-
Titel: Hochfrequenzheizgerät
-
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Hochfrequenzheizgerät
in Form eines Ofens, insbesondere eines hochfrequenzbeheizten Herdes, mit einem
im Inneren eines von einer Muffel umschlossenen Heizraum zur Aufnahme des zu erhitzenden,
z.B.
-
zu garenden Gutes, bei welchem die Hochfrequenzenergie mittels einer
rotierenden Hochfrequenzantenne zugeführt wird.
-
Bei bekannten Hochfrequenzhe izrä.ten mit einer rotierenden Antenne
ist die Antenne im allgemeinen in der Mitte der oberen Muffelwand des Heizraumes
angeordnet, um nach allen Richtungen gleiche Abstrahlbedingungen zu erreichen.
-
Bei einer derartigen Ausbild- indes Hochfrequenzheizgerätes zeigt
sich aber, daß z.B. zentral liegende untere Bereiche von Kuchen nicht durchgebacken
werden oder daß bei tiefgefrorenem Shao-mais die im mittleren Bereich des Ofens
liegenden Teile nach Auftauen nicht auf die entsprechenden Temperaturen erhitzt
werden, da das elektrische Feld im mittleren Bereich des Ofens relativ schwach ist.
-
Bei Hochfrequenzheizgeräten mit einem Drehtisch ist es einfacher die
Hochfrequenzenergie im mittleren Bereich des Ofens zu konzentrieren, weil der Drehtisch
geeignet ist das auf ihm befindliche Gut zu drehen und dadurch eine ungleiche Verteilung
des Hochfrequenzfeldes auszugleichen. Bei Heizgeräten mit rotierender Antenne hingegen
bestehen Schwierigkeiten, Hochfrequenzenergie auch in ausreichender Konzentration
im Mittelbereich zuzuführen, da die rotierende Antenne nicht an Verteilung und Ausbildung
des Gargutes angepaßt werden kann.
-
Aufgabe der Erfindung ist es ein Hochfrequenzheizgerät mit einer rotierenden
Antenne so auszubilden und zu verbessern, daß auch im Mittelbereich des Gargutes
eine ausreichende, gleichmäßige Erhitzung garantiert ist.
-
Diese Aufgabe wird bei einem ochfreguenzheizgerät der vorgenannten
Art mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen
und Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprühen.
-
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird also zwischen drehbarer Antenne
und obererMuffelwand ein kreisförmiger Reflektor vorgesehen und zentriert an dem
rotierenden Schaft der rotierenden Antenne, um wirksam Hochfrequenzenergie gegen
den mittleren Bereich des Heizraumes zu reflektieren und damit die Verteilung der
Hochfrequenzenergie in diesem Bereich zu verstärken, Bei der Verwendung einer üblichen
"L"-förmigen rotierenden Antenne wird der Hauptanteil der Hochfrequenzenergie nämlich
von dem vertikalen Abschnitt abgegeben,
wodurch ein elektrisches
Feld in einer Vertikalebene mit einem schwachen Horizontalfeld, das von dem horizontalen
Abschnitt der Antenne herrührt, aufgebaut wird. Die Verwendung eines Reflektors,
wie vorstehend erwähnt, erlaubt in einer horizontalen Ebene zwischen dem vertikalen
Abschnitt der Antenne und dem Reflektor eine elektrische Feldkomponente in einer
horizontalen Richtung zu erzeugen und damit einen erhöhten Dreheffekt der Antenne
mit einer verbesserten Energieverteilung ZU garantieren.
-
Eine bevorzugte Ausführungsform des Hochfrequenzheizgerätes nach der
Erfindung wird im folgenden in Verbindung mit den anliegenden Zeichnungen erläutert:
In diesen Zeichnungen zeigen: Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines Hochfrequenzofens
gemäß einer Ausführungsform nach der Erfindung, Fig. 2 einen Längsschnitt durch
diesen Ofen, Fig. 3 eine Schnittansicht- in vergrößertem Maßstab der Hochfrequenzausstrahleinrichtung
als wesentliches Teil des Hochfrequenzofens und Fig. 4 und 5 Schnittansichten von
anderen Ausführungsmöglichkeiten.
