RU121115U1

RU121115U1 - MICROWAVE

Info

Publication number: RU121115U1
Application number: RU2012109314/07U
Authority: RU
Inventors: Вячеслав Александрович Коломейцев; Александр Эдгарович Семёнов; Дмитрий Николаевич Никуйко
Priority date: 2012-03-12
Filing date: 2012-03-12
Publication date: 2012-10-10

Abstract

СВЧ-печь, включающая рабочую камеру, систему возбуждения электромагнитной энергии, имеющую общую стенку с рабочей камерой, источник СВЧ-энергии, расположенный в системе возбуждения, отличающаяся тем, что система возбуждения электромагнитной энергии находится снизу рабочей камеры и выполнена в виде прямоугольного рупора. A microwave oven including a working chamber, an electromagnetic energy excitation system having a common wall with a working chamber, a microwave energy source located in the excitation system, characterized in that the electromagnetic energy excitation system is located at the bottom of the working chamber and is made in the form of a rectangular horn.

Description

Полезная модель относится к области СВЧ-техники, а именно к устройствам, применяемым для нагрева диэлектрических объектов, в частности пищевых продуктов.The utility model relates to the field of microwave technology, namely, devices used for heating dielectric objects, in particular food products.

Известно устройство микроволновая печь для тепловой обработки продуктов (Патент №2257018, МПК: Н05B 6/64, опубл. 20.07.2005), содержащее камеру нагрева (КН) на внешней стороне верхней и боковой стенок которой установлен короткозамкнутый на конце Г-образный отрезок прямоугольного волновода для передачи энергии от микроволнового генератора к одномерной неэквидистантной антенне-возбудителю кругополяризованного поля в КН, представляющей собой четыре идентичных по характеристикам полосковые антенны круговой поляризации с несинфазной запиткой, расстояние между ними фиксировано. Антенны установлены внутри КН на ее верхней стенке и через коаксиально-волноводные переходы (КВП) подключены к отрезку прямоугольного волновода. Каждая полосковая антенна содержит дисковый излучатель (ДИ), который через металлические штыри подключен в центре к центральному проводнику коаксиального выхода КВП и на расстоянии 4/5 радиуса металлического диска к металлической пластине-экрану, которая установлена на внешних проводниках всех четырех КВП через круглые отверстия в пластине-экране с жестким неразъемным механическим соединением и хорошим гальваническим контактом по всему периметру внешнего проводника коаксиального выхода КВП. Пластина-экран не касается верхней стенки КН и является частью каждой полосковой антенны. ДИ полосковых антенн расположены в плоскости, параллельной верхней стенке КН.A device is known for a microwave oven for heat treatment of products (Patent No. 2257018, IPC: Н05B 6/64, published July 20, 2005), comprising a heating chamber (KN) on the outer side of the upper and side walls of which there is a short-circuited L-shaped segment of a rectangular a waveguide for transferring energy from a microwave generator to a one-dimensional non-equidistant circularly polarized field exciter antenna in a QW, which is four strip-shaped circularly polarized antennas with non-phase power supply, identical in characteristics, The charm between them is fixed. Antennas are installed inside the SC on its upper wall and are connected to a segment of a rectangular waveguide through coaxial waveguide transitions (CVC). Each strip antenna contains a disk emitter (DI), which is connected through the metal pins in the center to the central conductor of the coaxial output of the KVP and at a distance of 4/5 of the radius of the metal disk to the metal plate-screen, which is installed on the outer conductors of all four KVP through round holes in a plate-screen with a rigid one-piece mechanical connection and good galvanic contact around the entire perimeter of the external conductor of the coaxial output of the CVP. The screen plate does not touch the upper wall of the SC and is a part of each strip antenna. The IDs of the strip antennas are located in a plane parallel to the upper wall of the SC.

Однако недостатком данного устройства является невысокий уровень равномерности нагрева обрабатываемого материала. Так как возбуждение электромагнитного поля осуществляется с помощью полосковых антенн с верхней стенки рабочей камеры, то обрабатываемый материал, помещенный на дно камеры, находится в дальней зоне возбуждения. В этой зоне превалирующей является нормальная составляющая напряженности электрического поля, которая на границе раздела сред терпит разрыв, что и не позволяет добиться требуемого уровня равномерности нагрева. Данное устройство является технически сложной системой, так как необходимо учитывать электромагнитную совместимость систем возбуждения (полосковые антенны).However, the disadvantage of this device is the low level of uniformity of heating of the processed material. Since the excitation of the electromagnetic field is carried out using strip antennas from the upper wall of the working chamber, the processed material placed on the bottom of the chamber is located in the far excitation zone. In this zone, the normal component of the electric field strength prevails, which suffers a discontinuity at the interface, which does not allow achieving the required level of heating uniformity. This device is a technically complex system, since it is necessary to take into account the electromagnetic compatibility of excitation systems (strip antennas).

