Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
СВЧ-ПЕЧЬ
СВЧ-ПЕЧЬ

СВЧ-ПЕЧЬ

Патент Российской Федерации
Суть изобретения: Изобретение относится к области СВЧ-техники и может быть применено для нагрева диэлектрических объектов, в частности пищевых продуктов. СВЧ-печь содержит рабочую камеру в форме параллелепипеда, снабженную дверцей, источник СВЧ-энергии, систему управления. В СВЧ-печь введена антенная решетка последовательного питания, выполненная в виде многомодового волновода прямоугольного сечения, часть нижней стенки которого, образующая верхнюю стенку рабочей камеры, снабжена равномерно распределенными щелевыми отверстиями. Один из концов многомодового волновода непосредственно сопряжен с источником СВЧ-энергии и может быть выполнен в виде фокусирующей системы, в фокусе которой установлен излучающий элемент источника СВЧ-энергии. СВЧ-печь обеспечивает получение заданного распределения СВЧ-энергии по объему рабочей камеры, в частности равномерного распределения, и упрощение изготовления устройства. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.
Поиск по сайту

1. С помощью поисковых систем

   С помощью Google:    

2. Экспресс-поиск по номеру патента


введите номер патента (7 цифр)

3. По номеру патента и году публикации

2000000 ... 2099999   (1994-1997 гг.)

