СВЧ НАГРЕВАТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО Российский патент 1996 года по МПК H05B6/64 

Изобретение относится к области использования энергии СВЧ для нагрева и может быть применено в печах СВЧ.

Известны схемы питания магнетрона для СВЧ-нагрева [1] содержащие источник питания, конденсатор, диод, трансформатор, выключатель, магнетрон и нагрузку.

Недостатком этих схем является то, что в них отсутствует возможность автоматической регулировки импульсной мощности, подводимой к магнетрону, и не обеспечивается возможность изменения частоты (фазы) выходного колебания СВЧ, приводящего к изменению граничных условий в камере нагрева и получению более равномерного распределения поля в ней.

Из известных устройств наиболее близким по технической сущности и функциональному назначению является устройство, описанное в [2] и содержащее источник питания переменного напряжения, выключатель, трансформатор, во вторичную обмотку которого включаются последовательно конденсатор и высоковольтный диод. Магнетрон включается параллельно диоду, таким образом на магнетрон подается пульсирующее напряжениие с удвоенной амплитудой, а магнетрон работает на нагрузочную камеру.

Недостатком прототипа также является отсутствие автоматической регулировки импульсной мощности, подводимой к магнетрону, и невозможность изменения частоты (фазы) в выходном колебании СВЧ.

Целью изобретения является обеспечение автоматической регулировки импульсной мощности, подводимой к магнетрону, при одновременном изменении частоты (фазы) в выходном колебании СВЧ на выходе магнетрона за счет более равномерного распределения поля (нагрева) в нагрузочной (нагревательной) камере.

Цель достигается за счет того, что в СВЧ-нагревательное устройство, содержащее источник переменного напряжения, выключатель, трансформатор, конденсатор, диод, магнетрон и нагрузочную камеру, при этом первый вывод источника питания подключен к перовому выводу выключателя, второй вывод которого соединен с первым выводом первичной обмотки трансформатора, второй вывод которой подключен к второму выходу источника питания, дополнительная обмотка трансформатора шунтирует нить накала магнетрона, первый вывод вторичной обмотки трансформатора подключен к первому выводу конденсатора, второй вывод которого подключен к аноду диода и катоду магнетpона, катод диода соединен с n-м выводом вторичной обмотки трансформатора, анод магнетрона соединен с общей точкой схемы, а выход магнетрона нагружен на нагрузочную камеру, дополнительно введены n-1-го переключателей и таймер, при этом второй вывод вторичной обмотки подключен к первому выводу n-1-го переключателя, n-1-й вывод вторичной обмотки соединен с первым выводом второго переключателя, а n-й вывод вторичной обмотки трансформатора подключен к первому выводу первого переключателя, при этом вторые выводы переключателей подключены к соответствующим выходам таймера, а третьи выводы переключателей соединены с общей точкой схемы. Сравнение с техническими решениями, известными из опубликованных источников информации, показывает, что заявляемое техническое решение обладает новизной и имеет изобретательский уровень.

На чертеже представлена принципиальная схема СВЧ-нагревательного устройства.

Устройство содержит источник 1 переменного напряжения, первый вывод которого подключен к первому выводу выключателя 2, второй вывод которого соединен с первым выводом первичной обмотки 3 трансформатора 4, второй вывод обмотки 3 подключен к второму выводу источника 1, дополнительная обмотка 5 трансформатора 4 шунтирует нить накала магнетрона 6, первый вывод вторичной обмотки 7 трансформатора 4 подключен к первому выводу конденсатора 8, второй вывод которого подключен к аноду диода 9 и катоду магнетрона 6, катод диода 9 соединен с n-м выводом обмотки 7 трансформатора 4, второй вывод обмотки 7 подключен к первому выводу n-1-го переключателя 10, n-1-й вывод обмотки 7 соединен с первым выводом второго переключателя 11, а n-й вывод обмотки 7 подключен к первому выводу первого переключателя 12, при этом вторые выводы переключателей подключены к соответствующим выходам таймера 13, а третьи выводы переключателей и анод магнетрона 6 соединены с общей точкой схемы, выход СВЧ-энергии магнетрона 6 соединен с нагрузочной камерой 14.

