МАЛОГАБАРИТНАЯ БЫТОВАЯ СВЧ-ПЕЧЬ Российский патент 1994 года по МПК H05B6/64 

Изобретение относится к СВЧ-технике электрической обработки пищевых продуктов и других материалов и предназначена преимущественно для бытового применения.

Известна СВЧ-печь (микроволновая), содержащая корпус, внутри которого расположена нагревательная камера, задняя стенка которой выгнута (имеет изгиб) на внешнюю сторону и имеет вид полуцилиндра (в поперечном сечении - полукруг), который плавно соединяется с боковыми стенками, образуя V-образную форму. Внутри камеры смонтирован вращающийся столик, расположенный так, чо полукруглая задняя стенка проходит концентрически относительно оси вращения. СВЧ-энергия вводится в камеру нагрева через окно связи, расположенное на верхней стенке, к которому присоединен прямоугольный волновод окном в широкой стенке и имеющем скошенную тоpцевую стенку.

Вращение столика обеспечивается магнитным приводом, размещенным под нижней стенкой камеры нагрева.

Данная СВЧ-печь построена на традиционной основе, а новые отличительные признаки, например U-образная или полуцилиндрическая форма камеры нагрева и концентрическое расположение вращающегося столика, не улучшили электродинамические параметры, U-образная форма привела к большей концентрации СВЧ-энергии у загрузочного окна и, следовательно, у дверцы и таким образом ухудшила распределение поля. Относительная равномерность нагрева продукта может быть достигнута лишь за счет его вращения на столике.

Утечка СВЧ-энергии через зазоры между корпусом печи и дверцей при этом неизбежно возрастет. Электромагнитный привод лишь усложнил конструкцию СВЧ-печи. Основным недостатком этой СВЧ-печи (микроволновой), как и других, построенных по традиционной технологии, является то, что нагревательная камера, генераторный узел с волноводом и прочими элементами размещаются внутри достаточно громоздкого корпуса. На качество термообработки это не влияет, но велик расход металла, велики габариты печи и масса. Кроме того, традиционно применяемая дверца, закрывающая загрузочное окно камеры нагрева при термообработке продукта, нередко оказывается более сложной и трудоемкой, чем вся микроволновая печь. Например, дверное уплотнение между дверью и корпусом камеры нагрева содержит первое трубчатое емкостное уплотнение, имеющее внутренний металлический слой, окруженный внешним диэлектрическим слоем, которые при закрывании двери сжимаются, плотно соприкасаясь с корпусом. Дверца содержит второе дроссельное уплотнение с полостью определенной глубины. Во втором уплотнении выполнено отверстие, сообщающееся с зазором за пределами емкостного уплотнения. За пределами дроссельного уплотнения расположено упругое внешнее уплотнение, вносящее небольшой импеданс в переход за дроссельным уплотнением. Кроме того, имеются средства регулирования положения двери.

Предлагается малогабаритную СВЧ-печь с камерой нагрева, имеющей площадь для размещения нагреваемого продукта не мене той, что принято для выпускаемых промышленностью СВЧ-печей, такой же мощности, но более экономичную, т. е. более дешевую и более надежную. Для этого СВЧ-печь имеет единый с камерой нагрева корпус, к которому сзади присоединен блок генератора при помощи общей стенки, имеющей два симметрично расположенных окна связи. К окнам связи присоединено волноводное полукольцо, на оси симметрии которого в середину канала введен штыревой вывод энергии магнетрона. Передняя стенка камеры нагрева, содержащая дверцу, имеет изгиб на 90^о по радиусу, примерно равному ее высоте, образующему часть цилиндрической поверхности, плавно переходящей в плоскость верхней стенки. На торцах нижней и скругленных боковых стенок камеры и у трех соответствующих краев дверцы укреплены элементы полуволновых ловушек, повторяющих торцами изгибы дверцы, сопрягающиеся при ее закрывании. Эти элементы одновременно выполняют роль ребер жесткости.

На фиг. 1 показан схематично продольный разрез СВЧ-печи; на фиг.2 - вид сверху с разрезом генераторного блока по волноводному полукольцу; на фиг.3 - срез передней части СВЧ-печи с видом изнутри и сбоку.

Корпус малогабаритный бытовой СВЧ-печи 1 выполнен единым с камерой нагрева 2. Сзади к нему присоединен генераторный блок 3 при помощи общей стенки 4, в которой вырезаны два симметрично расположенных прямоугольных окна 5 и 6 (см. фиг.2). К окнам связи 5 и 6 присоединено волноводное полукольцо 7, на оси симметрии которого и в середине канала выполнено отверстие 8, в которое введен штыревой вывод энергии 9 магнетрона 10. Передняя стенка СВЧ-печи вместе с дверцей 11 имеет изгиб на 90^о по радиусу R примерно равному высоте камеры нагрева 1, образуя часть цилиндрической поверхности, плавно переходящей в горизонтальную поверхность верхней стенки корпуса.

На торцах нижней стенки 12 и скругленных боковых стенок, а также у трех соответствующих краев дверцы 11 укреплены элементы полуволновых ловушек 13 и 14. При этом элементы 13 имеют канавку 15, заполненную фторопластом, ширина которой примерно равна λ /4. Фторопластовое заполнение позволяет уменьшить электрический размер канавки в раз. Элементы 14 представляют собой пластинки шириной λ /4. Взаимодействие элементов 13 и 14 происходит при закрытой дверце 11. Элементы 16, укрепленные на торцах скругленных боковых стенок, выполнены так же, как элементы 13, но имеют изгибы, повторяющие своими торцами изгиб дверцы 11. На корпусе камеры нагрева несколько выше дверцы 11 укреплено решетчатое окно 17 для наблюдения за продуктом и вывода паров. Отметим, что изгиб передней стенки с дверцей указанного радиуса исключает отражение СВЧ-энергии к магнетрону, что повышает срок его службы и исключает необходимость использования балластной нагрузки.

