EP2916618A1 - Abschirmvorrichtung für ein Mikrowellengerät - Google Patents

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EP2916618A1
EP2916618A1 EP14158172.8A EP14158172A EP2916618A1 EP 2916618 A1 EP2916618 A1 EP 2916618A1 EP 14158172 A EP14158172 A EP 14158172A EP 2916618 A1 EP2916618 A1 EP 2916618A1
Authority
EP
European Patent Office
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gap
shielding device
microwave
shielding
dielectric
Prior art date
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EP14158172.8A
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English (en)
French (fr)
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EP2916618A8 (de
EP2916618B1 (de
Inventor
Thorsten Dr. Kayser
Guido Dr. Link
Jochen Dipl.-Ing. Schmidt
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Karlsruher Institut fuer Technologie KIT
Voetsch Industrietechnik GmbH
Original Assignee
Karlsruher Institut fuer Technologie KIT
Voetsch Industrietechnik GmbH
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Publication date
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Publication of EP2916618A8 publication Critical patent/EP2916618A8/de
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    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B6/00—Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
    • H05B6/64—Heating using microwaves
    • H05B6/78—Arrangements for continuous movement of material
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B6/00—Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
    • H05B6/64—Heating using microwaves
    • H05B6/76—Prevention of microwave leakage, e.g. door sealings

Definitions

  • the invention relates to a shielding device for a microwave device for the thermal treatment of products and a microwave device, wherein the shielding device in a microwave shielding wall of the microwave device can be arranged, wherein the shielding device for microwave shielding performing a moving member through the wall, wherein the shielding device comprises the moving element and a passage opening for the moving member is formed, wherein the moving member is for transmitting a movement and is guided through the passage opening, wherein between the passage opening and the moving element, a dielectric gap is formed, wherein a geometric shape of the gap is formed so that the gap forms a band-stop filter for microwaves.
  • Microwave ovens are well known in the art and are commonly used for heating or cooking food, as well as in the industrial field for the thermal treatment of products or components. Especially in industrial applications is a power of the microwave oven comparatively high, so it requires an effective shielding of a treatment room of the microwave oven.
  • the shielding of the treatment space is formed by a metallic wall of the treatment space. In the region of a door of a treatment room, this can also be provided, for example, with a perforated plate whose hole size is smaller than a wavelength of the microwaves, so that shielding can also be achieved here.
  • microwave ovens Due to reflections of the microwaves within the treatment space, a three-dimensional pattern of interference maxima of the microwaves results, which leads to an inhomogeneous heating of the products placed in the treatment space.
  • microwave ovens it is therefore customary to use a rotatable plate to achieve a homogeneous heat distribution in the food.
  • reflection mirrors are used in microwave ovens, especially in microwave ovens used industrially. Reflecting rotating mirrors have metal reflecting surfaces for microwaves, wherein a homogeneous rotation of the reflecting surfaces causes a homogeneous distribution of the microwaves without the products having to be moved.
  • the feed-through opening is regularly designed as a bearing in which the axis or shaft of the reflection mirror is rotatably mounted.
  • the individual components of the bearing as well as the axis or shaft must be made electrically conductive, so that no microwave radiation can escape in the region of a possible gap of the storage thus formed. Dimensional tolerances of storage are therefore small. This has the consequence that also high friction losses and increased abrasion of the storage can result.
  • a shielding effect of the storage in particular by the abrasion and a loss of lubricants as well as a consequent gap formation, can be significantly impaired.
  • the present invention is therefore based on the object to propose a shielding device for a microwave oven as well as a microwave oven with which a low-maintenance but safe operation is possible.
  • the shielding device according to the invention for a microwave device for the thermal treatment of products can be arranged in a microwave shielding wall of the microwave device, wherein the shielding device for microwave-shielding passage of a moving member through the wall, wherein the shielding device comprises the moving element and forms a passage opening for the moving element, wherein the moving member is for transmitting a movement and movable by the Through passage opening is passed, wherein between the passage opening and the moving element, a dielectric gap is formed, wherein a geometric shape of the gap is formed so that the gap forms a band-stop filter for microwaves.