-
In Fig. 1 ist ein Hochfrequenzherd in Form eines Einbauofens dargestellt
mit vier elektrischen Kochplatten 1 an der Oberseite. Die Kochplatten 1 werden durch
Schaltknöpfe an einer Frontplatte ein- und ausgeschaltet. Die Frontplatte trägt
ausserdem Schaltknöpfe 3 für den Herd. Luftauslaßschlitze 4 zum Ein-und Austritt
von Kühlluft sind unterhalb der Frontplatte und oberhalb einer Türe 6 mit einem
Handgriff 5 angeordnet. Unterhalb des Ofens ist eine Lade 7 für beliebige Zusatzgeräte
vorgesehen.
-
Wie aus der Fig. 2 zu ersehen, ist die Ofentüre 6 auf Schienen 8 herausziehbar
gelagert und trägt an ihrer Innenseite eine Platte 9, auf welcher das zu erhitzende
Gut, z.B. die zu erhitzenden Lebensmittel, aufgelegt werden.
-
Für das Auflegen und Wegnehmen des zu behandelnden Gutes ist es von
Vorteil, daß die Platte 9 zusammen mit der Türe 8 herausgezogen werden kann.
-
Der Heizraum 10 hat obere Heizstäbe 11, welche im wesentlichen parallel
zu der-oberen Muffelwand angeordnet sind und untere Heizstäbe lltan der Aussenseite
der unteren Muffelwand zum Erhitzen des Gutes im Heizraum.
-
Ein Umlauflüfter 12 ist an der Rückseite des Heizraumes 10 angeordnet,
um eine einheitliche Temperaturverteilung innerhalb des Heizraumes zu garantieren.
-
Eine Wärmeisolation 13 ist um den Heizraum 10 vorgesehen, um ein Austreten
von Heißluft an die äußeren Wände der Ofenmuffel zu verhindern unreinen guten
Wärmewirkungsgrad
zu garantieren. Ein Hochfrequenzoszillator 14, in Form eines Magnetron liefert die
Hochfrequenzenergie, die zum Erwärmen -des Gutes benötigt wird. Diese Hochfrequenzenergie
wird über einen "Z"-förmigen Wellenleiter 15 dem Heizraum zugeführt. Hierzu ist
ein Ende des Wellenleiters mit der Einspeiseöffnung 16, die im wesentlichen in der
Mitte der oberen Wandung des Heizraumes 10 angeordnet ist, verbunden. Eine rotierende
Antenne 17 mit einer "L"-Form besitz einen vertikalen Abschnitt 13 und eine horizontalen
Abschnitt 19 und ist drehbar angeordnet. Sie erstreckt sich durch die Einspeiseöffnung
16 nach unten. Ein Ende des vertikalen Abschnittes 18 der Antenne 17 ist an einem
Antennenantriebsschaft 20 innerhalb des Wellenleiters 15 befestigt, wobei der Schaft
aus einem Material mit geringen dielektrischen Verlusten, wie beispielsweise Aluminium-Keramik,
besteht. Der Antenneantr iebsschaft 20 erstreckt sich durch die obere Wandung des
Wellenleiters 15, wo er in einer rotierenden Buchse 21 mittels eines lösbaren Stiftes
22 befestige ist. Die rotierende Buchse 21 ist drehbar auf einem Trägerring 23 gelagert1
welcher an der äußeren Seite der oberen Begrenzung des Wellenleiters 15 angeordnet
ist. Als Antrieb dient ein Motor 24, der mit der drehbaren Buchse über eine Motorwelle
25 und einen Splint 26 in Wirkverbindung steht.
-
Die rotierende Antenne 17 dreht sich deshalb gleichmaBig, auch wenn
sie nicht mit der Motorwelle 25 zentriert ist.
-
Eine Abdichtplatte 27 aus einem Material mit geringen dielektrischen
Verlusten ist im Bereich der Zugangsöffnung 16 vorgesehen und wird dort durch eine
Dichtung 28 und Schrauben 29 gehalten, um eine Abdichtung zu erreichen, welche ein
Austreten von heißer Luft aus dem inneren des Heizraumes 10 in Ric htung zum Magnetron
14 über den Wellenleiter 15 verhindert. Damit ist die rotierende Antenne drehbar
durch die Abdichtplatte 27 und die obere Begrenzung des Wellenleiters 15 geführt.
