Устройство ввода энергии для свч-печи



Устройство ввода энергии для свч-печи
Устройство ввода энергии для свч-печи
Устройство ввода энергии для свч-печи
Устройство ввода энергии для свч-печи
Устройство ввода энергии для свч-печи
Устройство ввода энергии для свч-печи

 


Владельцы патента RU 2482636:

ОАО "Обнинское научно-производственное предприятие "Технология" (RU)

Изобретение относится к производству и использованию бытовых сверхвысокочастотных печей, применяемых для приготовления, переработки пищи и сушки сельскохозяйственной продукции. Задачей изобретения является повышение коэффициента полезного действия и безопасности СВЧ-печи путем снижения отражаемой электромагнитной энергии от предохранительного экрана. Предложено устройство ввода энергии в СВЧ-печь, включающее волновод, подающий СВЧ-энергию от магнетрона к камере нагрева, излучатель, расположенный в конце волновода и выполненный в виде окна в стенке рабочей камеры, радиопрозрачный предохранительный экран, закрывающий окно излучателя со стороны рабочей камеры, отличающийся тем, что радиопрозрачный предохранительный экран выполнен в виде М двугранных клиньев с параллельными ребрами и углом при вершине, равным Δ=180-2×arctg√ε, где ε-диэлектрическая проницаемость материала стенки, М=1,2…, установленных вплотную друг другу, а относительно излучателя так, что электрический вектор поля излучателя перпендикулярен ребрам клиньев. 6 ил.

 

Изобретение относится к производству и использованию бытовых сверхвысокочастотных печей, применяемых для приготовления, переработки пищи и сушки сельскохозяйственной продукции.

Известна микроволновая печь, представляющая собой устройство для тепловой обработки продуктов питания, содержащая камеру нагрева в форме параллелепипеда, в одной из боковых стенок которой выполнено прямоугольное отверстие для подключения возбудителя электромагнитного поля (ЭМП) в полости камеры, представляющего из себя укороченную пирамидальную рупорную антенну, микроволновый генератор, выход которого соединен со входом возбудителя, а также вращающуюся платформу для размещения обрабатываемого продукта, выполненную из диэлектрического материала. (1. Microwave Oven M245/M945. Samsung Electronics. 2001 г.)

Основным недостатком известного устройства является его низкая эффективность. Причиной этому является использование способа подключения пирамидального рупора к предохранительному экрану камеры нагрева, не позволяющего обеспечить полного ввода энергии в полость камеры нагрева, а следовательно, достичь высокого качества обработки продуктов.

Наиболее близким техническим решением является СВЧ-печь, в 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). Некрутман С.В. Сверхбыстрая кулинарная или СВЧ-печь в вашем доме. - М.: Агропромиздат, 1988, с.32-36.

Недостатком данной конструкции является то, что при излучении магнетрона происходит отражение электромагнитного поля от предохранительного экрана. Так, при работе СВЧ-печи на средней частоте рабочего диапазона (2375-2450 МГц) магнетрона Fср=2400 МГц при диэлектрической проницаемости предохранительного экрана ε=7,0 для нормального угла падения электромагнитной волны полуволновая толщина стенки составит h=24 мм. Коэффициент прохождения (КП) такой стенки составит 95%, но даже при незначительном отклонении от оптимальной толщины стенки коэффициент прохождения значительно уменьшается, что приводит к увеличению отраженной мощности в свободное пространство. В случае применения в конструкции предохранительного экрана электрически тонкой относительно длины волны стенки также приводит к значительным потерям мощности на отражение электромагнитной волны в свободное пространство, что приводит к отрицательному влиянию СВЧ-поля на обслуживающий персонал.

Задачей изобретения является повышение коэффициента полезного действия и безопасности СВЧ-печи путем снижения отражаемой электромагнитной энергии от предохранительного экрана.

