SE439092B - Inmatnings- och utjemningsanordning i mikrovagsugnar - Google Patents

Description

soo6994-1 2 Genom US patentskriften 4 185 181 är också en konstruktion känd, vilken innefattar ett roterbart antennelement för utsändning av en polariserad våg.

Antennelementet är uppburet av en roterbar arm, som samtidigt tjänar som trans- missionsledning för att mata energi till antennelementet. Detta innebär bl a en relativt komplicerad vågledartransmission. Ändamålet med föreliggande uppfinning är att åstadkomna en mikrovågsugn med ett energiutjämningsarrangemang som innefattar en roterande kropp belägen framför en matningsöppning, i synnerhet en roterbar slitsad skiva, vilket ar- rangemang är enkelt och billigt men som trots detta ger en förbättrad utjäm- ningseffekt jämfört med konventionella arrangemang.

Enligt uppfinningen uppnås detta därigenom, att i en mikrovågsugn av in- ledningsvis beskrivet slag den roterbara skivan är så dimensionerad och belägen i förhållande till kavitetsväggen med utmatningsöppningen att mellan skivan och väggen bildas en transmissionsbana där mikrovågsenergin utbreder sig radiellt i alla riktningar från den centralt belägna utmatningsöppningen, vilken skiva nära periferin har slitsar som sträcker sig transversellt i förhållande till de radiellt gående transmissionsbanorna för att koppla ut en del av den energi som fortplantar sig i nämnda utrymme mellan skivan och väggen till kaviteten, medan den återstående energin fortsätter mot skivans periferi för att stråla in i kaviteten via mellanrummet mellan skivans periferi och närstående kavitetsvägg, samt att skivan är excentriskt lagrad för att åstadkomma en periodisk variation med tiden både av den energi som kopplas genom slitsarna och den energi som strålar in i kaviteten via nämnda mellanrum samt därjämte en periodisk föränd- ring av resonansförhållandena i kaviteten.

Detta arrangemang med ett smalt spaitformigt utrymme, som fortplantar mik- rovågsenergi från matningsöppningen, samt transversella slitsar i den roterande skivan för att koppla energi från nämnda utrymme in i kaviteten i kombination med den excentriska lagringen av skivan ger genom val av olika parametrar, i första hand skivans utformning avseende antalet, storleken och placeringen av slitsarna, möjlighet att uppnå en praktiskt taget fullständigt jämn energiför- delning i kaviteten oberoende av storleken och placeringen av belastningen.

För att förbättra utjämningseffekten kan slitsarna vara placerade på olika radiella avstånd från skivans centrum och ha en längd, som överstiger en kvarts våglängd av arbetsfrekvensen och t ex formade som cirkelbågar. 8006994-1 Uppfinningen åskâdliggöres å bifogade ritningar, där fig 1 visar en för- enklad perspektivvy, delvis i fonm av en röntgenbild, av en ugnskavitet med ett inmatningssystem enligtïuppfinningen men utan magnetron och övrig hjälpappara- tur och utan bärhylla, fig 2 visar ett vertikaltsnitt genom samma kavitet med biutrymmen med däri anbringad hjälpapparatur, bl a magnetronen, fig 3 visar ett horisontalsnitt genom kaviteten och biutrymmena, fig 4 visar en planvy i för- storad skala av en roterbar antennskiva som ingår i matningssystemet enligt uppfinningen, fig 5 visar ett del snitt genom centrala delen av antennski van och upphängningspinnen för att illustrera skivans lagring och fig 6 visar ett snitt genom en perifer del av antennskivan för att utvisa infästningen av vingarna som används för drivningen av skivan.

