt 52 zwischen der Oberseite des Prismas 24 und der oberen Wand 23 in der Η-Ebene des Wellenleiters 21 zu Λ-/1Ι0 gewählt wurde, wobei die Unterseite des Prismas 24 auf der unteren Wand 23 auflag. Die Breiten der Wände bzw. Wandungen 23 in der Η-Ebene des Wellenleiters 21 betrugen 90 mm und die Breite der Seitenwände 22 in der E-Ebene des Wellenleiters 21 wurde zu 30 mm gewählt. Eine derartige Wellen-Sperrkennlinie kann aus folgenden Gründen erhalten werden: Die Energie des im Spalt 52 zwischen dem

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Leiterstab 2k und der oberen Wand 23 in der Η-Ebene des Wellenleiters 21 gespeicherten elektrischen Feldes und die Energie des Magnetfeldes, das durch den auf der Oberfläche des Leiterstabs 2k fließenden elektrischen Strom um den Leiterstab 24 herum gespeichert wird, entsprechen einer Kapazität bzw. einer Induktivität einer elektrischen Schaltungsanordnung; beide Größen zusammen bilden einen Reihenresonanzkreis, der bei einer bestimmten Mittenfrequenz eine Wellen-Sperrkennlinie (auch kritische Frequenz, Grenzfrequenz oder Resonanzfrequenz genannt) aufweist. Diese Resonanzfrequenz kann selbstverständlich durch Änderung der Größe des Leiterstabs 2k oder durch^nderung der Abmessungen des Spaltes 52 zwischen der Oberseite des Leiterstabs 2k und der zugeordneten oberen Wand 23 in der Η-Ebene des Wellenleiters 21 verschoben werden. Beispielsweise wird die Resonanzfrequenz in Richtung höherer Frequenz verschoben, wenn die Größe des Leiterstabs 2k oder die Abmessungen des Spaltes 52 erhöht werden.

Die Ausbreitungs- bzw. Frequenzübertragungs-Eigenschaft, die durch die ausgezogene Kennlinie nach Fig. 6B dargestellt wird, ändert sich nicht wesentlich, wenn das Prisma 2k mit einem Rechteck-Hohlraum 25 derart versehen wird, daß ein hohles Prisma bzw. ein röhrenförmiges Element aus metallischem Material gebildet wird. Dies hängt damit zusammen, daß der Grad der Wellenkopplung zwischen Ein- und Ausgang des Hohlraums 25 klein ist (er beträgt etwa -13 dB), und daß diese Anordnung äquivalent zu einer Anordnung ist, bei der der Ein- und Ausgang des Hohlraums 25 durch eine metallisch leitende Platte verschlossen sind, da die Breite bzw. die Tiefe 26 des Hohlraums bzw. Hohlkörpers 25

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des Hohlrohr-Metallstücks Λ/8 bzw.."W16 beträgt. Der Ausdruck "Grad der Wellenkopplung" bzw. "Wellenkopplungsfaktor" bezeichnet die Dämpfung der elektromagnetischen Welle, wenn das Hohlrohr-Metallstück als Rechteck-Wellenleiter betrachtet werden kann, wobei die elektromagnetische Welle vom Typ TE₁₀, der der dominierende Wellentyp ist, über den durch das Hohlrohr-Metallstück dargestellten Rechteck-Wellenleiter übertragen wird.. Die Dämpfung ist

durch den Faktor 20 log / exp \ - d

ν W /L ^J Jj

wobei w bzw. d die Breite bzw. Tiefe des Hohlraums des Hohlrohr-Metallstücks darstellen und die Größe V das Verhältnis zwischen Umfang eines Kreises und seinem Durchmesser bezeichnet.

Wenn jedoch die Tiefe 26 des Hohlraum-Metallstücks nach Fig. 6a von Λ /16 auf Λ-/80 verringert wird, erhöht sich der vorstehend genannte Wellenkopplungsfaktor auf etwa -3 dB und die Ausbreitungs- bzw. Frequenzkennlinie wird stark verändert. Die strichlinierte Kennlinie in Fig. 6b zeigt einen gemessenen Frequenzgang, wenn das Hohlrohr-Metallstück durch einen Draht mit einem Durchmesser von 1,5 mm gebildet wird. Eine wichtige Tatsache in dieser Anordnung ist nicht die vorstehend erwähnte Verschiebung der Resonanzfrequenz, sondern die Verschmälerung der Sperrbandbreite mit dem Ergebnis, daß auch die Dämpfung selbst verringert wird, wenn das Hohlrohr-Metallstück, das in diesem Fall ein dünner Draht mit 1,5 ■ Durchmesser ist, als Bandsperrfilter oder Bandsperre betrachtet wird. Wenn man nach Fig. 6B als Bandbreite jene Größe bezeichnet, deren Dämpfung über 30 dB liegt,wird die Sperrbandbreite von etwa 220 MHz, die bei einer Tiefe von /L/16 des Hohlraums des Hohlrohr-Metallstücks gemessen werden kann,

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auf - etwa. 80 MHz, d. h. auf eti-ra. 1/3 des bisherigen Wertes von 220 MHz verringert, wenn die Tiefe von /Wl6 auf /w8o verkleinert wird. Diese verringerte Sperrbandbreite wirft zwei Probleme auf: Das erste Problem hängt mit der Anwendung des Hohlrohr-Metallstücks in einem Mikrowellenofen zusammen. Bei dieser Anwendung muß die Anordnung zur Türabdichtung derart entworfen werden, daß die Resonanzfrequenz in der Nähe von 2450 MHz liegt, wobei die Dämpfung bei der Resonanzfrequenz von 2450 MHz größer als beispielsweise 30 dB oder 40 dB ist. Bei einer kleinen Sperrbandbreite wird also eine hohe Genauigkeit der Abmessungen benötigt. Die Anforderungen die Maßhaltigkeit wird nachstehend beschrieben. Das zweite Problem hängt mit der Arbeitskennlinie des in einem Mikrowellenofen verwendeten Magnetrons zusammen. Dieses Magnetron hat um seine Grundfrequenz von 2450 MHz herum einen verhältnismäßig großen Rauschfrequenz-Bereieh. Diese Rauschfrequenzanteile, die durch den Spalt zwischen dem Körper und der Tür des Mikrowellenofens nach außen dringen können, weisen einen umso höheren Streupegel auf, je kleiner die Sperrbandbreite ist. Beispielsweise beträgt nach Fig. 6B die Dämpfung bei einer um 200 MHz von der Mittenfrequenz 2450 MHz entfernten Frequenz etwa 26 dB, wenn die Tiefe 26 des Hohlraums des Hohlrohr-Metallstücks /W16 beträgt, während die Dämpfung nur etwa 16 dB ist, wenn das Hohlrohr-Metallstück durch einen Draht mit 1,5 nun gebildet wird^ dessen Tiefe 26 A/80 beträgt. Der Streupegel des Rauschsignals erhöht sich also in der zweiten Anordnung um etwa 10 dB gegenüber der ersten Anordnung.

