SE419494B - Genomstromningsvermare av mikrovagstyp innehallande en cylindrisk mikrovagsapplikator - Google Patents

Description

_: 7910621-7 ' 2 I det fall lasten transporteras genom applikatorn i kontakt med ett rörligt transportrör, -band eller dylikt, framstår emellertid önskemålet, att värmningen i lastens periferi inte skall vara. så liten, relativt sett, som i ovan nämnda appli- katortyp. I och för sig kan bestämningen av applikatordiaanxetern vid given lastdia- meter och dielektricitetskonstant hos lasten lösas exakt med transcendenta ekvatio- ner innehållande nollte ordningens Bessel- och Neumann-funktioner samt deras första- derivator. Emellertid kan man med framgång använda approximativa beräkningsmetoder.

Eftersom fältet i lasten inte är homogent, måste en integralfunktíon användas.

Approximativt är denna. proportionell mot J 02 (kr) - kr, där k valts så. att periferi- fältet (förlustfrie fallet) är o för k - r = 23:05. i I en applikator med modifierade mått enligt ovan men i övrigt enligt den svenska patentskriften nr 363 1462 uppstår mikrovågsvärmningen huvudsakligen genom en resonansförstärkning av det dominerande TMOZO-fältet; om applikatorns längd i axiell riktning är ungefär densamma som dess diameter. Emellertid kan även andra svängningsmoder uppkomma. Av olika möjliga svângningsmoder kommer i praktiken endast sådana av TM-typ ifråga, dels eftersom inkopplingen av mikrovågsenergi till appli- katorn sker genom en till det magrxetiska fältet kopplad slinga, dels eftersom största kopplingen av fältet till lasten sker, då den elektriska fältvektorn är huvudsakligen parallell med lastytan. I De resonansfältmönster, som huvudsakligen kommer ifråga med de ovan givna förutsättningarna är TM0ll, TM0l2, TMlIO samt Tlvllll. Dessa beteckningar för moder är allmänt vedertagna och förklaras på följande sätt: Första index efter "TM" betyder antalet hela perioder i vinkelled för ett varv runt axeln, andra index anger antalet minima hos E-fâltet i radiell riktning från axeln till periferin, tredje och sista index är antalet halva våglängder i axiell riktning hos en stående våg i applikatorn. De två. förstnämnda moderna har ingen fältvariation i vinkelled i cylindern, medan de två andra har ett vinkelberoende (cos9° ) samt ett annat radiellt beroende Jl(kr) hos den radiella fältkomponenten, som är noll på axeln och har maximum vid något mindre r-värde än J o-fuxaktionens nollstëlle. De båda förstnämnda. resonanserna har ett radiellt 'beroende hos den axiella fältkomponenten enligt J °(kr) funktionen, dvs. samma som "grundmoden" TMOZO - dock med ett k-värde, som blir annorlunda p.g.a. den skiljaktliga kopplingen till den stavformiga lasten.

Alla fyra "störmoderna" har variationer i axiell (z-) led, innebärande tendenser till ökning av värmningen vid periferin hos lasten.

I Genom anordningen i svenska patentskriften 78012804; införs möjligheten till förskjutningen av lasten parallellt med cylinderaxeln i radiell led, varigenom uppnås en viss ändring av grundsvängningens koppling till applikatorn. Denna ändring kan kompenseras enkelt genom känd teknik med en kopplingspinne (s.k. stub) 3 7910621-7 i den vågledare, som matar applikatorn.

Genom de praktiska ändringar, som gjorts av applikatorn och lastplaceringen i den jämfört med de teoretiska grundbetingelserna, blir utseendet hos den samman- lagrade fältbilden svår att beräkna. Det har därför kommit ifråga att även ändra applikatorns diameter och på empirisk väg uppnå en förbättring av applikatorn.

Denna ändring medför i princip en förskjutning av samtliga resonanser hos systemet - i praktiken således möjligheter till förändring av balansen mellan huvudmoden och övriga moder. Då samtliga ovan nämnda övriga moder ger en förstärkning av elektriska fältet i lastens periferi, bidrar de till en utjämning av sammanlagrade fältstyrkan och därmed värmningshastigheten över lastens hela tvärsnitt. Då endast de båda tillkommande moderna TMdlO och TMlll har variationer i vinkelled, men dessa är låsta i ett och sama läge relativt antennorganet, är fältbildsjustering möjlig att åstadkomma med endast ovan nämnda ändringar av röret i radiell led och appli- katorns diameter. En sådan justering innebär i allmänhet att arbetsfrekvensen hos mikrovägsgeneratorn inte motsvarar någon av de aktuella resonansfrekvenstopparna.

Såsom framgår av den svenska patentskriften nr 363 H62 blir emellertid godhetstalet (Q-värdet) förhållandevis lågt och därmed bandbredden, där god verkningsgrad erhålls, så stor, att man genom endast anpassningsjustering med ovan nämnda kopp- lingspinne i vågledaren kan uppnå tillräckligt god mikrovågsanpassning för erfor- derligt generatorfrekvensområde. Ändamålet med uppfinningen består i utförandet av en applikator, vars inre tvärsnittsdimensioner kan förändras, och anordningen för att möjliggöra detta är närmare definierad i kännetecknet av patentkravet l.

