DE2853616C2

DE2853616C2 - Abdichtungsanordnung gegen den Austritt elektromagnetischer Wellen aus einer HF-Erwärmungseinrichtung

Info

Publication number: DE2853616C2
Application number: DE2853616A
Authority: DE
Inventors: Itsuo Ibaraki Kikuchi; Shuji Yokohama Ohkawa
Original assignee: Hitachi Heating Appliances Co Ltd
Current assignee: Hitachi Heating Appliances Co Ltd
Priority date: 1977-12-13
Filing date: 1978-12-12
Publication date: 1984-11-29
Also published as: CA1120551A; GB2011770B; DE2853616A1; GB2011770A; US4254318A

Description

Die Erfindung betrifft eine Abdichtungsanordnung zum Abdichten einer durch eine Tür verschließbaren Zugangsöffnung zu einer Heizkammer in einer HF-Erwärmungseinrichtung gegen den Austritt von elektromagnetischen Wellen aus der Heizkammer nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Ein sehr wichtiger Bestandteil einer Hochfrequenz-Erwärmungseinrichtung ist eine leicht zu öffnende Zug?ngscffnung, durch die im geöffneten Zustand ein zu erwärmender Gegenstand unbehindert in eine Heizkammer der Hochfrequen/.-Erwärmungseinricb'ung eingebracht oder aus ihr entnommen werden kann. In der Zone zwischen der Zugangsöffnung und dem Rahmen bzw. Körper der Hochfrequenz-Erwärmungseinrichtung kann dabei zwischen zwei elektrischen Leitern ein Spalt gebildet werden. Dieser Spalt wirkt als planparallele Übertragungsleitung, die eine Streuung der Hochfrequenzenergie aus der Heizkammer an die Außenseite der Erwärmungseinrichtung, d. h. an den freien Raum bewirkt. Aus diesem Grund muß eine derartige Hochfrequenz-Erwärmungseinrichtung unbedingt eine Abdichtungsanordnung zum Abdichten der Tür aufweisen, so daß eine Sicherheit gegen Streuung bzw. Abstrahlung von Hochfrequenzenergie aus der Heizkammer 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 25 00 676), bei dem zwischen der Ofentüre und dem Körper der Hochfrequenz-Erwärmungseinrichtung ein Metall-Metall-Kontakl besteht. Dieses Verfahren weist jedoch erhebliche Nachteile auf; beispielsweise ist eine sehr genaue Oberflächenebenheit sowohl der Ofentürc als auch des Körpers der Hochfrequenz-Erwärmungseinrichtung erforderlich, ferner führt eine normalerweise nicht vermeidbare Ungenauigkeit bei der Montage der Ofentüre auf dem Körper der Hochfrequenz-Erwärmungseinrichtung dazu, daß der Mctall-Metall-Kontakt unvollständig ist, und schließlich kann ein Metall-Metall-Kontakt nur sehr schwierig über einen längeren Zeitraum der Benutzung der Hochfrequenz-Erwärmungseinrichtung aufrechterhalten werden. In der US-Patentschrift 31 82 164 ist eine weitere bereits entwickelte Anordnung, die sogenannte »Drosselbzw. Sperrfilter-Anordnung« beschrieben, die eine Viertelwellenlcitung verwendet. In den meisten heute ge- bräuchlichen Hochfrequcnz-Erwärmungscinrichtungen, insbesondere in Mikrowellenofen 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 Slrcukomponenten zu verwenden, da auch durch die Kombination aus Metall-Metall-Kontakt und der Drossel-Anordnung eine WeI-lenstrcuung 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.

Aus der US-PS 34 48 232 ist eine Abdichtungsanordnung für Mikrowcllcncinrichtungen bekannt, bei der in der Tür der Zugangsöffnung der Einrichtung leitende Verzahnungen angebracht sind, die in entsprechende Verzahnungen an den gegenüberstehenden Wänden der Einrichtung eingreifen, um dadurch bei geschlossener Tür eine feste, schlüssige Verbindung zu schaffen, die die Tür mit dem Gehäuse der Einrichtung kurzschließt. Diese Verzahnungen dienen also nur zu einer kurzschlußartigen Unterteilung des Spalts zwischen der Tür und dem Gehäuse der Einrichtung, sie wirken jedoch nicht als eine Abdichtungsanordnung gegen den Austritt von elektromagnetischen Wellen aus der Heizkammer der Einrichtung.

Die US-PS 38 91818 beschreibt eine Anordnung zum Abdichten z.B. von Mikrowellenofen gegenüber austretenden elektromagnetischen Wellen. Diese Anordnung weist leitende Elemente auf, die ein Hochpaßfilter bilden. Diese Elemente bilden jedoch keinen Reihenresonanzkreis.

Aus der DE-AS 22 24 661 ist ein Mikrowellenofen mit einer Mikrowellenspcrre bekannt. Die Mikrowellen-Sperre wird durch eine Kammer mit einer Trennwand aus Metall gebildet, wobei die Trennwand durch in Querrichtung verlaufende Schlitze in eine Vielzahl von Wandabschnitten unterteilt wird. In der Ausbreitungsrichtung von aus dem Ofen austretenden Mikrowellen gesehen haben diese Wandabschnitte eine Breite, die durch die Stärke des Blechs vorgegeben ist, aus dem die Trennwand geformt ist, d. h. also eine sehr kleine Breite.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, die Sperrwirkung gegen einen Austritt von elektromagnetischen Wellen aus der Heizkammer noch weiter zu verbessern und eine Abdichtungsanordnung zum Abdichten einer Zugangsöffnung einer Hochfrequenz-Erwärmungsanlagc nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 so weiterzuentwickeln, daß zur Verringerung der Gesamtkosten kein wellcnabsorbiercndes Material verwendet wird, und die Streuverlustc um mehr als 10 dB verringert sind, so daß die Sicherheit beträchtlich verbessert wird.

Diese Aufgabe wird bei einer Abdichtungsanordnung der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Art durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs I gelöst.

In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Abdichtungsanordnung beschrieben.

Bei der Realisierung einer Abdichtungsanordnung, bei der kein wellcnabsorbierendcs Material verwendet wird, müssen geeignete Maßnahmen ergriffen werden, um wie bei der vorstehend genannten Drossel-Anordnung zwischen der Ofentür und dem Körper der Hochfrequenz-Erwärmungseinrichtung eine hochfrequent elektromagnetische Kurzschlußebene zu erzeugen.

Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

to F i g. 1 einen Schnitt durch einen Teil einer Drossel- bzw. Sperrfilter-Anordnung, die eine bereits entwickelte Abdichtungsanordnung 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-Erwärmungseinrichtung, bei der die Erfindung angewandt wird,

F i g. 4 einen Schnitt durch ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäöen Abdichtungsanordnung,

F i g. 5 die perspektivische Ansicht einer Form eines wellenförmig gebogenen Metallblcchs bzw. -Streifens, der in der Erfindung bevorzugt verwendet wird,

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

Fig. 7A, 7B und 7C die Dämpfung elektromagnetischer Wellen durch den Wellen-Metallstreifen, Wisbei Fi g. 7A in Drauf- und Seitenansicht einen Leiterstab in Gestalt eines massiven Kreiszyliiiders in einem Rechteck-Wellenleiter darstellt, wobei ferner Fig. 7B eine Ersatzschaltung der Anordnung nach Fig. 7A zeigt, während F i g. 7C die Reaktanz der Ersatzschaltung und den Lcistungsübertragungs-Koeffizienten der Anordnung nach F i g. 7A darstellt,

Fig.8A, 8B und 8C die Dämpfung der elektromagnetischen Wellen des Wellen-Metallstreifens, wobei F i g. 8A einen Schnitt durch den in einer planparallclen Übertragungsleitung angeordneten Wellen-Metallstreifen zeigt, wobei ferner F i g. 8B den Frequenzgang der Anordnung nach F i g. 8A erläutert, und wobei F i g. 8C die Dämpfung in Abhängigkeit vom Einfallswinkel in der Anordnung nach F i g. 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 Wellcnpcriodc des Wellen-Metallstreifens und der Periodendauer der elektromagnetischen Welle zeigt,

Fig. 10 den Zusammenhang zwischen der Breite des Wcllen-Metallstrcifens und der maximalen Streuleistungsdichte der Anordnung nach F i g. 4,

F i g. 1IA und 11B den Zusammenhang zwischen dem Wcllcn-Metallstreifen und der Seitenwand eines Rechteck-Wellenleiters bezüglich des durch den Wellen-Metallstreifcn verursachten »Wellenverzögerungs-Effekts«, wobei Fig. HA perspektivisch die Anordnung des Wcllcn-Mctallstreifens in dem Rechteck-Wellenieiter darstellt, und wobei Fig. 11B den Frequenzgang der Anordnung nach F i g. 11A graphisch verdeutlicht,

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

Fig. 13 bis 19 Schnitte durch weitere Ausführungsbeispiclc der Erfindung, und

Fig.20 anhand eines Beispiels bevorzugte Abmessungen der erfindungsgemäßen Abdichtungsanordnung, ferner den Verlauf der elektromagnetischen Streuleistungsdichlc bei Anwendung der erfindungsgemäßen Abdichtungsanordnung.

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

F i g. 1 zeigt den grundsätzlichen Aufbau der bereits entwickelten Drossel-Anordnung zur Abdichtung in einer Hochfrequenz-Erwärmungseinrichtung. Gemäß F i g. 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-Heizkammer 7 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 des Drossel-Kanals 8 in der Ofentür, d. h. der Abstand zwischen der Seitenwandfläehe 6 des Drossel-Kanals 8 und der öffnungsebene 5 wird in der Anordnung nach F i g. 1 riäherungsweise zu JUA gewählt, wobei λ die Wellenlänge einer in der Hochfrequenz-Erwärmungseinrichtung verwendeten elektromagnetischen Welle ist Somit ist die Anordnung nach Fig. 1 äquivalent zu einer Anordnung, bei der die Grenzbzw. Zwischenfläche 4 durch leitende Wände geschlossen ist.

Die bereits entwickelte Drossel-Anordnung weist jedoch drei wesentliche Nachteile auf. Die Drossel-Anord- ,

nung verwendet erstens einen Mctall-Metall-Kontakt zwischen dem Ofenflansch 3 und der Tür-Rückwand 2. f

Wenn nun angenommen wird, daß zwischen dem Ofenflansch 3 und der Tür-Rückwand 2 lediglich in einem Punkt P nach F i g. 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 Abstund A/2 von der Ebene (der Zwischenfläche 4) herstellt, die gemäß der US-Patentschrift 31 82 164 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 punklförmiger Kurzschluß hergestellt wird, wirkt die Zwischenebene 4 nicht mehr als Kurzschlußebene. Dies bedeutet, daß die Drossclwirkung stark von der Flächcn-Iübenheit des Ofcnflan-

sches3 und iler Tür-Rückwand 2abhängi.

Die Drosselwirkung wird zweitens stark beeinträchtigt, wenn der Spalt 54 /wischen dem Ofenflansch 3 und der Tür-Rückwand 2 vergrößert wird. In der bereits entwickelten Drossel-Anordnung mit dem Aufbau nach Fig. 1 nimmt die Streuleistungsdichte mit der Größe des Spaltes 54 /wischen dem Ofenflansch 3 und der Tür-Rückwand 2 um etwa 8 dB/mm zu. Dieses Phänomen ist auf folgende Gründe zurückzuführen: Um die Urzeugung eines Funkens zwischen der Tür-Rückwand 2 und dem Ofenflansch 3 zu verhindern, wird im allgemeinen ein elektrischer Isolatorfilm mil einer Dicke von etwa 50 μηι auf der Rückwand 3 der Ofentür oder auf dem Ofenflansch .3 aufgebracht. Beim Entwurf der Drossel-Anordnung werden die Abmessungen, darunter auch die Tiefe des Drossel-Kanals 8 derart gewählt, daß die Streuleistungsdichle minimiert wird für den Zustand, in dem die planparallele Übertragungsleitung der Länge /i/4, die durch die Rückwand 2 und die Vorderwand I to der Ofentür gebildet wird, an die planparallele Übertragungsleitung der Länge /i/4, die durch den Ofenflansch 3 und die Tür-Rückwand 2 gebildet wird, angeschlossen ist; dabei beträgt der Abstand zwischen dem Ofenflansch 3 und der Tür-Rückwand 2 50 μιη (das ist die Dicke des Isolalorfilms). Obwohl also die beiden MA-Leitungen verschiedene Wellenwiderslände aufweisen, sind die Abmessungen der Drossel-Anordnung derart gewählt, daß deren Drosselwirkung im vorstehend genannten Zuuand maximal ist. Wenn also der Spalt zwischen dem Oienfiansch 3 und der Tür-Rückwand 2 verändert wird, resultier! daraus eine entsprechende Änderung des Wcllenwiderstands 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.

Wenn der Spalt 54 beispielsweise von 50 μηι ausgehend auf 1 mm erhöht wird, verringert sich der Wellenwiderstand um den Faktor 20 gegenüber dem Wert, der bei einer Spaltbrcite von 50 μιη auftritt. Bei der Montage der Ofentür auf den Rahmen der Hochfrequenz-Erwärmungseinrichtung muß deshalb auf höchste Genauigkeit geachtet werden, allerdings ist damit noch nicht garantiert, daß die Streulcistung 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. F i g. 2) einfällt, da die Wellenlänge in Querrichtung des Drossel-Kanals 8 in diesem Fall den Wert i/5 -i/4 aufweist. Wenn die elektromagnetische Welle unter einem bestimmten Winkel in den Drossel-Kanal 8 eintritt, kann die Welle als Summe aus der Wellenkoniponente senkrecht zur Längsrichtung des Drossel-Kanals 8 und aus der Wellcnkomponcnte 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-Erwärmungseinrichtung, z. B. bei einem Mikrowellenofen, ist die Richtung der einfallenden elektromagnciischen Welle eine Funktion des Ortes der 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 F i g. 2 schräg in den Drossel-Kanal 8 einfällt, in einer Hochfrequenz-Erwärmungseinrichtung, 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 wellenabsorbierenden 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 37 67 884 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 Wellendämpfungsleilung in Längsrichtung des Drossel-Kanals 8 derart auszubilden, dab sich elektromagnetische Wellenkomponenten, die in dem Drossel-Kanal 8 parallel zur Längsrichtung des Drossel-Kanals 8 einfallen, nicht ausbreiten können, und daß nur jene Wcllenkomponenten in den Drossel-Kanal eindringen können, deren Richtung senkrecht zur Längsrichtung des Drossel-Kanals 8 verläuft, wodurch die gewünschte Drosseiwirkung erzieh und die unerwünschte Streuung elektromagnetischer Energie verhindert wird.