Nachstehend wird näher beschrieben, weshalb die Vergrößerung der Tiefe des Hohlrohr-Metallstücks einen steilen Anstieg der Streuleistung mit Zunahme des Spaltes

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zwischen der Ofentür und dem Körper der Hochfrequenz-Erwärmungsanlage verhindern kann. Fig. 7A zeigt einen Stab 24l in Gestalt eines massiven Kreiszylinders eines elektrischen Leiters, der in einem Rechteck-Wellenleiter angeordnet ist. Die obere und untere Wand 23 in der Η-Ebene und die Seitenwände 22 in der Ε-Ebene dieses Wellenleiters sind 90 bzw. 30 mm breit. Der Leiterstab 24l, dessen Radius r beträgt, ist in der Mitte der unteren Wand 23 in der Η-Ebene des Wellenleiters angeordnet. Die Oberseite des Leiterstabs 241 ist durch eine Spaltbreite Δ, von der oberen Wand 23 in der Η-Ebene des Wellenleiters entfernt.

Fig. 7B zeigt eine Ersatzschaltung für einen derartigen Leiterstab 241, der in einem Rechteck-Wellenleiter nach Fig. 7A angeordnet ist. Man erkennt, daß diese Ersatzschaltung eine Reaktanz jX beinhaltet, die einer Leitung mit dem Wellenwiderstand Z._Q des TE.Q-Typ-Rechteck-Wellenleiters parallel geschaltet ist. Fig. 7C zeigt, daß diese Reaktanz jX bei einem großen Wert des Spaltes A kapazitiv ist und allmählich induktiv wird, wenn der Spalt Δ verringert wird. Bei einem bestimmten Wert des Spaltes Λ nimmt die Reaktanz jX den Wert Null an, so daß die Vierpolschaltung nach Fig. 7B einen Kurzschluß darstellt und die übertragung der Wellenenergie verhindert. Der Verlauf einer normierten Reaktanz nach Fig. 7C ist einem Aufsatz mit dem Titel "Wellenleiter-Koaxialleitungs-übergang mit einer im Spalt angeordneten Last" der Autoren Shuji Ohkawa und Michio Suzuki entnommen; dieser Aufsatz ist erschienen in Transactions B of the Institute of Electronics and Communication Engineers of Japan, Vol. 57 - 13, Nr. 3> S. 70 - 78, März 1974 (publ. durch Scripta Publishing Company, USA).

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Die in Pig. 7C dargestellte Beziehungen seien nun kurz erläutert. An der linken Vertikalachse der Fig. 7C ist die normierte Reaktanz aufgetragen, die durch Normierung der Reaktanz X des Leiterstabs 241 auf den Wellenwiderstand Z_1n des Rechtecks-Wellenleiters im Modus TE^_n erhalten wird. Die Horizontalachse stellt den Spalt Δ (gemessen in mm) zwischen der Oberseite des Leiterstabs 241 und der oberen Wand 23 in der Η-Ebene des Wellenleiters dar. Die rechte Vertikalachse in Fig. 7G stellt den Leistungsübertragungs-Koeffizienten dar, der der normierten Reaktanz X/Z_in entspricht. Der Ausdruck "Leistungsübertragungs-Koeffizient" wird definiert als prozentuales Verhältnis zwischen dem übertragenen Leistungsanteil und der gesamten Eingangsleistung, wenn eine Leistung an einem Eingang des Vierpols angelegt wird, wobei Anpassung derart besteht, daß der Ausgang des Vierpols mit dem Widerstand Z_1n abgeschlossen ist. Wenn X/Z_1n durch χ ersetzt wird, wird der Leistungsüber-

4x tragungs-Koeffizient T definiert zu T- = ^.

^{p p} 1 + i»x^

Fig. 7C zeigt den Verlauf der normierten Reaktanz ^₀ für zwei Leiterstäbe, deren Radius r 2,7 mm bzw. 10,8 mm beträgt. Man erkennt, daß die Neigung der zweiten Kurve geringer ist als jene der ersten Kurve. Wenn beispielsweise angenommen wird, daß der Spalt Δ gegenüber dem Wertjb^ei der Resonanzfrequenz um 1 mm vergrößert wird, ändert sich der Leistungsübertragungs-Koeffizient T um 1,42 % bei dem Leiterstab mit Radius 2,7 mm, dagegen um 0,057 % beim Leiterstab mit Radius 10,8 mm. Somit beträgt die Übertragungsleistung im zweiten Fall nur etwa das 1/25-fache der Leistung im ersten Fall. Da die Änderung des Spaltes Λ

9 D 9 0 2 7 / Π 7 1

der Änderung des Spaltes zwischen der Ofentür und dem Körper der Hochfrequenz-Erwärmungsanlage oder des Mikrowellenofens entspricht, kann durch Verwendung eines größeren Leiterstabs, d. h. eines Hohlrohr-Metallstücks größerer Tiefe eine hochwirksame Anordnung zur Türabdichtung geschaffen werden, die bei einer Änderung des Spaltes eine geringere Änderung der Streuleistung sicherstellt. Obwohl der Frequenzgang des im Wellenleiter angeordneten Leiterstabs 241 in Fig. 7 nicht dargestellt ist, wird in ähnlicher Weise ein Frequenzgang mit großer Sperrbandbreite (vgl. die ausgezogene Kurve in Fig. 6B) erzeugt, wenn für den Leiterstab 241 der größere Radius r von 10,8 mm verwendet wird; dagegen wird eine Frequenzkennlinie mit schmaler Sperrbandbreite (vgl. die Strichlinie in Fig. 6B) erhalten, wenn für den Leiterstab 241 der kleinere Radius von 2,7 mm verwendet wird.

Um das Verhalten einer elektromagnetischen Welle zu diskutieren, die in dem Kanal 8l der Ofentür der Hochfrequenz-Erwärmungsanlage eintritt, sei nun der Fall betrachtet, bei dem die Breite der oberen und unteren Wand in der Η-Ebene des Wellenleiters nach Fig. 6A derart vergrößert wird, daß eine planparallele übertragungsleitung gebildet wird. In diesem Fall kann die Streuung einer in diese Leitung einfallenden elektromagnetischen Welle ausreichend gut verhindert werden, indem mehrere vorstehend beschriebene Hohlrohr-Metallstücke periodisch in die planparallele übertragungsleitung eingebracht werden, und zwar in einer Richtung senkrecht zur Leitungsrichtung, d. h. wenn ein wellenförmiger Metallstreifen 10 nach Fig. 5 zwischen dem ebenen Flächen der planparallelen Leitung angeordnet wird.

Fig. 8a zeigt einen derartigen Wellen-Metallstreifen in einer planparallelen übertragungsleitung 28. Die Wellenperiode dieses Wellen-Metallstreifens 10 beträgt

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30 mm,, .seine Höhe 16 beträgt 25 nun, die Breite 14 beträgt 7,5 mm, und seine Amplitude 20 ist 5 mm von einer Fläche der planparallelen übertragungsleitung 28 entfernt.