Ett utförande av applíkatorn enligt uppfinningen beskrivs i det följande med hänvisningar till bifogad ritning, som visar i fig. l en perspektivbild av applika- torn, vågledare och generator, fíg. 2 ett tvärsnitt genom applikatorn.

En apparat av genomströmningstyp för mikrovågsvärmning, baserad på teori om mikrovågsfältet enligt det föregående visas i fig. l. Lasten leds i ett rör l genom en cylindrisk applikator 2, försedd med gavlar 3, som genomgås av röret. Detta kan förskjutas i radiell riktning och genom sådan förskjutning kan fältbilden centreras till lastens axiella centrum. I det visade utförandet av applikatorn har förskjut- barhet av lasten åstadkomits medelst en fläns h på röret l vid vardera gaveln, där röret genomgår denna i ett relativt stort häl. Röret kan då förskjutas i sidled i detta hål och fixeras i ett inställt läge medelst ett par tillhållare S, som medelst skruvar häller flänsen tryckt mot gaveln. Rörets läge i ena gaveln kan ställas in oberoende av dess läge vid den andra gaveln. 1910621-7 D h Det tekniska utförandet av anordningar: för justering av applikatorns diameter visas på ritningen i form av en böjlig plåt 6, som fjädrande anligger mot applika- torns mantelyta 7 och insidorna av gavlarna. Plåten hålls på. plats av ett par justerbara skruvar 8, som genomgår var sitt. hål i mantelytan och har på ändarna muttrar 9, vilka kan lossas och dras åt, varvid plåten skjuts ifrån respektive dras upp mot mantelytan T. Längden av skruvarna anger hur långt plåtens läge kan ändras och därmed hur mycket applikatorrummets tvärsnitt kan förminskas. Eftersom den är anpassad för TM-moder, kommer ytströmmarna i dess insida att ha komponenter i axiell riktning, men icke i vinkelled. Detta innebäryatt speciella medel icke behöver tillgripas för god kontaktgivning mellan den rörliga plåten 6 och mantel- ytan T. Större krav på kontaktgivning ställs vid plåtens anliggning mot insidan av gavlarna 3, där plåten år slitsad i kanten, så att därigenom erhållna kontakttungor 10 kan glida mot gavelns insida vid förskjutningar mellan plåten och denna och där göra god kontakt. I Den nu tillförda egenskapen att ändra applikatorns tvärsnitt ger större frihet vid dimensionering av lasttvärsnittet, som nu inte längre strikt behöver följa formeln ur patentskriften 363 H62, dvs. radien av lasttvärsnittet = första minimet i firmktionen Jodz) . Jo* (fr) där r (v:¿.') I många. praktiska tillämpningar är lasttvärsnittet givet från början, eftersom det material, som skall värmas, har en bestämd tjocklek. Genom att då. utgå. från att applikatorn skall vara exempelvis en 'IMOZO-resonator, väljer man en något för stor diameter på applikatorbehållaren, än som enligt vanlig dimensionering av EIZNIOZO-resonator skulle väljas. Genom experimentella mätningar och justeringar instâlls på empirisk väg lastens läge i applikatorn (medelst flänsarna h) och applikatorrummets tvärsnitt (inställning av plåtens läge), så. att lastens värm- ningsbild i ett tvärsnitt av lasten blir rotationssymmetriskt, dvs. i vinkelled konstant. Såsom inledningsvis nämndes kan sedan anpassningsjusteríng medelst kopplingspinne i vågledaren utföras, så. att tillräckligt god mikrovågsanpassning av applikatorn till mikrovågsgeneratorn kommer till stånd.

Det beskrivna utförandet kan ses som ett exempel på. uppfinningen med reserve- tion för andra tänkbara. applikatoranordningar för variabel bestämning av tvär- snittet, vilket i och för sig inte behöver ha den visade cirkulära formen utan kan vara exempelvis en månghörning.

Claims (4)

P a t e n t k ra v

1. Genomströmningsvärmare av mikrovàgstyp, innehållande en cylindrisk mikro- vàgsapplikator, mikrovàgsledning med inmatningsanordning, mikrovagegenerator och traneportorgan för genomgående stavfel-mig last, belägen i närheten av applikatorne axiella centrum samt jueteringsorgan för inställning av lastene läge vid vardera gaveln av applikatorn, k ä n n e t e c k n a d därav, att applikatorn (2) är försedd med minst en mellan gavlarna (3) anordnad metallisk vägg (6), inställbar i radiell led för justering av applikatorns inre tvärsnitteyta.

2. Genomströmningsvärmare enligt patentkravet 1, k ä n n e t e c k n a d därav, att den inställbara väggen är placerad huvudsakligen diametralt i applikatorn i förhållande till inmatningsanordnlngen.

3. Genomströmníngsvârmare enligt patentkravet 1, k ä n n e t e c k n a d därav, att väggens inatällbarhet i radiell led är huvudsakligen likriktad med inställningerikt- ningen för laetens läge i de båda gavlarna.

4. Genometrömningsvärmare enligt patentkravet 1, k ä n n e t e c k n a d därav, att den inställbara väggena kanter mot gavlarna är slitsade för erhållande av god galvanlsk kontakt mellan väggen och gavlarna. 7910621 -7