  • the movement element is spaced from the passage opening by the dielectric, radial gap such that friction leading to wear can not occur at all with a possible abrasion of material.
  • a dielectric is fundamentally also initially permeable to microwave radiation
  • a geometry of the gap is chosen such that microwaves can essentially not pass through the shielding device or the gap. Since a frequency of the microwaves in a treatment room of a microwave oven is substantially predetermined by the formation of a used magnetron for generating the microwaves, the gap or band-gap caused by the geometric formation of the gap is formed for a frequency band of the microwave radiation in the treatment room.
  • the shielding device thus enables as far as possible a maintenance-free and nevertheless safe operation of a microwave device.
  • the passage opening may be formed in an implementation device of the shielding device, wherein the passage device may be insertable into a passage opening in the wall of the microwave device.
  • the lead-through device may have a flange which can be inserted on or in the wall of the microwave oven or attached thereto.
  • a passage opening in the wall can thus be formed independently of the passage opening. It is also possible to retrofit microwave devices with a passage opening in a wall with the shielding device.
  • the movement element can be designed as a linearly and / or rotatably movable axis or shaft.
  • the moving element can therefore also a push rod or other movable mechanical Be element that can set a reflection mirror within a treatment room of a microwave oven in motion. Consequently, it is then irrelevant for the formation of the passage opening, whether the moving member is linear and / or rotatable.
  • the passage opening is rotationally symmetrical. So then also the moving element can be rotationally symmetrical. Where then the gap can be formed as an annular gap. Also, a rotationally symmetrical passage opening can be produced particularly easily. In principle, however, the lead-through opening can also be designed asymmetrically, since only the geometric design of the gap is decisive for a shielding effect.
  • the gap has a constant gap dimension at least in sections along a passage length of the lead-through opening, wherein the gap dimension can be selected such that only one or a number of clearly defined modes of a totality of modes formed by the microwave device enter the gap at all can reach.
  • the microwave device can generate modes in the treatment space which, due to the geometrical shape of the gap, can not penetrate them at all.
  • the gap may be chosen so that certain modes can enter the gap, the properties of these modes are then defined or known.
  • the modes formed by the microwave device may be transverse electromagnetic modes (TEM).
  • TEM transverse electromagnetic modes
  • At least one reflection trap is formed in the gap, wherein at least one fashion or oscillation formed by the microwave device can be reflected by means of the reflection trap.
  • the reflection trap can also be designed geometrically be that there is a multiple reflection of the mode or vibration or their deletion. If only certain or defined modes can pass the gap up to the reflection trap, the reflection trap can be easily formed to reflect these modes.
  • the reflection trap can be designed such that it has a plurality of resonance frequencies of a microwave band.
  • the reflection trap can cover a particularly wide bandwidth of the band-stop filter.
  • the reflection trap can be designed as a gap shoulder with a radially widened gap dimension and an axial width.
  • the gap can thus be formed in the manner of an internal puncture in the passage opening and can be easily prepared by piercing.
  • the reflection trap can be further formed within the gap with respect to its overall length or at an end of the gap which is preferably remote from the treatment space.
  • the expanded gap dimension and the width of the gap shoulder can be formed as a function of a dielectric. Since it is a dielectric gap, different dielectrics may be provided in the gap and / or in the gap. An attenuation or a dielectric loss factor of the dielectrics may inter alia cause a frequency-dependent absorption of the microwave radiation, in which case the extended gap dimension and the width of the gap paragraph may be selected taking into account the dielectrics.
  • the lead-through device may have a dielectric element formed from a dielectric, which fills the gap in a region of the gap shoulder. It can also be provided that the gap shoulder is completely filled by the dielectric element. The dielectric element can then also completely fill the constant gap and the extended gap in the region of the gap shoulder. In this case, then also an additional seal of the treatment room be created against leakage of gases or heat radiation.