I fig 1 betecknar 10 en rektangulär ugnskavitet som begränsas av en bot- tenplât och takplåt 11 respektive 12, tvâ sidoväggar 13 respektive 14 samt en bakvägg och en frontvägg 15 respektive 16. I frontväggen finns en ej visad öpp- ning som är tillslutbar medelst en dörr för att medge tillträde till kavitetens inre. Såsom bäst framgår av fig 2 är en matningsvågledare 17 anordnad på under- sidan av kaviteten, vilken matningsvågledare med sin ena ände skjuter ut från kaviteten och in i ett vid sidan av kaviteten befintligt biutrymme 18. Den från kaviteten utskjutande änden av matningsvâgledaren 17 uppbär en magnetron 19, vars antenn 20 skjuter in i vågledaren genom ett i vâgledarens översida upp- taget hål 21. Den andra änden av vâgledaren sträcker sig in under kavitetens bottenplât något förbi centrum av kaviteten, där ett hål 22 är upptaget i väg- gen mellan kaviteten och vågledaren. Inuti kaviteten finns en bärhylla 23 av dielektriskt material och under hyllan finns en roterbart anordnad antennskiva 24 som är uppburen av en bärpinne 25 av dielektriskt matrial. Bärpinnen 25 är fast och skjuter ut från botten av vågledaren genom hålet 22 in i kaviteten. En bussning 26 av teflon är fäst på undersidan av antennskivan 24, vilken bussning anligger mot översidan av bärpinnen 25 för att bilda lagring för skivan 24, såsom komer att beskrivas närmare i anslutning till fig 5. Nära peri ferin av skivan 24 är ett antal slitsar utskurna, av vilka nâgra 27,28,29 är visade i fig 1 (även synliga i fig 3) och på skivans 24 undersida finns ett antal radi- ella vingar med ungefär jämn delning runt omkretsen. För tydlighets skull är endast några få vingar 30,31,32 inritade i fig 1 och 2, medan placeringen av samtliga vingar framgår av fig 3. Av fig 3 framgår också att det tidigare nämnda biutrymmet 18 förutom magnetronen 19 innehåller en transfonmator 33, medan fig 2 visar att det ovanför utrymmet 18 finns ytterligare ett biutrymme 34 som bl.a. innehåller en fläkt 35. I mellanväggen 35 mellan biutrymmena 18 'Vgslooiehe 94--M1Üi och 34 finns ett hål 37 beläget ungefär rakt ovanför transformatorn 33. Hålet 37 bildar luftinföringsöppning för kylluft som alstras av fläkten 35. Ett stort antal små hål 39 är upptagna i kavitetsväggen 14 ungefär mitt för magnetronen 19, genom vilka hål 39 kylluften kan strömma från utrymmet 18 in i kavitets- utrymmet 10. Utträdesöppningar 40 för kylluften är exempelvis upptagna i kavi- tetens takplât 12. Vidare finns en rad av små hål 41 upptagna längst ned i kavitetens sidovägg 14, vilka hål 41 förenar utrymmet 18 med utrymmet 42 mellan bärhyllan 23 och kavitetens bottenplåt 11. Ungefär diametralt mittemot hålen 41 finns en liknande hålrad 43 upptagen längst ned i sidoväggen 13. Hålraden 41 bildar införingsöppningar för en luftström från utrymmet 18 in i utrymmet 42, medan hålen 43 bildar utgångsöppningar för luftströmmen. Bärhyllan 23 sluter hermetiskt tätt mot kavitetsväggarna så att det nämnda spaltfonmiga utrymmet 42 under bärhyllan 23 bortsett från nämnda tillopps- och utlopps- öppningar är ett tillslutet utrymme. Biutrymet 18 som innehåller bl.a. magnetronen 19 och transformatorn 33 är likaledes bortsett från nämnda intags- och utgångsöppning- ar ett slutet utrymme.

Den cirkulära skivan 24 är enligt uppfinningen excentriskt lagrad, såsom framgår av fig 3, där skivans centrum är betecknat med 0 och rotationscentrat med C. Rotationscentrat C sammanfaller ungefär med mittpunkten av kavitetens bottenplåt och med mittpunkten av inmatningshålet 22. Vid rotation utför skivan 24 således en translatorisk rörelse i sitt eget plan med en maximal slaglängd av 2a, där a är avståndet mellan D och C, såsom är antytt i fig 3. De radiella vingarna på skivans undersida är därvid så anordnade att de samtliga har samma avstånd till rotationscentrat C. De enskilda vingarna kommer således att skjuta ut olika mycket från i skivans yttre omkrets, såsom ävenledes framgår av fig 3, där vingen 44 som ligger närmast skivans centrum 0 har sin ytterände i kant med skivans omkrets, medan den diametralt mittemot belägna vingen 45 skjuter ut maximalt eller en sträcka ungefär lika med 2a från omkretsen. Härigenom kommer alla vingarna att gå i ungefär samma bana relativt kavitetsväggarna. Hålraden 41 utgörande luftintag för utrymmet 42 under bärhyllan sträcker sig ungefär från mitten av kavitetsväggen i riktning framåt, medan hålraden 43 utgörande luftuttag sträcker sig ungefär från mitten av kavitetsväggen 13 i riktning bak- åt. Luftströmmen genom utrymmet 42 blir därigenom styrd i en något sned bana som går nära intill men vid sidan om skivans centrum.

