DE3734958A1 - Keramik-abdeckscheibe mit einer optimierten geometrie fuer mikrowellenherde - Google Patents
Keramik-abdeckscheibe mit einer optimierten geometrie fuer mikrowellenherdeInfo
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- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
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- H05B6/64—Heating using microwaves
- H05B6/72—Radiators or antennas
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf die Ausführung einer Keramik-Abdeckscheibe in ei
nem Mikrowellenherd, wobei die mit einer optimierten Geometrie ausgestattete Ke
ramik-Abdeckscheibe die Einkopplungsöffnung in der Garraumdecke des Mikrowellen
herdes, die zur Energieübertragung von einem Rechteck-Hohlleiter zum Garraum ei
nes Mikrowellenherdes notwendig ist, abdeckt und gleichzeitig zur Halterung einer
Drehantenne geeignet ist, mit Hilfe derer eine Vergleichmäßigung der Energiever
teilung im Garraum des Mikrowellenherdes herbeigeführt wird.
Eine Schmutzfangplatte schützt die Keramik-Abdeckplatte und die Drehantenne vor
Verschmutzungen vom Garraum her.
Mikrowellenherde mit keramischen Abdeckplatten sind durch die deutschen Ge
brauchsmuster 81 18 149.3 und 84 25 450.5 bereits bekanntgeworden. Der speziellen
Ausführung der keramischen Abdeckplatten wird jedoch keine weitere Beachtung ge
schenkt, vielmehr geht es um die Problematik, mit Hilfe einer Schmutzfangplatte
Kurzschlüsse im Bereich der Abdeckplatte zu verhindern, die durch die Ablagerung
ölhaltiger Brat- und Garrückstände auf der Abdeckplatte und der Drehantenne her
vorgerufen werden.
Mit der Verbesserung der Energieverteilung im Garraum der Mikrowellenherde geht
auch ein erhöhter Wirkungsgrad von Mikrowellenheizung einher. Mit der heute übli
chen Kombinations-Betriebsweise von Mikrowelle und Grill und den gewachsenen zu
gehörigen Leistungsstufen kommt es im Worst-Case-Betrieb zwischen der Drehanten
ne und den umliegenden Metallflächen zu Durchschlägen.
Die zwischen der Antenne und den umliegenden metallischen Flächen induzierte
Spannung verändert sich räumlich während der Drehung des Antennenarms. Sowohl
eine ungünstige Formgebung der beteiligten Oberflächen als auch eine schlechte Po
sitionierung und Gestaltung der Keramikscheibe kann eine stark inhomogene Feld
verteilung erzeugen, womit Feldstärke-Überhöhungen verbunden sind. Somit wird
während der Erwärmungsphase die Durchschlagsfeldstärke partiell erreicht und eine
Gasentladung gezündet. Dadurch wird die Keramik-Abdeckscheibe zerstört, zumindest
geschädigt und eine normale Betriebsweise des Mikrowellenherdes ist nicht mehr ge
geben.
Die Aufgabe der Erfindung besteht daher darin, die Keramik-Abdeckscheibe so aus
zubilden, daß eine möglichst homogene Feldverteilung entsteht und eine Verlängerung
des Luftdurchschlagweges erreicht wird, so daß bei Worst-Case-Betrieb die Durch
schlagsspannung nicht erreicht wird.
Die erfindungsgemäße Anordnung zur Lösung dieser Aufgabe ist dadurch gekenn
zeichnet, daß die Keramik-Abdeckscheibe einen Ringscheibenaufbau mit oberen und
unteren Ringwänden und Ringkammern besitzt, die um einen Antennen-Durchfüh
rungszylinder in Form konzentrischer Ringe angeordnet sind und daß die Keramik-Ab
deckscheibe einen Außenringkörper besitzt, der die Anordnung der Keramik-Abdeck
scheibe an der Garraumdecke ermöglicht.
Durch die erfindungsgemäße Anordnung ist es gelungen, die Feldstärke im kritischen
Durchführungsbereich abzubauen und auch für den Worst-Case-Betrieb Durch
schlags-Feldstärken zu unterbinden.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen enthalten.