2100000 ... 2199999   (1997-2003 гг.)
Номер патента: 2078403
Класс(ы) патента: H05B6/64, F24C7/02, F26B3/32
Номер заявки: 5063663/09
Дата подачи заявки: 29.09.1992
Дата публикации: 27.04.1997
Заявитель(и): Рыбинский завод приборостроения
Автор(ы): Гаврюшев Е.В.
Патентообладатель(и): Рыбинский завод приборостроения
Описание изобретения: Изобретение относится к области СВЧ-техники и может быть применено для нагрева диэлектрических объектов, в частности пищевых продуктов.
Известна конструкция СВЧ-печи с антенной камерой, антенной и прорезями для излучения СВЧ-энергии, содержащая рабочую камеру, по крайней мере одна из стенок которой имеет множество отверстий для излучения через них СВЧ-энергии (патент США N 3851133).
Однако конструкция СВЧ-печи сложна, так как имеет множество разнотипных конструктивных элементов, служащих для распределения СВЧ-энергии в антенной камере, а также движущиеся элементы в антенной камере. Кроме того, в данной конструкции имеется ограничение на высоту рабочей камеры.
Наиболее близкой к заявляемому устройству является СВЧ-печь, имеющая для равномерного распределения СВЧ-энергии в рабочей камере верхнюю стенку со множеством отверстий, к которой примыкает излучающая камера, в которую энергия от СВЧ-источника подается по волноводу через отверстие в стенке, параллельной стенке с отверстиями (заявка Японии N 51-14737, "Токке Кохо").
Недостатком такой печи является недостаточная равномерность распределения СВЧ-энергии по объему в излучающей камере, а следовательно, и в объеме рабочей камеры, которая обусловлена явлением дифракции падающей волны на отверстиях в параллельных пластинах (Вайнштейн Л.А. Электромагнитные волны. М. Радио и связь, 1988, с. 385, рис. 124, формулы 95.13; Марков Г.Т. Петров Б. М. Грудинская Г.П. Электродинамика и распространение радиоволн. М. Сов. радио, 1979, с. 260 273). Другим недостатком известной печи является технологическая сложность, обусловленная необходимостью монтирования металлической пластины внутри нагревательной камеры и применением дополнительной технологической операции изготовления и монтирования на камере волноводного тракта.
Задача создания предлагаемого технического решения получение заданного распределения СВЧ-энергии по объему рабочей камеры, в частности равномерного распределения, и упрощение изготовления устройства.
В СВЧ-печь, содержащую рабочую камеру в форме параллелепипеда, снабженную дверцей, источник СВЧ-энергии, систему управления, введена антенная решетка последовательного питания, выполненная в виде многомодового волновода прямоугольного сечения, часть нижней стенки которого, образующая верхнюю стенку рабочей камеры, снабжена равномерно распределенными щелевыми отверстиями, а один из концов многомодового волновода непосредственно сопряжен с источником СВЧ-энергии.
Сопряженный с источником СВЧ-энергии конец многомодового волновода выполнен в виде фокусирующей системы, в фокусе которой установлен излучающий элемент источника СВЧ-энергии.
Многомодовый волновод совмещает в себе функции тракта передачи энергии от СВЧ-источника в камеру и системы распределения энергии по объему камеры - антенной решетки последовательного питания, причем последнее обеспечивает возможность достаточно надежно и просто управлять распределением СВЧ-энергии по объему камеры путем изменения шага щелей и их длины, что влияет как на амплитуду и фазу возбуждаемых колебаний, так и на их тип, дополнительно увеличивая равномерность распределения СВЧ-энергии по объему камеры. При этом такая система возбуждения рабочей камеры позволяет получать заданное распределение СВЧ-энергии в камере с произвольными размерами. Согласование многомодового волновода антенны с СВЧ-источником осуществляется посредством установки излучающего элемента СВЧ-источника в фокусе фокусирующей системы, в виде которой выполнен один из концов многомодового волновода при неизменной высоте волновода верхняя и нижняя его стенки в месте установки источника СВЧ имеют форму гиперболы или близкую к ней, а также настройкой длины ближайших к СВЧ-источнику щелей и направлением оставшейся после прохода волновода СВЧ-энергии в камеру через открытый конец волновода, выполненный для этого с поворотом.
На фиг.1 представлена СВЧ-печь, разрез; на фиг.2 вариант выполнения фокусирующей системы: а) с образующей в виде гладкой гиперболической кривой; б) с образующей в виде ломаной кривой, аппроксимирующей гиперболу.
Печь содержит СВЧ-источник 1 с излучающим элементом 2, многомодовый волновод 3, в нижней стенке которого выполнен ряд отверстий 4 и 5, рабочую камеру 6, фокусирующую систему 7 (отверстие под излучатель СВЧ-источника, выполненное в фокусе фокусирующей системы).
Фокусирующая система выполнена в конце многомодового волновода и состоит из верхней и нижней взаимно параллельных стенок, имеющих форму согласно фиг. 2, и соединяющей их по контуру боковой стенки. С помощью фокусирующей системы формируется фронт падающей волны.
Отверстия 4 и 5 в совокупности образуют антенную решетку. При этом размерами щелей можно регулировать степень согласования волновода с СВЧ-источником. Отверстие 5 предназначено для отвода в камеру оставшейся после прохода по волноводу энергии.
Работает предлагаемая СВЧ-печь следующим образом.
Излучающий элемент 2 СВЧ-источника 1 и фокусирующая система формируют фронт падающей волны в многомодовом волноводе, который при прохождении участка волновода с щелями возбуждает их с амплитудами, соответствующими заданному размерами щелей закону распределения коэффициентов связи отдельных щелей с камерой. Неизлученная через эти щели энергия проходит через открытый в камеру конец волновода. Возбужденные щели антенной решетки переизлучают в рабочую камеру 6 с амплитудами и фазами, обусловленными их размерами и взаимным расположением, также формируя при этом фронт падающей волны в камере. Кроме такого фронта падающей волны в камере возникает система стоячих волн разного типа, уровня амплитуд, типы которых определяются размерами рабочей камеры, а также размерами и положением щелей антенной решетки на верхней стенке камеры.
Таким образом, задавая размеры и положение щелей антенной решетки, можно реализовать заданное распределение (в том числе и равномерное) СВЧ-энергии в объеме камеры. При этом предлагаемая СВЧ-печь, обеспечивая адекватность распределения СВЧ-энергии в камере требуемому закону распределения за счет режима бегущих волн (Марков Г.Т. Сазонов Д.М. Антенны. М. Энергия, 1975, с. 301, рис. 8-5) в нерезонансной волноводно-щелевой решетке последовательного питания, имеет значительно более простую конструкцию, а значит более надежную.
Проведены испытания макетов двух рабочих камер с габаритами:
длина 482 мм, высота 208 мм, глубина 356 мм, рассчитанной на одновременное приготовление двух блюд;
длина 350 мм, высота 258 мм, глубина 322 мм, рассчитанной на приготовление одного блюда.
В качестве СВЧ-источника использован магнетрон М-105-1 с рабочей частотой, равной 2450±50 МГц, что соответствует длине волны λв ≈ 122 мм.. В обоих макетах щелевые отверстия связи в части нижней стенки волновода расположены равномерно, разбиты на три группы, внутри которых все щели взаимно параллельны. Длина щелей составляет λв, ширина всех щелей равна 0,1λв. Центральная группа щелей расположена на продольной оси симметрии камеры и щели перпендикулярны ей. Щели из боковых групп выполнены с наклоном 60o к продольной оси симметрии камеры. Шаг щелей во всех группах составляет 80 мм, что соответствует наклону фронта падающей волны к поверхности антенной решетки 30o. Для печи, рассчитанной на одновременное приготовление двух блюд, число щелей 5 в группе, для печи, рассчитанной на приготовление одного блюда, число щелей 3 в группе. В обеих камерах симметрично относительно продольной оси камеры на расстоянии 80 мм от первой от магнетрона щели центральной группы прорезаны щели длиной 50 мм. Их длина была подобрана для согласования тракта с магнетроном.
Измерения коэффициента равномерности K температурного поля в камере проводились согласно ОТУ ОСТ 11.0367-86 "Печи СВЧ бытовые". При этом коэффициент равномерности K для камеры, рассчитанной на одновременное приготовление двух блюд, составляет 92% для камеры, рассчитанной на приготовление одного блюда, равен 94% что значительно превышает требование ОТУ к уровню данного параметра (K≥70%).
Согласование излучателя магнетрона с трактом и камерой контролировалось панорамным измерителем КСВнP2-78.
При этом: КСВf0±25 МГц ≅ 1,5 f0±50 МГц ≅ 1,90; КСВf0±25 МГц ≅ 1,45 f0±50 МГц ≅ 2,0.
Причем дополнительной настройки щелей для дальнейшего выравнивания уровня температурного поля в рабочей камере не проводилось, так как достигнут высокий уровень равномерности и при сохранении размеров щелей, равными друг другу.
Формула изобретения: 1. СВЧ-печь, содержащая рабочую камеру в форме параллелепипеда, снабженную дверцей, источник СВЧ-энергии, систему управления, отличающаяся тем, что в нее введена антенная решетка последовательного питания, выполненная в виде многомодового волновода прямоугольного сечения, часть нижней стенки которого, образующая верхнюю стенку рабочей камеры, снабжена равномерно распределенными щелевыми отверстиями, а один из концов многомодового волновода непосредственно сопряжен с источником СВЧ-энергии.
2. СВЧ-печь по п. 1, отличающаяся тем, что сопряженный с источником СВЧ-энергии конец многомодового волновода выполнен в виде фокусирующей системы, в фокусе которой установлен излучающий элемент источника СВЧ-энергии.