Bine ganz ähnliche Anordnung wird in der GB-Patcntschrifi 10 22 103 beschrieben. Ein weiteres Verfahren, das zur Verhinderung von Streuung der parallel einfallenden elektromagnetischen Wellenkomponente und zur ss Erzielung der erwünschten Drosselwirkung eine derartige periodische Struktur verwendet, ist in der US-Patentsch rift 27 72 402 dargestellt

In den Anordnungen gemäß US-Patentschrift 37 67 884 und GB-Patentschrift 10 22 103 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 4 nach F i g. 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.

Der Aufbau und die Wirkungsweise einer erfindungsgemäßen verbesserten Abdichtungsanordnung wird nun näher beschrieben.

Wenn ein Teil eines Leiters bzw. ein Leiterstab, dessen Durchmesser etwa /i/8 beträgt (λ ist die Wellenlänge

der für die Hochfrequenz-Erwärmungsanlagc verwendeten elektromagnetischen Welle), in einem konventionellen Rechteck-Wellenleiter derart angeordnet 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 Wcllcnlcitcrwand in Richtung der H-Ebene um etwa /i/40 entfernt ist, stellt die Ebene, die sich durch die Mittellinie des Stabs in Richtung senkrecht zur Achse des Wellenleiters erstreckt, eine hochfrequent elektromagnetische Kur/.schlußcbcnc dar, betrachtet vom Eingang des Wellenleiters aus. Dies bedeutet, daß diese Ebene 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 Wellen-Sperrcharaktcristik führen, werden nun näher dargelegt. Die ίο 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 Reaktanzelcmentc 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 Fortsetzung dieses Gedankens für den Fall, 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 WeI-lenleiters gebildet wird. Die periodische Anordnung der Leilcrsläbe bewirkt außerdem, daß die Wellendämpfung der hochfrequent elektromagnetischen Kurzschlußebene auch dann nicht verringert wird, wenn die elek- tromagnetische Welle schiefwinklig einfällt; die Wirkung ist umso größer, je größer der Einfallswinkel ist. Die Leiterstäbe können in Axialrichtung des Wellenleiters derart ausgehöhlt sein, daß sich der Hohlraum in Axialrichtung des Wellenleiters erstreckt. Die einzelnen Hohlräume können eine Tiefe von etwa /i/15 haben, auch wenn ihre Breite etwa A/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 hohlraumfreicn 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 clektromagnetisehen Welle gleichwertig. Vom fertigungstechnischen Standpunkt ist selbstverständlich die Anordnung eines wellenförmigen Metallstreifen 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 Erwärmungskam'mer gebildet wird, um die Zugangsöffnung 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 Winke! auf den wellenförmig gebogenen Metallstreifen auffallende Welle vollständig zur Heizkammer hin reflektiert werden. Durch die Anordnung des Wellcn-Mctallstreifcns, um an dieser Stelle eine hochfrequent elektromagnetische Kurzschlußebene zu erzeugen, wird ein wesentlicher Nachteil der bereits entwickelten Drossel-Anordnung, nämlich der ungenaue Metall-Metall-Kontakt zwischen dem Ofenflansch und dem Tür-Rückwandflansch, vermieden. Die hochfrequent elektromagnetische Kurzschlußebene, die am Ort des Wellen-Metallstrcifens erzeugt wird, kann auch bei einer Vergrößerung des Spalts zwischen der Ofentür und dem Rahmen bzw. Gestell bzw. Körper der Hochfrequenz-Erwärmungseinrichtung aufrechterhalten bleiben, wenn der Wellcn-Mctallstrcifcn 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-Erwärmungseinrichtung 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 Heizkammer der Hochfrequenz· F.rwärmungscinrichtung gebildeten planparallclcn Übertragungsleitung um so die Umrandung der Zugangsöffnung der Heizkammer herum mit einer im Anspruch 1 näher angegebenen Dimensionierung derart angeordnet, daß eine sogenannte Übertragungsleitung für langsame Wellen, bei der die Phasengeschwindigkeit der sich ausbreitenden elektromagnetischen Welle geringer als die Lichtgeschwindigkeit ist, längs der Umrandung der Zugriffsöffnung der Heizkammer gebildet wird, wobei diese Leitung eine als Bandpaßfilter wirkende geschlossene Schleife darstellt. Wie aus der Mikrowellentechnik her bekannt ist, ist die Phasenkonstante in Ausbreitungsrichtung einer Übertragungsleitung für langsame Wellen eine reelle Größe, während die Phasenkonstante senkrecht zur Ausbrcitungsrichlung eine rein imaginäre Größe ist. Somit wird sogar bei Erzeugung der sich in Leitungsrichtung ausbreitenden Wellenenergie durch Anregung diese Wellenenergie durch die Übertragungsleitung für langsame Wellen 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 Ausf ührungsbeispielc der Krfindung. Fig.3 zeigt eine Ofentür, die einen Ofenflansch 3 einer Hochfrequenz-Erwärmungseinrichtung 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 Abdichtungsanordnung dar. Nach F i g. 4 wird der Kanal 81 durch eine Vorderwand 1 der Ofentür darstellt; 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 Drossclwirkung wie

der Drossel-Kanal 8 nach Fig. I. Die Breite 13 des vorderen Wandteils tier Heizkammcr 7 ist größer als die Weile oder Breite 12 der öffnung des Kanals 81 gewählt, so daß ein Wellendurchgang 19 in Gestalt einer pianparallclen Übertragungsleitung durch den Raum zwischen dem Ofenflansch 3 und der Tür-Rückwand 2 entsteht. Im Kanal 81 der Ofentür befindet sich ein wellenförmig gebogener Metallstreifen 10, dessen Form in F i g. 5 perspektivisch dargestellt ist. Die öffnung des Kanals 81 ist durch ein Abdecktet! 9 aus Plastik-Material 5 derart abgedeckt, daß keine Schmutzstoffe in den Kanal gelangen können und der innere Aufbau des Kanals 81 geschützt wird.

Es werden nun die Funktionen der einzelnen Teile näher beschrieben. Zunächst wird die Funktion des Wcllen-Metallstreifens 10 erläutert, der einen wesentlichen Bestandteil der Erfindung darstellt. Aus der Mikrowellentcchnik ist bekannt, daß ein Stab 24, der die Gestalt eines massiven viereckigen Prismas eines elektrischen Leiters aufweist und in einem Rechteck-Wellenleiter 21 (vgl. F i g. 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, daü die elektromagnetische Welle über einen weiten Frequenzbereich um mehr als 2OdB gedämpft werden kann. Diese ausgezogene Kurve in Fig. 6B wurde experimentell bei einer Mikrowellenfrequenz von 2450 MHz ermittelt, wobei die Breite 27 bzw. die Tiefe 26 des Prismas 24 zu A/8 bzw. /Z/16 gewählt wurde, der Spalt 52 zwischen der Oberseite des Prismas 24 und eier oberen Wand 23 in der Η-Ebene des Wellenleiters 21 zu /i/40 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 Scitenwände 22 in der E-Ebcne des Wellenleiters 21 wurde zu 30 mm gewählt. Eine derartige Wcllcn-Sperrkennlinie kann aus folgenden Gründen erhalten werden: Die Energie des im Spalt 52 zwischen dem Leiterstab 24 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 24 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 kritisehe Frequenz, Grenzfrequenz oder Resonanzfrequenz genannt) aufweist. Diese Resonanzfrequenz kann selbstverständlich durch Änderung der Größe des Leiterstabs 24 oder durch Änderung der Abmessungen des Spaltes 52 zwischen der Oberseite des Leiterslabs 24 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 24 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 24 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 Wellenkupplung 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 27 bzw. die Tiefe 26 des Hohlraums bzw. Hohlkörpers 25 des Hohlrohr-Metallstücks A/8 bzw. /i/16 beträgt. Der Ausdruck »Grad der Wellenkopplung« bzw. »Wellcnkopplungsfaktor« bezeichnet die Dämpfung der elektromagnetischen Welle, wenn das Hohlrohr-Metallstück als Rechteck-Wellenleiter betrachtet werden kann, wobei die elektromagnetische Welle vom Typ ΤΕ,ο, der der dominierende Wellentyp ist, über den durch das Hohlrohr-Metallstück dargestellten Rechteck-Wellenleiter übertragen wird. Die Dämpfung ist durch den Faktor