Достигается задача тем, что предложено устройство ввода энергии в СВЧ-печь, включающее волновод, подающий СВЧ-энергию от магнетрона к камере нагрева, излучатель, расположенный в конце волновода и выполненный в виде окна в стенке рабочей камеры, радиопрозрачный предохранительный экран, закрывающий окно излучателя со стороны рабочей камеры, отличающееся тем, что радиопрозрачный предохранительный экран выполнен в виде М двугранных клиньев с параллельными ребрами и углом при вершине, равным: Δ=180-2×arctg√ε, где ε - диэлектрическая проницаемость материала стенки, М-1,2…, установленных вплотную друг другу, а относительно излучателя так, что электрический вектор поля излучателя перпендикулярен ребрам клиньев. Устройство по предлагаемому техническому решению позволяет ввести энергию в СВЧ-печь без потерь на отражение за счет повышения КП повысить КПД и безопасность работы СВЧ-печи.

Авторы экспериментально установили, что новые отличительные признаки в совокупности обеспечивают положительный технический уровень при применении радиопрозрачного защитного экрана, выполненного по предлагаемому решению.

Из оптики известно, что при определенном угле падения и выполнении некоторых условий возможно полное прохождение волны (М. Борн, Э. Вольф. Основы оптики, М.: Издательство «Наука», 1973, 73-82. 2. И.Н.Мешков, Б.В.Чириков, Электромагнитное поле. Часть 1, Новосибирск, Издательство «Наука», Сибирское отделение, 1987, стр.198-200).

На фиг.1 представлен вид заявляемого устройства со стороны рабочей камеры, когда предохранительный экран выполнен для случая одного двугранного клина (М=1), в которой обозначены цифрами:

1 - стенка рабочей камеры,

2 - предохранительный экран, выполненный по настоящему решению.

На фиг.1 также обозначены лежащие в одной плоскости вектора n, E, k:

n - нормаль к поверхности предохранительного экрана,

Е - вектор электрической составляющей входящей электромагнитной волны,

k - волновой вектор электромагнитной волны,

α=tg(√ε) - угол Брюстера между векторами n и k,

Δ=180-2×arctg√ε - угол при вершине двугранных клиньев.

На фиг.2 представлен вид заявляемого устройства со стороны рабочей камеры, когда предохранительный экран выполнен для случая М=3, в которой обозначены цифрами:

1 - стенка рабочей камеры,

2 - предохранительный экран в виде трех двугранных клиньев.

На фиг.2 также обозначены лежащие в одной плоскости вектора n, E, k:

n - нормаль к поверхности предохранительного экрана,

Е - вектор электрической составляющей входящей электромагнитной волны,

k - волновой вектор электромагнитной волны,

α=tg(√ε) - угол Брюстера между векторами n и k,

Δ=180-2×arctg√ε - угол при вершине двугранных клиньев.

Вид заявляемого устройства представлен в виде сечения справа на фиг.3, сечения вверху на фиг.4, в которых обозначены цифрами:

1 - стенка рабочей камеры,

2 - предохранительный экран,

3 - магнетрон,

4 - прямоугольный волновод, разрезанный вдоль широкой стенки,

5 - излучатель, разрезанный вдоль широкой стенки.

На фиг.3, 4 также обозначены лежащие в одной плоскости вектора n, Е, k:

n - нормаль к поверхности предохранительного экрана,

Е - вектор электрической составляющей входящей электромагнитной волны,

k - волновой вектор электромагнитной волны,

α=tg(√ε) - угол Брюстера между векторами n и k,

Δ=180-2×arctg√ε - угол при вершине двугранных клиньев,

h - толщина стенки предохранительного экрана.

Возможна реализация устройства ввода энергии в рабочую камеру СВЧ-печи без потерь на отражение при расположении излучателя под углом Брюстера к плоскому предохранительному экрану, но при таком взаимном расположении появляется значительная неоднородность поля падающей волны, что затрудняет выполнение условий согласования полей на границе и, соответственно, увеличивает отраженную волну.

Устройство работает следующим образом. Магнеторон 3 через волновод 4 направляет электромагнитную волну к излучателю 5, который излучает линейно поляризованную плоскую волну, падающую на предохранительный экран 2, вставленный в стенку рабочей камеры 1.

