-
Titel: Wellenleiter für Hochfrequenzübertragung
-
Die Erfindung bezieht sich auf einen Wellenleiter, wie er insbesondere
in einem Hochfrequenzheizgerät zur Ubertragung der Hochfrequenzenergie von einem
Hochfrequenz generator in das Innere des Heizraumes des Heizgerätes benötigt wird.
-
Bei üblicher Mikrowellenöfen o.drgl. werden im allgemeinen Wellenleiteranordnungen
mit einem rechteckigen über die Länge gleichbleibenden Querschnitt vorgesehen und
zwar bevorzugt gegenüber einer Form mit sich verjüngendem Querschnitt. Der Grund
warum sich im Querschnitt ver- jüngende Wellenleiter nicht weiter verbreitet sind,
ist in der Tatsache zu sehen, daß diese schwerer zu fertigen sind als übliche rechteckige
Wellenleiteranordnungen und im wesentlichen, weil derartige Ausbildungen höhere
Herstellkosten bedingen auf Grund der Komplexitität des Aufbaus.Sich im Querschnitt
verjüngende Wellenleiter würden aber eine geringere Höhe benötigen, was dem Streben
nach erhöhter Kompaktheit der Einheit und damit des gesamten Gerätes sehr entgegenkommen.
Mit der ständig wachsenden Forderung nach kombinierten Koch- und Heizgeräten mit
einer Vielzahl von Funktionen ist deshalb eine leicht zu fertigende und hohe Sicherheit
aufweisende, sich im Querschnitt verjüngende Wellenleiteranordnung äußerst wünschenswert.
-
Dementsprechend ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Wellenleiteranordnung
mit sich verjüngendem Querschnitt anzugeben,welche einfach und billig herzustellen
ist und dabei eine hohe Sicherheit, sowie Kompaktheit bei Reduzierung der Herstellkosten
garantiert.
-
Diese Aufgabe wird mit einem Wellen leiter mit den Merkmalen des Patentanspruches
1 gelöst.
-
Dabei kann ein derart gemäß der Erfindung aufgebauter Wellenleiter
in einfacher Weise hergestellt werden, und zwar sehr viel einfacher als bisher durch
Tiefziehen, was die Herstellkosten bei der Fertigung des Wellenleiters wesentlich
reduziert.
-
Gemäß der Erfindung wird der Wellenleiter in der Begrenzung der E-Ebene
aus mehreren Flächenteilen zusammengesetzt, wobei an den Berührungskanten zwischen
den einzelnen Flächenteilen der E-Ebene parallel zu dem elektrischen Feld im Wellenleiter
Schlitze von einer Breite weniger als 1/10 der verwendeten Hochfrequenzenergie vorgesehen
werden. Hierdurch entfällt die Notwendigkeit den Wellenleiter durch Tiefziehen herzustellen
und es wird ein einfaches Herstellen eines Wellenleiter mit sich verjüngendem Querschnitt
erreicht, die auch für eine Massenproduktion geeignet ist.
-
Der Grundaufbau eines Wellenleiters nach der Erfindung wird im folgenden
in Verbindung mit den anliegenden Zeichnungen erläutert.
-
In diesen Zeichnungen zein: Fig. 1 eine Prinzipdarstellung des Feldlinienverlaufets
in einem Hohlleiter mit Rechteckquerschnitt zur Erläuterung der Wirkungsweise der
vorlieaende Erfindung, Fig. 2 in einer perspektivischen Ansicht einen kombinierten
elektrischen Herd mit Heizplatten und einem Mikrowellenofen für den eine Ausführungsform
eines Wellenleiters gemäß der vorliegenden Erfindung vorgesehen ist,
Fig.
3 eine Schnittdarstellung des Ofens nach Fig. 3 und Fig. 4 eine perspektivische
Ansicht eines Wellenleiters mit sich verjüngendem Querschnitt in seinem Aufbau.
-
Die Fig. 1 zeigt einen Abschnitt eines Rechteck-Wellenleiters 1 mit
einheitlichem Querschnitt, dessen Wände Strom während der TE10-Phase führen. Eine
Ebene senkrecht zur elektrischen Feldausbreitung in dem Rechteck-Wellenleiter 1
während der TE1O-Phase wird als H-Ebene 2 bezeichnet, während die Ebene parallel
zu dem elektrischen Feld als E-Ebene 3 bezeichnet wird.
-
Die Wandströme fließen in Richtung der Pfeile innerhalb des Wellenleiters
1. Angenommen, daß Schlitze 4 und 5 begrenzter Breite parallel zu den Wandströmen
in dem Wellenleiter 1 vorgesehen sind, so entsteht hierdurch keine Beeinflussung
des inneren elektrischen Feldes.
-
Deshalb würde keinerlei Energie durch diese Schlitze 4 und 5 austreten.
Schlitze 6 und 7 senkrecht zu dem Wandstrom I würden jedoch das innere elektrische
Feld verändern und den Austritt von elektrischen Wellen wesentlich erhöhen. Deshalb
kann gemäß der der Erfindung vorausgehenden Erkenntnis ein mit sich verjüngenden
Querschnitt versehener Rechteckwellenleiter durch einfaches Stanzen und Biegen oder
dgl. und ohne Tiefziehen nur dadurch hergestellt werden, daß auftretende Schlitze
in den Bereich verlegt werden.
-
Eine vorteilhafte Ausführungsform eines Wellenleiters nach der Erfindung
wird nun in Verbindung mit den folgenden Zeichnungen erläutert. In der Fig. 2 ist
ein Mikrowellenofen dargestellt, der zusätzlich mit Heizplatten 9 zum Wärmen oder
Kochen versehen ist.