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

Wenn jedoch die Tiefe 26 des Hohlraum-Metallstücks nach Fig. 6A von/i/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 Hohirohr-Metaüstück 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 mm Durchmesser ist, als Bandsperrfilter oder Bandsperre betrachtet wird. Wenn man nach F i g. 6B als Bandbreite jene Größe bezeichnet, deren Dämpfung über 30 dB liegt, wird die Sperrbandbreite von etwa 220 MHz, die bei einer Tiefe von /i/16 des Hohlraums des Hohlrohr-Metallstücks gemessen werden kann, auf etwa 80MHz, d.h. auf etwa V3 des bisherigen Wertes von 220 MHz verringert, wenn die Tiefe von Λ/16 auf A/80 verkleinert wird. Diese verringerte Sperrbandbreite wirft zwei Probleme auf: Das erste Problem hängt mit der Anwendung des Hohlrohr-Metall- ω Stücks 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 Anforderung an 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-Bereich. Diese Rauschfrequenzanteile, die durch den Spalt zwischen dem Körper und der Tür des Mikrowellenofens nach außen dringen kfinn«=

urpican α,ηαη ι

höheren Streupegel auf, je kleiner die Sperrbandbreite ist. Beispielsweise beträgt nach Fi g. 6B die Dämpfung bei einer um 200 MHz von der Mitte.nfrequenz 2450 MHz entfernten Frequenz etwa 26 dB. wenn die Tiefe 26 des Hohlraums de.- Hohlrohr-Metallstücks /2/16 beträgt, während die Dämpfung nur etwa 16 dB ist, wenn das Hohlrohr-Metallstück durch einen Draht mit 1,5 mm gebildet wird, dessen Tiefe 26 A/SO 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-Metalistücks einen steilen Anstieg der Streuleistung mit Zunahme des Spaltes zwischen der Ofentür und dem Körper der Hochfrequenz- Erwärmungseinrichtung verhindern kann. Fi g. 7A zeigt einen Stab 241 in Gestall eines massiven Kreiszylinders eines elektrischen Leiters, der in einem Rechteck-Wellenleiter angeordnet ist Die obere und untere

ίο Wand 23 in der Η-Ebene und die Seitenwände 22 in der Ε-Ebene dieses Wellenleiters sind 90 bzw. 30 mm breit Der Leiterstab 241, 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

F i g. 7B zeigt eine Ersatzschaltung für einen derartigen Leiterstab 241, der in einem Rechteck-Wellenleiter nach F i g. 7A angeordnet ist Man erkennt, daß diese Ersatzschaltung eine Reaktanz jX beinhaltet, die einer Leitung mit dem Wellenwiderstand Z₁₀ des TEio-Typ-Rechteck-Wellenleiters parallel geschaltet ist Fig.7C zeigt daß diese Reaktanz jX bei einem großen Wert des Spaltes Δ kapazitiv ist und allmählich induktiv wird, wenn der Spalt Δ verringert wird. Bei einem bestimmten Wert des Spaltes Δ nimmt die Reaktanz jX den Wert Null an, so daß die Vierpolschaltung nach F i g. 7B einen Kurzschluß darstellt und die Übertragung der Wellenenergie verhindert. Der Verlauf einer normierten Reaktanz nach F i g. 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, Mär- 19/4 (publ. durch Script a Publishing Company, USA).

Die in F i g. 7C dargestellten Beziehungen seien nun kurz erläutert. An der linken Vertikalachse der F i g. 7C ist die normierte Reaktanz aufgetragen, die durch Normierung der Reaktanz X des Leiterstabs 241 auf den Wellenwiderstand Z₁₀ des Rechtecks-Wellenleiters im Modus TE\₀ erhalten wird. Die Horizontalachse stellt den Spalt Δ (gemessen in mm) zwischen der Oberseite des Leiterstabs 241 und der oberen Wand 23 in der H-Ebene des Wellenleiters dar. Die rechte Vertikalachse in F i g. 7C stellt den Leistungsübertragungs-Koeffizienten dar, der der normierten Reaktanz Λ/Ζιο 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 Zm abgeschlossen ist. Wenn X/Zw durch χ ersetzt wird, wird der Leistungsübertragungs-Koeffizient T_n definiert zu

Γ 4 χ²

' " l+4x² "

Fig. 7C zeigt den Verlauf der normierten Reaktanz X/Zw 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 Wert bei der Resonanzfrequenz um 1 mm vergrößert wird, ändert sich der Leistungsübcrtragungs-Kocffizient T_P 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 '^sfache der Leistung im ersten Fall. Da die Änderung des Spaltes Jder Änderung des Spaltes zwischen der Ofentür und dem Körper der Hochfrcquenz-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 Strculeistung sicherstellt. Obwohl der Frequenzgang des im Wellenleiter angeordneten Leiterstabs 241 in F i g. 7 nicht dargestellt ist. wird in ähnlicher Weise ein Frequenzgang mit großer Sperrbandbreite (vgl. die ausgezogene Kurve in F i g. 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 81 (F i g. 4) der Ofentür der Hochfrequenz-Erwärmungsanlage einiritt, sei nun der Fall betrachtet, bei dem die Breite der oberen und unteren Wand 23 in der H-Ebene des Wellenleiters nach F i g. 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 F i g. 5 zwischen den ebenen Flächen der planparallelen Leitung angeordnet wird.

Fig. 8A zeigt in einer praktischen Ausfiihrungsform einen derartigen Wcllcn-Metallstreifcn 10 in einer planparallclcn Übertragungsleitung 28. Die Wcllenperiodc dieses Wcllcn-Mctallstreifens 10 beträgt 30 mm, seine Höhe 16 beträgt 25 mm, die Breite 14 (entsprechend I"ig. 5) beträgt 7,5 mm, und seine Amplitude 20 ist

b5 5 mm von einer Fläche der planparallelen Übertragungsleitung 28 entfernt.