Для доказательства преимущества предлагаемого технического решения проведены расчетные эксперименты, результаты которых представлены ниже.

На фиг.5 представлен результат расчета зависимости коэффициента прохождения (КП, %) через плоский слой в зависимости от толщины (h) предохранительного экрана, выполненного по традиционной технологии при ТР поляризации (вектор электрического поля Е лежит в плоскости падения). Расчет проведен для слоя с диэлектрической проницаемостью ε=7 на средней частоте диапазона работы СВЧ-печи F=2400 МГц.

Из фиг.5 видно, что изменения коэффициента прохождения составляют от 100 до 40% в зависимости от толщины стенки. Для толщины кратной половине длины волны КП достигает максимума при h=24 мм составляет 95%, что равносильно потери мощности на излучение при отражении в 5%, что при мощности магнетрона в 1000 Вт составляет 50 Вт. Учитывая погрешности в настройке по частоте и неточности в изготовлении пластин, а также неточность в установлении угла падения, эти потери на отражение могут достигать 10% полной энергии.

На фиг.6 представлен результат расчета зависимости коэффициента прохождения (КП,%) через предохранительный экран, выполненный по предлагаемому техническому решению, в зависимости от толщины (h) стенки, при ТР поляризации (вектор электрического поля Е лежит в плоскости падения). Расчет проведен для слоя с диэлектрической проницаемостью ε=7 на средней частоте диапазона работы СВЧ-печи F=2400 МГц.

Из фиг.6 видно, что изменения коэффициента прохождения в зависимости от толщины слоя, выполненного по предлагаемому решению, значительно меньше, чем для плоского слоя.

Анализ расчетов, приведенных на фиг.5 и 6, показывает, что применение предохранительного экрана по предлагаемому решению позволяет выполнить его значительно более тонким, чем в случае его выполнения в виде плоского слоя полуволновой толщины 24 мм. Причем, чем тоньше будет слой, тем выше будет коэффициент прохождения, а значительная неравномерность выполнения толщины стенки предохранительного экрана не повлияет на величину коэффициента прохождения.

Следует отметить, что для предохранительного экрана, выполненного по предлагаемому решению, отсутствует зависимость изменения коэффициента прохождения от частоты, поэтому частотные сдвиги, возможные в работе излучающих приборов, не скажутся на качестве согласования предохранительного экрана в СВЧ-тракте.

Устройство ввода энергии для СВЧ-печи, выполненное по предлагаемому техническому решению, по сравнению с прототипом и другими известными устройствами вносит минимальные искажения в поле падающей волны и за счет минимального отражения от радиопрозрачного предохранительного экрана обладает наилучшими КПД и безопасностью, обеспечивая высокие потребительские характеристики.

Источники информации

1. Microwave Oven M245/M945. Samsung Electronics. 2001 г.

2. Некрутман С.В. Сверхбыстрая кулинарная или СВЧ-печь в вашем доме. - М.: Агропромиздат, 1988, с.32-36.

3. М. Борн, Э. Вольф. Основы оптики. М.: Издательство «Наука», 1973, 73-82.

4. И.Н.Мешков, Б.В.Чириков Электромагнитное поле. Часть 1, Новосибирск, Издательство «Наука», Сибирское отделение, 1987, стр.198-200.

Устройство ввода энергии для СВЧ-печи, включающее волновод, подающий СВЧ-энергию от магнетрона к камере нагрева, излучатель, расположенный в конце волновода и выполненный в виде окна в стенке рабочей камеры, радиопрозрачный предохранительный экран, закрывающий окно излучателя со стороны рабочей камеры, отличающееся тем, что радиопрозрачный предохранительный экран выполнен в виде М двугранных клиньев с параллельными ребрами и углом при вершине, равным Δ=180-2·arctg√ε, где ε - диэлектрическая проницаемость материала стенки, М=1, 2…, установленных вплотную друг другу, а относительно излучателя так, что электрический вектор поля излучателя перпендикулярен ребрам клиньев.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к СВЧ-технике, а именно к установкам, предназначенным для тепловой обработки различных сыпучих продуктов. .

