DE4235410A1

DE4235410A1 - Abgleichvorrichtung für die Mikrowellenübertragung in einem Hohlleiter

Info

Publication number: DE4235410A1
Application number: DE19924235410
Authority: DE
Inventors: Carsten Wegen
Original assignee: Paul Troester MaschinenfabriK
Current assignee: WEGEN, CARSTEN, 31789 HAMELN, DE
Priority date: 1992-10-21
Filing date: 1992-10-21
Publication date: 1994-04-28
Anticipated expiration: 2012-10-22
Also published as: DE4235410C2

Description

Die Erfindung betrifft eine Abgleichvorrichtung für die Mikrowellenübertragung in einem Hohlleiter, der in ei ner Übertragungsstrecke zwischen einem Generator und einem Behandlungsraum angeordnet ist, bestehend aus in einem Hohlleiter befindlichen Körpern, die durch eine außerhalb des Hohlleiters befindliche Verschiebungsvor richtung mechanisch verschiebbar sind.

Hohlleiterabgleichvorrichtungen kommen in nahezu allen mit Mikrowellen betriebenen Anlagen zum Einsatz, um den Energiefluß vom Generator zum Verbraucher möglichst verlustarm zu gestalten. Im wesentlichen sind drei Bauarten bekannt, welche geeignet sind, in Hohlleitern eingesetzt zu werden, die zu hohe Energien verbrauchen den Anlagen wie Erwärmungsvorrichtungen in Vulkanisier kammern der Gummiindustrie führen:

Eine dieser Abgleichvorrichtungen ist der E-H-Tuner, der eine Parallel-Serien-Schaltung zweier veränderli cher Reaktanzen darstellt, bei dem an den E-Arm und an den H-Arm eines sogenannten magischen T je ein Kurz schlußschieber angekoppelt sind. Diese Kurzschlußschie ber sind entweder mit gleitenden Kontakten oder mit Sperrkreisen realisiert. Gleitende Kontakte neigen zum Abbrennen und sind gegen Verschmutzung anfällig. Sperr kreise erfordern schmale Spalte, in denen hohe Feld stärken zu Überschlägen führen können. Die in diesen schmalen Spalten erregten höheren Moden begünstigen das Auftreten von Überschlägen. Das führt zu einem schnel len und gravierenden Anlagenverschleiß und damit zu Produktionsausfallzeiten.

Eine andere Art der Abgleichvorrichtungen sind Trans formatoren mit zwei Kurzschlußschiebern in der E- und H-Ebene, die zwar kompakter in ihrer Bauform, aber we gen der Kurzschlußschieber mit denselben Abbrandproble men behaftet sind.

Eine dritte Bauform sind die Stifttuner. Bei diesen werden Metallstifte, die im Abstand eines Viertels der Wellenlänge angeordnet sind, mehr oder weniger tief in den Hohlleiter eingeschoben. Sie stellen veränderliche Reaktanzen in Parallelschaltung dar. Das Problem des Stromüberganges vom Stift zum Hohlleiter besteht auch hier, es werden gleichfalls Gleitkontakte oder Sperr kreise mit den bereits genannten Nachteilen verwendet. Bei vielen Stifttunern ist zudem ein Abbrand an der Spitze der Stifte bei tiefem Eintauchen festzustellen, welches aber notwendig ist, um die gewünschte verlust lose Übertragung zu erreichen.

Die Erfindung vermeidet die Nachteile des Standes der Technik. Es ist die Aufgabe der Erfindung, bei den ein gangs genannten Strecken zur Übertragung hoher Energien eine in einfacher Weise aufgebaute Anpaßvorrichtung zu schaffen, die sich dadurch auszeichnet, daß Abbrandpro bleme nicht mehr auftreten.

Die Erfindung besteht darin, daß die Körper aus hoch wertigen Dielektrika bestehen, daß die Körper in der Energieübertragungsstrecke des Hohlleiters angeordnet sind und daß die Körper oder deren Träger durch oder in Öffnungen im Hohlleiter verschiebbar sind, deren Abmessungen und Anordnung ein Austreten von Mikrowellen aus dem Hohlleiter nicht zulassen.