Fig.8B zeigt den Frequenzgang der Anordnung nach Fig.8A, wenn eine ebene Welle in /-Richtung in die planparallele Übertragungsleitung 28 eintritt. Die Frcquenzkennlinie nach F i g. 8B zeigt, daß die Sperrbandbreite bei einer Dämpfung größer als 30 dB einen Frequenzbereich von eiwu 400 MHz umfaßt. Dieser Wert ist ciwa

doppelt so groß wie jener der ausgezogenen Kurve nach F i g. 6B. wie ein Vergleich der F i g. 8B und 8B zeigt Die Gründe für die Erzielung einer derart bemerkenswerten Wirkung seien nun näher erläutert Die ausgezogene Kurve nach F i g. 6B stellt den Frequenzgang dar. wenn nur ein Hohlrohr-Metallstück in den Wellenleiter, dessen Η-Ebene eine Breite von 90 mm aufweist, eingefügt wird. Bei dem in F i g. 8B dargestellten Frequenzgang entspricht die Einfügung des Wellen-Metallstreifens 10 mit einer Weüenperiode 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 F i g. 8B läßt sich somit aus der Tatsache erklären, daß gegenüber F i g. 6B, wo lediglich ein derartiges Element in dem Wellenleiter eingefügt wurde, die Anzahl der Hohlrohr-Metallstücke im Wellenleiter größer ist F i g. 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 Winke! zwischen der Einfallsrichtung der ebenen Welle und der ^-Richtung des Wellenleiters. Aus F i g. 8C läßt sich ablesen, daß die Wellensperrwirkung des Wellen-Metallstrcif ens 10 umso größer ist je größer der Einfallswinkel θ ist Die ebene Welle, die unter dem Einfallswinkel θ auf den Wellen-Metallstreifen 10 auf trifft, kann als Summe der in Parallel- und in Querrichtung einfallenden Komponenten der auf den Wellen-Metallstreifen 10 auftreffenden ebenen Welle ausgedrückt is werden; der Wellen-Metallstreifen 10 hat bezüglich beider Komponenten eine sperrende Wirkung. Die in den F i g. 8B und 8C aufgetragenen Werte sind theoretische Werte, die nach einer Gleichung berechnet werden gemäß einem Aufsat/, 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 Fig. 8A und 8C verwendete Ausdruck »einfallende ebene Welle« bezeichnet eine ebene Welle, deren elektrisehe 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 F i g. 4 werden also sowohl die parallel zur Längsrichtung des Kanals 81 der Ofentür einfallende elektromagnetische Wellenkomponente als auch die senkrecht zur Längsrichtung des Kanals 81 einfallende elektromagnetische Wellenkomponente zur Erwärmungskammer 7 der Hochfrequenz-Erwärmungsanlage re- 2s flektiert anstatt nach außen gestreut bzw. abgestrahlt

Die vorstehende Beschreibung bezieht sich lediglich auf die Anordnung des Wellen-Metallstreifens 10 in Längsrichtung desKanals 81 in der Ofentür der Hochfrequenz-Erwärmungsanlage. Für die volle Ausnutzung der durch die 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 Ober die gesamte Umrandung der Ofentür der Hochfrequenz-Erwärmungsanlage erstreckt, derart angeordnet sein muß, daß im Kanal 8t eine geschlossene Schleife gebildet wird. Dies hängt damit zusammen, daß das Fehlen auch nur einer »Welle 20« (vgl. Fig.5) im Wellen-Metallstreifen 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 gehl hervor, daß die Anordnung eines Welien-Metallstreifens 10 im Kanal 81 derart, daß ein geschlossener Ring über den gesamten Kanal 81, der sich um die Ofentür der Hochfrequenz-Erwärmungseinrichtung herum erstreckt, gebildet wird, verhindert werden kann, daß eine in den Kanal 81 der Ofentür eintretende elektromagnetische Welle nach außen dringen kann.

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

F i g. 9 zeigt den Wellen-Metallstreifen 10. der im Kanal 81 zwischen der Tür-Vorderwand 1 und dem Ofenflansch 3 der Hochfrequenz-Erwärmungseinrichtung 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 ^-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 Af-Richtung (vgl. F i g. 9) auftrifft, ist die Periodendauer der elektromagnetischen Welle, die sich längs des periodisch gewählten Welien-Metallstreifens 10 ausbreitet, die η-fache Wellenperiode des Metallstreifens, wobei η eine ganze Zahl ist. (In F i g. 9 beträgt die Periodendauer der elektromagnetischen Welle das Doppelte der Wellenperiode des Welien-Metallstreifens 10.) Es sei angenommen, daß die Wellenperiode Pdes Wellen-Metallstreifens 10 doppelt so groß ist wie die Länge des Horizontal- oder Basisabschnitts 15 des Welien-Metallstreifens 10 nach Fig.5. Wenn sich die elektromagnetische Welle derart ausbreitet, daß der Phasenunterschied zwischen benachbarten Scheitelwerten 20 des Welien-Metallstreifens 10 wie in Fig.9 (b) 180° beträgt, die die Wellenlänge X_t ind z-Richtung gegeben durch A, - IP. Wenn beispielsweise Pzu P - Aon gewählt wird, wobei A₀ die Lichtwellenlänge im freien Raum darstellt, ist die Wellenlänge A_x in ^-Richtung gegeben durch/i,- Atm und die Phasengeschwindigkeit v, in z-Richtung berechnet sich zu v_z ~ C₁₁₂, wobei Codie Lichtgeschwindigkeit im freien Raum bezeichnet. Da die Phasengeschwindigkeit einer ebenen Welle, die sich in einer gewöhnlichen planparallelen Übertragungsleitung ausbreitet, Co ist, ist die Phasengeschwindigkeit der sich in z-Richtung ausbreitenden Welle wegen des periodischen Welien-Metallstreifens 10 auf die Hälfte der Lichtgeschwindigkeit Co 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

(2StIAo)¹ - ßs'- + β? + βλ wobei ßx.ßy und/?,die Phasenkonstanten in x-, y- und z-Richtung darstellen; die Größe Λ- stellt das Verhältnis

zwischen dem Umfang eines Kreises und seinem Durchmesser dar. Die Phasenkonstante ß_z in z-Richtung beispielsweise ist definiert zu/, - 2 πΙΑ. Für den Aufbau nach F i g. 9 gilt/?,- 0 und

(2XfJIoY - A² + (2 «äV.

da die elektrische Feldkomponcnte der aber den schmalen Wellendurchgang 19 nach F i g. 4 in den Kanal 81 eindringenden elektromagnetischen Welle als in Ar-Richtung gleichförmig verteilt betrachtet wird. Andererseits muß die Phasenkonstante ß_v in >--Richtung eine rein imaginäre Größe sein wegen A₀ - 2 A₁. Diese Phasenkonstante ß_y wird ausgedrückt durch ß_y — —jß/, wobei /'die imaginäre Einheit ist und ß/ eine reelle Größe darstellt ίο Wenn dieser Wert für ß_y verwendet wird, unter Vernachlässigung des zeitabhängigen Ausdrucks, kann die Phasenamplitudenkennlinie der elektromagnetischen Welle ausgedrückt werden durch

exp (-Jßy-y) - exp (-^ y) - exp (-

Dieser Ausdruck bedeutet, daß die elektromagnetische Welle einer reaktiven Dämpfung unterliegt und sich nicht in /-Richtung ausbreitet, d. h. obwohl die Wellenenergie in .»--Richtung gespeichert wird, nimmt die Dichte dieser Energie nach einer Exponentialfunktion ab. Beispielsweise nimmt die Wellen-Energiedichte im Abstand /Zo/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 F i g. 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 Abdichtungsanordnung verwendeten Wellen-Metallstreifens 10 werden nun anhand Fig. 10 näher erläutert. Fig. 10 stellt den Zusammenhang zwischen der Breite 14 des Wellen-Metallstreifens 10 in F i g. 5 und der maximalen Streuleistungsdichte (es handelt sich um experimentell gewonnene Werte) dar, die durch die Ofentüre der Hochfrequenz-Erwärmungsanlagc nach außen dringt. Man erkennt aus F i g. 10, daß die Streuleistung mit abnehmender Breite 14 des Wellen-Metallstreifens 10 zunimmt. Dies ist darauf zurückzuführen, daß eine Abnahme der Breite 14 des Wellen-Metallstrcifens 10, wie bereits vorstehend beschrieben wurde, eine entsprechende Verringerung der Sperrwirkung des Wellen-Metall-Streifens 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 A/30 sein. Die in F i g. 10 dargestellte Kurve wird erhalten, wenn die Breite des Wellendurchgangs 19 nach F i g. 4 AlX 20 beträgt.