Изобретение относится к оборудованию для тепловой обработки пищевых продуктов, в частности для варки сосисок и сарделек. .

Изобретение относится к бытовой электронагревательной технике и может быть использовано в производстве микроволновых печей. .

Изобретение относится к оборудованию для производства топленого масла, в частности для растопления сливочного масла в электромагнитном поле сверхвысокой частоты.

Изобретение относится к области радиоэлектроники и может быть использовано, например, в устройстве ввода датчика магнитного курса летательного аппарата. .

Изобретение относится к медицинской технике и предназначено для лечения злокачественных опухолей человека и животных, при помощи облучения электромагнитным полем сверхвысокой частоты.

Изобретение относится к кухонному оборудованию и предназначено для приготовления пищи в СВЧ-печи, в частности для варки яиц и других продуктов в скорлупе и в оболочке.

Изобретение относится к установкам, предназначенным для тепловой обработки различных продуктов СВЧ нагревом. .

Изобретение относится к технике нагрева с помощью микроволновой энергии и может быть использовано в нефтедобывающей промышленности при транспортировке по трубопроводам вязких диэлектрических продуктов, нефти и нефтепродуктов.

Изобретение относится к установкам для сушки сельскохозяйственного сырья. Сушильная бытовая СВЧ-печь включает магнетрон с системой электропитания и управления, корпус с волноводом, рабочую камеру с полками для сырья, по крайней мере одна из стенок которой выполнена с перфорацией для прохода воздуха, вытяжной вентилятор с диффузором и индивидуальным выключателем, причем большим основанием диффузор присоединен к перфорированной стенке рабочей камеры, а площадь перфорированной поверхности стенки, охватываемая диффузором, составляет 0,5-1,0 площади поперечного сечения рабочей камеры, согласно изобретению, в рабочую камеру монтируются как минимум два электрода из немагнитного металла, они крепятся посредством диэлектрических изоляторов к рабочей камере. Один электрод является катодом, изготовлен из металлической сетки с мелкой ячейкой и расположен параллельно верхней стенке рабочей камеры под диссектором, а второй электрод, являющийся анодом, сделан из металлической перфорированной пластины и параллелен нижней стенке рабочей камеры. Изобретение направлено на интенсификацию процесса сушки капиллярно-пористого сырья растительного происхождения в СВЧ-печах за счет электрокинетических явлений, возникающих при наложении электрического поля постоянного тока на объект сушки. 2 ил.

Изобретение относится к способу получения биологически активного кремниймодифицированного порошка гидроксиапатита с использованием СВЧ-излучения. Способ включает приготовление и перемешивание водных растворов нитрата кальция, гидрофосфата аммония и аммиака и раствора тетраэтоксисилана в этаноле с последующим воздействием СВЧ-излучения, отстаиванием, сушкой при температуре 90°С в течение 3 часов и прокаливанием при 800°С в течение 1 часа. При этом осуществляют дополнительную СВЧ-обработку после отстаивания смеси. Причем СВЧ-нагрев осуществляют в течение 25-30 минут, мощностью 120 Вт. Соотношение компонентов следующее, в мас.%: нитрат кальция - 5,5, гидрофосфат аммония - 1,66, тетраэтоксисилан - 0,27, этанол - 0,27, аммиак -в количестве, необходимом для поддержания рН смеси на уровне 10-11, вода - остальное. Результатом является уменьшение среднего рассчитанного размера кристаллита и дисперсности, что в свою очередь положительно сказывается на растворимости порошка. 4 ил., 1 табл., 1 пр.

