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Hochfrequenzheizger§t
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Hochfrequenzheizgerät,
beispielsweise in Form eines Hochfrequenzherdes mit den Merkmalen des Oberbegriffes
des Patentanspruches 1.
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Bei derartigen Hochfrequenzheizgeräten wird die Antenne von dem oberhalb
des fleizraumes verlaufenden Wellenleiter durch die obere Wandung hindurch geführt,
wobei die Begrenzung der Durchführungsöffnung, im folgenden Kopplungsöffnung genannt,
zusammen mit der Antenne einen kurzen Abschnitt eines koaxialen Kopplungsleiters
bildet. Dies führt bei Hochfrequenzheizgeräten herkömmlicher Bauart dazu, daß je
nach der Lage der sich drehenden Antenne sich auch der Wellenwiderstand ändert,
wobei als Extremlagen die Lage der Antenne, wenn sie dem Magnetron zugewandt ist
und die in entgegengesetzter Richtung entstehen. Dies führt dann zu einer unterschiedlichen
Energieabstrahlung und damit wiederum zu einer ungleichmäßigen Erhitzung des in
den Heizraum eingebrachten Gargutes.
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Insbesondere wenn das Gargut mehrstückig ist, führt dies zu äußerst
störenden unterschiedlichen Aufheizungen, selbst wenn die einzelnen Stücke des Gargutes
absolut gleichmäßig im Inneren des Heizraumes verteilt sind.
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Dieser Nachteil tritt sowohl bei rotierenden Antennen mit einem vertikalen
Ansatz auf, als auch bei Verwendung rein horizontal wirkender Antennen in Verbindung
mit einem Feldrührer.
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Der Einfluß der Lage der Antenne bzw. des Feldrührers könnte dann
eliminiert werden, wenn die koaxiale Kopplungsanordnung, also Durchführung eine
Länge aufweisen würde, wc3che mindestens gleich einem Viertel der WellenlÜngc der
angcwcndeten Flocfhfrequenzenergie entsprechen würde. Diese Maßnahme muß aber notwendiger
Weise
zu einer relativ großen Baugröße führen, was insbesondere in Verbindung mit Haushaltsherden
usw. absolut unerwünscht ist.
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Dies sei anhand des in der Fig. 1 der anliegenden Zeichnung dargestellten
transformierten Dämpfungsdiagrammes der Antennenabstrahlung (Smith impedance chart)
im folgenden erläutert.
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Dabei ist angenommen, daß die Breite der Kopplungsausnehmung g sich
über den ganzen Umfang der Kopplungsausnehmung erstreckt.
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Dabei differiert der Wellenwiderstand wesentlich zwischen der Lage
des rotierenden Abschnittes der rotierenden Antenne in Richtung auf das Magnetron
in dem Wellenleiter (dieser Zustand ist durch die fest ausgezogene Linie A bezeichnet)
und wenn dieser Abschnitt in die entgegengesetzte Richtung gerichtet ist. Dies wird
durch die gepunktete Linie B in Fig. 1 bezeichnet.
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Im ungünstigsten Fall weicht dabei also der Wellenwiderstand wesentlich
von dem Bereich ab, bei welchen das Magnetron die größte Energie mit ausreichendem
Pegel aussendet, der durch die schraffierten Linien dargestellt wird. Dies hat aber
dann zum Ergebnis, daß die abgegebene Hochfrequenzleistung wesentlich abfällt, was
auch zu einer Überlastung des Magnetrons und damit zu einer Verkürzung der Lebensdauer
führt.
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Darüberhinaus wird wegen der unterschiedlichen Hochfrequenzausgangsleistung
zwischen dem Zustand A und dem Zustand B das Gut im Heizraum an der dem Magnetron
zugewandten Seite anders aufgeheizt als an der gegenüberliegenden Seite. Dies wirkt
sich, wie erwähnt, besonders nachteilig dann aus, wenn das Gargut mehrstückig ist.