Известно также устройство для тепловой обработки пищевых продуктов (Патент №2279768, МПК: Н05B 6/64, опубл. 10.07.2006). Возбуждение электромагнитного поля в КН осуществляется посредством линейки из двух идентичных полосковых антенн круговой поляризации с излучателями в виде круглых металлических дисков, включенных неэквидистантно. Линейка этих антенн установлена внутри КН на ее боковой стенке, а ее продольная ось симметрии параллельна нижней стенке и находится на расстоянии 3/4 высоты КН от нее. На внешней стороне боковой стенки КН установлен коаксиальный двойной Т-мост, обеспечивающий подачу равных значений микроволновой мощности от генератора к полосковым антеннам.A device for heat treatment of food products is also known (Patent No. 2279768, IPC: H05B 6/64, published on July 10, 2006). The electromagnetic field in the SC is excited by a ruler of two identical circular polarized strip antennas with emitters in the form of round metal disks that are switched on non-equidistantly. The line of these antennas is installed inside the SC on its side wall, and its longitudinal axis of symmetry is parallel to the bottom wall and is located at a distance 3/4 of the height of the SC from it. A coaxial double T-bridge is installed on the outside of the side wall of the SC, providing equal microwave power from the generator to the strip antennas.

Недостатком данного устройства является то, что одностороннее боковое возбуждение может привести к равномерному нагреву только при вращении обрабатываемого материала на подложке, однако при этом сохраняется радиальная неравномерность поля. Достигнуть равномерности при таком способе возбуждения невозможно. При двухстороннем боковом возбуждении необходимо учитывать электромагнитную совместимость.The disadvantage of this device is that one-sided lateral excitation can lead to uniform heating only during rotation of the processed material on the substrate, however, this maintains a radial field unevenness. It is impossible to achieve uniformity with this method of excitation. With bilateral lateral excitation, electromagnetic compatibility must be considered.

Наиболее близкой к предлагаемому устройству является СВЧ-печь (Патент №2329617, МПК: Н05B 6/64, опубл. 20.07.2008), относящаяся к СВЧ-технике и применяемая для нагрева диэлектрических объектов, в частности пищевых продуктов. Она содержит рабочую камеру, снабженную дверцей, источник СВЧ-энергии, систему управления, волноводную антенную решетку. Волноводная антенная решетка последовательного питания выполнена в нижней широкой стенке волновода, образующего часть верхней стенки рабочей камеры. В широкой нижней стенке волновода выполнены Н-образные щелевые отверстия связи, каждое отверстие связи снабжено двумя парами pin-диодов. Система управления вырабатывает сигналы управления парами pin-диодов. Сигналы управления синхронизированы с импульсами СВЧ-мощности магнетрона таким образом, что к приходу каждого последующего импульса СВЧ-мощности состояние pin-диодов одной или нескольких пар изменяется. При каждом изменении состояния pin-диодов происходит изменение конфигурации электромагнитного поля в рабочей камере, что приводит к равномерному выделению энергии в объеме нагреваемого материала или пищевого продукта и, как следствие, к более равномерному нагреву.Closest to the proposed device is a microwave oven (Patent No. 2329617, IPC: H05B 6/64, published July 20, 2008), which relates to microwave technology and is used to heat dielectric objects, in particular food products. It contains a working chamber equipped with a door, a microwave energy source, a control system, a waveguide antenna array. The waveguide antenna array of the series power supply is made in the lower wide wall of the waveguide, which forms part of the upper wall of the working chamber. H-shaped slotted communication holes are made in the wide bottom wall of the waveguide; each communication hole is equipped with two pairs of pin diodes. The control system generates control signals for pairs of pin diodes. The control signals are synchronized with the pulses of the microwave power of the magnetron in such a way that by the arrival of each subsequent pulse of the microwave power, the state of the pin diodes of one or more pairs changes. With each change in the state of pin diodes, a change in the configuration of the electromagnetic field in the working chamber occurs, which leads to a uniform release of energy in the volume of the heated material or food product and, as a result, to a more uniform heating.