Anhand der Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele nach der Erfindung in Gegenüber
stellung zum Stand der Technik beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1a eine erfindungsgemäße Ausgestaltung einer Keramik-Abdeckscheibe
im Schnitt,
Fig. 1b eine Draufsicht der Anordnung unter Fig. 1a,
Fig. 2a eine andere weiterentwickelte, erfindungsgemäße Ausgestaltung einer
Keramik-Abdeckplatte im Schnitt,
Fig. 2b eine Draufsicht der Anordnung unter Fig. 2a,
Fig. 3a eine schematische Ansicht eines Mikrowellenherdes, wie er Stand der
Technik ist,
Fig. 3b eine Schnittfigur nach A-B der Fig. 3a,
Fig. 3c Äquipotentiallinien (Niveaulinien des elektrischen Potentials) der
Schnittfigur 3b,
Fig. 4a eine nach den Fig. 2a, b zwischen Hohlleiter und Garraum an der
Garraumdecke angeordnete Keramik-Abdeckscheibe mit Drehantenne
und Schmutzfangplatte im Schnitt,
Fig. 4b ein D-Feld für die Schnittfigur 4 a,
Fig. 4c ein ϕ-Feld für die Schnittfigur 4 a.
Aus Fig. 1a ist erkennbar, daß um einen Antennen-Durchführungzylinder 1 in Form
von konzentrischen Ringen eine obere Innenringwand 2, eine obere Ringkammer 3,
eine obere Außenringwand 4, ein Außenringkörper 5, eine untere Außenringwand 6,
eine untere Ringkammer 7 und eine untere Innenringwand 8 angeordnet ist. Als sta
bilisierendes Element und zum Grundaufbau notwendig ist der Ringkörper 9 vorhan
den.
Der Antennen-Durchführungszylinder 1 besteht aus zwei Teilen, wobei der obere Teil
den größeren Radius aufweist. An der Nahtstelle, wo sich der untere Zylinder ver
jüngt, wird ein dielektrischer Lagerring eingebracht, der auch ein Lagerzylinder
sein kann bis zur Länge der oberen Innenringwand 2. Elektrostatisch betrachtet wäre
eine Absenkung der Feldstärke im Luftspalt wünschenswert, was z.B. durch einen
Lagerzylinder mit ε rel < 9, wegen = ε o×ε rel×, geschehen kann. Desweiteren sind
die oberen und unteren Innen- und Außenringwände geeignet, den Luftdurchschlags
weg zu verlängern und damit gegenüber dem Stand der Technik Durchschlagsfeld
stärken zu vermeiden.
Eine Weiterentwicklung der Anordnung nach Fig. 1a ist in Fig. 2a dargestellt. Um
den Antennen-Durchführungszylinder 10 sind ebenfalls in Form konzentrischer Ringe
die obere Innenringwand 11, die obere Ringkammer 12, die obere Außenringwand 13,
der Außenringkörper 14, die untere Außenringwand 15, die untere Ringkammer 16
und die untere Innenringwand 17 angeordnet. Der Ringkörper 18 ist für den Grund
aufbau notwenig und stellt ein stabilisierendes Konstruktionselement dar. Der kon
struktive Aufbau der Weiterentwicklung der Anordnung nach Fig. 2a unterliegt fol
genden Gesichtspunkten:
- - Elektrostatische Feldberechungen
- - Betrachtungen aus der Gasdurchschlagstheorie
- - Folgen der hohen Betriebsfrequenz.
Das Zusammenwirken der genannten Betrachtungsweisen bezüglich der Durchschlags
spannung ergibt eine kritische Abschätzung für die Keramik-Abdeckscheibe im
Worst-Case-Betrieb.
Ergebnis der kritischen Abschätzungen, unter der Voraussetzung, daß die obere Be
triebstemperatur zwischen 300-400°C liegt, ist eine wahrscheinliche Durch
schlagsspannung von 4,3-6 kV. Die Geometrie der Keramik-Abdeckscheibe nach
Fig. 2a, b hielt den Belastungen des Worst-Case-Betriebes, die durch den Betrieb
des Mikrowellenherdes mit maximaler Leistung für Mikrowelle und Grill bei leerem
Garraum gegeben sind, für die Testzeitvorgabe von 30 Minuten stand.
Die Geometrie der Keramik-Abdeckscheibe von Fig. 2a, b, gestaltet nach den oben
genannten drei Hauptkriterien, wird in der Folge durch die Beschreibung der Fig.
3a, b, c und 4a, b, c weiterhin erörtert.