-
Die zwei Heizplatten 9 sind an der Oberseite des Ofenkörpers 8 vorgesehen.
Die Stromzufuhrung zu den Heizplatten 9 wird über zwei Steuerknöpfe 10 am Ofengehäuse
8
geschaltet. Die elektrische Erhitzung und/oder Mikrowellenerhitzung
in dem Heizraum 11 wird über Steuerknöpfe 12 ein- und ausgeschaltet. Die Vorderfront
des Heizraumes 11 ist durch eine Türe 13 abgeschlossen, um zu erhitzendes Gut einbringen
zu können.
-
Wie am besten aus Fig. 3 zu ersehen, enthalten die Heizplatten 9 aus
einem hitzebeständigen dielektrischen Material Plattenheizelemente 14 zur Aufheizung.
Darüberhinaus sind zur Aufheizung des Heizraumes Heizelemente 15 und 16 an der Oberseite
und am Boden des Heizraumes 11 vorgesehen. Ein Wärmeisolator 18 ist außerhalb der
Wandung 17 des Heizraumes 11 vorgesehen, um ein Austreten der Wärme aus dem Inneren
des Heizraumes zu vermeiden. Die Hochfrequenzwellen werden von einem Hochfrequenz-
oszillator oder einem Magnetron 19 erzeugt und in den Heizraum 11 über einen sich
verjüngenden Wellenleiter 20 und eine Drehantenne 23 eingespeist, wobei die Drehantenne
23 von einem Motor 21 über einen Bandantrieb angetrieben wird.
-
Die Fig. 4 zeigt den Aufbau eines Wellenleiters 20 mit sich verjüngendem
Querschnitt in weiteren Einzelheiten.
-
Der Wellenleiter hat eine Rechteckform, welche definiert wird durch
die E-Ebene 24 parallel zu dem elektrischen Feld in dem Rechteck-Wellenleiter und
der H-Ebene 25 senkrecht zur E-Ebene, wobei die E-Ebene 24 aus dem sich verjüngenden
Flächenteil 26 und den beiden Rechteck-F1äChenteilen 27, 28 besteht. An den Verbindungen
zwischen dem Flächenteil 26 und dem Flächenteil 27 sowie zwischen dem Flächenteil
26 und dem Flächenteil 28 sind schmale Schlitze 29 und 30 vorhanden, die sich
von
der Oberseite zu der Unterseite an diesen Verbindungskanten erstrecken. Die Wandströme
I in dem sich verjüngenden Wellenleiter 20 fließen in Pfeilrichtung. Da die Wandströme
in den Flächenteilen 26, 27 und 28 parallel zu den Schlitzen 29 und 30 fließen,
haben diese Schlitze 29 und 30 keinen Einfluß auf das innere elektrische Feld, so
daß auch im wesentlichen kein Austritt von Wellen über die Schlitze 29 und 30 erfolgt.
-
Solange die Breite der Schlitze 29 und 30 kleiner als 1/10 der Wellenlänge
der angewendete Hochfrequenzenergie ist, ist der Wellenaustritt vernachläßigbar
bei Mikrowellenöfen, wie sie im Haushalt, Betrieb und Geschäft verwendet werden.
Er ist jedoch auch abhängig von der Form des Wellenleiters 20. Es ist wünschenswerter,
daß die Schlitz- breite kleiner ist als 1/20 der Wellenlänge (z.B. 6 mm). In diesem
Fall ist der Wert des Wellenaustrittes weniger als 0,5 mW/cm2.
-
Ein derartiger Wellenleiter 20 mit sich verjüngendem Querschnitt mit
Schlitzen 29 und 30 kann in einfacher Weise aus Blech, und zwar durch einfaches
Stanzen und Biegen hergestellt werden.
-
Deshalb kann der Wellenleiter im Gegensatz zu einer teuren Herstellung
im Tiefziehverfahren auch in der Massenproduktion mit Einsparung von Zeit und Geld
gefertigt werden. Ein Klebeband kann auf die Schlitze 29 und 30 aufgebracht werden,
um den Durchtritt von Luft oder dgl. zu unterbinden und um ein das Eindringen von
fremden Substanzen, wie Dunst und Staubkörnern, in den sich verjüngenden Wellenleiter
20 zu verhindern sowie um die Antenne 31, die sich vom Magnetron 19 nach innen erstreckt
gegen heiße Umgebungsluft zu schützen, und damit eine stabile und dauerhafte
Arbeitsweise
des Wellen leiters 20 und des Magnetrons 13 zu garantieren.
-
Wie vorstehend festgestellt, gibt die Erfindung folgende Vorteile
1. Das Zulassen von Schlitzen in dem Wellenleiter mit sich verjüngendem Querschnitt
ermöglicht eine Fertigung aus Blech und elemeniert die Notwendigkeit eines Tiefziehverfahrens,
wodurch die Herstellkosten einschl. der Werkzeugkosten wesentlich vermindert werden.
-
2. Zusätzlich zur Vereinfachung der Herstellung haben die Schlitze,
die in derselben Richtung wie die Wandströme I entsprechend der E-Ebenen parallel
zum elektrischen Feld verlaufen, keinen Einfluß auf die Hochfrequenzabstrahlung
des Wellenleiters und beschränken den Wellenaustritt auf einen harmlosen Wert.
-
3. Durch den Einsatz eines derartigen Wellenleiters kann damit die
Kompaktheit erhöht werden, was einen bedeutenden Fortschritt bei einem kombinierten
Herd bedeutet.