УСТРОЙСТВО ВВОДА И РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ЭНЕРГИИ ДЛЯ СВЧ-ПЕЧИ Российский патент 1997 года по МПК H05B6/72 

Изобретение относится к производству и использованию бытовых сверхвысокочастотных печей, в частности микроволновых печей, работающих в диапазоне частот 2375 2450 МГц и применяемых на кухне для приготовления пищи и переработки, в частности сушки сельскохозяйственной продукции.

Известны бытовые СВЧ-печи, в которых магнетрон размещается на верхней или боковой стенке рабочей камеры, при этом часть рабочей камеры отделяется перегородкой или поддоном из радиопрозрачного материала для предохранения антенны магнетрона от попадания на нее паров от обрабатываемой пищи и механических воздействий.

Для равномерного нагрева продукта в рабочей камере или в пространстве, отделенном радиопрозрачной перегородкой, размещают дисектор (мешалку), приводимый во вращение от специального электродвигателя или от потока воздуха, с частотой 10-60 об/мин. Электромагнитные волны отражаются от лопастей дисектора, происходит непрерывное изменение картины электромагнитного поля в рабочей камере СВЧ-печи. (Некрутман С.В. Сверхбыстрая кулинария или СВЧ-печь в вашем доме. М. Агропромиздат, 1988, с.32-33).

Недостатком такой конструкции ввода и распределения СВЧ-энергии является то, что часть пространства рабочей камеры не используется, так как оно занято дисектором, а для привода дисектора требуется дополнительно механическая энергия.

Известна также компоновка СВЧ-печи, при которой ввод СВЧ-энергии в рабочую камеру осуществляется через волновод. Волновод представляет собой металлическую трубу прямоугольного сечения, размеры ее зависят от частоты передаваемого по волноводу электромагнитного поля и принятой компоновочной схемы. В начале волновода устанавливают магнетрон, противоположная открытая сторона волновода через флянец соединена с одной из стенок волновода. Выход излучателя обычно прикрывается радиопрозрачной перегородкой (предохранительным ограждающим экраном) или поддоном с дисектором.

Вместо дисектора в рабочей камере СВЧ-печи может использоваться вращающийся или качающийся столик, на который устанавливают посуду с обрабатываемым продуктом. В течение тепловой обработки происходит движение продукта через зоны различной интенсивности нагрева, в итоге изделие нагревается равномерно (там же, с.34-36).

Недостатком подобной конструкции является то, что вращающийся или качающийся столик занимает часть объема рабочей камеры, а для его привода требуется дополнительный электропривод.

Задача изобретения предложение конструкции, обеспечивающий ввод СВЧ-энергии в рабочую камеру микроволновой печи и равномерное распределение ее по объему рабочей камеры при минимальных габаритах распределительного устройства, отсутствие дополнительного привода для распределителя СВЧ-энергии и возможность установки нового устройства в серийные печи с минимальными затратами.

Задача решается тем, что распределитель СВЧ-поля установлен на радиопрозрачной перегородке, закрывающей окно излучателя в стенке рабочей камеры, и выполнен в виде вибраторов, например полуволновых, расположенных в плоскостях, параллельных вектору электрического поля излучателя вне излучающего окна и смещенных относительно фазового центра излучателя на расстояния, определяемые по формуле

где λ длина волны колебаний генератора;
n=2; 3; 4, до 8,
при этом число вибраторов m, установленных на прозрачной перегородке, составляет от 1 до 7, а сама радиопрозрачная перегородка выполнена в виде предохранительного радиопрозрачного экрана в форме плоского колпака, причем плоскость, на которой размещаются вибраторы, удалена от плоскости окна в стенке рабочей камеры на расстояние h, составляющее от

где λ длина волны колебаний генератора,
при этом радиопрозрачный предохранительный экран (колпак), на котором размещены вибраторы, имеет элементы центровки для его правильной установки относительно фазового центра окна-излучателя и выполняет одновременно несколько функций: защищает волновод от попадания в него паров влаги из нагреваемого продукта механических повреждений, а также служит основанием ля размещения перемешивающего СВЧ-поля устройства, обеспечивая заданное положение вибраторов относительно излучателя и рабочей камеры.

На фиг.1 изображено устройство ввода и распределения энергии для СВЧ-печи, вид сбоку в разрезе; на фиг.2 вид по стрелке А на фиг.1 (на колпак предохранительного радиопрозрачного экрана, пунктиром показано окно-излучатель в стенке рабочей камеры СВЧ-печи и обозначен фазовый центр излучателя).

Устройство ввода и распределения энергии для СВЧ-печи установлено на стенке 1 рабочей камеры (в изображении на верхней стенке), в которой имеется излучатель 2 (окно) с точкой фазового центра 0. К окну 2 подходит волновод 3 от магнетрона (не показано). Излучатель 2 (окно) закрывается радиопрозрачным экраном-колпаком 4, в данном случае круглой формы, на плоскости которого размещены вибраторы 5 (изображены два полуволновых вибратора).