Изобретение предназначено для химической промышленности и может быть использовано при производстве гибких изделий, композитов, прокладок, уплотнений, покрытий, антифрикционных и теплозащитных материалов, сорбентов. Установка для производства терморасширенного графита содержит загрузочное устройство 1, круглый волновод 6, бункер-накопитель 19, устройство подачи продувочного углекислого газа или воздуха, магнетронные генераторы, ленточный конвейер с формирователями 4 и 5 нижней 2 и верхней 3 лент. Круглый волновод 6 снабжен газовыми клапанами 15, продольными щелями 14, окнами связи 11 с изолирующими кварцевыми вставками 12, изолирующими кварцевыми кольцами 7 и 16 и разделен на секции, содержащие рупорные излучатели 9 и 10. Слой окисленного графита подвергают микроволновой обработке в течение 0,1-0,5 с мощностью, обеспечивающей температуру 1500-1800°C, а затем ее снижают для обеспечения температуры 500-1000°C в течение 3-10 с. Повышаются химическая чистота и удельная поверхность и снижается насыпная плотность терморасширенного графита. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Устройство для передачи микроволновой энергии от генератора в камеру микроволновой печи (МВП) представляет из себя сборочную единицу, состоящую из магнетронного генератора и двухэлементной полосковой антенны, установленной внутри камеры МВП и возбуждающей электромагнитное поле (ЭМП) с круговой поляризацией. Вывод энергии магнетрона непосредственно соединен электрически с излучателем антенны, что позволило значительно уменьшить (до 4%) потери микроволновой энергии в линии магнетрон-антенна-камера МВП. Конструкция двухэлементной полосковой антенны с синфазным питанием, согласованная с камерой МВП до КСВН (коэффициент стоячей волны по напряжению) ~1,5 с помощью трех КЗ стоек диаметром 10 мм и длиной 26 мм, обеспечила возбуждение в полости камеры МВП ЭМП с круговой поляризацией, коэффициент равномерности распределения энергии которого в эквивалентной поглощающей нагрузке составил 94%. Изобретение обеспечивает повышение эффективности работы и равномерное распределение микроволновых источников. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к микроволновой технике, к электронагревательным аппаратам для тепловой обработки продуктов и т.п. Микроволновая печь имеет двухблочную конструкцию, функционально объединяющую эллипсоидальную камеру нагрева (1, 3) и электронный блок, в корпусе (6) которого установлены два автономных генератора магнетронного типа (5, 9) и устройство для управления режимом работы печи. Возбуждение электромагнитного поля в камере осуществляется с помощью двух короткозамкнутых однопроводных линий, длины которых отличаются между собой на λ/4, при этом вдоль этих линий формируются две стоячие волны, сдвинутые по фазе на π/2 и перекрывающие частично одна другую в пространстве, суммарным полем которых равномерно нагревается обрабатываемый продукт. Изобретение благодаря возможности унификации конструкций элементов и узлов системы возбуждения электромагнитного поля и реализации распределения источников микроволнового нагрева обеспечивает высокую равномерность и эффективность. 2 ил.

Изобретение относится к устройству для приготовления пищи и способу управления. Содержит камеру для приготовления пищи, чтобы вмещать продукты, которые должны быть приготовлены в ней, модуль микроволнового нагрева, чтобы излучать микроволны в камеру для приготовления пищи, модуль конвекционного нагрева, чтобы подавать горячий воздух в камеру для приготовления пищи, модуль гриль-нагрева, чтобы подавать излучаемое тепло в камеру для приготовления пищи, имеющую специальное покрытие тарелку, сконфигурированную, чтобы нагреваться посредством микроволн, модуль ввода, чтобы принимать пользовательскую команду обжаривания, и модуль управления. Когда пользовательская команда обжаривания вводится, модуль управления выполняет стадию микроволнового нагрева, на которой активируется, по меньшей мере, один из модулей конвекционного нагрева и модуля гриль-нагрева и активируется модуль микроволнового нагрева, и выполняет стадию обжаривания тонким слоем, на котором активируется модуль гриль-нагрева и модуль конвекционного нагрева без активирования модуля микроволнового нагрева. Устройство для приготовления пищи выполняет процесс обжаривания с помощью микроволн, излучаемого тепла и конвекционного тепла без погружения продуктов, которые должны быть приготовлены, в масло. Изобретение также упрощает управление процессами приготовления пищи. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 25 ил.
Изобретение относится к сорбционным процессам и может быть использовано, например, для регенерации цеолита, использованного при осушке природного газа. Предложен способ регенерации сорбента, в котором сорбент помещают в емкость, нагревают СВЧ-излучением для отделения сорбата от сорбента, пропускают через емкость продувочный газ для удаления паров сорбата. Сорбент располагают в емкости так, что концентрация сорбата в сорбенте увеличивается от нижнего слоя сорбента к верхнему слою, при этом СВЧ-излучение направляют в сторону увеличения концентрации сорбата. Отработавшим продувочным газом, выходящим из емкости, обдувают стенки емкости снаружи. Изобретение обеспечивает повышение производительности процесса. 2 з.п. ф-лы.

