УСТРОЙСТВО ДЛЯ СВЧ НАГРЕВА Российский патент 1996 года по МПК H05B6/64 F24C7/02 F26B3/32 

Изобретение относится к высокочастотным нагревательным устройствам и может, в частности, использоваться в СВЧ-печах для приготовления пищи или ее разогрева.

Нагревательные устройства могут быть предназначены для тепловой обработки одного конкретного вида продукта или широкого набора продуктов. В первом случае форма и размеры камеры нагрева зависят от геометрической формы обрабатываемого изделия, его массы и диэлектрических характеристик. Устройство предназначено для обработки большого количества разнообразных по характеристикам продуктов.

Наиболее близкой по технической сущности к предложенному устройству является узкоспециализированная установка для микроволнового нагрева. Установка содержит камеру нагрева в форме цилиндра, коаксиальный фидер, подводящий энергию от генератора СВЧ к продукту, и антенну, образованную продолжением внутреннего проводника коаксиального фидера. В камере нагрева на строго определенном расстоянии от антенны располагается нагрузка в форме диска, заполненного водой. В цилиндрической камере нагрева в присутствии диска с водой создается электрическое поле видов ТМ₀₁₁ или ТМ₀₁₀ или комбинации этих видов.

В нагревательных установках для обработки широкого набора продуктов различной конфигурации и массы обычно используются многомодовые резонаторы, поперечные размеры которых составляют несколько рабочих длин волн. При использовании в качестве рабочих частот 433 и 915 МГц, разрешенных к применению в пищевой промышленности, габаритные размеры камер нагрева становятся неприемлемо большими.

Целью изобретения является уменьшение поперечных размеров камер нагрева, предназначенных для обработки разнообразных по характеристикам продуктов.

На чертеже изображено предложенное устройство для СВЧ-нагрева.

Оно содержит камеру нагрева 1, в которой размещается обрабатываемый продукт, отрезок коаксиального фидера 2, разомкнутый со стороны, примыкающей к камере нагрева, и коротко-замкнутый с противоположной стороны, диэлектрическую пластину 3, расположенную над разомкнутым концом коаксиального фидера внутри камеры нагрева 1, и элемент возбуждения 4 отрезка коаксиального фидера, через который энергия от СВЧ-генератора (на чертеже не показан) поступает в камеру нагрева.

В устройстве для СВЧ-нагрева максимальный внутренний размер внешнего проводника отрезка коаксиального фидера 2 составляет (0,23.0,48) λ где λ длина волны генератора, а максимальный внутренний размер камеры нагрева совпадает с максимальным внутренним размером внешнего проводника отрезка фидера или превышает его на величину не более 0,2 λПри этом поперечные размеры камер нагрева для рабочих частот 433 и 915 МГц не превышают и даже меньше поперечных размеров камер нагрева типа многомодовых резонаторов для частоты 2450 МГц. Отрезок коаксиального фидера имеет в поперечном сечении эллиптическую, круглую или прямоугольную форму. Поперечное сечение камеры нагрева имеет форму круга или эллипса и прямоугольника. Диэлектрическая пластина 3 толщиной (0,005.0,0) λ устанавливается в камере нагрева 1 непосредственно на разомкнутом конце отрезка коаксиального фидера или на расстоянии не более 0,2 λ от разомкнутого конца фидера. Элемент возбуждения 4 может выполняться емкостным, кондуктивным или индуктивным.

Устройство для СВЧ-нагрева работает следующим образом.

Размеры отрезка коаксиального фидера выбираются из условия распространения в коаксиале только низшего типа волны (ТЕМ) и размеров обрабатываемого продукта, которые не должны превышать размеров внешнего проводника коаксиала. При отсутствии обрабатываемого продукта КСВ на входе возбудителя равен бесконечности и излучение из открытого конца коаксиала не происходит. При расположении обрабатываемого продукта на диэлектрической пластине степень согласования определяется видом обрабатываемого продукта, геометрией коаксиала, камеры и пластины.

Таким образом, при распространении в отрезке коаксиального фидера волны ТЕМ обрабатываемый продукт при определенных условиях является нагрузкой, расположенной на его разомкнутом конце в камере нагрева 1.

Использование: в технике СВЧ. Сущность изобретения: устройство содержит СВЧ-генератор, камеру нагрева и отрезок коаксиального фидера, один конец которого закорочен, а другой разомкнут, причем отрезок коаксиального фидера соединен через элемент возбуждения с СВЧ-генератором и присоединен разомкнутым концом к камере нагрева, максимальный внутренний размер камеры нагрева равен максимальному внутреннему размеру внешнего проводника отрезка коаксиального фидера или превышает его не более чем на 0,2 λ, внутренний размер внешнего проводника отрезка коаксиального фидера составляет (0,23..., 48)λ. . Поперечное сечение отрезка коаксиального фидера может иметь форму круга или эллипса, или прямоугольника. Поперечное сечение камеры нагрева может иметь форму круга или эллипса, или прямоугольника. В камере нагрева размещена диэлектрическая пластина толщиной (0,005...0,55)λ, установленная непосредственно на разомкнутом конце отрезка коаксиального фидера или на расстоянии не более 0,2 λ от него. 1 ил.

1. Устройство для СВЧ-нагрева, содержащее СВЧ генератор, камеру нагрева и отрезок коаксиального фидера, один конец которого закорочен, а другой разомкнут, причем отрезок коаксиального фидера соединен через элемент возбуждения с СВЧ генератором и присоединен разомкнутым концом к камере нагрева, отличающееся тем, что максимальный внутренний размер камеры нагрева равен максимальному внутреннему размеру внешнего проводника отрезка коаксиального фидера или превышает его, но не более чем на 0,2 λ, где λ- длина волны СВЧ генератора, причем максимальный внутренний размер внешнего проводника отрезка коаксиального фидера составляет 0,23-0,48 λ.
2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что поперечное сечение отрезка коаксиального фидера имеет форму круга, или эллипса, или прямоугольника. 3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что поперечное сечение камеры нагрева имеет форму круга, или эллипса, или прямоугольника. 4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в камере нагрева размещена диэлектрическая пластина толщиной 0,005-0,05 λ, установленная непосредственно на разомкнутом конце отрезка коаксиального фидера или на расстоянии не более 0,2 λ от него.