СВЧ-ПЕЧЬ

Полезная модель относится к области СВЧ-техники, а именно к устройствам, применяемым для нагрева диэлектрических объектов, в частности пищевых продуктов.
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.
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).
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.
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.
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.
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.
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.
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.
Предлагаемая полезная модель поясняется чертежом: Фиг.1 - конструкция СВЧ-печи, где позициями обозначены: 1 - рабочая камера, 2 - система возбуждения, 3 - источник СВЧ-энергии.
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.
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.
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.