Der Abstand U zwischen dem Wellen-Metallstreifen 10 und der äußeren Wand 18 des Kanals 81 in der Ofentüre der Hochfrequenz-Erwärmungscinrichtung nach F i g. 4 wird nachstehend näher erläutert. Wie bereits gesagt, wird durch Anordnung des Wellcn-Mctallstreifens 10 im Kanal 81 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 eine Dämpfungsleitung dar, so daß sich die elektromagnetische Welle in Längsrichtung des Kanals 81 nicht ausbilden kann.

F i g. 11A zeigt einen in einem Rechteck-Wellenleiter 21 angeordneten Wcllen-Metallstreifen 10, und F i g. 11B stellt den Frequenzgang der Anordnung nach Fig. IiA dar. Nach Fig. 1IA weist der Wellenleiter 21 eine H-Ebenen-Breite von 90 mm und eine E-Ebenen-Breite von 30 mm auf; der Wellen-Melallstreifen 10 hat eine Höhe 16 von 27,5 mm, eine Breite 14 von 7,5 mm sowie eine Wcllcnperiode von 30 mm. Wie F i g. 11B zeigt, wird eine Langsamwellenanordnung bei jener Frequenz erzeugt, bei der die Dämpfungsänderung Null dB beträgt; die elektromagnetische Welle, die sich senkrecht zur Achse des Wellenleiters 21 ausbreitet, wird nur in dieser Situation reaktiv gedämpft. F i g. 11B zeigt ferner, daß der Abstand /(mit dem Bezugszeichen 29) nach F i g. 11A größer als 12 mm sein muß, d. h. /muß mindestens /Z/10 sein, wenn die Frequenz der zur Hochfrequenz-Erwärmung verwendenden elektromagnetischen Welle beispielsweise 2450 MHz beträgt.

Wenn der Abstand 17 zwischen dem Wellen-Metallstreifen 10 und der Tür-Rückwand 2 nach F i g. 4 abnimmt, breiten sich dazwischen elektrische Kraftlinien aus. In diesem Fall stellt die auf den Wcllen-Metallstreifen 10 auftreffende elektromagnetische Welle keine ebene Welle mehr dar und weist eine elektrische Feldkomponente in Richtung senkrecht zur Höhenrichtung 16 des Wellen-Metallstrcifens 10 derart auf, das die Wellen-Sperrwirkung des Wellen-Metallstreifens 10 reduziert wird. F i g. 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 F i g. 4 dar. Wie F i g. 12 zeigt, ist der erforderliche Abstand 17 dem Wellen-Metallstreifen 10 und der Tür-Rückwand 2 größer als /i/12. Die in F i g. 12 dargestellten Meßwerte wurden bei einer Breite von /i/60 für den Wellendurchgang 19 nach F i g. 4 erhalten.

., Nach F i g. 4 wird der durch den Ofenflansch 3 und der Tür-Rückwand 2 definierte Wellendurchgang 19 aus

§ ω zwei Gründen benötigt: Obwohl die Anordnung des Wellen-Metallstreifens 10 im Kanal 81 eine Streuung der

ψ 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 planparallclen Übertragungsleitung in diesem Zustand groß ist. Die Verwendung eines derart hohen Widerstandes ist vor allem dadurch begründet, daß ':.'_ 65 dadurch die eine Wellenstreuung verhindernde Wirkung des Wellen-Mclallstrcifens 10 verbessert wird. Wie

' bereits vorstehend beschrieben, wird am Ort des Wellen-Metallstrcifens 10 in der erfindungsgemäßen Anord-

'.'■ nung zur Türabdichtung eine hochfrequent elektromagnetische Kurzschlußebene erzeugt, so daß die günstige

Wirkung des Wellen-Metallstrcifens 10 durch den Zustand des Wcllcn-Mctall-Kontakts zwischen dem Ofen-

flansch 3 und der Tür-Rückwand 2, wodurch der Wellendurchgang 19 definiert wird, in kleinster 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

F i g. 13 und 14 zeigen Abänderungen der Anordnung zur Türabdichtung nach F i g. 4. Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 13 ist eine Metallplatte 30 im rechten Winkel am Ofenflansch 3 angebracht und definiert einen zusätzlichen Wellendurchgang 31 zwischen dein Winkel und dem zugeordneten Teil der Tür-Vorderwand 1. Im Ausführungsbeispiel nach F i g. 14 ist auf der Tür-Vorderwand 1 ein Flansch 32 angebracht, der eine Verlangerung der Tür-Vorderwand 1 darstellt und einen zusätzlichen Wellendurchgang 33 zwischen dem Flansch und dem zugeordneten Teil des Ofenflansches 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 magnetisehen Feldes, die am Ort des Wellen-Metallstreifens 10 gespeichert ist, wird reaktiv gedämpft Dadurch ist die Energiedichie an einem vom Wellen-Metallstreifen 10 entfernten Punkt geringer. Außerdem wird durch Ausbreitung der elektromagnetischen Welle längs des Wellen-Metallstreifens 10, wie bereits anhand F i g. 9 erklärt wurde, ebenfalls Energie gespeichert, die in der Nähe des Wellen-Metallstreifens 10 reaktiv gedämpft wird. Durch die zusätzlichen Wellen-Durchgänge 21 oder 33 in Fig. 13 und 14 wird der Streuleistungspegel verringert. Beispielsweise kann durch den Wellendurchgang 31 nach Fig. 13 mit einer Länge A/6 eine Verringerung des Streuleistungspegels um etwa 7 dB erzielt werden.

In den vorstehenden Ausführungsbcispielen der Abdichtungsanordnung ist der Wellen-Metallstreifen 10 im Kanal 81 der Ofentüre der Hochfrequenz-Erwärmungseinrichtung 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- 2s 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 Ausführungsbeispielen hervorgeht.

Fi g. 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 3, der die Wand einer Heizkammer 7 bildet, wird ein Kanal 40 gebildet, wobei die Breite 121 der öffnung des Kanals 40 kleiner als die Breite 131 zwischen den Wänden der Heizkammer 7, die der Ofentüre gegenüberliegt, ist; auf diese Weise wird zwischen diesem 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 Wcllen-Metallstreifen 10 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 Schmutz verhindert und der innere Aufbau des Kanals 40 geschützt wird. F i g. 15 weitt ferner auf: Eine Tür-Vorderwand 1, einen Abstand 111 zwischen dem Wellen-Metallstreifen 10 und der Außenwand 48 des Kanals 40, und einen Abstand 171 zwischen dem Wellen-Metallstreifen 10 und dem näher an der Heizkammer 7 liegenden Ende der öffnung des Kanals 40. Außerdem sind in Fig. 15 vorhanden ein Wandteil 41, 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 Heizkammer 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 F i g. 4 bevorzugten Abmessungen gelten unmittelbar auch für das in F i g. 15 dargestellte Ausführungsbeispiel: Erstens: die Breite 14 des Wellen-Metallstreifens 10 sollte größer als wenigstens A/30 sein; zweitens: der Abstand 111 zwischen dem Wellen-Metallstreifen 10 und der äußeren Umrandungswanci 48 des Kanals 40 sollte größer als /Z/10 sein; und drittens: der Abstand 171 zwischen dem Wellen-Metallstreifen 10 und dem näher an der Heizkammer 7 liegenden Ende der öffnung des Kanals 40 sollte größer als AIX 2 sein. so