Fig., 8b zeigt den Frequenzgang der Anordnung nach Fig. ÖA, wenn eine ebene Welle in y-Richtung in die planparallele übertragungsleitung 28 eintritt. Die Frequenzkennlinie nach Fig. 8b zeigt, daß die Sperrbandbreite bei einer Dämpfung größer als 30 dB einen Frequenzbereich von etwa 400 MHz umfaßt. Dieser Wert ist etwa doppelt so groß wie jener der ausgezogenen Kurve nach Fig. 6B, wie ein Vergleich der Fig. 8b und OB zeigt. Die Gründe für die Erzielung einer derart^bemerkenswerten Wirkung seien nun näher erläutert. Die ausgezogene Kurve nach Fig. 6B stellt den Frequenzgang dar, wenn nur ein .Hohlrohr-Metallstück in den Wellenleiter", dessen H-Ebehe eine Breite von 90 mm aufweist, eingefügt wird. Bei dem in Fig. 8B dargestellten Frequenzgang entspricht die Einfügung des Wellen-Metallstreifens 10 mit einer Wellenperiode von 30 mm in den Wellenleiter der Einfügung von drei Hohlrohr-Metallstücken in denselben Wellenleiter, dessen H-Ebenen-Breite 90 mm beträgt. Der verbesserte Frequenzgang nach Fig. 8B läßt sich somit aus der Tatsache erklären,caß gegenüber Fig. 6B, wo lediglich ein derartiges Element in dem Wellenleiter eingefügt wurde, die Anzahl der Hohlrohr-Metallstücke im Wellenleiter größer ist. Fig. 8C zeigt den Zusammenhang zwischen dem Einfallswinkel und der Dämpfung einer ebenen -Welle, wenn eine derartige Welle unter einem Einfallswinkel θ auf die in Fig. 8A dargestellte Anordnung auftrifft. Der Einfallswinkel θ bezeichnet den Winkel zwischen der Einfallsriehtung der ebenen Welle und der y-Richtung des Wellenleiters. Aus Fig. 8C läßt sich ablesen,daß die

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Wellensperrwirkung des Wellen-Metallstreifens 10 umso größer ist j je größer der Einfallswinkel θ ist. Die ebene Welle, die unter dem Einfallswinkel θ auf den Wellen-Metallstreifen 10 auftrifft, kann als Summe der in Parallel- und in Querrichtung einfallenden Komponenten der auf den Wellen-Metallstreifen 10 auftreffenden ebenen Welle ausgedrückt werden; der Wellen-Metallstreifen 10 hat bezüglich beider Komponenten eine sperrende Wirkung. Die in den Fig. 8B und 8C aufgetragenen Werte sind theoretische Werte, die nach einer Gleichung berechnet werden gemäß einem Aufsatz mit dem Titel "Hochleistungs-Türabdichtung für Mikrowellenofen" des Autors Shuji Ohkawa, Microwave Power Symposium 1978 Digest, Seite 2-4, IMPI, Juni 1978. Der bei der Beschreibung der Pig. 8A und 8C verwendete Ausdruck "einfallende ebene Welle" bezeichnet eine ebene Welle, deren elektrische Feldkomponente nur in x-Richtung des Wellenleiters existiert.

Durch den Wellen-Metallstreifen 10 im Kanal 81 der Ofentür der Hochfrequenz-Erwärmungsanlage in der Anordnung nach Fig. 4 werden also sovrohl die parallel zur Längsrichtung des Kanals 81 der Ofentür einfallende elektromagnetische Wellenkomponente als auch die senkrecht zur Längsrichtung des Kanals 8l einfallende elektromagnetische Wellenkomponente zur Erwärmungskammer 7 der Hochfrequenz-Erwärmungsani age reflektiert anstatt nach außen gestreut bzw. abgestrahlt.

Die vorstehende Beschreibung bezieht sich lediglich auf die Anordnung des Wellen-Metallstreifens 10 in Längsrichtung des Kanals 8l in der Ofentür der Hochfrequenz-Erwärmungsanlage. Für die volle Ausnutzung der durch die

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Erfindung gegebenen Vorteile ist noch ein weiterer Punkt wesentlich, nämlich die Tatsache, daß der Wellen-Metallstreifen 10 periodisch und ohne Unterbrechung im Kanal 81, der sich über die gesamte Umrandung der Ofentür der Hochfrequenz-Erwärmungsanlage erstreckt, derart angeordnet sein muß, daß im Kanal 81 eine geschlossene Schleife gebildet wird. Dies hängt damit zusammen, daß das Fehlen auch nur einer "Welle 20"(vgl. Fig. 5) im Wellen-Metalls.treifen 10 aufgrund einer Diskontinuität des Wellen-Metallstreifens 10 eine Störung der vorstehend beschriebenen Hochfrequenzelektromagnetischen Kurzschlußebene, an dieser Stelle darstellt, und daß die elektromagnetische Welle durch diese Unterbrechung des Wellen-Metallstreifens 10 frei nach außen gestreut werden kann. Aus der vorstehenden Diskussion geht hervor, daß die Anordnung eines Wellen-Metallstreifens 10 im Kanal 8l derart, daß ein geschlossener Ring über den gesamten Kanal 81, der sich um die Ofentür der Hochfrequenz-Erwärmungsanlage herum erstreckt, gebildet wird, verhindert werden kann, daß eine in den Kanal 81 der Ofentür eintretende elektromagnetisehe.-: Welle nicht nach außen dringen kann.

Aus der vorstehenden Beschreibung geht ferner hervor, daß die in den Kanal 81 der Ofentür eintretende elektromagnetische Welle zur Erwärmungskammer 7 zurück reflektiert wird. Wenn sich eine Welle in Längsrichtung des Kanals 8l ausbreitet, wirkt der Wellen-Metallstreifen in der erfindungsgemäßen Anordnung zur Türabdichtung in der nachstehend beschriebenen Weise.

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Pig. 9 zeigt den Wellen-Metallstreifen 10, der im Kanal 8l zwischen der Tür-Vorderwand 1 und dem Ofenflansch der Hochfrequenz-Erwärmungsanlage angeordnet ist. Für den Wellen-Metallstreifen 10 wird nun ein Koordinatensystem angegeben; die z-Richtung bezeichnet die Längsrichtung, die x-Richtung gibt die Höhenkoordinate an, und die y-Richtung stellt die Richtung senkrecht zur Längsrichtung des Wellen-Metallstreifens 10 dar. Wenn eine ebene Welle, die eine elektrische Feldkomponente in x-Richtung hat, auf den Wellen-Metallstreifen 10 in x-Richtung (vgl. Fig. 9) auftrifft, ist die Periodendauer der elektromagnetischen Welle, die sich längs des periodisch gewählten Wellen-Metallstreifens 10 ausbreitet, die η-fache Wellenperiode des Metallstreifens, wobei η eine ganze Zahl ist. (In Fig. 9 beträgt die Periodendauer der elektromagnetisehen Welle das Doppelte der Wellenperiode des Wellen-Metallstreifens 10.) Es sei angenommen, daß die Wellenperiode P des Wellen-Metallstreifens 10 doppelt so groß ist wie die Länge des Horizontal- oder Basisabschnitts 15 des Wellen-Metallstreifens 10 nach Fig. 5· Wenn sich die elektromagnetische Welle derart ausbreitet, daß der Phasenunterschied zwischen benachbarten Scheitelwerten 20 des Wellen-Metallstreifens 10 wie in Fig. 9 (b) l80° beträgt, ist die Wellenlänge /1 in z-Rich-

tung gegeben durch A. = 2P. Wenn beispielsweise P zu P = ^Qih gewählt wird, wobei A₀ die Lichtwellenlänge im freien Raum darstellt, ist die Wellenlänge A in x-Richtung gegeben durch A = Λ._η,_? und die Phasengeschwindigkeit v_ in z-Richtung berechnet sich zu v_ = C_n2 , wobei

