УСТАНОВКА ДЛЯ СВЧ-ОБРАБОТКИ

Полезная модель относится к установкам для СВЧ-обработки различных материальных объектов с целью их нагрева, а также изменения физических или биологических свойств. Полезная модель может быть использована в пищевой промышленности, в быту для приготовления или разогрева пищи, а также в сельскохозяйственном производстве для предпосевной обработки семян с целью дезинфекции или стимуляции.
Известна установка для СВЧ-обработки, содержащая сверхвысокочастотный генератор с магнетроном, сообщенный с рабочей камерой, и устройство защиты, включающее первичный преобразователь и реле, нормально замкнутый контакт которого установлен в цепи питания сверхвысокочастотного генератора (см. авторское свидетельство СССР №1822630, кл. А01С 1/00, Н05В 6/68, опубл. 23.06.1993, бюл. №23).
Недостатком известной установки для СВЧ-обработки является низкая чувствительность устройства защиты, не позволяющая достаточно надежно защитить магнетрон от работы в аварийном режиме. Кроме того, конструкция известной установки неоправданно сложна из-за наличия в составе устройства защиты двух выпрямителей, делителя напряжения, антенны и элемента сравнения. Стоимость такого устройства защиты является высокой, а при серийном производстве известных установок требуется их трудоемкая наладка. При попытке включения известной установки для СВЧ-обработки в аварийном режиме в лучшем случае происходит автоматическое отключение питания сверхвысокочастотного генератора, а пользователь не получает информации о вызвавших его причинах.
Техническим результатом предлагаемой полезной модели является повышение надежности работы установки для СВЧ-обработки, упрощение конструкции устройства защиты и сигнализация пользователя о причине автоматического отключения питания.
Такой технический результат достигается тем, что в известной установке для СВЧ-обработки, содержащей сверхвысокочастотный генератор с магнетроном, сообщенный с рабочей камерой, и устройство защиты, включающее первичный преобразователь и реле, нормально замкнутый контакт которого установлен в цепи питания сверхвысокочастотного генератора, первичный преобразователь выполнен в виде газоразрядной лампы низкого давления, подключенной в электрическую сеть через последовательно соединенные резистор и обмотку реле, при этом первичный преобразователь расположен в рабочей камере и покрыт металлической сеткой с размерами ячеек, не превышающими четверти длины волны сверхвысокочастотного генератора.
На фиг. 1 представлена функциональная схема установки для СВЧ-обработки, на фиг. 2 - ее принципиальная электрическая схема.
Установка для СВЧ-обработки содержит сверхвысокочастотный генератор 1 на магнетроне VL1, сочлененный с рабочей камерой 2, и устройство 3 защиты. Устройство 3 защиты включает первичный преобразователь 4, выполненный в виде газоразрядной лампы низкого давления HL1 и реле 5 KV1. Первичный преобразователь 4 расположен в периферийной части рабочей камеры 2 (например, в углу, образованном нижней и боковой сторонами, или в углу, образованном боковыми сторонами рабочей камеры 2). Первичный преобразователь 4 покрыт металлической сеткой 5 с размерами ячеек, не превышающими четверти длины волны сверхвысокочастотной энергии, вырабатываемой магнетроном VL1. Например, если в качестве установки для СВЧ-обработки используется серийная микроволновая печь бытового назначения с частотой 2450 МГц, размеры ячеек не должны превышать 10…30 мм. Материалом для изготовления такой сетки может служить медная проволока диаметром 0,7…1,0 мм.
Первичный преобразователь 4 через последовательно соединенные резистор 6 R7 и обмотку реле 7 KV1 при их последовательном соединении подключен в электрическую сеть. Резистор 6 R7 является токоограничительным. Нормально замкнутый контакт 8 KV1.1 реле 7 установлен в цепи питания сверхвысокочастотного генератора 1.
Установка для СВЧ-обработки работает следующим образом.
При включении установки для СВЧ-обработки получает питание магнетрон VL1 сверхвысокочастотного генератора 1 и начинает вырабатывать сверхвысокочастотные электромагнитные колебания, которые, попадая в рабочую камеру 2, воздействуют на находящиеся внутри нее материальные объекты. При этом помимо сверхвысокочастотной составляющей в спектре электромагнитной энергии присутствуют низкочастотные (50 Гц и первые три нечетные гармоники с убывающими амплитудами). Низкочастотная составляющая образуется за счет некоторой несогласованности сверхвысокочастотного генератора 1 с нагрузкой и представляет собой энергию рассеяния. Уровень низкочастотной составляющей при этом соответствует норме и является минимальным. Такой режимы работы установки для СВЧ-обработки является нормальным и не требует прерывания.
В случае отсутствия нагрузки в рабочей камере возникает аварийный режим, который может привести к выходу из строя магнетрона VL1 сверхвысокочастотного генератора 1. Аварийный режим обычно возникает из-за невнимательности пользователя (оператора) при эксплуатации установок для СВЧ-обработки.
При возникновении аварийного режима несогласованность сверхвысокочастотного генератора 1 с нагрузкой возрастает, а напряженность поля, обусловленная низкочастотной составляющей, повышается на 25…35%. Пространство внутри первичного преобразователя 4 ионизируется. Под действием электрического напряжения сети по первичному преобразователю 4 начинает протекать ток. Газоразрядная лампа ярко вспыхивает, однако протекающий через нее, через резистор 6 R7 и обмотку реле 7 KV1 электрический ток вызывает срабатывание последнего. Нормально замкнутый контакт 8 KV1.1 реле размыкается, и цепь питания сверхвысокочастотного генератора 1 обесточивается. Одновременно с выключением сверхвысокочастотного генератора 1 происходит выключение первичного преобразователя 4 (погасание газоразрядной лампы HL1). Резистор 6 R7 ограничивает величину тока и не допускает развитие разряда при отсутствии внешнего поля. Металлическая сетка 5 предотвращает ложное срабатывание устройства защиты 3 за счет экранирования первичного преобразователя 4 от воздействия СВЧ-энергии. Экранирующий эффект определяется ослаблением СВЧ-поля на величину от 20 до 40 дБ, однако световая вспышка остается легко видимой через ячейки металлической сетки 5. В то же время на более низких частотах, в том числе на информативной низкочастотной составляющей энергии внутри рабочей камеры 1 экранирующий эффект не проявляется. Это происходит ввиду того, что узлы металлической сетки 5 при низкой частоте являются изолированными вибраторами и способствуют передаче энергии низкочастотной составляющей.
Таким образом, при попытке включения установки для СВЧ-обработки с незагруженной рабочей камерой 2 происходит автоматическое отключение питания, но по кратковременной вспышке первичного преобразователя 4 пользователь получает информацию о причине аварийного режима.
Для повторного включения установки для СВЧ-обработки необходимо загрузить рабочую камеру 2 и произвести вторичную подачу питания.
Установка для СВЧ-обработки имеет повышенную надежность, устройство защиты является простым и дешевым, а при ее эксплуатации пользователь визуально получает информацию о причине автоматического отключения питания.
Установка для СВЧ-обработки может быть использована в бытовых и производственных целях при порционном воздействии сверхвысокочастотной энергии на материальные объекты.