F i g. 16 bis 19 zeigen Abänderungen des Ausführungsbeispiels nach F i g. 15. In der Abänderung nach F i g. 16 ist eine Metallplatte 30 im rechten Winkel derart an eine Verlängerung 43 der Wand der Heizkammer 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 43 der Hei/.kammer 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 Motallstück 30 erforderlich ist. In der Abänderung nach Fig. 17 bildet eine Verlängerung 43 der Wand der Heizkanimer 7 parallel zur Tür-Rückwand 2 zwischen ihr und dem zugeordneten Teil der Tür-Rückwand 2 einen Wellendurchgang 33, zusätzlich zum Wellendurchgang 19. Der Wellendurchgang 31 bzw. 33 nach F i g. 16 bzw. 17 ist aus denselben Gründen wie bereits vorstehend beschrieben, vorgesehen.

In der Abänderung nach F i g. 18 verläuft die metallische Beobachtungsplatte 44 gemeinsam mit einer Zusatzplatte 50 aus Kunststoff derart, daß zwischen der Platte 44 und dem zugeordneten Teil des Oferiflansches 3 der Hochfrequenz-Erwärmungseinrichtung der Wcllendurchgang 19 gebildet wird. Die in Fig. 18 dargestellte Abdichtungsanordnung ist gegenüber den Anordnungen nach F i g. 15 bis 17 bezüglich des Gebrauchs der Hochfrequenz-Erwärmungseinrichtung insofern verbessert, als die Fläche des zentral gelochten Teils 47 der Sicht- bzw. Beobachtungsplatte 44 zur Innenbeobachtung der Heizkammer 7 der Hochfrequenz-Erwärmungseinrichtung weiter vergrößert werden kann. In der Anordnung nach F i g. 18 kann die effektive Beobachtungsfläche 49 der Sichtplatte bzw. des Sichtfensters 44 die Gesamtfläche der öffnung der Heizkammer 7 sein, wogegen in den

Anordnungen nach Fig. 15 bis 17 diese effektive Beobachtungsfliichc 49 durch das gekrümmte Randstück 46 der Tür-Rückwand 2 begrenzt oder bestimmt wird.

Die Abänderung nach Fig. 19 weist ebenfalls eine effektive Sichtfliiche bzw. ein Sichifenster 49 auf, dessen Größe der Gesamtfläche der öffnung der Hcizkammcr 7 der Hochfrequcnz-Erwäi mungscinrichtung entspricht.

^r> In der Abdichtungsanordnung nach Fig. 19 sind die Glasplatte 45 und die Sichtmctallplaite 44 an ihren Kanten zwischen der Vorderwand 1 und der Rückwand 2 der Ofentürc schichtenformig zusammengefaßt; eine gepreßte Vorderwand 60 aus Kunststoff ist mit mittels Schrauben derart befestigt, daß die gesamte Vorderfläche der Ofentüre 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 Abdichtungsanordnung für eine Hochfrcquenz-Erwärmungseinrichiung stellen Kombinationen der Drossel- bzw. Sperrfilter-Anordnung, des Metall-Metall-Kontakts und eines wellenabsorbierenden Materials dar, um die unerwünschte Wellenslreuung zu verhindern. Im Gegensatz dazu stellt die erfindungsgemäße Abdichtungsanordnung, die die beschriebenen Verbesserungen zur Verhinderung der unerwünschten Wellenstreuung verwendet, eine bessere Türabdichtung dar, ohne daß ein wellenabsorbicrendes Material ver wendet wird. Durch Verzicht auf das wellenabsorbierende Material (z. B. Koh'e-Gurnrni oder Ferrit-Gurnrni, der einen geringen Wärmewiderstand aufweist), kann der spezifische Wärmewiderstand der Türabdichtung deutlich verbessert werden. Gleichzeitig können die Gcsamtkoslcn der Hochfrequenz-Erwärmungsanlage durch den auf das wellenabsorbierende Material entfallenden Kostenanteil gesenkt werden.

Die verbesserten Türabdichtungs-Eigcnschaften der erfindungsgemäßen Abdichtungsanordnung können

quantitativ anhand F i g. 20 erläutert werden. F i g. 20 zeigt die Abmessungen der wichtigsten Teile der Ofenbzw. Herdtüre, ferner die maximale Streuleistungsdichtc bezogen auf den Spalt au wenn die erfindungsgemäße Abdichtungsanordnung derart aufgebaut ist, daß sie für eine Serienfertigung geeignet ist. Der diesen Beispiel zugrundeliegende Mikrowellenherd hat eine Ausgangsleistung von 500 W bei einer mittleren Mikrowellenfrequenz von 2450 MHz und wurde dazu verwendet, eine Standardbelastung von 275 ml Wasser zu erwärmen. Wie bereits vorstehend beschrieben wurde, besieht ein Ziel der vorliegenden Erfindung darin, eine verbesserte Abdichtungsanordnung für eine Hochfrequcnz-Erwärmungscinrichtung 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-F.rwärmungseinrichtung nach Fig.3 beispielsweise ist die Ofentüre mit ihrem unteren Teil über eine Scharnicrverbindung 53 an den Rahmen bzw.

Körper der Hochfrequenz-Erwärmungseinrichtung angeschlossen. Somit wird der untere Spalt 54 zwischen dem Ofenflansch 3 und dem unteren Teil der Tür-Rückwand 2 nur etwa 1 mm breit, auch wenn eine Montageunge-

nauigkeit in Betracht gezogen wird. Der obere Teil des Spaltes 54 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 stellt zwei Kurven der die maximale Streuleistungsdichte (mit der Dimension mW/cm²) wenn der

obere Teil des Spaltes 54 zwischen dem Ofenflansch 3 und dem oberen Teil der Tür-Rückwand 2 vergrößert wird, während der untere Teil des Spaltes 54 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 Streuleistungsdichtc in Abhängigkeit vom Spalt a\ in der erfindungsgemäßen Abdich tungsanordnung; wie Fig.20 zeigt, trägt die maximale Streuleistungsdichte bei einem Spalt a\ von 5 mm nur etwa 0,06 mW/cm². Man erkennt ferner, daß die ausgezogene Kurve leicht ansteigt. Die strichlinierte Kurve nach Fig.20 stellt denselben Zusammenhang für eine bereits entwickelte Abdichtungsanordnung dar, die eine Kombination aus der Drossel-Anordnung, dem Metall-Mctall-Kontakt und dem wellenabsorbierenden Material darstellt Wie ersichtlich, weist die strichlinierte Kurve einen sehr steilen Anstieg auf und die maximale Streulei stungsdichte beträgt beispielsweise bei einer Spaltbrcitc ;/i von 2 mm etwa 1 mW/cm² bei der bereits entwickel ten Anordnung, dagegen nur 0,045 mW/cm-' in der erfindungsgemäßen Anordnung. Die beiden Kurven unterscheiden sich also beträchtlich. In anderen Worten: Die Qualität der Türabdichtung in der erfindungsgemäßen Abdichtungsanordnung, die ohne wellenabsorbicrendes Material auskommt, kann gegenüber der bereits entwikkelten 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-Erwärmungsaniage dadurcn verringert werden, daß keine Einkiinkvorrichiung wie in der bereits entwickelten Abdichtungsanordnung benötigt wird, um den Spalt zwischen dem Ofenflansch und dem Teil der Tür-Rückwand während der Hochfrequenz-Erwärmung durch die Hochfrequenz-Erwärmungseinrichtung so klein wie möglich zu halten.