Недостатком данного устройства является сложность системы. При подаче мощности на обрабатываемый материал, превалировать будет нормальная составляющая вектора напряженности электрического поля, что не обеспечивает заданную равномерность нагрева. Подразумеваемое управление потоком СВЧ-мощности усложняет установку.The disadvantage of this device is the complexity of the system. When power is supplied to the processed material, the normal component of the vector of the electric field strength will prevail, which does not provide the specified uniformity of heating. Implied microwave power flow control complicates installation.

Задача настоящей полезной модели заключается в разработке конструкции системы возбуждения электромагнитного поля, обеспечивающей равномерное распределение СВЧ-энергии по объему рабочей камеры. Технический результат заключается в улучшении равномерности нагрева диэлектрических материалов.The objective of this utility model is to develop the design of an electromagnetic field excitation system that provides uniform distribution of microwave energy over the volume of the working chamber. The technical result is to improve the uniformity of heating of dielectric materials.

Поставленная задача достигается тем, что в СВЧ-печи, включающей рабочую камеру, систему возбуждения электромагнитной энергии, имеющую общую стенку с рабочей камерой, источник СВЧ-энергии, согласно предлагаемому решению система возбуждения электромагнитного поля расположена внизу рабочей камеры, в области расположения обрабатываемого материала, и выполнена в виде прямоугольного рупора.The problem is achieved in that in a microwave oven including a working chamber, an electromagnetic energy excitation system having a common wall with a working chamber, a microwave energy source, according to the proposed solution, an electromagnetic field excitation system is located at the bottom of the working chamber, in the area of the processed material, and made in the form of a rectangular horn.

Предлагаемая полезная модель поясняется чертежом: Фиг.1 - конструкция СВЧ-печи, где позициями обозначены: 1 - рабочая камера, 2 - система возбуждения, 3 - источник СВЧ-энергии.The proposed utility model is illustrated by the drawing: Figure 1 - the design of the microwave oven, where the positions indicated: 1 - the working chamber, 2 - the excitation system, 3 - the source of microwave energy.

СВЧ-печь содержит рабочую камеру 1, снабженную дверцей, систему возбуждения электромагнитной энергии 2 и источник СВЧ-энергии 3, выполненный в виде, например, магнетрона. Система возбуждения электромагнитной энергии 2 выполнена в виде прямоугольного рупора. На нижней стенке системы возбуждения 2 по центру расположен источник СВЧ-энергии 3. Нижняя часть рабочей камеры 1 одновременно является верхней стенкой рупора системы возбуждения 2.The microwave oven contains a working chamber 1, equipped with a door, an electromagnetic energy excitation system 2 and a microwave energy source 3, made in the form, for example, of a magnetron. The excitation system of electromagnetic energy 2 is made in the form of a rectangular horn. On the bottom wall of the excitation system 2, a microwave energy source 3 is located in the center. The lower part of the working chamber 1 is simultaneously the upper wall of the horn of the excitation system 2.

Устройство работает следующим образом. Обрабатываемый материал помещают на дно рабочей камеры 1. Электромагнитная энергия, генерирующаяся источником СВЧ-энергии 3, расположенного на нижней стенке системы возбуждения 2, направлена в рабочую камеру 1. Обрабатываемый материал, помещенный в рабочую камеру 1, расположен в ближней зоне возбуждения.The device operates as follows. The processed material is placed on the bottom of the working chamber 1. The electromagnetic energy generated by the microwave energy source 3 located on the lower wall of the excitation system 2 is directed to the working chamber 1. The processed material placed in the working chamber 1 is located in the near excitation zone.

В ближней зоне возбуждения превалирующей является тангенциальная составляющая напряженности электрического поля, которая на границе раздела сред не терпит разрыва, что обеспечивает равномерное распределение СВЧ-энергии в объеме обрабатываемого материала.In the near excitation zone, the tangential component of the electric field is prevailing, which at the interface does not tolerate discontinuity, which ensures uniform distribution of microwave energy in the volume of the processed material.

Claims

A microwave oven including a working chamber, an electromagnetic energy excitation system having a common wall with the working chamber, a microwave energy source located in the excitation system, characterized in that the electromagnetic energy excitation system is located below the working chamber and is made in the form of a rectangular horn.