I fig 4 visas en detaljerad vy av den roterbart lagrade skivan 24 i ett utföringsexempel. I detta exempel är förutom de redan nämnda slitsarna 27,28,29 sex ytterligare slitsar 46,47;48,49,50,51 upptagna i skivan nära dess periferi. 5 soo6994ái" Härvid bildar slitsarna 27,28,29 en grupp med den mittersta slitsen 28 liggande närmare skivans centrum 0 och de omgivande slitsarna 27,29 liggande närmare omkretsen, medan slitsarna 46,47,48 bildar en liknande grupp med mittslitsen 47 liggande närmare centrum och slitsarna 49,50,51 bildar en tredje likadan grupp med mittslitsen 50 närmast skivans centrum 0. Slitsarna har en längd som över- stiger Å/4, där Äär den mot arbetsfrekvensen svarande våglängden. I det givna exemplet är de slitsar som ligger närmast centrum något kortare än de utanför liggande slitsarna. Slitsarna tjänar såsom antennelement och längden av slit- sarna är anpassad till den energimängd som respektive slits skall transmittera.

För att åstadkomma utbalansering av skivan i förhållande till dess rotations- centrum C övergår de slitsar 47,48,49,50 som ligger på den halva av skivan som har störst avstånd till rotationscentrat C i radiella sektorformade urtagningar 52,53,54,55. Mellan slitsarna 48,49 finns dessutom två sektorformade urtagning- ar 56,57 och mellan slitsarna 47,48 respektive 49,50 finns en sektorformad ur- tagning 58 respektive 59. De radiellt anordnade, sektorformade urtagningarna ger inget bidrag till transmitteringen av energi genom skivan. Det har också visat sig att ett antennelement, t.ex. 47 eller 48 som övergår i en sådan sektorformad radiell urtagning transmitterar i huvudsak samma energi som ett liknande antennelement, såsom 28 eller 27, som ej övergår i en sådan radiell urtagning. Detta kan förklaras med att strömförträngning uppstår vid de stäl- len, där det finns sådana radiella urtagningar, så att den resulterande ström- men i radiell riktning blir praktiskt taget densamma oberoende av om det finns radiella urtagningar eller inte. För den slutliga utbalanseringen finns i exemplet slutligen två grupper av små cirkulära hål 60 respektive 61. De nämnda radiella urtagningarna 52 till 59 i kombination med hålgrupperna 60,61 är så dimensionerade och placerade att de tillsammans ger en exakt utbalansering av skivan relativt dess rotationscentrum C.

Den exakta utbalanseringen av skivan 24 möjliggör en mycket enkel lagring.

Ett exempel på en sådan lagring är visad i fig 5. Den innefattar den tidigare nämnda bussningen 26 av teflon, vilken är fäst på undersidan av skivan 24 kon- centriskt med det önskade rotationscentrat C. På sin undersida har bussningen 26 centralt ett nedsänkt parti 62 och i centrum ett genomgående hål 63. Bär- pinnen 25 som samverkar med lagerbussningen 26 har på sin övre ände ett utskju- tande stift 64 som vid monteringen föres in i hålet 63 i bussningen. Den utan- för det nedsänkta partiet 62 av bussningen 26 liggande ringformiga ändytan 65 kommer därvid till anliggning mot en motsvarande ringformig del av bärpinnens 25 ändyta. Lagret bildas således av de båda samverkande ändytorna av bussningen 8006994--4 6 26 och bärpinnen 25 i kombination med centreringsstiftet 64 som går in i hålet 63. Till följd av den exakta utbalanseringen av skivan 24 behövs inga extra åtgärder för att hindra skivan från att tippa.

Fig 6 visar ett enkelt utförande av en vinge för drivning av skivan 24 och dess montering i skivan. Vingen består enligt fig 6 av ett långsträckt blad 66 av dielektriskt material som vid ena änden övergår i en fjädrande hake 67. På sin översida har bladet 66 en utskjutande klack 68 bestående av en smal hals 69 och ett huvud 70. För att stabilisera vingen finns lämpligen också vid den ände där den elastiska haken 67 är belägen två utskjutande plattor, av vilka en 71 är synlig på ritningen. Vid de ställen där en vinge skall monteras på skivan 24 är denna försedd med två fästhål 72,73 av vilka det inre hålet är huvudsakligen cirkulärt och avpassat till haken 67, medan det yttre hålet består av en utvid- gad del 74 och en utåt avsmalnande del 75. Vid montering av vingen föres haken 67 underifrån in genom hålet 72 tills den griper om översidan av skivan. Där- efter pressas vingen radiellt inåt under böjning av den elastiska haken 67 och huvudet 70 föres underifrån genom det utvidgade partiet av hålet 73. När vingen sedan släppes återfjädrar den elastiska haken 67 så att den smala halsen 69 av klacken 68 pressas in i den avsmalnande delen av hålet 73. Efter monteringen anligger de plattformiga utsprången 71 mot skivans 24 undersida och ger stabi- litet åt vingen. 2 Funktionen är följande.

