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Erfindungsgebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft
die Mikrowelleneinspeisung in eine Kammer eines Mikrowellenherds,
der einen langgestreckten Einkoppelschlitz in einer Kammerwand verwendet,
wobei der Einkoppelschlitz über
einen mit ihm verbundenen, äußeren Wellenführungskanal
gespeist wird.
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Technischer
Hintergrund
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Die Dimensionierung von Einkoppelschlitzen für die Mikrowelleneinspeisung
der erwähnten
Art verursacht oft eine Reihe von Problemen. Das Erreichen einer
guten Befestigung, d. h. eines guten galvanischen Kontakts, zwischen
dem Wellenzuführungskanal
und der Kammerwand kann wegen der Unzugänglichkeit für die Punktschweißmittel
problematisch sein, die zur Herstellungszeit in und hinter die Schlitzöffnung in
Verbindung mit dem Punktverschweißen des Welfenführungskanal
mit der Kammer eingefügt
werden müssen.
Wie verständlich
ist, führt
dies zu konstruktiven Beschränkungen.
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Aus technischen Mikrowellengründen ist
es oft erwünscht,
die Breite (die sogenannte Querschnittsbreite) des speisenden Wellenführungskanals
im ganzen Schlitzbereich zu halten, trotz der Tatsache, dass die
Breite (Querschnittsbreite) des gewählten Einkoppelschlitzes bedeutend
kleiner als die Querschnittsbreite des Wellenführungskanals ist. Dies kann
in Verbindung mit dem erforderlichen Punktschweißen hinsichtlich des Plattenbiegens,
das in Verbindung mit der Herstellung gewünscht wird, und auch in Verbindung
mit Konzentrationen des Leitungsstroms in der Kammerwandplatte,
die dem Schlitz im Bereich zwischen den entsprechenden Schlitzenden
und der dem Wellenführungskanal
zugeordneten Seitenwandverbindung benachbart ist, Probleme verursachen.
Das Letztere gilt insbesondere in Verbindung mit einfachen Einkoppelschlitzen des
so genannten H-Typs und darin, wenn TE10-Modus-Felder verwendet
werden.
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Die CH-A-684373 offenbart einen Mikrowellenherd
mit einem Schlitz in Form eines Kreuzes.
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Aufgaben der
Erfindung
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Eine Hauptaufgabe der vorliegenden
Erfindung besteht darin, eine Mikrowelleneinspeisung zu ermöglichen,
die einen verhältnismäßig kleinen
Einkoppelschlitz verwendet, wobei im Wesentlichen der Typ von Feldmustern
erzielt wird, die mittels eines Schlitzes mit einer kleinen Querschnittshöhe vorgesehen
werden können,
trotz der Tatsache, dass der verwendete, speisende Wellenführungskanal
eine beträchtlich
größere Querschnittshöhe als der
verwendete Einkoppelschlitz hat.
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Eine weitere Aufgabe der vorliegenden
Erfindung besteht darin, die vorstehend beschriebenen Probleme im
Wesentlichen zu vermeiden.
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Eine weitere Aufgabe der vorliegenden
Erfindung besteht darin, eine Mikrowelleneinspeisung mit steigender
Flexibilität
hinsichtlich des Aufbauentwurfs des Einkoppelschlitzes in der Kammerwand und
der Verbindung des Einkoppelschlitzes mit dem speisenden Wellenführungskanal
zu ermöglichen.
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Eine weitere Aufgabe der vorliegenden
Erfindung besteht darin, eine Mikrowelleneinspeisung zu ermöglichen,
die einen zusätzlichen
konstruktiven Freiheitsgrad hinsichtlich der Wirkung der Wandstromverteilung
im Schlitzbereich und der dabei auftretenden Erregung der Kammer
und des Heizungsmusters für
bestimmte Lasten vorsieht.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Die oben genannten Aufgaben werden
mit einer Vorrichtung und einem Verfahren gelöst, die bzw. das die Merkmale
der beigefügten
Ansprüche aufweist.
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Die Grundlage der Erfindung besteht
daher darin, dass es sich mit einfachen Mitteln als möglich erwiesen
hat, die in Richtung der entsprechenden Seitenwände des speisenden Wellenführungskanals ausgehende
Stromverteilung in den Kammerwandbereichen auf jeder Seite des Mikrowellenstrahlungsschlitzteils
zu beeinflussen. Eine derartige Wirkung kann gemäß der Erfindung durch die Schlitzbildung der
genannten Bereiche des strahlenden Schlitzteils erreicht werden,
wobei diese Stromwege, die bei Abwesenheit der Schlitzbildung vorhanden
sein würden,
abgeschnitten werden, was zu einer gleichmäßigeren Stromverteilung ohne
Stromkonzentrationen in den in Frage kommenden Bereichen führt.