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Hierzu 15 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

I. Addichtungsanordnung zum Abdichten einer durch eine Tür verschließbaren Zugangsöffnung zu einer Heizkammer in einer HF-Erwärmungscinrichlung gegen einen Austritt von elektromagnetischen Wellen aus der Heizkammer mit einer Mehrzahl von in einem die /ugjngsöffnung ringförmig umgebenden Kanal längs

dieses Kanals mit einer Wiederholungsperiode von weniger als der Hälfte der Wellenlänge Λ der für die HF-Erwärmung in der Heizkammer verwendeten elektromagnetischen Wellen aufeinanderfolgenden leitenden Elementen, von denen jedes zusammen mit der Kapazität über den Türspalt hinweg einen Reihenresonanzkreis ergibt und die alle zusammen eine Kurzschlußebene für die in den Türspalt eindringenden Wellen

bilden, dadurch gekennzeichnet, daß die leitenden Elemente (10) eine in Richtung des Türspalts

gemessene Breite (14) von mehr als /i/30 aufweisen, von der weiter von der Heizkammer (7) entfernten AbschluSwand des Ringkanals einen Abstand von wenigstens /i/10 und von der lleizkammer (7) näher gelegenen AbschluBwand des Ringkanals einen Abstand von wenigstens -i/12 aufweisen, wobei für den Ringkanal eine Breite von etwa/i/2 vorgesehen ist.
2. Anordnung nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß jedes leitende Element (10) Kreisquerschnitt

aufweist.
3. Anordnung nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß jedes leitende Element (10) Rechteckquerschnitt aufweist
4. Anordnung nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß jedes leitende Element (10) elliptischen Querschnitt aufweist
5. Anordnung nach einem der Ansprüche I bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß jedes leitende Element (10) ein metallisch leitender Stab ist.
6. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß jedes leitende Element (10) ein metallisch leitendes Rohr ist
7. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedes leitende Element (10) ein metallisch leitender Hohlkörper ist, dessen Mittenachse im wesentlichen parallel zum Türspalt verläuft.
8. Anordnung nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, <hß die leitenden Elemente (10) durch ein metallisch leitendes, wellenförmig gebogenes Blech gebildet sind (F i g. 5).
9. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 —8, dadurch gekennzeichnet, daß die leitenden Elemente (10) in Form einer geschlossenen Schleife im Kanal (81) angeordnet sind (F i g. 4).
10. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 —9, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringkanal (81) in der Tür ausgebildet ist und eine von der Vorder- und Rückwand (1,2) der Türe definierte öffnung aufweist und daß die Breite der öffnung (32) des Ringkanals (81) kleiner als die Breite des Wandabschlußstiicks (13) der Heizkammer (7) ist, und daß die Abdichtungsanordnung wenigstens einen ersten und einen zweiten Wellen-

durchgang (19,33) aufweist, wobei der erste Wellendurchgang (19) die Form einer planparallclen Übertragungsleitung hat. die durch einen Teil der Wand (3) der I lcizkammcr (7) und einen zugeordneten Teil der Tür-Rückwand (2). deren Kante die Innenseite der Öffnung des Ringkanals (81) dargestellt, gebildet ist und wobei der zweite Wellendurchgang (33) ebenfalls die Form einer planparallelen Übertragungsleitung aufweist, die durch eine Verlängerung des Teils der Wand (3) der Heizkammer (7) und einen zugeordneten Teil (32)derTür-Vorderwand(1)gebildetist(Fig. 14).
I1. Anordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß sich ein Flansch (32) iängs des gesamten Umfangs der Tür-Vorderwand (J) parallel zur Wand (3) der Heizkammer (7) erstreckt, und daß der zweite Wellendurchgang (33) zwischen dem Flansch (32) und der Verlängerung des Teils der Wand der Heizkammer definiert ist(F ig. 14).
12. Anordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Verlängerung der Wand der Heizkammer (7) durch eine Metallplatte dargestellt ist, die im wesentlichen rechtwinklig zwischen der Wand der Heizkammer (7) und der Türe verläuft und die Türe teilweise umgibt, und daß der zweite Wellendurchgang (31) zwischen der Metallplatte und dem zugeordneten Teil der Tür-Vorderwand definiert ist (F i g. 13).
13. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 — 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen de>i leitenden Elementen (10) und der Innenwand des Ringkanals (81) größer als der Abstand zwischen den

leitenden Elementen (10) und der Außenwand des Ringkanals ist.

,;|
14. Anordnung nach einem der Ansprüche 1—9, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringkanal (40) im

ψ Ofenflansch, d. h. in der der Türe (1, 2) gegenüberliegenden Fläche ausgebildet ist und eine der Tür zuge-

Ü wandte Öffnung aufweist und daß sich der Kanal (40) um die gesamte Umrandungsfliiche des Ofcnflanschcs

I¹J) 55 herum erstreckt (F ig. 15).

fl
15. Anordnung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite (121) der öffnung des Ringka-

% nals (40) kleiner als das Wandabschlußstück der Hei/.kammcr (7) ist, und daß die Abdichtungsanordnung

p wenigstens einen ersten oder einen zweiten Wellendurchgpng (19, 33) aufweist, wobei der erste Wellen-

|,'ij durchgang (19) die Form einer planparallelen Übertragungsleitung hat, die durch einen Teil der Tür-Rück-

;| 60 wand (2) der Heizkammer (7) und den zugeordneten Wandteil (3) der Heizkammer, der die öffnung des

ff? parallel zum Teil der Tür-Rückwand (2) liegenden Ringkanals (40) enthält, gebildet wird, und wobei der

zweite Wellendurchgang (33) ebenfalls die Form einer planparallclen Übertragungsleitung aufweist, die durch einen anderen Teil der Tür-Rückwand (2) und eine Verlängerung (43) des Wandleils der Heizkammer gebildet wird (Ti g. 19).
16. Anordnung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Verlängerung (43) des Wandleils der

'..: Heizkammer durch eine Metallplatte dargestellt ist, die sich in Richtung des Teils der Tür-Rückwand

j; gegenüber dem Wandteil der Hei/.kammcr (7) erstreckt, und daß der /weile Wellendurchgang (33) zwischen

der Verlängerung (43) des Wandteils iler Hcizkammer und dem zugeordneten Teil tier Tür-Rückwand (2)

definiert ist(Fig. 17).
17. Anordnung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Verlängerung des Wandteils der Heizkammer durch eine Metallplatte dargestellt ist. die im wesentlichen rechtwinklig zwischen dem Teil der Heizkammer und der Türe verläuft und die Türe teilweise umgibt, und daß der zweite Wellendurchgang (31) /.wischen der Metallplatte und dem zugeordneten Teil der Tür-Vorderwand definiert ist (F i g. 16).

13. Anordnung nach Anspruch M —17, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen den leitenden Elementen (10) und der Innenseite der öffnung des näher an der Erwärmungskammer liegenden Kanals (40) größer als der Abstand zwischen den leitenden Elementen (10) und der das äußere Ende des Kanals (40) darstellenden Außenseite der Heizkammer (7) ist