Då mikrovågsugnen kopplas till sin drivspänning börjar fläkten 35 att arbeta och alstrar ett övertryck i det slutna utrymmet 18. Därvid utbildas i runmet 18 en huvudluftström som sveper förbi transformatorn 33 och magnetronen 19. Luften pressas därefter genom hålen 39 in i kaviteten och lämnar kaviteten via hålen 40. Denna luftström svarar i huvudsak för kylningen av transformatorn 33 och magnetronen 19 samt ventilering av kavitetsutrymmet. Till följd av över- trycket inuti det slutna rurmnet 18 pressas också en liten luftström, c:a 10% av den totala luftströmmen, genom hålen 41 in i det slutna utrymmet 42 under bär- hyllan 23. Luften passerar tvärs genom rummet 42 och lämnar detsamma genom hålen 43. Genom det relativa läget av hålen 41 och 43 leds luftströmmen i en bana som går väsentligen radiellt i förhållande till skivan nära intill men vid sidan om skivans centrum, varvid luftströmmen till följd av den asymmetriska banan kommer att utöva en kraft på ett antal vingar, vilken kraft ger ett mo- ment i en och samma riktning relativt rotationscentrum. Till följd av kraften på vingarna under skivan 24 börjar denna skiva att rotera och fortsätter att rotera med en i huvudsak konstant, relativt låg hastighet i den genom pilen angivna riktningen så länge fläkten 35 arbetar. 8006994-1 När magnetronen kopplas till, kontinuerligt eller intermittent, matas energi via antennen 20 genom matningsvågledaren 17 och genom inmatningsöppning- en 22 in i utrymmet mellan den roterande antennskivan 24 och bottenplâten 11.

Energin fortplantar sig huvudsakligen radiellt genom nämnda spaltfonmiga utrym- me mellan skivan 24 och bottenplåten tills den kommer till slitsarna 27-29, 46-51. Varje sådan slits exciteras så att den tjänar som ett antennelement som strålar energi in i kaviteten. Till följd av skivans rotation och även transla- toriska rörelse till följd av den excentriska lagringen ändrar varje strålande antennslits ständigt läge inuti kaviteten, varigenom strålningsnvönstret inuti kaviteten ständigt ändras. Den energi som ej transmitteras genom antennslitsar- na fortsätter radiellt utåt till skivans 24 yttre omkrets där den resterande energin övergår i fri strålning och ger upphov till en excitering av själva ugnskaviteten. Denna excitering ger upphov till ett stående vågmönster inuti kaviteten. Till följd av skivans 24 ständigt ändrade läge både genom sin rota- tion och sin translatoriska rörelse kommer detta stående vågmönster att stän- digt utsättas för en variation i tiden. Båda dessa effekter, d.v.s. den direkta instrålningen med varierande antennelement och den föränderliga exciteringen av själva ugnsutrymmet, ger i kombination en mycket jämn uppvännning av en matvara som är placerad på bärhyllan oberoende av matvarans storlek och placering samt fördelning.

Inom uppfinningens ram kan skivan också ha slitsar som ligger närmare centrum av skivan och eventuellt är fördelade över hela skivan.

Claims (3)

sooe994-1 g å Patentkrav

1. Inmatnings- och utjämningsanordning i mikrovågsugnar innefattande en ugns- kavitet, en mikrovågskälla, en matningsledare för att koppla energi från mikro- vågskällan till kaviteten via en i en kavitetsvägg centralt belägen utmatnings- öppning samt en roterbar, slitsad ledande skiva belägen framför utmatningsöpp- ningen för att alstra en jämn energifördelning i kaviteten, k ä n n e t e c k- n a d av att den roterbara skivan är så dimensionerad och belägen i förhållan- de till kavitetsväggen med utmatningsöppningen att mellan skivan och väggen bildas en transmissionsbana där mikrovågsenergin utbreder sig radiellt i alla riktningar från den centralt belägna utmatningsöppningen, vilken skiva nära periferin har slitsar som sträcker sig transversellt i förhållande till de ra- diellt gående transmissionsbanorna för att koppla ut en del av den energi som fortplantar sig i nämnda utrymme mellan skivan och väggen till kaviteten, medan den återstående energin fortsätter mot skivans periferi för att stråla in i kaviteten via mellanrummet mellan skivans periferi och närstående kavitetsvägg, samt att skivan är excentriskt lagrad för att åstadkomma en periodisk variation med tiden både av den energi som kopplas genom slitsarna och den energi som strålar in i kaviteten via nämnda mellanrum samt därjämnte en periodisk förän- dring av resonansförhållandena i kaviteten.

2. Anordning enligt patentkrav l, k ä n n e t e c k n a d av att åtminsto- ne några siitsar har olika radiellt avstånd till centrum av skivan.

3. Anordning enligt patentkrav l-2, k ä n n e t e c k n a d av att slitsar~ na har formen av cirkelbågar. ..- . _ ..._ ' '- fr" -'1-»-=--.v.--f.~.-_~.-.~ -zr-wzun- :rm-r "