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Es hat sich erwiesen, dass eine derartig
geänderte
Stromverteilung nicht die Erregung der Kammerfelder ungünstig beeinflusst,
doch das Risiko der Überhitzung
und Hauptstromverluste in den in Frage kommenden Bereichen bedeutend
vermindert. Ferner kann diese Wirkung dazu verwendet werden, die Erregung
und das Erhitzungsmuster der Kammer sowie die Impedanzanpassung
mit einer Basiskonfiguration als Startpunkt in günstiger Weise einzustellen. Mit
anderen Worten wird ein Extrafreiheitsgrad gewonnen.
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Die Schlitzanordnung gemäß der Erfindung kann
als Erweiterung des strahlenden Einkoppelschlitzes, d. h. seines
Hauptteils, angesehen werden und ist derart gestaltet, dass keine
wesentliche Mikrowellenstrahlung in die Kammer unmittelbar von den
Extraschlitzbereichen als Ergebnis der Schlitzbildung übertragen
wird. Mit anderen Worten haben diese zusätzlichen Schlitzbereiche das
Wesen von zweiten Flächen
zur Strahlungshauptfläche
des Einkoppelschlitzes. Die Schlitze werden damit enger gemacht,
d. h mit einer kleineren Höhe
oder Breite. Dies ist deswegen möglich,
weil das Überschlagrisiko
minimal ist, weil das elektrische Feld (in der Schlitzebene) in
den in Frage kommenden Bereichen seine niedrigste Stärke hat
und in Richtung auf den strahlenden Hauptteil des Einkoppelschlitzes
etwas ansteigt, wie es beispielsweise bei den TE10-Modus-Feldern
vorkommt.
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Hinter jeder zweiten Schlitzfläche ist
eine Tasche im speisenden Wellenführungskanal geschaffen, wobei
diese Tasche abhängig
von der Geometrie ein induktives oder kapazitives Glied und auch
eine kapazitive Strecke zwischen der Kammerwand und an der zweiten
Schlitzfläche
und der entgegengesetzten Wellenführungskanalwand bildet. Die
Tasche funktioniert hinsichtlich der Wellenführung so, als ob sie mindestens
im Wesentlichen geschlossen wäre, d.
h. als ob die Extraschlitzbereiche nicht vorhanden wären. Dadurch
wird es möglich,
sowohl das Feldbild des Einkoppelschlitzes als auch die Wellenimpedanz für die Ausbreitungsweise
der Wellenführung
zu beeinflussen.
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Hinsichtlich des geforderten galvanischen Kontakts
zwischen der Kammer und dem Wellenführungskanal hat sich erwiesen,
dass die Erfindung bessere konstruktive Gelegenheiten für Punktschweißverbindungen
mit wechselseitigen Abständen
schafft, wodurch Mikrowellenlecks zwischen dem Wellenführungskanal
und den Kammerplatten vermieden werden. In Verbindung damit ist
es auch wichtig, bei der Verwendung von Mikrowellenfeldern des TE10-Typs
daran zu denken, dass die Stromflussdichte, die in den zweiten Schlitzbereichen
auftreten kann, verhältnismäßig sehr
klein ist, wodurch irgendwelche Leckprobleme weiter beseitigt werden.
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Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird
eine Vorrichtung zur Mikrowelleneinspeisung in eine Kammer eines
Mikrowellenherds vorgesehen, wie sie im beigefügten Anspruch 1 definiert ist.
Es ist ein bevorzugtes Merkmal, dass die Querschnittsbreite des
Hauptteils des Einkoppelschlitzes und die Querschnittsbreite der
Schlitzerweiterungen im Wesentlichen der Querschnittsbreite des
angeschlossenen Wellenführungskanals
entsprechen.
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Vorteilhafterweise hat der Einkoppelschlitz einen
im Wesentlichen rechteckförmigen
Hauptteil, von dem an jedem verkürzten
Ende eine Schlitzerweiterung ausgeht. Die Schlitzerweiterungen können eine
im Wesentlichen konstante Querschnittshöhe, d. h. eine im Wesentlichen
rechteckige Form, oder alternativ in einer den Hauptteil des Einkoppelschlitzes verlassenden
Richtung eine abnehmende Querschnittshöhe aufweisen.
