Микроволновое нагревательное устройство

(12) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявители Карпович Виктор Аркадьевич Притула Игорь Витальевич Родионова Валентина Николаевна(72) Авторы Карпович Виктор Аркадьевич Притула Игорь Витальевич Родионова Валентина Николаевна(73) Патентообладатели Карпович Виктор Аркадьевич Притула Игорь Витальевич Родионова Валентина Николаевна(57) Микроволновое нагревательное устройство, содержащее прямоугольную резонансную камеру, снабженную дверью рамной конструкции с ловушкой СВЧ, по меньшей мере два генератора СВЧ, установленные на внешних стенках камеры и связанные с ней через окна связи с помощью волноводов, отличающееся тем, что дверь по всему периметру снабжена бортиком, направленным перпендикулярно к ее плоскости внутрь камеры, высотой не менее н/8, где н - наименьшая рабочая длина волны генераторов СВЧ, в котором выполнена упомянутая ловушка СВЧ в виде периодической щелевой структуры, в которой глубина щели равна н/8, расстояние между щелями н/4, а ширина щели составляет 0,03 н/4. 5107 1 Изобретение относится к технике СВЧ, в частности, может быть использовано для сушки, нагрева, стерилизации различных диэлектрических изделий и материалов, продуктов и т.п. Правила безопасности требуют, чтобы во время функционирования таких устройств СВЧ энергия не могла проникать наружу из камеры при закрытой двери. Одним из основных источников утечки СВЧ энергии является дверь микроволнового устройства. В микроволновом устройстве камерного типа утечка происходит по периметру двери и обусловлена несовершенным электрическим контактом по периметру двери. Если в микроволновом устройстве линейные размеры двери много больше рабочей длины волны СВЧ колебаний, трудно добиться хорошего электрического контакта по всему периметру двери. Поэтому области двери предусматривают устройства для герметизации или защитные СВЧ приспособления. Известно микроволновое устройство, содержащее генератор СВЧ, резонансную камеру, снабженную дверью, и так называемую дроссельную ловушку, окружающую дверь патент 1 044 455. В этой конструкции СВЧ ловушка установлена с внутренней стороны двери так, что, когда дверь закрыта, ловушка находится в камере, и образует вместе с боковой частью корпуса дополнительную внутреннюю камеру. Размеры этой камеры рассчитаны так, чтобы ее резонансная частота была равна средней частоте генератора. Поскольку эта дополнительная камера является узкополосным устройством, применение такой дроссельной ловушки обеспечивает не полное экранирование (20 дБ), и утечка СВЧ энергии все же происходит. Кроме того, недостатком данного устройства является то, что такая дверь относительно толстая, что ведет к ограничению рабочего объема камеры. Известно также микроволновое устройство, содержащее резонансную камеру, снабженную дверью рамной конструкции с ловушкой СВЧ, по меньшей мере два генератора СВЧ, установленные на внешних стенках камеры и связанные с ней через окна связи с помощью волноводов. В известном устройстве ловушка размещена по всему периметру двери и представляет собой наложенный на дверь ободок из радиопоглощающего материала, например адсорбирующего феррита патент 1 322 857. Но в такой конструкции объем феррита ограничен, и в ней можно получить ослабление не более 10-15 дБ, что является недостаточным для обеспечения безопасной работы устройства. Кроме того, такая конструкция технологически трудоемкая. Задачей настоящего изобретения является создание микроволнового устройства с очень высокой непроницаемостью наружу СВЧ энергии ( 60 дБ), имеющего при этом простую, легко выполнимую конструкцию. В соответствии с изобретением эта задача достигается благодаря тому, что в микроволновом устройстве, содержащем прямоугольную резонансную камеру, снабженную дверью рамной конструкции с ловушкой СВЧ, по меньшей мере два генератора СВЧ, установленные на внешний стенках камеры и связанные с ней через окна связи с помощью волноводов, дверь по всему периметру снабжена направленным перпендикулярно к ее плоскости внутрь камеры бортиком, высотой не менее н/8 (где н - наименьшая рабочая длина волны генератора СВЧ, равная 122,4 мм), в котором выполнена упомянутая ловушка СВЧ в виде периодической щелевой структуры, в которой глубина щели равна н/8,расстояние между щелями н/4, а ширина щели не превышает 0,03 н/4. Такая конструкция обеспечивает как бы двойную защиту от СВЧ излучения за счет непосредственного бортика, обращенного в камеру, и за счет щелевой структуры, выполненной в этом бортике. Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлен один из возможных вариантов конструкций микроволнового устройства, выполненного в соответствии с изобретением, а на фиг. 2 - фрагмент двери с СВЧ ловушкой. 2 5107 1 Микроволновое нагревательное устройство представляет собой прямоугольную резонансную камеру 1, снабженную двумя генераторами 2 и 2, установленными на боковых стенках камеры. Генераторы 2, 2 связаны через окна 3 и 3 связи с помощью волноводов 4 и 4 с внутренним объемом камеры 1 нагрева. Камера 1 снабжена дверью 5, имеющей по всему периметру бортик 6, направленный во внутрь камеры 1. Высота этого бортика составляет величину, равную или более н/8, где н - наименьшая рабочая длина волны СВЧ колебаний, равная 122,4 мм. В этом бортике по всей его длине (по всему периметру двери) выполнены щели 7, расстояние между которыми равно н/4, а ширина щели составляет примерно 0,92 мм, глубина щели равна н/8. Так в одном из вариантов реализации изобретения, рассчитанном на диапазон частот 2,45 ГГц 50 МГц (н 122,4 мм), размер камеры 340017001700 мм, размер окон связи 9655 мм, глубина щели равна 15,3 мм, расстояние между щелями равно 30,6 мм. Принцип работы микроволнового нагревательного устройства, выполненного в соответствии с изобретением, сводится к следующему. Благодаря двум источникам сигнала (генераторы 2 и 2) в камере возбуждаются колебания типа 1 и Е 1. Передняя дверь камеры снабжена узкими (по сравнению с длиной волны) поперечными щелями (ширина щели 0,92 мм). Для рабочих колебаний типа 1 и 1 токи, наводимые в торцевых стенках, имеют только продольную составляющую, поэтому эти колебания синфазно отражаются от гребней и донышек периодической щелевой структуры, что приводит к своеобразному эффекту отжатия поля от передней двери камеры, благодаря чему электромагнитное поле сосредоточено во внутреннем объеме камеры и не проникает наружу. При расчете камеры устройства рабочими колебаниями являлись только высокодобротные моды, в которых 45-754-8, 11-12, что соответствует условиям малого поглощения СВЧ энергии. Экспериментальные исследования микроволнового нагревательного устройства показали, что при полезной СВЧ мощности внутри камеры, равной 3 кВт, уровень плотности вторичного СВЧ излучения снаружи устройства на расстоянии 20 см от двери (по всему периметру) не превышает 2 мкВт/см 2 (допустимые санитарные нормы, утвержденные Минздравом РБ, составляют 10 мкВт/см 2 на расстоянии 50 см). Этим же нормам соответствуют бытовые микроволновые печи известных западных фирм , ,и т.д. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.