Z Z U/

C₀ die Lichtgeschwindigkeit im freien Raum bezeichnet. Da die Phasengeschwindigkeit einer ebenen Welle, die sich

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in einer gewöhnlichen planparallelen übertragungsleitung ausbreitet, C_n ist, ist die Phasengeschwindigkeit der sich in z-Riehtung ausbreitenden "JeIIe wegen des periodischen Wellen-Metallstreifens 10 auf die Hälfte der Lichtgeschwindigkeit C₀ des freien Raums reduziert. Auf diese Weise kann also eine "Langsamwellenanordnung" realisiert werden. Wie aus der Theorie des elektromagnetischen Feldes bekannt ist, gilt im freien Raum stets die Beziehung

(2 If/ A_n)² = ß ² + ß„² + ß ², wobei ß . ß und ß„ die ux y ζ χ y ζ

Phasenkonstanten in x-, y- und z-Riehtung darstellen; die Größe T stellt das Verhältnis zwischen dem Umfang eines Kreises und seinem Durchmesser dar. Die Phasenkonstante ß in z-Richtung beispielsweise ist definiert zu ß„ = 2 <T/ A

Für den Aufbau nach Fig. 9 gilt ß ■=. 0 und (2 Kl/I _) = ß ρ χ υ y

+ ( 2 [T / A ) ,da die elektrische Feldkomponente

Ci

der über den schmalen Wellendurchgang 19 nach Fig.4 in den Kanal 81 eindringenden elektromagnetischen Welle als in x-Richtung gleichförmig verteilt betrachtet wird. Andererseits muß die Phasenkonstante ß in y-Richtung eine rein imaginäre Größe sein wegen A_n = 2 A . Diese

υ ζ

Phasenkonstante ß wird ausgedrückt durch ß = -jß ',

y - υ α

wobei j die imaginäre Einheit ist und ß ' eine reelle Größe darstellt. Wenn dieser Wert für ß verwendet wird, unter Vernachlässigung des zeitabhängigen Ausdrucks, kann die Phasenamplitudenkennlinie der elektromagnetischen Welle ausgedrückt werden durchfexp (-jß_r.y) = exp (- ß ^f.y)

=exp (- —γ y). Dieser Ausdruck bedeutet, daß

die elektromagnetische Welle einer reaktiven Dämpfung unterliegt und sich nicht in y-Richtung ausbreitet, d. h

iO-9827/Ö7ie

obwohl die Wellenenergie in y-Richtung gespeichert wird, nimmt die Dichte dieser Energie nach einer Exponentialfunktion ab. Beispielsweise nimmt die Wellen-Energiedichte im Abstand ^-v/4 vom Wellen-Metallstreifen 10 in y-Richtung um etwa 20 dB ab. Zusammenfassend läßt sich sagen, daß beim Eintritt einer ebenen Welle in eine Anordnung mit periodisch gewählter Struktur nach Fig. 9 in z-Richtung diese Welle sich in z-Richtung mit einer Geschwindigkeit ausbreitet, die niedriger ist als jene des freien Raums, und daß sich keine Welle in y-Richtung ausbreiten kann, sondern vollständig gedämpft wird.

Bevorzugte Abmessungen des in der erfindungsgemäßen Anordnung zur Türabdichtung verwendeten Wellen-Metallstreifens 10 werden nun anhand Fig. 10 näher erläutert. Fig.10 stellt den Zusammenhang zwischen der Breite 14 des Wellen-Metallstreifens 10 und der maximalen Streuleistungsdichte (es handelt sich um experimentell gewonnene Werte) dar, die durch die Ofentüre der Hochfrequenz-Erwärmungsanlage nach außen dringt. Man erkennt aus Fig.10, daß die Streuleistung mit abnehmender Breite des Wellen-Metallstreifens 10 zunimmt. Dies ist darauf zurückzuführen,daß eine Abnahme der Breite 14 des Wellen-Metallstreifens 10, wie bereits vorstehend beschrieben wurde, eine entsprechende "Verringerung der Sperrwirkung des Wellen-Metallstreifens 10 gegenüber einer einfallenden elektromagnetischen Welle mit sich bringt. Diese Sperrwirkung geht selbstverständlich weitgehend verloren, falls eine auf einem gebogenen Draht beruhende Struktur gewählt wird. Die erforderliche Breite 14 des Wellen-Metallstreifens 10 muß größer als /L/30 sein. Die in

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Fig. 10 dargestellte Kurve wird erhalten₃wenn die Breite des Wellendurchgangs 19 nach Fig. 4 λ/120 beträgt.

Der Abstand 11 zwischen dem Wellen-Metallstreifen 10 und der äußeren Wand 18 des Kanals 81 in der Ofentüre der Hochfrequenz-Erwärmungsanordnung nach Fig.4 wird nachstehend näher erläutert. Wie bereits gesagt, wird durch Anordnung des Wellen-Metallstreifens 10 im Kanal 8l der Ofentüre der Hochfrequenz-Erwärmungsanlage eine Langsamwellenleitung in Längsrichtung des Kanals 81 gebildet. Dieser Langsamwelleneffekt ist jedoch nicht unbedingt über dem gesamten Frequenzbereich wirksam, sondern lediglich für ein bestimmtes Frequenzband. Für den übrigen Frequenzbereich stellt die Leitung eineDämpfungsleitung dar, so daß sich die elektromagnetische Welle in Längsrichtung des Kanals 81 nicht ausbilden kann.

Fig. HA zeigt einen in einem Rechteck-Wellenleiter 21 angeordneten Wellen-Metallstreifen 10, und Fig.HB stellt den Frequenzgang der Anordnung nach Fig. HA dar. Nach Fig. HA weist der Wellenleiter 21 eine H-Ebenen-Breite von 90 mm und eine E-Ebenen-Breite von 30 mm auf; der Wellen-Metallstreifen 10 hat eine Höhe 16 von 27,5 mm, eine Breite 1*1 von 7,5 mm sowie eine Wellenperiode von 30 mm. Wie Fig.HB zeigt, wird eine Langsamwellenanordnung bei jener Frequenz erzeugt, beijder die Dämpfungsänderung Null dB beträgt; die elektromagnetische Welle, die sich senkrecht zur Achse des Wellenleiters 21 ausbreitet, wird nur in dieser Situation reaktiv gedämpft. Fig. HB zeigt ferner, daß der Abstand 1 (mit dem Bezugszeichen 29) nach Fig. HA kleiner als 12 mm sein muß, d. h. 1 muß kleiner als höchstens A, /10 sein, wenn die Frequenz der zur Hochfrequenz-Erwärmung verwendenden elektromagnetischen Welle beispielsweise 2450 MHz beträgt.