  • the dielectric member When the dielectric member is in direct contact with the moving member, the dielectric member may form a bearing for the moving member. Although this is not necessarily required, since the movement element can also be stored outside the treatment room, however, a bearing designed in this way can serve for improved guidance and stabilization of the movement element. Since the dielectric element must be formed of an electrically non-conductive material, the dielectric element may be formed of a material having particularly good storage properties.
  • two reflection traps can be formed in the gap, wherein an effective electrical distance or a center distance (m) of the reflection traps can correspond to a quarter wavelength ( ⁇ / 2), preferably one half wavelength ( ⁇ / 4) of a microwave band.
  • ⁇ / 2 a quarter wavelength
  • ⁇ / 4 a quarter wavelength of a microwave band
  • the reflection traps can be designed as bandstop filters for each different or different bands. So it is possible to cover a particularly wide range with the reflection traps.
  • the training as two different band-stop filters can be independent of a center distance of the respective reflection traps.
  • air may be provided as a dielectric. A mechanical friction between the moving element and an implementing device can thus be completely excluded.
  • a dielectric polytetrafluoroethylene (PTFE), polyethylene (PE), polypropylene (PP) or polyetheretherketone (PEEK) may also be used as a dielectric.
  • PTFE polytetrafluoroethylene
  • PE polyethylene
  • PP polypropylene
  • PEEK polyetheretherketone
  • the training a dielectric element is particularly easy to implement with one of the aforementioned materials.
  • glass ceramic or ceramic preferably alumina (Al 2 O 3 ) or silicon nitride (Sl 3 N 4 ) may be provided.
  • the bandstop filter for an ISM band (industrial, scientific and medical band) may be formed.
  • the band-stop filter can then be used in industrially used microwave ovens.
  • the band-stop filter may be designed for a band of 2.4 to 2.5 GHz, preferably for a band of 2.45 GHz.
  • the microwave device according to the invention for the thermal treatment of products has a shielding device according to the invention. Particular embodiments of the microwave oven will become apparent from the dependent claims on the device claim 1.
  • Fig. 1 shows a shielding device 10 for a microwave oven, wherein the shielding device 10 is inserted tightly into a wall 11 of a treatment chamber 12 of the microwave oven not shown here.
  • a drive which is likewise not shown here in detail, is arranged for an axis 14 of the shielding device 10, wherein the drive for Movement of a located on the axis 14 within the treatment chamber 12 and also not shown reflection rotary mirror is used.
  • the shielding device 10 furthermore has an bushing device 15 with a through-bore 16 in a body 17 of the bushing device 15.
  • the axis 14 is performed through the through hole 16 of the body 17 of the outer region 13 into the treatment chamber 12, wherein a gap 18 with a constant gap s between a diameter d of the axis 14 and the through hole 16 and inner surface 19 of the body 17 is formed , As a dielectric for the gap 18 here air is provided.
  • 16 two reflection traps 20 and 21 are arranged within the through hole, which are each formed by a gap paragraph 22, in which a dielectric element 23 and 24 is used.
  • the gap paragraph 22 in this case has an extended gap s' with a width b, which are selected so that the reflection traps 20 and 21 each have a plurality of resonant frequencies of a microwave band of the microwave device or a magnetron of the microwave device. Further, the reflection traps 20 and 21 are arranged at a center distance m relative to each other so that the center distance m corresponds to half a wavelength ⁇ of a microwave band. As a result, a particularly good shielding of the microwave band can be achieved. Also, the dielectric elements 23 and 24 are each formed of different dielectric materials in order to be able to absorb or reflect the widest possible bandwidth of microwaves.
  • the dielectric elements 23 and 24 thereby come into contact with a surface 25 of the axis 14, so that the dielectric elements 23 and 24 form a bearing 26 for the axis 14.
  • a bearing of the axis 14 to a drive no further storage of the axle 14 is required.