Die Fig. 3a, b zeigen in schematischer Ansicht den Stand der Technik für Mi
krowellenöfen mit Grill und Drehantennenanlage. Nach Fig. 3a wird durch das Mag
netron 31 die Mikrowellenleistung in den Rechteck-Hohlleiter 32 abgestrahlt. Über
ein Antriebsrad 33 wird ein Antennenschaft 34, der mit einem Antennenrohr 35 ver
bunden ist, angetrieben. Das Antennenrohr 35 ist im Antennen-Durchführungszy
linder der Keramik-Abdeckscheibe 36 gelagert. Ein Haltering 37, der zur Aufnahme
der Keramik-Abdeckscheibe 36 und einer Schmutzfangplatte 38 geeignet ist, wobei
die Schmutzfangplatte 38 den Antennenarm 39 vor Einwirkungen vom Garraum 40
her schützt, ist an der Garraumdecke 41 befestigt. Die Heizstäbe 42 des Grills sind
angedeutet. Die dem Stand der Technik entsprechende Keramik-Abdeckscheibe 36
wird in Fig. 3c mit ihrem Umfeld, bestehend aus Rechteck-Hollheiter 32, Antenn
tenrohr 35, Schmutzfangplatte 38 und Antennenarm 39 mit dem zugehörigen Poten
tialfeld im Schnitt dargestellt. Besonders dichte Äquipotentiallinienabschnitte sind
gleichbedeutend mit Gebieten hoher Feldstärken, Inhomogenitäten des Potentialfeldes
sind Quellen von Feldstärkenänderungen.
Wegen =-grad d ergeben sich sehr starke Feldstärkenkonzentrationen in der Nä
he des Antennen-Durchführungszylinders. Die Keramik-Abdeckscheibe 36 ist daher
den Worst-Case-Bedingungen nicht gewachsen. Für eine Variante der Keramik-Ab
deckscheibe nach Fig. 2a, b werden in den Fig. 4a, b, c eine Schnittfigur mit
Umfeld sowie die zugehörigen Schnittbilder eines Potentialfeldes und eines D-Feldes
dargestellt.
Fig. 4a zeigt den Rechteck-Hohlleiter 51 mit dem Antennenschaft 52, der in der
Keramik-Abdeckscheibe 43 gelagert ist. An der Garraumdecke 44 befestigt ist ein
Haltering, zu dem die Keramik-Abdeckscheibe 43 und die sie vor Verschmutzung
vom Garraum 45 her schützende Schmutzfangplatte 46 gelagert sind. Der Antennen
arm 47 ist am Antennenschaft 42 festgeschraubt. Die Keramik-Abdeckscheibe 43
stellt eine Variante der Keramik-Abdeckscheibe nach Fig. 2a dar und erfüllt die
Worst-Case-Bedingungen sehr gut. Die oberen und unteren Innen- und Außenringwän
de sowie die obere und untere Ringkammer entsprechen den Anordnungen nach Fig.
2a, nur daß die Keramik-Abdeckscheibe 43 exakt gegenüberliegende Außenringwände
besitzt. Daß diese Anordnung vorteilhaf te Auswirkungen für die Erhöhung der Durch
schlagsfestigkeit aufweist, ist den Fig. 4b, c zu entnehmen.
Fig. 4b, die das D-Feld der Schnittfigur 4 a zeigt, und Fig. 4c, die das Potential
feld ϕ der gleichen Schnittfigur zeigt, sind unter den Bedingungen der Elektrostatik
für: f=0, Annahme idealer Leiter und Nichtleiter sowie Raumladungsfreiheit, gül
tig. Die im Potentialfeld ϕ in Fig. 4c erkennbaren Vergleichmäßigungen der Feld
liniendichte sind Auswirkungen der neuen Geometrie der Keramik-Abdeckscheibe.
Besonders günstig und vorteilhaft wirkt sich die Gestaltung der oberen und unteren
Innenringwand in Form eines Dreiecksquerschnittes bezüglich der resultierenden
Durchschlagsfestigkeit aus. Aus diesen Gründen erscheint die Lösung bezüglich der
Anordnung nach Fig. 2a, b optimal.
Claims (14)
1. Keramik-Abdeckscheibe mit einer optimierten Geometrie für Mikrowellenherde,
wobei die Keramik-Abdeckscheibe die Einkoppelungsöffnung in der Garraum -
decke, die zur Mikrowellenergie-Übertragung von einem Rechteck-Hohlleiter
zum Garraum des Mikrowellenherdes notwendig ist, abdeckt und gleichzeitig zur
Halterung einer Drehantenne geeignet ist, mit deren Hilfe eine Vergleichmäßi
gung der Energieverteilung im Garraum des Mikrowellenherdes herbeigeführt
wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Keramik-Abdeckscheibe
einen Ringscheibenaufbau mit oberen, dem Rechteck-Hohlleiter zugewandten,
Ringwänden und Ringkammern und unteren, dem Garraum zugewandten, Ring
wänden und Ringkammern besitzt, die um einen Antennendurchführungszylinder
in Form konzentrischer Ringe angeordnet sind, wobei die Keramik-Abdeck
scheibe einen Außenringkörper besitzt, durch den sie an der Garraumdecke be
festigt ist.