Wenn der Abstand 17 zwischen dem Wellen-Metallstreifen und der Tür-Rückwand 2 nach Fig. H abnimmt, breiten sich dazwischen elektrische Kraftlinien aus. In diesem Fall stellt die auf den Wellen-Metallstreifen 10 auftreffende elektromagnetische Welle leine ebene Welle mehr dar und weist eine elektrische Feldkomponente in Richtung senkrecht zur Höhenrichtung 16 des Wellen-Metallstreifens 10 derart auf, daß die Wellen-Sperrwirkung des Wellen-Metallstreifens reduziert wird. Fig.12 stellt die maximale Streuleistungsdichte der durch die Tür der Hochfrequenz-Erwärmungsanlage abstrahlenden Leistung in Abhängigkeit vom Abstand 17 zwischen dem Wellen-Metallstreifen 10 und der Tür-Rückwand 2'nach Fig. 4 dar. Wie Fig. 12 zeigt, ist der erforderliche Abstand 17 zwischen dem Wellen-Metallstreifen und der Tür-Rückwand 2 größer als λ/12. Die in Fig. 12 dargestellten Meßwerte wurden bei einer Breite von ^»/60 für den Wellendurchgang 19 nach Fig. 4 erhalten.

Nach Fig. H wird der durch den Ofenflansch 3 und der Rück-Rückwand 2 definierte Wellendurchgang 19 aus zwei Gründen benötigt: Obwohl die Anordnung des Wellen-Metallstreifens 10 im Kanal 8l eine Streuung der elektromagnetischen Welle mit einer zur Hochfrequenz-Erwärmung verwendeten Frequenz verhindert, weist der Wellendurchgang 19 im geschlossenen Zustand der Ofentüre der Hochfrequenz-Erwärmungsanlage eine sehr geringe Breite auf, so daß der Wellenwiderstand dieser planparallelen übertragungsleitung in diesem Zustand groß ist. Die Verwendung eines derart hohen Widerstandes ist vor allem dadurch begründet, daß dadurch die eine Wellenstreuung verhindernde Wirkung des Wellen-Metallstreifens 10 verbessert wird. Wie bereits vorstehend beschrieben, wird am Ort des Wellen-Metallstreifens 10 in der erfindungsgemäßen Anordnung zur

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Türabdichtung eine hochfrequerfc elektromagnetische Kurzschlußebene erzeugt, so daß die günstige Wirkung des Wellen-Metallstreifens 10 durch den Zustand des Metall-Metall-Kontakts zwischen dem Ofentlansch 3 und der Tür-Rückwand 2, wodurch der Wellendurchgang 19 definiert wird, in keinster Weise nachteilig beeinflußt wird. Eine Verringerung der Länge der Tür-Rückwand 2 bewirkt eine unmittelbare Verbindung der Abdeckung 9 mit der Erwärmungskammer 7, so daß die Abdeckung 9 möglicherweise von der während der Hochfrequenz-Erwärmung erzeugten Wärme beschädigt werden kann.

Aus diesem Grund wird die Abdeckung 9 ausreichend weit von der Erwärmungskammer 7 entfernt angeordnet.

Fig.13 und 14 zeigen,Abänderungen der Anordnung zur Türabdichtung nach Fig. 4. Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 13 ist eine Metallplatte 30 im rechten Winkel am Ofenflansch 3 angebracht und definiert einen zusätzlichen Wellendurchgang 31 zwischen dem Winkel und dem zugeordneten Teil der Tür-Vorderwand 1. Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 14 ist auf der Tür-Vorderwand 1 ein Flansch 32 angebracht, der eine Verlängerung der Tür-Vorderwand 1 darstellt und einen zusätzlichen Wellendurchgang 33 zwischen dem Flansch und dem zugeordneten Teil des Ofenflanschens 3 darstellt. Diese zusätzlichen Wellendurchgänge 31 und 33 werden aus folgenden Gründen vorgesehen: Wie bereits gesagt wurde, wird am Ort des Wellen-Metallstreifens 10 eine hochfrequent elektromagnetische Kurzschlußebene gebildet, und die Energie des elektrischen und magnetischen Feldes, die am Ort des Wellen-Metallstreifens 10 gespeichert ist, wird reaktiv gedämpft. Dadurch ist die Energiedichte an

§09827/071Q

einem vom Wellen-Metallstreifen 10 entfernten Punkt geringer. Außerdem wird durch Ausbreitung der elektromagnetischen Welle längs des Wellen-Metallstreifens 10, wie bereits anhand Fig. 9 erklärt wurde, ebenfalls Energie gespeichert, die in der Nähe des Wellen-Metallstreifens 10 reaktiv gedämpft wird. Durch die zusätzlichen Wellen-Durchgänge 31 oder 33 in Fig.13 und 14 wird der Streuleistungspegel verringert. Beispielsweise kann durch den Wellendurchgang nach Fig. 13 mit einer Länge Λ,/6 eine Verringerung des Streuleistungspegels um etwa 7 dB erzielt werden.

In den vorstehenden Ausführungsbeispxelen der Anordnung zur Türabdichtung ist der Wellen-Metallstreifen 10 im Kanal der Ofentüre der Hochfrequenz-Erwärmungsanlage angeordnet. Eine weitere wirkungsvolle Anordnung zur Türabdichtung kann jedoch auch hergestellt werden, wenn der Kanal im Ofenflansch 3 anstatt in der Ofentüre gebildet wird und der Wellen-Metallstreifen 10 in diesem Kanal angeordnet wird, da der Wellen-Metallstreifen 10 bei der Anordnung in einer planparallelen Übertragungsleitung eine Sperrwirkung aufweist. Gemäß diesem Verfahren kann die Stärke der Ofentüre verringert werden, wie aus den folgenden Ausführungsbeispxelen hervorgeht.

Fig. 15 stellt ein weiteres Ausführungsbeispiel für eine Anordnung zur Türabdichtung gemäß der Erfindung dar, und zwar in Form eines Querschnitts durch die wichtigsten Teile, die in der Nähe eines Ofenflansches 3 angeordnet sind. Im Ofenflansch 3j der die Wand einer Erwärmungskammer bildet, wird ein Kanal 40 gebildet, wobei die Breite der öffnung des Kanals 40 kleiner als die Breite 131 zwischen den Wänden der Erwärmungskammer 7, die der Ofentüre gegenüberliegt, ist; auf diese Weise wird zwischen diesem

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Teil des Ofenflansches 3 und dem zugeordneten Teil einer Rückwand 2 der -Ofentüre ein Wellendurchgang 19 in Gestalt einer planparallelen übertragungsleitung gebildet. Im Kanal 40 des Ofenflansches 3 wird ein Wellen-Metallstreifen angeordnet, dessen Form in Fig. 5 gezeigt ist. Die öffnung des Kanals 40 ist mit einer Abdeckung 9 aus Kunststoff abgedeckt, wodurch das Eindringen von Schmutzstoffen verhindert und der innere Aufbau des Kanals 40 geschützt wird. Fig. 15 weist ferner auf: Eine Tür-Vorderwand 1, einen Abstand 111 zwischen dem Wellen-Metallstreifen und der Außenwand 48 des Kanals 40, und einen Abstand zwischen dem Wellen-Metallstreifen 10 und dem näher an der Erwärmungskammer 7 liegenden Ende der Öffnung des Kanals Außerdem sind in Fig. 15 vorhanden ein Wandteil 4l, der die Unterseite des Kanals 40 darstellt, eine Metallplatte 44 mit einem in der Mitte perforierten oder gelochten Teil, durch den in das Innere der Erwärmungskammer 7 geblickt werden kann, eine transparente Glasplatte 45, ein gebogenes Eckstück 46 der Tür-Rückwand 2, eine effektive Sichtfläche 49, sowie ein Abdichtmaterial 51.