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Dementsprechend ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Hochfrequenzheizgerät
anzugeben, das eine einheitliche Abgabe der Ausgangsleistung und damit eine Steigerung
des Wirkungsgrades sowie eine gleichmäßige Energieverteilung innerhalb des
Heizraumes
auch dann garantiert ; wenn die Lange der Kopplungsverbindung über die Kopplungsöffnung
im oberen Bereich der Heizraumwandung weniger als ein Viertel der Hochfrequenzwellen
beträgt.
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Die vorgenannte Aufgabe wird mit einem Hochfrequenzheizgerät mit den
Merkmalen des Oberbegriffes des Patentanspruches 1 in Verbindung mit den Merkmalen
des Kennzeichens dieses Anspruches gelöst.
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Bei dem Hochfrequenzheizgerät nach der Erfindung wird also der Wellenwiderstand
im Übergangsbereich von Wellenleiter und Antenne so angepaßt, daß der Wellenwiderstand
bei einer in Richtung auf den Hochfrequenzgenerator gerichteten Antenne bzw. einem
Feldumrührer unterschiedlich zu dem ist, der entsteht, wenn die Antenne bzw. der
Feldumrührer in die entgegengesetzte Richtung weist.
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Dies wird gem. einer vorteilhaften Ausbildungsform dadurch erreicht,
daß die wirksame Länge der als koaxialer Leiter wirkenden Durchführung unterschiedlich
gehalten wird dadurch, daß eine geringere Länge an der dem Hochfrequenzoszillator
zugewandten Seite vorgesehen ist als an der gegenüberliegenden Seite.
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Spezielle Ausführungsformen der vorliegendeil Hurfindung erden im
folgenden in Verbindung mit den Fign. 2 - 6 der anliegenden Zeichnung erläutert.
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Die Fign. zeigen dabei im einzelnen Fig. 1 Ein transformiertes Dämpfungsdiagramm
(Smith impedance chart) der Antennenabstrahlung einer üblichen Ausführung eines
Hochfrcquen zhai zqeräte s ,
Fig. 2 eine perspektivische Ansicht
eines Hochfrequenzheizgerätes, wie es zur Anwendung der vorliegenden Erfindung in
seiner äußeren Gestaltung aufgebaut ist, Fig. 3 eine Schnittdarstellung des Hochfrequenzheizgerätes
nach Fig. 2, Fig. 4 in einem vergrößertem Maßstab die in Verbindung mit der Erfindung
interessierenden Teile an der Hochfrequenzeinspeisung, Fig. 5 eine Draufsicht auf
den Antennenteil, Fig. 6 ein transformiertes Dämpfungsdiagramm der Antennenabstrahlung
zu der Ausbildung nach den vorausgegangenen Fign., Fig. 7 in einem vergrößertem
Maßstab eine zweite Realisierungsmöglichkeit der Erfindung, Fig. 8 in einem entsprechenden
Maßstab eine dritte Ausführungsmöglichkeit der Erfindung und Fig. 9 eine Draufsicht
auf die Durchführungs- und Kopplungsanordnung der Antenne nach Fig. 8.
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Im einzelnen ist einheitlich in den Fign. mit 2... der Heizraum, 8...
ein Magnetron (Hochfrequenzoszillator) 14... ein Wellenleiter, 15... die rotierende
Antenne, 17... der horizontale Abschnitt der rotierenden Antenne, 20... die Kopplungsanordnung
zur Übertragung der Hochfrequenzenergie auf die Antenne, 21... eine Durchführungsplatte
22...
ein Umrührer und mit die die Dicke des Randes der Durchführungsöffnung bezeichnet.
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Im einzelnen zeigt die Fig. 2 ein Hochfrequenzheizgerät mit einem
Gehäuse 1, die eine Zugangsöffnung zu einem Heizraum 2, die mit einer Türe 3 verschließbar
ist, aufweist. Auf der.
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Oberseite des Gehäuses sind Heizplatten 4 angeordnet. Die Stromtersorgung
zu den jeweiligen Heizwendeln 6 (Fig, 3) wird unabhängig von einander über die Schaltknöpfe
5 an der Vorderseite des Gehäuses 1 zum Braten oder Kochen gesteuert. Weiter sind
an der Vorderseite Steuerknöpfe 7 vorgesehen zur Einschaltung der Heizung für den
Heizraum oder eines Hochfrequenzgenerators 8, im allgeSeihen eines Magnetrons.
