УСТАНОВКА ДЛЯ ВЫСОКОЧАСТОТНОГО НАГРЕВА Российский патент 1996 года по МПК H05B6/64 

Изобретение относится к технике СВЧ, в частности к устройствам герметизации разъемных соединений в установках, использующих СВЧ-энергию для нагрева, и может найти применение в перерабатывающих отраслях пищевой промышленности, например при разжижении меда.

Одной из актуальных проблем при конструировании устройств, использующих СВЧ-нагрев, является повышение безопасности установки путем предотвращения утечки СВЧ-энергии из рабочей зоны через разъемные соединения. Известны конструкции затворов, принцип действия которых основан, например, на электрическом контакте разъемных элементов, на основании уплотнений из материалов, поглощающих СВЧ-излучение, на формировании в разъемных соединениях фильтрующих каналов [1]
Эти затворы обладают различной эффективностью применительно к конкретным устройствам.

Наиболее близким к изобретению является установка для высокочастотного нагрева, включающая металлическую емкость с горловиной, источник СВЧ-энергии, подсоединенный к волноводу, снабженному фланцем, элемент для герметичного сопряжения горловины емкости и волновода [2] Элемент для герметичного сопряжения горловины емкости и волновода выполнен в виде крышки, установленной с помощью зажимов. Крышка выполнена с отверстием под волновод. Последний своим фланцем подсоединен к фланцу устройства излучения, содержащего антенну (например, диэлектрическую, щелевую и пр.).

Такая установка не предотвращает утечки СВЧ-энергии через разъемное соединение крышка горловина емкости. Действительно даже при незначительных осевых смещениях крышки относительно горловины емкости или наличии деформации горловины, что неизбежно при многократном использовании емкости, происходит утечка СВЧ-энергии из рабочей зоны в окружающее пространство.

Основная задача, на решение которой направлено изобретение, заключается в предотвращении утечки СВЧ-излучения через разъемное соединение волновод горловина емкости, а следовательно, повышение безопасности установки для высокочастотного нагрева.

Решение поставленной задачи достигается тем, что в установке для высокочастотного нагрева, включающей металлическую емкость с горловиной, источник СВЧ-энергии, подсоединенный к волноводу, форма поперечного сечения выходного конца которого соответствует форме горловины, устройство для герметичного сопряжения горловины емкости с волноводом, согласно изобретению устройство для герметичного сопряжения горловины емкости с волноводом выполнено в виде трубы из проводящего материала с фланцем на одном конце и контактными лепестками по периметру на другом конце и установлено с гальваническим контактом лепестками в горловину емкости, а выходной конец волновода выполнен в виде контактных лепестков по периметру, выступающих за его фланец, и установлен в трубу с гальваническим контактом с лепестками трубы, при этом фланцы волновода и трубы разъемно соединены и по периметру каждого из них выполнены четвертьволновые дроссельные пазы, а дроссельный паз во фланце трубы закрыт проводящим кольцом с гальваническим контактом с горловиной емкости, причем контактные лепестки трубы из проводящего материала и волновода имеют длину, равную λ/4, а выходное отверстие дроссельного паза в обоих фланцах расположено на расстоянии от контактных лепестков, равном λ/4, где λ- длина волны, генерируемой источником СВЧ-энергии.

Благодаря тому, что устройство для герметичного сопряжения горловины емкости с волноводом выполнено в виде трубы из проводящего материала с фланцем на одном конце и контактными лепестками по периметру на другом конце и установлено с гальваническим контактом лепестками в горловину емкости, а выходной конец волновода выполнен в виде контактных лепестков по периметру, выступающих за его фланец, и установлен в трубу так, что контактные лепестки волновода находятся в гальваническом контакте с лепестками трубы, предотвращается утечка СВЧ-энергии через разъемное соединение волновод горловина емкости, Действительно, благодаря пружинным свойствам контактных лепестков обеспечивается надежное соединение волновода с трубой и трубы с горловиной емкости при их несоосности и угловом смещении, что по сравнению с прототипом значительно снижает утечку СВЧ-энергии из рабочей зоне. Если по какой-либо причине (например, срабатывании контактов) незначительная часть СВЧ-энергии все же просочится через каналы контакта лепестков трубы с горловиной или лепестков трубы с лепестками волновода, то она через дроссельные отверстия попадает в четвертьволновые дроссельные пазы, выполненные во фланцах трубы и волновода. Благодаря использованию указанных пазов, а также проводящего кольца, закрывающего паз во фланце трубы и находящегося в гальваническом контакте с горловиной емкости, реализована полная изоляция СВЧ-излучения из рабочей зоны. Четвертьволновые дроссельные пазы выполняют функцию электромагнитного управления для СВЧ-излучения. При этом экспериментально установлено, что наибольшей эффективности в предотвращении утечки СВЧ-энергии достигают тогда, когда длина контактных лепестков трубы и волновода равна λ/4. Именно в сочетании с четвертьволновыми дроссельными пазами, выполненными в обоих фланцах, они образуют структуры, обеспечивающие дополнительный электрический контакт между волноводом и горловиной емкости. Наибольшую эффективность как электромагнитный уплотнитель четвертьволновой паз имеет при расположении его входного отверстия на расстоянии от контактных лепестков, равном λ/4.

Сущность изобретения поясняется чертежом.