Устройство работает следующим образом.

В статическом состоянии источник 1 питания не нагружен, напряжение на обмотках 3, 5, 7 трансформатора 4 близко к нулю. При замыкании выключателя 2 напряжение прикладывается к обмотке 3 и передается на обмотки 5, 7 трансформатора 4. При этом напряжение с обмотки 5 обеспечивает готовность магнетрона к работе. Вторичная обмотка 7, конденсатор 8 и диод 9 образуют удвоитель напряжения. При этом в зависимости от того, с какого выхода таймера 13 от первого до n-1-го, приходит управляющий сигнал, будет открыт один из n-1 переключателей, повышающий или понижающий коэффициент трансформации. Таким образом в зависимости от временного закона изменения сигналов с выходов таймера 13 будет изменяться и амплитуда модулирующего напряжения магнетрона и, следовательно, регулироваться величина импульсной мощности СВЧ на выходе магнетрона.

Регулировка выходной мощности (тока) магнетрона за счет электронного смещения частоты (фазы) в магнетроне позволяет получить более равномерное распределение поля в нагрузочной камере магнетрона. В данном случае закон изменения управляющих сигналов, приходящих с таймера 13, может носить случайный характер и, следовательно, в нагрузочной камере будет постоянно изменяться положение узлов и пучностей энергии СВЧ, что приводит к общему более равномерному распределению поля в камере и более равномерному нагреву продукта, находящегося в камере.

Использование заявляемого технического решения позволяет реализовать поставленную задачу обеспечить регулировку как подводимой, так и выходной импульсной мощности СВЧ с одновременным изменением частоты (фазы) в выходном колебании СВЧ, приводящим к более равномерному распределению поля и более равномерному нагреву в нагрузочной камере. Применение предлагаемого изобретения позволит в ряде случаев, отказаться от перемещения продукта в рабочей камере или перемешивания СВЧ-поля в ней (необходимого для получения более равномерного нагрева).

Использование: в устройствах, использующих СВЧ для нагрева, в том числе в печах СВЧ. Сущность изобретения: для автоматической регулировки импульсной мощности, как подводимой, так и на выходе магнетрона, и одновременного изменения частоты (фазы) в выходном колебании СВЧ на выходе магнетрона, приводящего к более равномерному распределению поля в нагрузочной камере, в СВЧ-нагревательное устройство дополнительно введены n-1 переключателей и таймер. Устройство позволяет также автоматически регулировать импульсную подводимую и выходную мощность с одновременным изменением частоты (фазы) в выходном колебании СВЧ. 1 ил.

СВЧ НАГРЕВАТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО, содержащее источник питания переменного напряжения, выключатель, трансформатор, конденсатор, диод, магнетрон и нагрузочную камеру, при этом первый вывод источника питания подключен к первому выводу выключателя, второй вывод которого соединен с первым выводом первичной обмотки трансформатора, второй вывод которой подключен к второму выводу источника питания, дополнительная обмотка трансформатора шунтирует нить накала магнетрона, первый вывод вторичной обмотки трансформатора подключен к первому выводу конденсатора, второй вывод которого подключен к аноду диода и катоду магнетрона, анод которого соединен с общей точкой, катод и диод соединен с n-м выводом вторичной обмотки трансформатора, а выход магнетрона нагружен на нагрузочную камеру, отличающееся тем, что введены n-1 переключателей и таймер, при этом второй вывод вторичной обмотки подключен к первому выводу (n - 1)-го переключателя, (n - 1)-й вывод вторичной обмотки соединен с первым выводом второго переключателя, а n-й вывод вторичной обмотки трансформатора подключен к первому выводу первого переключателя, при этом вторые выводы переключателей подключены к соответствующим выводам таймера, а третьи выводы переключателей соединены с общей точкой схемы.