Die Herstellung der Mikrowellen reflektierenden Körper aus einem hochwertigen Dielektrikum stellt sicher, daß keinerlei Abbrand mehr stattfindet. Es gibt keinerlei elektrischen Kontakt zwischen dem aus Metall herge stellten Hohlleiter und den reflektierenden Körpern. Daher gibt es auch keine mehr oder weniger gut leiten den Kontaktstellen. Auch Überschläge gibt es nicht.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann in viererlei Wei se realisiert werden:

Die eine Möglichlichkeit besteht darin, daß die Körper Stäbe sind, daß die Anzahl der Stäbe mindestens drei beträgt, daß der Abstand der Stäbe voneinander dreiach tel einer Wellenlänge in Längsrichtung des Hohlleiters beträgt und daß die Verschiebevorrichtung die Stäbe in Richtung senkrecht zur Hohlleiterlängsachse verschiebt und somit einstellbar tief in den Hohlleiter eintauchen läßt.

Eine zweite Möglichkeit besteht darin, daß anstelle relativ dicker Stäbe Pakete von sehr dünnen, mit Ab stand voneinander angeordneten Stäben, die ebenfalls aus einem guten Dielektrikum gefertigt sind, zum Einsatz kommen. Diese Stäbe greifen durch parallel zu einander angeordnete Ausnehmungen, die eine Art von Sieb oder gitterartigem Rost bilden. Diese dünnen Stäbe werden zweckmäßigerweise in einer oder mehreren Reihen quer zur Hohlleiterlängsachse hintereinander angeord net.

Eine dritte Ausführungsmöglichkeit besteht darin, daß die Körper eine quaderförmige Gestalt aufweisen, daß sie an Befestigungselementen z. B. in Form von Schlitten angebracht sind, die durch einen Schlitz im Hohlleiter hindurchgreifen, daß die Verschiebevorrichtung für eine Verschiebung parallel zur Hohlleiterlängsachse ausge legt ist und daß die Befestigungselemente ebenfalls aus hochwertigen Dielektrika bestehen.

Dabei ist es vorteilhaft, wenn die Verschiebevorrich tung sowohl für eine Verschiebung eines einzelnen Kör pers gegenüber dem anderen Körper als auch für eine ge meinsame Verschiebung beider Körper ausgelegt ist. Durch die Verschiebung eines einzelnen Körpers gegen über dem anderen wird die Phasenlage beider Teilreflek tionen zueinander verändert und damit die Amplitude der Gesamtreflexion, da sich beide Teilreflexionen vekto riell addieren. Paralleles Bewegen beider Körper im Hohlleiter ändert die Phasenlage der Gesamtreflexion.

Dabei ist es vorteilhaft, wenn mindestens einer der beiden Körper eine Länge von einem Viertel einer Wel lenlänge besitzt.

Weiter ist es vorteilhaft, wenn die Verschiebevorrich tung für eine Gesamtverschiebung von einer Dreiviertel wellenlänge ausgelegt ist. Denn wenn beide Schieber ei ne elektrische Länge von einer Viertelwellenlänge be sitzen, dann wird die geringste Reflexion, nämlich null, bei unmittelbar benachbarten Körpern erreicht, während bei einem Abstand von einer viertel Wellenlänge zwischen den beiden Körpern die maximale Reflexion er reicht wird. Berücksichtigt man, daß nach einem Weg von je einer halben Wellenlänge die elektrischen Verhält nisse denen von zuvor entsprechen, so wird deutlich, daß sich mit einer Gesamtverschiebung von einer drei viertel Wellenlänge alle denkbaren Amplituden und Pha senlagen von der Minimal- bis zur Maximalreflexion kompensieren lassen.

Es besteht auch die Möglichkeit, daß mehrere Körper zu Gruppen mechanisch zusammengekoppelt sind.

Eine vierte Möglichkeit der Ausführung besteht darin, daß anstelle der quaderförmigen Körper Pakete von mit Abstand voneinander angeordneten Scheiben, die eben falls aus einem guten Dielektrikum gefertigt sind, zum Einsatz kommen. Diese Scheiben greifen werden durch einen gemeinsamen Träger gehalten, der ebenfalls im Hohlleiter befindlich ist.

Die mit parallel zueinander verlaufenden Scheiben aus gestattete Ausführungsform weist den Vorteil einer Kühlmöglichkeit der Scheiben auf. Denn durch die Anord nung der Scheiben parallel zueinander aufrecht stehend im Hohlleiter und parallel zur Hohlleiterlängsachse sind zwischen den Scheiben Kanäle gebildet, die von Kühlluft durchstrichen werden können.