2. Keramik-Abdeckscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen
oberen Innenringwänden (2, 11) und oberen Außenringwänden (4, 13) obere
Ringkammern (3, 12) eingebettet sind.
3. Keramik-Abdeckscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen
unteren Innenringwänden (8, 17) und unteren Außenringwänden (6, 15) untere
Ringkammern (7, 16) eingebettet sind.
4. Keramik-Abdeckscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Anten
nendurchführungszylinder (1, 10) durch die Innenseiten der oberen Innenring
wände (2, 11) und der unteren Innenringwände (8, 17) gebildet werden und
durch die Innenseitenlängen von den oberen und unteren Innenringwänden (2,
11; 8, 17) in zwei Zylinderabschnitte geteilt sind, wobei der obere Zylinderra
dius der größere ist und in der entstehenden Auflagefläche am Übergang der
beiden Zylinderabschnitte ein dielektrischer Lagerring angeordnet ist.
5. Keramik-Abdeckscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Au
ßenringkörper (5) mit seiner oberen Ringfläche in der oberen Außenringwand
(4) mittig angesetzt ist und seine untere Ringfläche in einer Flucht mit der
Bodenfläche für den dielektrischen Lagerring liegt.
6. Keramik-Abdeckscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichent, daß der Au
ßenringkörper (14) mit seiner oberen Ringfläche in einer Flucht mit der am
Ringkörper (18) ansetzenden Bodenfläche der oberen Außenringwand (13), der
Bodenfläche der oberen Ringkammer (12) und der am Ringkörper (18) anset
zenden Bodenfläche der oberen Innenringwand (11) liegt.
7. Keramik-Abdeckscheibe nach den Ansprüchen 2, 3 und 5, dadurch gekennzeich
net, daß die Innenringwände (2, 8), die Außenringwände (4, 6) und der Außen
ringkörper (5) beidseitige 45°-Abschrägungen besitzen.
8. Keramik-Abdeckscheibe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die obe
ren Innenringwände (2, 11) gegenüber den oberen Außenringwänden (4, 13) er
höht sind.
9. Keramik-Abdeckscheibe nach den Ansprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet,
daß die obere Innenringwand (2), die untere Innenringwand (8), der Ringkörper
(9), die obere Außenringwand (4) und die untere Außenringwand (6) einen H-
förmigen Querschnitt ergeben.
10. Keramik-Abdeckscheibe nach den Ansprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet,
daß die Querschnittsfläche der oberen Innenringwand (11) der Querschnittsflä
che der unteren Innenringwand (17) gegenüberliegt und daß die Querschnitte
der Innenringwände (11, 17) modifizierte rechtwinklige Dreiecke sind.
11. Keramik-Abdeckscheibe nach den Ansprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet,
daß die obere Außenringwand (13) zur unteren Außenringwand (15) radial ver
setzt angeordnet ist.
12. Keramik-Abdeckscheibe nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß
die obere Ringkammer (3) der unteren Ringkammer (7) gegenüberliegt und daß
die Querschnittsflächen der oberen und unteren Ringkammern (3, 7) annähernd
gleich sind.
13. Keramik-Abdeckscheibe nach den Ansprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet,
daß die obere Ringkammer (12) der unteren Ringkammer (16) gegenüberliegt
und sich die Querschnittsflächen der oberen und unteren Ringkammern (12, 16)
wie 1 : 2 verhalten.
14. Keramik-Abdeckscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ke
ramik-Abdeckscheibe und die Drehantenne durch eine Schmutzfangplatte
(46) vor Verschmutzung vom Garraum her geschützt sind.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19873734958 DE3734958A1 (de) | 1987-10-15 | 1987-10-15 | Keramik-abdeckscheibe mit einer optimierten geometrie fuer mikrowellenherde |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19873734958 DE3734958A1 (de) | 1987-10-15 | 1987-10-15 | Keramik-abdeckscheibe mit einer optimierten geometrie fuer mikrowellenherde |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3734958A1 true DE3734958A1 (de) | 1989-04-27 |
DE3734958C2 DE3734958C2 (de) | 1990-08-16 |
Family
ID=6338413
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19873734958 Granted DE3734958A1 (de) | 1987-10-15 | 1987-10-15 | Keramik-abdeckscheibe mit einer optimierten geometrie fuer mikrowellenherde |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE3734958A1 (de) |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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- 1987-10-15 DE DE19873734958 patent/DE3734958A1/de active Granted
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Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE3734958C2 (de) | 1990-08-16 |
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