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Vorzugsweise ist die Schlitzkante
der Kammerwand in der Wandebene mindestens in einem oberen Übergang
zwischen dem Hauptteil des Einkoppelschlitzes und der entsprechenden
Schlitzerweiterung abgerundet. Dadurch wird eine Konfiguration gebildet,
die mit einem „schürzenähnlichen" Schlitz
verglichen werden kann.
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Obwohl es sich als geeignet erwiesen
hat, dass die betreffenden Schlitzerweiterungen jeweils eine Schlitzerweiterung
bilden, die von dem unteren Kantenbereich des Hauptteils des Einkoppelschlitzes ausgehend
unmittelbar nach außen
ragt, wird der Fachmann erkennen können, dass die Schlitzerweiterungen
in verschiedener Höhe
des Schlitzes, beispielsweise oben (umgekehrte „Schürzenkonfiguration") oder symmetrisch
auf halber Schlitzhöhe,
ausgehen können.
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Für
einen 2450 MHz-Mikrowellenherd für den
Haushaltsgebrauch hat es sich als geeignet erwiesen, wenn eine wirksame
Schlitzquerschnittshöhe
verwendet wird, die typischerweise etwa zehnmal größer als
die Querschnittshöhe
der Schlitzerweiterungen ist.
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Gemäß einem zweiten Aspekt der
Erfindung wird ein Verfahren gemäß dem beigefügten Anspruch
9 vorgesehen. Die Schlitzerweiterungen sind vorzugsweise derart
dimensioniert, dass keine wesentliche Mikrowellenstrahlung unmittelbar
von den Schlitzerweiterungen in die Kammer gelangt.
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Ein bevorzugtes Merkmal ist, dass
die Querschnittsbreite der Schlitzerweiterungen derart gewählt ist,
dass sie zusammen mit der Querschnittsbreite des Hauptteils des
Einkoppelschlitzes im Wesentlichen der Querschnittsbreite des angeschlossenen
Wellenführungskanals
entspricht.
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Es sei darauf hingewiesen, dass es
nach dem Anordnen der Schlitzerweiterungen auf der Basis einer Grundfiguration
mit einem bestimmten, vorgegebenen Schlitzhauptteil möglich ist,
die Mikrowelleneinspeisung an die bestehenden Vorgaben dadurch weiter
anzupassen, dass die Dimensionen des Hauptteils, insbesondere die
Querschnittsbreite und/oder die Querschnittshöhe, erneut eingestellt werden.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand
einer Ausführung
mit Bezug auf die beigefügte
Zeichnung näher
erläutert.
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Kurzbeschreibung
der Zeichnung
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Die 1 zeigt
eine schematische, vertikale Teilansicht eines Einkoppelschlitzes
in einer Kammerseitenwand eines Mikrowellenherds, wobei diese Teilansicht
die Kammer von innen darstellt.
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Die 2 zeigt
einen schematischen Vertikalteilschnitt längs der Linie II-II in 1.
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Ausführungsbeschreibung
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Die 1 und 2 stellen ein Beispiel einer
Anordnung eines Einkoppelschlitzes gemäß der Erfindung in einem sonst üblichen
Mikrowellenherd für Haushaltszwecke
dar. Der Einkoppelschlitz 1 (der vom Inneren der Kammer 2 aus
gesehen ist) ist in einem geprägten,
rechteckförmigen
Schlitzwandbereich 3 im unteren Teil einer Kammerwand 4 angeordnet.
Der Einkoppelschlitz 1 weist einen rechteckförmigen Hauptteil 5 auf,
der in seinem unteren Teil mit rechteckförmigen Schlitzerweiterungen 6, 7 versehen
ist, die sich zu beiden Seiten des Hauptteils erstrecken. Die Verbindung
zwischen den betreffenden Schlitzeweiterungen 6, 7 und
dem Schlitzhauptteil 5 ist oben abgerundet, wie an den
Stellen 8, 9 gezeigt ist. Die Schlitzerweiterungen 6, 7 erstrecken
sich im Wesentlichen zu den Seitenwänden des dahinter liegenden
Wellenführungskanals;
diese Seitenwände sind
durch gestrichelte Linien 10, 11 angedeutet. Die Breite
des Wellenführungskanals,
das ist die Breite aV , entspricht
der Breite des Prägungsbereichs 3.