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Aus Fig. 3 ist zu ersehen, daß eine Platte 9 aus hitzebestän digem
dielektrischen Material oberhalb der Heizplatten 6 angeordnet ist. Heizstäbe 10
sind im oberen Bereich des Seizraumes 2 vorgesehen, während Heizwendeln 11 unterhalb
des Bodens des Heizraumes 2 angebracht sind. Die Anordnung der Heizstäbe tt und
Heizwendeln 11 ermöglichen die Aufheizung des Innenraums des Heizraumes 2. Die Außenwände
13 sind mit einer Wärmeisolation 12 umgeben. Ein sich im Querschnitt verjüngender
Wellenleiter 14 dient zur Übertragung der Hochfrequenzenergie von dem Mäghetron
8 in das Innere des Heizraumes 2. Eine rotierende Antenne 15 ragt in den Wellenleiter
14 durch die obere Abdeckwand 16 des Heizraumes 2. Sie weist einen horizontalen
Abschnitt 1.
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auf, der sich in das Innere des Heizraumes 2 erstreckt. Die rotierende
Antenne 15 wird von einem Motor 19 über einen Riemenantrieb 18 gedreht.
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Die wesentlichen Merkmale dieser Ausfthrungsform werden anhand der
Fign. 4 und 5 im folgenden im einzelnen erläutert.
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Wie in diesen Fign. 4 und 5 gezeigt, ist die Tiefe der Kopplungsausnehmung
20 an der dem Magnetron 8 zugewandten Seite unterschiedlich von derjenigen, an der
gegenüberliegenden Seite, so daß im wesentlichen kein Unterschied im Wellenwiderstand
zwischen einer Lage A der Antenne und der Lage B besteht, wie punktiert eingezeichnet
ist in dem transformierten Antennendiagramm (Smith chart) nach Fig. 6, wodurch die
bei üblicher Ausführung auftretenden Nachteile überwunden werden. Bei diesen Ausführungsformen
sind die Befestigungen für die Durchführungsplatte 21 aus einem verlustarmen dielektrischem
Material zur Abdichtung der Kopplungsöffnung 20 und der Längsschnittabstand der
Kopplungsausnehmung sind zu einer Einheit geformt.
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Die Fig. 7 zeigt eine zweite Ausführungsform zur Realisierung der
Lehre nach der Erfindung, wie sie bei Verwendung eines Feldrührers 22 realisiert
werden kann. Dabei ist der Feldrührer 22 in elektrischer Verbindung mit einer rotierenden
Antenne 15 und wird durch diese Antenne, die als Antriebsschaft wirkt gedreht, wodurch
dieselben Vorteile wie bei der ersten Ausführungsform erreicht werden. Ein Tragkörper
23 dient zur mechanischen Befestigung der Rührflügel.
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Die Fign. 8 und 9 zeigen eine dritte Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung. Bei dieser Ausführungsform ist die Durchführungsöffnung 20 im Bezug auf
den Antriebsschaft der Antenne 15 versetzt, so daß die Impedanz in der Durchführungsöffnung
20 unter schiedlich ist, um die Änderungen im Wellenwiderstand während der Drehung
der rotierenden Antenne auszugleichen.
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Wie schon früher erwähnt, werden durch die Anwendung der Erfindung
u.a. die folgenden Vorteile erreicht:
1) Trotz Drehung der Antenne
oder des Feldrührers ergibt sich nur eine geringe Änderung im Wellenwiderstand mit
einem guten Wirkungsgrad der Hochfrequehzabstrahlung.
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2) Die Erhitzung erfolgt deshalb gleichmäßig, was sich besonders wesentlich
bei einer Mehrzahl von Gar güter im Heizraum auswirkt.
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3) Eine kompakte Baugröße des HochfrequenzheizgerBtes wird garantiert
selbst wenn nur ein relativ kurzes koaxiales Kopplungsstück für die Antenne vorgesehen
ist.
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4) Aus dem Grund 1 ergibt sich auch eine gleichmäaige Belastung des
Magnetrons und damit keine nachteiligep Rückwirkungen auf dieses.
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