Внутри генераторного блока 3 размещены силовой трансформатор 18 (см. фиг. 2), вентилятор 19 охлаждения магнетрона 10 и элементы электрической схемы. На фиг.3 показан срез передней части камеры нагрева 1 с видом изнутри с дверцей 11 и взаимное расположение элементов полуволновых ловушек 13, присоединенных к торцу нижней стенки, элементов 114, укрепленных на дверце, и элементов 16, укрепленных на торцах боковых стенок 20 и 21 с фторопластовым заполнением канавок 15.

Малогабаритная бытовая СВЧ-печь работает следующим образом.

Надо открыть дверцу 11 рукояткой 22, на днище 12 разместить продукт для термообработки и закрыть дверцу. При этом элементы полуволновых ловушек СВЧ-энергии 13 и 14 сомкнутся непосредственно у дверцы на расстоянии λ /4 от края, где ток равен или близок к нулевому значению, а напряжение максимально. Поскольку линии тока не разрываются, то излучение в окружающее пространство исключается. Для уменьшения размеров канавок (ширины) и исключения засорения элементов 13, они заполнены фторопластом 15. На участке шарнира открывания дверцы уплотнение обеспечивается металлической зубчатой тонкой пластинкой.

Затем при помощи пульта управления 23 устанавливают программу нагрева (или просто время нагрева) и включают магнетрон 10, СВЧ-энергия из волноводного полукольца 7 через окна связи 5 и 6 вводится в камеру нагрева 2. Магнетрон охлаждается при помощи вентилятора 19, а затем воздух проходит через множество отверстий в волноводное полукольцо 7 и через окна связи 5 и 6 - в камеру нагрева. Нагретый воздух насыщается паром, выделяемым из продукта, и выходит наружу через решетчатое смотровое окно 17. При этом он не мешает наблюдению за продуктом. Подсветка производится лампой накаливания, размещенной в нише между окнами связи, зарешетчатой стенкой (на чертеже не показана). По истечении установленного времени нагрева магнетрон отключается, и продукт может быть вынут из камеры нагрева. Преимущества данной СВЧ-печи можно охарактеризовать следующим: высота печи по крайней мере вдвое меньше традиционных; малая металлоемкость (расход металла в 2-2,5 раза меньшей); площадь, занимаемая продуктом, несколько больше, чем у традиционных СВЧ-печей; примененный ввод энергии в виде полукольца с двумя окнами связи обеспечивает многовидность СВЧ-колебаний и, следовательно, достаточно высокую равномерность нагрева без применения вращающегося столика; форма передней стенки с дверцей исключают отражение СВЧ-энергии к магнетрону, что делает ее особенно надежной; использование контактных элементов полуволновых ловушек СВЧ-энергии, разделенных между дверцей и стенками, позволяет снизить в несколько раз утечку СВЧ-энергии в окружающее пространство и сделать ее практически абсолютно безопасной; простота изготовления и изящество форм делают бытовую СВЧ-печь конкурентоспособной на любом рынке.

Использование: в СВЧ технике электрической обработки пищевых продуктов. Сущность изобретения: малогабаритная бытовая СВЧ - печь содержит камеру нагрева, магнетронный генератор, средства ввода СВЧ - энергии и защиты от излучения, единый с камерой нагрева корпус, к которому присоединен сзади блок генератора к общей стенке, содержащей два симметрично расположенных окна связи. Передняя стенка камеры нагрева вместе с дверцей имеет изгиб на 90 ° и плавно переходит в горизонтальную плоскость верхней стенки. На торцах нижней и скругленных боковых стенах и у трех соответствующих краев дверцы укреплены элементы полуволновых ловушек СВЧ - энергии, сопрягающихся при закрывании дверцы. Штыревой вывод энергии магнетрона введен в отверстие, выполненное на оси симметрии волноводного полукольца, концы которого присоединены к окнам связи на общей стенке камеры и генераторного блока. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. МАЛОГАБАРИТНАЯ БЫТОВАЯ СВЧ-ПЕЧЬ, содержащая камеру нагрева, снабженную дверцей, установленный в корпусе магнетронный генератор, связанный с камерой нагрева посредством средств ввода СВЧ-энергии, при этом первая из стенок камеры нагрева выполнена в виде части поверхности круглого цилиндра и плавно переходящей во вторую стенку камеры нагрева, и средства защиты, отличающаяся тем, что дверца выполнена в первой стенке камеры нагрева, а радиус круглого цилиндра равен расстоянию между второй и третьей, являющейся противоположной ей, стенками камеры нагрева, а часть поверхности круглого цилиндра составляет 1/4 от его поверхности, корпус магнетронного генератора, имеет общую стенку с камерой нагрева, в которой симметрично выполнены два окна, являющиеся средствами ввода СВЧ-энергии, средства защиты, выполненные в виде полуволновых ловушек СВЧ-энергии и расположены на торце третьей сопряженной с второй и скругленных боковых стенках и соответствующих краях первой стенки, при этом средства защиты одновременно являются ребрами жесткости. 2. Печь по п. 1, отличающаяся тем, что введен отрезок волновода, выполненный в виде полукольца, концы которого присоединены к окнам связи, выход магнетронного генератора выполнен в виде штыревого вывода энергии и расположен в отверстии, выполненном на оси симметрии волновода.