Die für das Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 bevorzugten Abmessungen gelten unmittelbar auch für das in Fig. 15 dargestellte Ausführungsbeispiel: Erstens;die Breite des Wellen-Metallstreifens 10 sollte größer als wenigstens A /30 sein; zweitens;der Abstand 111 zwischen dem Wellen-Metallstreifen 10 und der äußeren Umrandungswand 48 des Kanals 40 sollte kleiner alsA/lO sein; und drittens: der Abstand 171 zwischen dem Wellen-Metallstreifen 10 und dem näher an der Erwärmungskammer 7 liegenden Ende der öffnung des Kanals 40 sollte größer als A./12 sein.

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Fig. 16 bis 19 zeigen Abänderungen des Ausführungsbeispiels nach Fig. 15. In der Abänderung nach Fig. ist eine Metallplatte 30 im rechten Winkel derart an eine Verlängerung 43 der Wand der Erwärmungskammer 7 angeordnet , daß zwischen ihr und dem zugeordneten Teil der Tür-Rückwand 2 ein Wellendurchgang 31 zusätzlich zum Wellendurchgang 19 gebildet wird. Obwohl das getrennt vorgesehene Metallstück 30 auf die Wandverlängerung der Erwärmungskammer 7 aufgebracht ist, kann diese Verlängerung 43 auch rechtwinklig derart gebogen werden, daß die Metallplatte 30, die die Ofentüre teilweise umgibt, ersetzt werden kann, so daß kein zusätzliches separates Metallstück 30 erforderlich ist. In der Abänderung nach Fig. 17 bildet eine Verlängerung 43 der Wand der Erwärmungskammer 7 parallel zur Tür-Rückwand zwischen ihr und dem zugeordneten Teil der Tür-Rückwand einen Wellendurchgang 33_S zusätzlich zum Wellendurchgang Der Wellendurchgang 31 bzw. 33 nach Fig. 16 bzw. 17 ist aus denselben Gründen wie bereits vorstehend beschrieben, vorgesehen.

In der Abänderung nach Fig. 18 verläuft die metallische Beobachtungsplatte 44 gemeinsam mit einer Zusatzplatte aus Kunststoff derart, daß zwischen der Platte 44 und dem zugeordneten Teil des Ofenflansches 3 der Hochfrequenz-Erwärmungsanlage der Wellendurchgang 19 gebildet wird. Die in Fig. 18 dargestellte Anordnung zur Türabdichtung ist gegenüber den Anordnungen nach Fig. 15 bis 17 bezüglich des Gebrauchs der Hochfrequenz-Erwärmungsanlage insofern verbessert, als die Fläche des zentral gelochten Teils der Sicht- bzw. Beobachtungsplatte 44 zur Innenbeobachtung der Erwärmungskammer 7 der Hochfrequenz-Erwärmungsanlage

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weiter vergrößert werden kann» In der Anordnung nach Fig. kann die effektive Beobachtungsfläche 49 der Sichtplatte bzw. des Sichtfensters 44 die Gesamtfläche der öffnung der Erwärmungskammer 7 sein, wogegen in den Anordnungen nach Fig. 15 bis 17 diese effektive Beobaehtungsfläche 49 durch das gekrümmte Randstück 46 der Tür-Rückwand 2 begrenzt oder bestimmt wird.

Die Abänderung nach Fig. 19 weist ebenfalls eine effektive Sichtfläche bzw. ein Sichtfenster 49 auf, dessen Größe der Gesamtfläche der öffnung der Erwärmungskammer 7 der Hochfrequenz-Erwärmungsanlage entspricht. In der Anordnung zur Türabdichtung nach Fig. 19 sind die Glasplatte 45 und die Sichtmetallplat te 44 an ihren Kanten zwischen der Vorderwand 1 und der Rückwand 2 der Ofentüre schichtenförmig zusammengefaßt; eine gepreßte Vorderwand 60

ist
aus Kunststoff/mit mittels Schrauben derart befestigt, daß die gesamte Vorderfläche, der Ofentüre ι zur Auffüllung der konkaven und konvexen Formen der zugeordneten Werkstücke aufgefüllt werden. Die Abdeckung 9 ist zur Aufnahme der Schraubenköpfe mit einer entsprechenden Aussparung versehen. "--".."

Bereits entwickelte Anordnung zur Türabdichtung für eine Hochfrequenz-Erwärmungsanlage stellen Kombinationen der Drossel- bzvj. Sperrfilter-Anordnung, des Metall-Metall-Kontakts und eines wellenabsorbierenden Materials dar, um die unerwünschte Wellenstreuung zu verhindern. Im Gegensatz dazu stellt die erfindungsgemäße Anordnung zur Türabdichtung, die die beschriebenen Verbesserungen zur Verhinderung der unerwünschten Wellenstreuung verwendet,

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eine bessere Türabdichtung dar, ohne daß ein wellenabsorbierendes Material verwendet wird. Durch Verzicht auf das wellenabsorbierende Material (z. B. Kohle-Gummi oder Ferrit-Gummi, der einen geringen Wärmewiderstand aufweist), kann der spezifische Wärmewiderstand der Türabdichtung deutlich verbessert werden. Gleichzeitig können die Gesamtkosten der Hochfrequenz-Erwärmungsanlage durch den auf das wellenabsorbierende Material entfallenden Kostenanteil gesenkt werden.

Die verbesserten Türabdichtungs-Eigenschaften der erfindungsgemäßen Anordnung zur Türabdichtung können quantitativ anhand Fig. 20 erläutert werden. Fig. 20 zeigt die Abmessungen derjwichtigsten Teile der Ofen- bzw. Herdtüre, ferner die maximale Streuleistungsdichte bezogen auf den Spalt a., wenn die erfindungsgemäße Anordnung zur Türabdichtung derart aufgebaut ist, daß sie für eine Serienfertigung geeignet ist. Der diesem Beispiel zugrundeliegende Mikrowellenherd hat eine Ausgangsleistung von 500 W bei einer mittleren Mikrowellenfrequenz von 2450 MHz und wurde dazu verwendet, eine Standardbelastung vonJ275 ml Wasser zu erwärmen. Wie bereits vorstehend beschrieben wurde, besteht ein Ziel der vorliegenden Erfindung darin, eine verbesserte Anordnung zur Türabdichtung für eine Hochfrequenz-Erwärmungsanlage derart anzugeben, daß eine Vergrößerung des Spalts 54 zwischen dem Ofenflansch 3 und der Tür-Rückwand 2 nicht zu einem steilen Anstieg der Streuleistung führt. In einer praktisch ausgeführten Hochfrequenz-Erwärmungsanlage nach Fig. 3 beispielsweise ist die Ofentüre mit ihrem unteren Teil über eine Scharnierverbindung 53 an den Rahmen bzw. Körper der Hochfrequenz-Er-

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wärmungsanlage angeschlossen. Somit wird der untere Spalt 5¹J zwischen dem Ofenflansch 3 und dem unteren Teil der Tür-Rückwand 2 nur etwa 1 mm breit, auch wenn eine Montageungenauigkeit in Betracht gezogen wird. Der obere Teil des Spaltes 5^ dagegen, der zwischen dem Ofenflansch 3 und dem oberen Teil der Tür-Rückwand gebildet wird, wächst beim Schließen der Türe auf mehrere Millimeter an.