Установка для высокочастотного нагрева содержит металлическую емкость с горловиной 1, например, круглой формы, трубу 2 из проводящего материала с фланцем 3 и волновод 4, к которому подсоединен источник СВЧ-энергии (не показан), с фланцем 5. Форма поперечного сечения волновода 4 соответствует форме горловины 1. В данном случае использован волновод 4 круглого сечения. Труба 2 установлена с гальваническим контактом своими контактными лепестками 6, имеющими длину λ/4, в горловину 1 емкости. Волновод 4 установлен в трубу 2 своими контактными лепестками 7, выступающими за фланец 5 и имеющими длину, равную λ/4, так, чтобы был осуществлен гальванический контакт лепестков 7 с лепестками 6 трубы 2. При этом фланец 3 и фланец 5 разъемно соединены, например, болтовым соединением 8. Во фланцах 3 и 5 по периметру выполнены четвертьволновые дроссельные пазы 9 и 10 соответственно, входные отверстия 11 и 12 которых расположены на расстоянии от соответствующих контактных лепестков 6 и 7, равном λ/4. Дроссельные пазы 9 и 10 предназначены для предотвращения рассеивания СВЧ-энергии через разъемное соединение волновода 4 с горловиной 1 емкости. Кроме того, четвертьволновые дроссельные пазы 9 и 10 совместно с соответствующими им контактными лепестками 6 и 7, имеющими длину, равную четверти длины волны, генерируемой источником, образуют структуры, обеспечивающие дополнительный электрический контакт между волноводом 4 и горловиной 1 емкости. Дроссельный паз 9 закрыт проводящим кольцом 13, обеспечивающим дополнительный гальванический контакт фланца 3 с горловиной 1 емкости.

Предлагаемая установка для высокочастотного нагрева работает следующим образом.

В горловину 1 емкости с продуктом для нагрева, например медом, устанавливают контактными лепестками 6 трубу 2 из проводящего материала. В трубу 2 контактными лепестками 7 устанавливают волновод 4. Фланец 3 трубы 2 и фланец 5 волновода 4 соединяют, например, болтовым соединением 8. После этого по волноводу 4 от источника подается СВЧ-энергия в металлическую емкость с горловиной 1. В случае просачивания СВЧ-энергии через разъемное соединение контактных лепестков 6 с горловиной 1 или соединение контактных лепестков 6 с контактными лепестками 7, которое может произойти, например, при срабатывании контактов от многократного использования трубы 2, она попадает в дроссельные пазы 9 и 10 соответственно через их входные отверстия 11 и 12 и не рассеивается из рабочей зоны в пространство. Проводящее кольцо 13 обеспечивает гальванический контакт фланца 3 с горловиной 1 емкости. Таким образом, установка для высокочастотного нагрева согласно изобретению предотвращает утечку СВЧ-энергии из рабочей зоны и обеспечивает безопасность установки.

Использование: в технике СВЧ, в частности в устройствах герметизации разъемных соединений в установках, использующих СВЧ-энергию для нагрева. Сущность изобретения: установка для высокочастотного нагрева продукта в металлической емкости включает устройство для герметичного сопряжения горловины емкости с волноводом от источника СВЧ-энергии, выполненное в виде трубы из проводящего материала с фланцем и контактными лепестками по периметру, имеющему длину, равную 1/4 длины волны, и установленное с гальваническим контактом лепестками в горловину емкости, при этом выходной конец волновода, имеющий фланец, выполнен в виде контактных лепестков, имеющих длину, равную 1/4 длины волны, по периметру и установлен в цилиндр с гальваническим контактом, причем фланцы цилиндра и волновода разъемно соединены. В обоих фланцах выполнены дроссельные четвертьволновые пазы по периметру. При этом входное отверстие дроссельного паза расположено на расстоянии от лепестков, равном 1/4 длины волны. Паз во фланце цилиндра закрыт проводящим кольцом с гальваническим контактом с горловиной емкости. 2 з. п. ф-лы, 1 ил.

1. УСТАНОВКА ДЛЯ ВЫСОКОЧАСТОТНОГО НАГРЕВА, включающая металлическую емкость с горловиной, источник СВЧ-энергии, подсоединенный к волноводу, снабженному фланцем, элемент для герметичного сопряжения горловины емкости и волновода, отличающаяся тем, что элемент для герметичного сопряжения горловины емкости и волновода выполнен в виде трубы из проводящего материала с фланцем на одном конце и контактными лепестками по периметру на другом конце и расположен в горловине емкости с обеспечением гальванического контакта, а выходной конец волновода, форма поперечного сечения которого соответствует форме горловины, выполнен в виде контактных лепестков по периметру, выступающих за его фланец, и расположен в трубе с обеспечением гальванического контакта с лепестками трубы, при этом фланцы волновода и трубы соединены между собой, по периметру каждого из них выполнены четвертьволновые дроссельные пазы, а дроссельный паз во фланце трубы закрыт проводящим кольцом, которое установлено с обеспечением гальванического контакта с горловиной емкости. 2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что контактные лепестки трубы и выходного конца волновода имеют длину λ/4, где λ- длина волны источника СВЧ-энергии. 3. Установка по п.1, отличающаяся тем, что входные отверстия дроссельных пазов в обоих фланцах расположены на расстоянии от контактных лепестков, равном λ/4.