Das Wesen der Erfindung ist nachstehend anhand von in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbei spielen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Längschnitt durch eine mit in den Hohl leiter einsenkbaren Stäben ausgestattete Anpas sungsvorrichtung;

Fig. 2 einen Querschnitt durch diese Vorrichtung;

Fig. 3 einen Längsschnitt durch eine mit in den Hohl leiter einsenkbaren dünnen Stäben ausgestattete Anpassungsvorrichtung;

Fig. 4 einen Längsschnitt durch eine mit im Hohlleiter verschiebbaren quaderförmigen Körpern ausgestat tete Anpassungsvorrichtung;

Fig. 5 einen Querschnitt durch diese Vorrichtung;

Fig. 6 einen Querschnitt durch eine mit im Hohlleiter in dessen Längsachse verschiebbaren Paketen von parallelen Scheiben versehene Vorrichtung.

In den Hohlleiter der Fig. 1, der den nicht darge stellten Generator mit der ebenfalls nicht dargestell ten Behandlungskammer für Gummiprofile zu deren Vul kanisation verbindet, tauchen den Hohlleiter 1 in sei ner ganzen Breite ausfüllende Stäbe 2 ein, die aus ei nem Dielektrikum, vorzugsweise aus PTFE oder PE, be stehen. Es ist für jeden Stab 2 ein Träger 3 und eine aus dem Ritzel 4, der Zahnstange 5 und dem das Ritzel 4 antreibenden Motor 6 bestehende Verschiebevorrichtung vorgesehen, die an dem ihr zugeordneten Stab 2 an greift und diesen Stab in gewünschte Positionen bringt.

Die Stäbe 2 sind jeweils mittels eines Querstiftes 7 am Träger 3 befestigt.

Im Ausführungsbeispiel der Fig. 3 sind es anstelle der Stäbe 2 Pakete von dünnen Stäben 8, die in den Hohllei ter einschiebbar sind. Für die Aufnahme dieser dünnen Stäbe 8 ist die Unterseite des Trägers 3 mit Löchern versehen, in denen die dünnen Stäbe befestigt sind. Die aus Kunststoff, vorzugsweise PTFE oder PE, hergestell ten dünne Stäbe 8 sind am Träger 3 durch Kleben oder mittels anderer Befestigungsmittel fest angebracht. Je der Scheibe 8 ist eine Ausnehmung in der Wandung des Hohlleiters 1 zugeordnet, so daß für jeden der Träger 3 eine Vielzahl von Ausnehmungen zugeordnet ist, die dicht nebeneinander angeordnet sind. Diese wie ein Grill nebeneinander angeordneten Ausnehmungen haben den Vorteil, daß Mikrowellenenergie nicht durch diese kleinen Ausnehmungen entweichen kann.

Im Hohlleiter 1 der Fig. 4 und 5, der ebenfalls den Ge nerator mit der Behandlungskammer für Gummiprofile zu deren Vulkanisation verbindet, sind zwei quaderförmige Körper 9 und 10 aus einem guten dielektrischen Mate rial, vorzugsweise ebenfalls Kunststoff, meist PTFE oder PE, verschiebbar untergebracht. Eine aus einem den Körper 9 tragenden, den Schlitz 11 im Hohlleiter 1 durchsetzenden Schlitten 12, einer den Schlitten 12 verschiebenden Spindel 13 und einem die Spindel 13 an treibenden Motor 14 bestehende Verschiebungsvorrichtung verschiebt den Körper 9. Entsprechend ist der Körper 10 für seine Verschiebung mit einem Schlitten 15 fest ver bunden, der von einer Spindel 16 verschoben wird, deren Antrieb durch den Motor 17 erfolgt. Jede Einzelver schiebung eines der Körper 9 oder 10 gegenüber dem an deren Körper führt zu einer Veränderung der Phasenlage beider Teilreflexionen zueinander. Dadurch wird die Am plitude der Gesamtreflexion verändert, da sich beide Teilreflexionen vektoriell addieren.

Eine weitere Verschiebungsvorrichtung, die aus einem auf dem Schlittenbett 18 verschiebbaren Schlitten 19, der die beiden Antriebsmotore 14, 17 trägt, einer den Schlitten 19 verschiebenden Spindel 20 und einem die Spindel 20 antreibenden Motor 21 besteht, vermag beide Körper 10 und 11 gemeinsam zu verschieben. Die durch die gemeinsame Bewegung erfolgende Parallelverschiebung beider Körper 9, 10 im Hohlleiter 1 ändert die Phasenla ge der Gesamtreflexion.