Fig. 20 ste|3t zwei Kurven der die maximale Streuleistungsdichte (mit der Dimension mW/cm ) wenn der obere Teil des Spaltes 5^ zwischen dem Ofenflansch 3 und dem oberen Teil der Tür-Rückwand 2 vergrößert wird, während der untere Teil des Spaltes 5*J zwischen dem Ofenflansch 3 und dem unteren Teil der Tür-Rückwand 2 auf einem Wert von 1 mm gehalten wird. Die Horizontalachse in Fig.20 stellt den oberen Spalt a., (Dimension mm) zwischen dem Ofenflansch 3 und dem oberen Teil der Tür-Rückwand 2 dar. Die ausgezogene Kurve zeigt die maximale Streuleistungsdichte in Abhängigkeit vom Spalt a^ in der erfindungsgemäßen Anordnung zur Türabdichtung; wie Fig. 20 zeigt, trägt die maximale Streuleistungsdichte bei einem Spalt a^

von 5 mm nur etwa 0,06 mW/cm . Man erkennt ferner, daß die ausgezogene Kurve leicht ansteigt. Die strichlinierte Kurve nach Fig. 20 stellt denselben Zusammenhang für eine bereits entwickelte Anordnung zur Türabdichtung dar, die eine Kombination aus der Drossel-Anordnung, dem Metall-Metall-Kontakt und dem wellenabsorbierenden Material darstellt. Wie ersichtlich, weist die strichlinierte Kurve einen sehr steilen Anstieg auf und die maximale Streuleistungsdichte'"trägt beispielsweise bei einer Spalt-

2
breite β._λ von 2 mm etwa 1 mW/cm bei der bereits entwickelten

2 Anordnung, dagegen nur 0,0^5 mW/cm in der erfindungsgemäßen

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Anordnung. Die beiden Kurven unterscheiden sich also beträchtlich. In anderen Worten: Die Qualität der Türabdichtung in der erfindungsgemäßen Anordnung zur Türabdichtungj die ohne wellenabsorbierendes Material auskommt, kann gegenüber der bereits entwickelten Anordnung zur Türabdichtung um etwa 27 dB verbessert werden. Somit wird durch die Erfindung die Sicherheit um einen Grad verbessert, der dem Wert von 27 dB entspricht, gleichzeitig können die Gesamtkosten der Hochfrequenz-Erwärmungsanlage dadurch verringert werden, daß keine Einklinkvorrichtung wie in der bereits entwickelten Anordnung zur Türabdichtung benötigt wird, um den Spalt zwischen dem Ofenflansch und dem Teil der Tür-Rückwand während der Hochfrequenz-Erwärmung durch die Hochfrequenz-Erwärmungsanlage so klein wie möglich zu halten.

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Claims (27)

1. Ansprüche

   V --i-·.' Anordnung zur Türabdichtung für eine Hochfrequenz-Erwärmungsanlage, die eine Erwärmtmgskammer mit einer Zugangsöffnung und eine Türe zum Sehließen der Zugangsöffnung aufweist, um eine Streuung von elektromagnetischen Wellen durch die Umrandungsfläche der Türe der Hochfrequenz-Erwärmungsanlage zu vermeiden,

   dadurch g e k e η η ζ e ic h η et,

   daß mehrere Reaktanzelemente (10) aus metallisch leitendem Material oder aus dielektrischem Material mit großer Dielektrizitätskonstante in einer durch die Türe (1, 2) und die Erwärmungskammer (7) dargestellten planparallelen übertragungsleitung (1, 3) derart um die Zugangsöffnung der Erwärmungskammer (7) herum angeordnet sind, daß ein zu der planparallelen Leitung (1, 3) parallel geschalteter Reihenresonanzkreis gebildet wird; und

   daß der Reihenresonanzkreis am Ort der Reaktanzelemente (10) eine hochfrequent elektromagnetische Kurzschlußebene erzeugt, wodurch aus der Erwärmungskammer (7) austretetende elektromagnetische Wellenkomponenten, die unter einem beliebigen Einfallswinkel auf die planparallele Übertragungsleitung (1, 3) auftreffen, und für die die Gefahr der Streuung an die Umgebung der Hochfrequenz-Erwärmungsanlage besteht, zur Erwärmungskammer (7) hin reflektiert werden (Fig. 4, 9)·

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   ORIGINAL INSPECTED

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2. 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

   daß jedes Reaktanzelement einen Kreisquerschnitt aufweist,
3. 3. Anordnung nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet, daß jedes Reaktanzelement einen Rechteckquerschnitt aufweist.
4. 4. Anordnung nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet, daß jedes Reaktanzelement einen elliptischen Querschnitt aufweist.
5. 5. Anordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Reaktanzelement ein metallisch leitender Stab ist.
6. 6. Anordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Reaktanzelement ein metallisch leitendes Rohr ist.
7. 7. Anordnung nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet,daß jedes Reaktanzelement ein metallisch leitender Hohlkörper ist, dessen Mittenachse im wesentlichen parallel zur planparallelen übertragungsleitung verläuft.
8. 8. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Reaktanzelemente (10) durch ein metallisch leitendes, wellenförmig gebogenes Blech dargestellt sind (Fig. 5).
9. 9. Anordnung nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet, daß die Reaktanzelemente im wesentlichen periodisch und im wesentlichen unterbrechungsfrei um die Zugangsöffnung herum angeordnet sind.

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10. 10. Anordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Periode der periodisch angeordneten Reaktanzelemente kleiner als wenigstens A/2 ist, wobei .Λ, die Wellenlänge der für die Hochfrequenz-Erwärmung verwendeten elektromagnetischen Welle ist.
11. 11. Anordnung zur Türabdichtung für eine Hochfrequenz-Erwärmungsanlage, die eine Erwärmungskammer mit einer Zugangsöffnung und eine Türe zum Schließen der Zugangsöffnung ausweist, um die Streuung von elektromagnetischen Wellen durch die Umrandungsfläche der Türe der Hochfrequenz-Erwärmungsanlage zu vermeiden,

    gekennzeichnet durch

    einen in der Türe (1, 2) liegenden Kanal (8l), der in der einem Wandabschlußstück (13) der Erwärmungskammer (7) gegenüberliegenden Fläche gebildet wird und eine durch Teile der Vorder- und Rückwand (1, 2) der Türe definierte Öffnung (12) aufweist; und

    ein in Kanal-Längsrichtung des Kanals (8l) angeordnetes· wellenförmiges Metallblech (10), dessen Breite größer als wenigstens A/30 und dessen Länge (15) an seiner Basis kleiner als wenigstens A/2 ist, wobei ,^- die Wellenlänge der für die Hochfrequenz-Erwärmung verwendeten elektromagnetischen Welle ist (Fig. 4, 5).
12. 12. Anordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Kanal (81) um die gesamte Umrandungsfläche der Türe (1, 2) herum erstreckt, und daß das wellenförmige Metallblech (10) in Form einer geschlossenen Schleife im Kanal (8l) angeordnet ist (Fig. 4).