Die wirksame Breite des Einkoppelschlitzes ist aS ,
nämlich
die Breite des Hauptteils 5. Die Höhe des Hauptteils ist in 1 mit b bezeichnet.
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Zusätzlich zu den gezeigten Seitenwänden 10, 11 hat
der Wellenführungskanal
eine Vorderwand 13, die mit der Kammerwand 4 galvanisch
verbunden ist und dieser folgt, und eine Rückwand 14, deren unterster
Teil schräg
nach vorn und unter den Einkoppelschlitz 1 verläuft, wobei
eine gerade, untere Kante 19 des Schlitzes gebildet wird,
die mit der Unterseite des Kammerbodens 15 verbunden ist.
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Wie die 2 zeigt, ist eine besondere Tasche 17 mit
einem sich erweiternden Volumen C hinter jeder Schlitzerweiterung 6, 7 zwischen
der Rückwand 14 des
Wellenführungskanals
und dem „schürzenähnlichen"
Teil des Wandbereichs 3 (s. 1)
mit der dahinter und über
der Schlitzerweiterung liegenden Vorderwand 13 des Wellenführungskanals
gebildet. Wie oben erwähnt
wurde, beeinflusst der Aufbau der genannten Tasche die Mikrowellenverhältnisse.
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Der Wellenführungskanal ist mit der Kammer mittels
einer Anzahl von Punktschweißungen
verbunden. Die Seitenwände 10 und 11 des 11 Wellenführungskanals
sind mit der Worderwand 13 des Wellenführungskanals (und daher indirekt
mit der Kammerwand 4) durch vertikale Reihen aus Punktschweißungen 21, 22 verbunden.
Die Vorderwand 13 des Wellenführungskanals ist an ihrem Boden
mit dem Wandbereich 3 über
der oberen Kante des Schlitzhauptteils 5 durch eine horizontale
Reihe aus Punktschweißungen 23 verbunden.
Schließlich
ist der untere Endteil 25 der Rückwand 14 des Wellenführungskanals
mit dem überlappenden
Kammerboden 15 mittels einer horizontalen Reihe aus Punktschweißungen (von
denen eine mit 27 bezeichnet ist) verbunden, die längs des
ganzen Wandbereichs 3, d. h. längs der ganzen Breite des Wellenführungskanals, verlaufen.
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Alle erwähnten Punktschweißungen sind vom
Herstellungsstandpunkt her leicht zu erreichen und haben bewiesen,
dass sie einen voll ausreichenden, galvanischen Kontakt und eine
Abdichtung gegen Mikrowellenlecks vorsehen. In Verbindung damit ist
von besonderer Bedeutung, das der Mangel an Punktschweißungen in
den „schürzenähnlichen
Teilen" des Wandbereichs 3 keine Probleme verursachen konnte.
Dies gilt besonders dann, wenn nichtpunktgeschweißte Strecken
kieiner als ¼ der
freien Mikrowellenlänge
sind.
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Es ist vorteilhaft, den Einkoppelschlitz
in üblicher
Weise mit einer Schutzplatte, beispielsweise einer Mikanitplatte,
abzudecken, wie sie mit 31 in 2 bezeichnet ist.
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Diese Platte ist derart dimensioniert,
dass sie abdichtend in den geprägten
Wandbereich 3 eingepasst ist, während sie mit dem Kammerboden 15 verbunden
ist, so dass eine ebene Kammerwand und ein attraktives Gesamtbild
erzielt werden. Die Schutzplatte 31 ist in geeigneter Weise
mit Hilfe von Schrauben befestigt, die in Löchern 33 des Wandbereichs 3 festgelegt
sind, wobei gleichzeitig eine Extraverbindung und ein galvanischer
Kontakt zwischen der Kammerwand 4 und der dahinter liegenden
Wellenführungskanalwand 13 erzielt
werden.
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Die folgenden Dimensionierungen sind
als Beispiel für
eine Dimensionierung eines Aufbaus gemäß den 1 und 2 eines
für den
Haushaltsgebrauch bestimmten Mikrowellenherds vorgesehen:
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- – Querschnittshöhe des Wellenführungskanals
etwa 105 mm,
- – Querschnittshöhe des Einkoppelschlitzes
etwa 80 mm,
- – Querschnittsbreite
der Schlitzerweiterung etwa 13 mm,
- – Querschnittshöhe der Schlitzerweiterung
etwa 2 mm.