Die Verschiebung der beiden Körper 9, 10 kann auch von Hand vorgenommen werden. Bei motorischer Verschiebung ist eine Automatisierung durch Meßgeber und ein Steuer gerät vorteilhaft.

Anstelle der beiden kompakten Körper 9,10 können auch Pakete aus aus Kunststoff hergestellten Scheiben 22 eingesetzt werden, die aufrecht im Hohlleiter 1 stehen und deren Scheibenebenen parallel zur Hohlleiterlängs achse verlaufen. Das ist in Fig. 6 demonstriert. Die einzelnen Scheiben 22 sind durch eine Brücke 23 kamm artig zusammengehalten. Die Brücke 23 ist an dem Schlitten 12 oder 15 befestigt.

Liste der Bezugszeichen

1 Hohlleiter
2 Stab
3 Träger
4 Ritzel
5 Zahnstange
6 Motor
7 Querstift
8 dünner Stab
9 Körper
10 Körper
11 Schlitz
12 Schlitten
13 Spindel
14 Motor
15 Schlitten
16 Spindel
17 Motor
18 Schlittenbett
19 Schlitten
20 Spindel
21 Motor
22 Scheibe
23 Brücke

Claims

1. Abgleichvorrichtung für die Mikrowellenübertragung in einem Hohlleiter, der in einer Übertragungs strecke zwischen einem Generator und einem Behand lungsraum angeordnet ist,
bestehend aus in einem Hohlleiter befindlichen Körpern, die durch eine außerhalb des Hohlleiters befindliche Verschiebungsvorrichtung mechanisch verschiebbar sind,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Körper (2, 8, 9, 10, 23) aus hochwertigen Di elektrika bestehen,
daß die Körper (2, 8, 9, 10, 23) in der Energieüber tragungsstrecke des Hohlleiters (1) angeordnet sind und
daß die Körper (2, 8, 9, 10, 23) oder deren Träger (15) durch oder in Öffnungen (11) im Hohlleiter (1) verschiebbar sind, deren Abmessungen und An ordnung ein Austreten von Mikrowellen aus dem Hohlleiter (1) nicht zulassen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Körper Stäbe (2) sind,
daß die Anzahl der Stäbe (2) mindestens drei be trägt,
daß der Abstand der Stäbe (2) voneinander drei ach tel einer Wellenlänge in Längsrichtung des Hohl leiters (1) beträgt
und daß die Verschiebevorrichtung (3, 4, 5, 6) die Stäbe (2) in Richtung senkrecht zur Hohlleiterach se verschiebt und somit einstellbar tief in den Hohlleiter (1) eintauchen läßt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Körper durch eine Vielzahl von parallelen Stäben (8) gebildet sind, die über die gesamte Hohlleiterbreite und über eine Länge von einem Viertel der Wellenlänge in den Hohlleiter (1) ein tauchen und daß die Hohlleiterwand am Ort des Durchtretens der Stäbe (8) ein Sieb oder einen gitterartigen Rost bildet.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Körper (9, 10) eine quaderförmige Gestalt aufweisen,
daß die Körper (9, 10) an Befestigungselementen (12, 15) angebracht sind, die durch einen Schlitz (11) im Hohlleiter (1) hindurchgreifen,
daß die Verschiebevorrichtung (13, 14, 16, 17, 18, 19, 20, 21) für eine Verschiebung parallel zur Hohllei terlängsachse ausgelegt ist
und daß die Befestigungselemente (12, 15) ebenfalls aus hochwertigen Dielektrika bestehen.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschiebevorrichtung (13, 14, 16, 17, 18, 19, 20, 21) sowohl für eine Verschiebung eines einzel nen Körpers (9, 10) gegenüber dem anderen Körper (10, 9) als auch für eine gemeinsame Verschiebung beider Körper (9, 10) ausgelegt ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einer der beiden Körper (9, 10) eine Länge von einem Viertel einer Wellenlänge besitzt.

7. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschiebevorrichtung (13, 14, 16, 17, 18, 19, 20, 21) für eine Gesamtverschiebung von einer Drei viertelwellenlänge ausgelegt ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Körper zu Gruppen mechanisch zusammen gekoppelt sind.

9. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Körper in Scheiben (22) unter teilt ist, die parallel zur Hohlleiterlängsachse stehen.

10. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Körper (9, 10) und oder die Scheiben (22) innerhalb des Hohlleiters (1) einem Kühlluftstrom ausgesetzt sind.