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13. 13· Anordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet';, daß die Breite der Öffnung (12) des Kanals (81) kleiner als das Wandabschlußstück (13) der Erwärmungskammer (7) ist j und daß die Anordnung zur Türabdichtung wenigstens einen ersten und einen zweiten Wellendurchgang (19j 33) aufweist, wobei der erste Wellendurchgang (19) die Form einer planparallelen übertragungsleitung hat, die durch einen Teil der Wand (3) der Erwärmungskammer (7) und einen zugeordneten Teil der Tür-Rückwand (2).,die die Innenseite der Öffnung des Kanals darstellt, gebildet wird, und wobei der zweite Wellendurchgang (33) ebenfalls die Form einer planparallelen übertragungsleitung aufweist, die durch eine Verlängerung des Teils der Wand (3) der Erwärmungskammer (7) und einen zugeordneten Teil der Tür-Vorderwand (1) gebildet wird (Fig. 14).

    Ik. Anordnung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß sich ein Flansch (32) längs des gesamten Umfangs der Tür-Vorderwand (1) parallel zum Teil der Wand (3) der Erwärmungskammer erstreckt, und daß der zweite Wellendurchgang (33) zwischen dem Flansch (32) und der Verlängerung des Teils der Wand der Erwärmungskammer definiert ist (Fig.
14. 14).
15. 15· Anordnung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Verlängerung des Teils der Wand der Erwärmungskammer durch eine Metallplatte dargestellt ist, die im wesentlichen rechtwinklig zwischen dem Teil der Wand der Erwärmungskammer und der Türe verläuft und die Türe teilweise umgibt, und daß der zweite Wellendurchgang zwischen der Metallplatte und dem zugeordneten Teil der Tür-Vorderwand definiert ist.

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16. l6. Anordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen dem wellenförmigen Metallblech und dem Teil der Tür-Rückwand, der die Innenseite der Öffnung des Kanals darstellt, größer als der Abstand zwischen dem wellenförmigen Metallblech und der Außenseite der Tür-Vorderwand ist, die das äußere Ende des Kanals darstellt.
17. 17· Anordnung nach Anspruch l6, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand.; zwischen dem wellenförmigen Metallblech und der Außenseite der Tür-Vorderwand, die das äußere Ende des Kanals darstellt, kleiner als wenigstens Λ./10 gewählt wird, wobei Λ/ die Wellenlänge der für die Hochfrequenz-Erwärmung verwendeten elektromagnetischen Welle ist.
18. 18. Anordnung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen dem wellenförmigen Metallblech und dem Teil der Tür-Rückwand, der die Innenseite der Öffnung des Kanals darstellt, größer als wenigstens A/12 gewählt wird, wobei Ä* die Wellenlänge der für die Hochfrequenz-Erwärmung verwendeten elektromagnetischen Welle ist.
19. 19. Anordnung zur Türabdichtung für eine Hochfrequenz-Erwärmungsanlage, die eine Erwärmungskammer mit einer Zugangsöffnung und eine Türe zum Schließen der Zugangsöffnung aufweist, um die Streuung von elektromagnetischen Wellen durch die Umrandungsfläche der Türe der Hochfrequenz-Erwärmungsanlage zu vermeiden,

    ge k e η η zeichne t durch

    einen im Ofenflansch, d. h. in der der Türe (1, 2) gegenüberliegenden Fläche, gebildeten Kanal (40), der eine Öffnung (121) in Türrichtung aufweist; und ·

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    ein in Kanal-Längsrichtung des Kanals (40) angeordnetes wellenförmiges Metallblech (10), dessen Breite größer als wenigstens A/30 und dessen Länge an seiner Basis kleiner als wenigstens A/2 ist, wobei A die Wellenlänge der für die Hochfrequenz-Erwärmung verwendeten elektromagnetischen Welle ist (Fig. 15).
20. 20. Anordnung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Kanal (40) um die gesamte Umrandungsfläche des Ofenflansches herum erstreckt, und daß das wellenförmige Metallblech (10) in Form einer geschlossenen Schleife im Kanal (40) angeordnet ist (Fig. 15).
21. 21. Anordnung nach Anspruch 19₅ dadurch gekennzeichnet, daß die Breite der öffnung (121) des Kanals (40) kleiner als das Wandabschlußstück der Erwärmungskammer (7) ist, und daß die Anordnung zur Türabdichtung wenigstens einen ersten oder einen zweiten Wellendurchgang (19* 33) aufweist, wobei der erste Wellendurchgang (19) die Form einer planparallelen übertragungsleitung hat, die durch einen Teil der Tür-Rückwand (2) der Erwärmungskammer (7) und den zugeordneten Wandteil (3) der Erwärmungskammer, der die öffnung des parallel zum Teil der Tür-Rückwand (2) liegenden Kanals (40) darstellt, gebildet wird, und wobei der zweite Wellendurchgang (33) ebenfalls die Form einer planparallelen übertragungsleitung aufweist, die durch einen anderen Teil der Tür-Rückwand (2) und eine Verlängerung (43) des Wandteils der Erwärmungskammer gebildet wird. (Fig. 17).
22. 22. Anordnung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet,daß die Verlängerung (43) des Wandteils der Erwärmungskammer

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    durch eine Metallplatte dargestellt ist, die sich in Richtung des Teils der Tür-Rückwand gegenüber dem Wandteil der Erwärmungskammer erstreckt, und daß der zweite Wellendurchgang (33) zwischen der Verlängerung (43) des Wandteils der Erwärmungskammer und dem zugeordneten Teil der Tür-Rückwand (2) definiert ist (Fig. 17).
23. 23. Anordnung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Verlängerung des Wandteils der Erwärmungskammer durch eine Metallplatte dargestellt ist, die im wesentlichen rechtwinklig zwischen dem Teil der Erwärmungskammer und der Türe verläuft und die Türe teilweise umgibt, und daß der zweite Wellendurchgang zwischen der Metallplatte und dem zugeordneten Teil der Tür-Vorderwand definiert ist.
24. 24. Anordnung nach einem der Ansprüche 21 bis 23_}

    dadurch gekennzeichnet, daß die Tür-Rückwand eine metallische Sichtplatte (44) ist, die lokal gelocht ist, um eine Sicht in das Innere der Erwärmungskammer zu ermöglichen (Fig. 17).
25. 25. Anordnung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand.zwischen dem wellenförmigen Metallblech und der Innenseite der Öffnung des näher an der Erwärmungskammer liegenden Kanals größer als der Abstand zwischen dem wellenförmigen Metallblech und der das äußere Ende des Kanals darstellenden Außenseite der Erwärmungskammer ist.
26. 26. Anordnung nach Anspruch 25» dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen dem wellenförmigen Metallblech und der Außenseite der das äußere Ende des Kanals darstellenden Erwärmungs kammer kleiner als wenigstens λ,/ΐΟ ge-

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    wählt wird, wobei /L die Wellenlänge der für die Hochfrequenz-Erwärmung verwendeten elektromagnetischen Welle ist.
27. 27. Anordnung nach Anspruch 25_} dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen dem wellenförmigen Metallblech und der Innenseite der Öffnung des näher an der Erwärmungskammer liegenden Kanals größer als wenigstens ungefähr ^a_/12 ist, wobei .A- die Wellenlänge der für die Hochfrequenz-Erwärmung verwendeten elektromagnetischen Welle ist.

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