Свч-печь // 2581689
Изобретение относится к области электротехники, в частности к СВЧ нагревательным установкам для нагрева диэлектрических материалов. СВЧ-печь содержит рабочую камеру с дверцей, источник СВЧ энергии с выводом и устройство распределения энергии, выполненное в виде прямоугольного волновода. При этом вывод источника СВЧ энергии расположен в устройстве распределения энергии, а часть широкой стенки волновода является частью верхней стенки рабочей камеры, в которой выполнено более двух одинаковых щелевых отверстий. Прямоугольный волновод выполнен в виде последовательно соединенных участков регулярного и нерегулярного прямоугольного волновода с плавно сужающейся узкой стенкой. При этом вывод источника СВЧ энергии расположен в участке регулярного волновода. Щелевые отверстия выполнены в широкой стенке участка нерегулярного волновода, находящейся в одной плоскости с широкой стенкой участка регулярного волновода. Поперечное сечение волновода в точке перехода от регулярного к нерегулярному участку проходит через край щелевого отверстия. Технический результат заключается в повышении равномерности нагрева диэлектрического материала. 3 ил.

Изобретение относится к системам СВЧ-обработки материалов и может быть использовано для обеззараживания осадков промышленных, бытовых и сельскохозяйственных сточных вод. Установка СВЧ-обработки осадков сточных вод содержит по меньшей мере один СВЧ-генератор 1, камеру обработки осадков 2, корпус установки 3, шлюзы загрузки 4 и выгрузки 5, выполненные в виде туннелей, закрывающихся и открывающихся с помощью заслонок 6, ленточный транспортер 7 и средство придания грузонесущей ленте 8 транспортера 7 вогнутой вниз формы в зонах шлюзов загрузки 4 и выгрузки 5 и камеры обработки 2. Заслонки 6 выполнены из эластичного материала, поглощающего СВЧ-энергию. Камера обработки осадков 2 образована снизу грузонесущей лентой 8 транспортера 7 с вогнутой вниз формой, а сверху металлическим кожухом, закрепленным на корпусе установки 3. СВЧ-генераторы 1 установлены на внешней стороне металлического кожуха, с внутренней его стороны к СВЧ-генераторам 1 подсоединены волноводные облучатели, направленные в сторону грузонесущей ленты 8 транспортера 7. Шлюз загрузки 4 включает бункер для размещения подготовленных к обработке осадков и сменный шибер, регулирующий высоту осадков на грузонесущей ленте 8 транспортера 7. Шлюз выгрузки 5 выполнен в виде металлического кожуха, примыкающего к камере обработки осадков 2 и закрепленного на корпусе установки 3. Изобретение обеспечивает возможность непрерывной обработки таких материалов, склонных к растеканию, как осадков сточных вод, обезвоженных до влажности 60-90%, при этом обеспечивается безопасность окружающего пространства от СВЧ-излучения. 4 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к СВЧ технике и предназначено для повышения однородности СВЧ поля при нагреве, сушке и других применениях теплового воздействия электромагнитного излучения СВЧ диапазона. Резонансная камера нагрева для устройств с источником излучения СВЧ диапазона, выполненная в форме прямоугольного параллелепипеда, у которой профиль хотя бы одной из стенок содержит одну или несколько выпуклостей, причем радиусы кривизны и высота их не менее λ/10, где λ - длина волны СВЧ излучения. Технический результат заключается в снижении неоднородности электрического поля в объеме камеры. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.
Наверх