Ferner ist um die rotierende Antenne 17 ein zylindricher Reflektor 34 angeordnet,
welcher an dem vertikalen Abschnitt der Antenne zentriert ist. Es sei erwähnt, daß
der Reflektor 34 verschiedene Winkel für eine.Strahlungsreflektion abhängig von
den Anstieg seiner vertikalen Wand aufweisen kann. Der Reflektor 34 ist deshalb
geeignet, die Hochfrequenzstrahlung im mittleren Bereich zu konzentrieren und ein
elektrisches Feld in einer horizontalen Ebene zwischen der vertikalen Wand und dem
vertikalen Abschnitt der rotierenden Antenne zu erzeugen. Mit Rücksicht darauf,
daß der Ofen im allgemeinen durch ein vertikales Feld bei Abwesenheit eines Reflektors
erregt wird, liefert der Reflektor einen erhöhten Anteil eines horizontal gerichteten
Feldes und sichert damit einen erhöhten Dreheffekt der Antenne und verbesserte Energieverteilung.
-
Die Ergebnisse von Wasserverteilungste sten. welche zur Abschätzung
der Effekte bei einer Ausführungsform nach Fig. 4 durchgeführt wurden, sind in der
Tabelle 1 wiedergegeben, die zeigt, daß das Vorsehen eines Reflektors die Temperaturunterschiede
nicht allein zwischen dem inneren und dem Peripheriebereich wesentlich reduziert
sondern
auch zwischen dem vorderen und rückwärtigen Bereich und dabei eine einheitliche
Ausbreitung im gesamten garantiert.
-
Tabelle 1 22.3 21.6 24.2 22.0 21.7 a) mit einem 20.2 18.9 19.7 19.0
19.7 Reflektor nach 19.3 20.0 18.2 20.8 19.5 Fig. 4 23.0 19.8 18.8 19.3 22.4 23.3
22.2 20.9 22.2 23.6 (Durchschnitt) 20.9 °C (Maximum) - (Minimum) = 5.4°C 5.4 = 25.8%
Verteilungsfaktor = 20.9 26.3 19.0 18.2 20.8 27.3 b) ohne Reflektor 21.1 15.6 14.5
16.3 22.3 19.9 16.4 16.0 17.4 22.1 27.6 17.2 15.1 16.6 29.0 31.5 22.0 18.9 21.5
31.8 (Durchschnitt) 21.0 QC (Maximum) - (Minimum) = 17.3°C Verteilungsfaktor = 17.3
= 82.4% 21.0
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform nach
Fig. 5 ist der Reflektor um den horizontalen Abschnitt der rotierenden Antenne angeordnet.
Dieser Reflektor dient gleichzeitig als Schutz für die Antenne und garantiert daß
das zu erhitzende Gut oder dessen Behälter nicht in Berührung mit der Antenne kommen.
Dadurch wird verhindert, daß die Antenne selbst beschädigt wird.
-
Ein Kühlgebläse 32 für das Magnetron 74 fördert und transportiert
Kühlluft von den Kühluftstutzen 4 über eine Luftführung 33.
-
Bei der vorstehend erläuterten Anordnung gelangt die Hochfrequenzenergie
von dem Magnetron 14 über den "Z"-förmigen Wellenleiter 15 in den Heizraum 10 über
die rotierende Antenne 17, welche durch den Motor 24 angetrieben ist. Die Kühlluft
wird über den Kühlluftstutzen 4 an gesaugt und nach Kühlung des Magnetrons 14 über
andere Kühlluftschlitze 4 ausgestossen.
-
Wenn der Durchmesser des Reflektors zu gering ist, tendiert dieser
mit seinen vertikalen Rändern als Aussenleiter einer koaxialen Leitung und nicht
als der Reflektor zu wirken. Dies wurde zu einer Erhöhung von Kriechströmen und
damit zu einer wesentlichen Erhöhung der Hochfrequenzverluste führen. Es ist deshalb
vorteilhaft, wie Experimente gezeigt haben, den Durchmesser des Reflektors so groß
aös doe vertikale Länge der rotierenden Antenne zu machen.
-
Wie vorstehend erwähnt, kompensiert die vorliegende Erfindung die
Probleme einer rotierenden Antenne und ermöglicht eine gute Ausbreitungsverteilung
der Hochfrequenz energie.