Радиопрозрачный предохранительный экран-колпак 4, на плоскости которого установлены вибраторы 5, имеет высоту h и элементы центровки 6, выполненные в виде асимметричных отверстий и позволяющие установить колпак 4 относительно фазового центра 0 излучателя 2 только в определенном положении.

Устройство ввода и распределения энергии для СВЧ-печи работает следующим образом.

В рабочую камеру СВЧ-печи загружают продукты, закрывают дверцу, набирают программу работу (режим работы и время), включают генератор. При включенном генераторе по волноводу 3, закрепленному на стенке 1 рабочей камеры, подается СВЧ-энергия, которая через окно-излучатель 3 поступает в камеру и возбуждает камеру и вибраторы. Так как вибраторы расположены на расстояниях и т.д. от фазового центра (первичного излучателя), то фаза переизлученных колебаний отличается от первоначальных на 180; 270; 360^o, кроме того, фазовые центры вторичных излучателей разнесены в пространстве. Таким образом, суперпозиция излучаемых полей от основного излучателя (окна) и вторичных излучателей (вибраторов), расположенных вне излучающего окна, дает в конечном счете равномерное распределение энергии по объему рабочей камеры. Эффект равномерного СВЧ-поля в рабочей камере микроволновой печи создается за счет рационального подбора места положения вибраторов, их типа и количества.

Предложенные определяющего устройства параметры, указывающие положение вибраторов относительно фазового центра излучателя на расстояния в плоскости, параллельной плоскости поля излучателя, удаленные от плоскости окна на расстояние h от , и количество вибраторов от 1 до 7 проверены на экспериментальных образцах микроволновых печей. Они согласуются с существующей теорией возбуждения полей в замкнутых прямоугольных резонаторных СВЧ-камерах нагрева, которыми являются рабочие камеры бытовых СВЧ-печей.

Проверки предложенного устройства проводились с СВЧ-печами марки "Титан" объемом рабочей камеры 32 дм³ и максимальной передаваемой мощностью 600 Вт в соответствии с требованиями и методикой (Отраслевой стандарт ОСТ 11 0367-86 "Печи СВЧ бытовые. Общие технические условия", с.6 19), а также руководствуясь французским стандартом (I ЕС 705/1988, с.16).

По результатам измерений равномерности СВЧ-поля в рабочей камере СВЧ-печи "Титан", оборудованной устройством ввода и распределения энергии, предложенной конструкции, коэффициенты равномерности лежали в пределах от 0,8 до 0,95, что отвечает требованиям ОСТ 11 0367-86 и может использоваться в бытовых СВЧ-печах.

Предложенными устройствами ввода и распределения энергии для СВЧ-печи планируется оборудовать бытовые СВЧ-печи "Титан", разработанные в г. Екатеринбурге, что позволит за счет снятия поддона с дисектором увеличить объем рабочей камеры на 10-12% снизить затраты на комплектацию печи, не ухудшая равномерность нагрева продуктов в СВЧ-печи и упрощая обслуживание рабочей камеры при повышении надежности ее работы.

Изобретение относится к производству и использованию бытовых СВЧ-печей, применяемых для приготовления пищи и переработки, в частности сушки сельскохозяйственной продукции. Сущность: бытовая СВЧ-печь оборудуется распределителем СВЧ-поля в виде вибраторов, расположенных на радиопрозрачном предохранительном экране-колпаке, закрывающем излучатель волновода, причем число вибраторов составляет от 1 до 7. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Устройство ввода и распределения энергии для СВЧ-печи, включающее волновод, подающий СВЧ-энергию от магнетрона к рабочей камере, излучатель, расположенный в конце волновода и выполненный в виде окна в стенке рабочей камеры, радиопрозрачный предохранительный экран, закрывающий окно излучателя со стороны рабочей камеры, и распределитель СВЧ-поля, отличающееся тем, что распределитель СВЧ-поля выполнен в виде вибраторов, расположенных вне излучающего окна в плоскостях, параллельных плоскости вектора электрического поля излучателя и смещенных относительно фазового центра излучателя на расстояния, определяемые по формуле
l_m= λ_n/4,
где l_m расстояние от фазового центра до вибратора m;
m номер вибратора;
λ - длина волны колебаний генератора;
n 2, 3, 4. до 8. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в качестве вибраторов использованы полуволновые вибраторы, располагаемые на радиопрозрачном предохранительном экране, закрывающем окно излучателя, причем число вибраторов m составляет от одного до семи. 3. Устройство по пп.1 и 2, отличающееся тем, что радиопрозрачный предохранительный экран излучателя выполнен в виде колпака и имеет плоскость для установки вибраторов, удаленную от плоскости расположения окна излучателя в стенке рабочей камеры на расстояние h от λ/8 до λ/4, где λ - длина волны колебаний генератора, при этом предохранительный радиопрозрачный экран имеет элементы центровки колпака относительно окна излучателя.