  • the Fig. 2 shows a transmission curve 27 formed by a not shown here shielding band-stop filter in a frequency range of a microwave device of about 2.45 GHz.
  • a filter in the frequency range of 2.4 GHz to 2.5 GHz around an ISM band of 2.45 GHz has a transmission of -40 dB.
  • the filter is formed by a possible embodiment of a shielding device.
  • the transmission corresponds to a damping of a maximum possible radiated power of the microwave oven by a factor of 10,000. If the relevant shielding device is subjected, for example, to 10,000 watts as the maximum power of the microwave device, only a power of one watt can pass through the filter or the band-stop filter formed by the shielding device.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Constitution Of High-Frequency Heating (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Abschirmvorrichtung (10) für ein Mikrowellengerät zur thermischen Behandlung von Produkten sowie ein Mikrowellengerät, wobei die Abschirmvorrichtung in einer Mikrowellen abschirmenden Wandung (11) des Mikrowellengeräts anordbar ist, wobei die Abschirmvorrichtung zur Mikrowellen abschirmenden Durchführung eines Bewegungselements durch die Wandung dient, wobei die Abschirmvorrichtung das Bewegungselement umfasst und eine Durchführöffnung (16) für das Bewegungselement ausbildet, wobei das Bewegungselement zur Übertragung einer Bewegung dient und bewegbar durch die Durchführöffnung hindurchgeführt ist, wobei zwischen der Durchführöffnung und dem Bewegungselement ein dielektrischer Spalt (18) ausgebildet ist, wobei eine geometrische Gestalt des Spalts so ausgebildet ist, dass der Spalt eine Bandsperre für Mikrowellen ausbildet.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Abschirmvorrichtung für ein Mikrowellengerät zur thermischen Behandlung von Produkten sowie ein Mikrowellengerät, wobei die Abschirmvorrichtung in einer Mikrowellen abschirmenden Wandung des Mikrowellengeräts anordbar ist, wobei die Abschirmvorrichtung zur Mikrowellen abschirmenden Durchführung eines Bewegungselements durch die Wandung dient, wobei die Abschirmvorrichtung das Bewegungselement umfasst und eine Durchführöffnung für das Bewegungselement ausbildet, wobei das Bewegungselement zur Übertragung einer Bewegung dient und bewegbar durch die Durchführöffnung hindurchgeführt ist, wobei zwischen der Durchführöffnung und dem Bewegungselement ein dielektrischer Spalt ausgebildet ist, wobei eine geometrische Gestalt des Spaltes so ausgebildet ist, dass der Spalt eine Bandsperre für Mikrowellen ausbildet.
  • Mikrowellengeräte sind aus dem Stand der Technik hinlänglich bekannt und werden regelmäßig zum Erwärmen oder Zubereiten von Speisen sowie im industriellen Bereich zur thermischen Behandlung von Produkten oder Bauteilen eingesetzt. Insbesondere bei industriellen Anwendungen ist eine Leistung des Mikrowellengeräts vergleichsweise hoch, sodass es einer wirkungsvollen Abschirmung eines Behandlungsraums des Mikrowellengeräts bedarf. Die Abschirmung des Behandlungsraums wird dabei von einer metallischen Wandung des Behandlungsraums ausgebildet. Im Bereich einer Tür eines Behandlungsraums kann diese beispielsweise auch mit einem Lochblech versehen sein, dessen Lochgröße kleiner ist als eine Wellenlänge der Mikrowellen, sodass auch hier eine Abschirmung erzielt werden kann.
  • Aufgrund von Reflexionen der Mikrowellen innerhalb des Behandlungsraums entsteht darin ein dreidimensionales Muster aus Interferenzmaxima der Mikrowellen, was zu einer inhomogenen Erwärmung der im Behandlungsraum platzierten Produkte führt. Bei sogenannten Mikrowellenherden ist es daher üblich, einen drehbaren Teller zur Erzielung einer homogenen Wärmeverteilung im Gargut zu verwenden. Alternativ werden in Mikrowellenherden, insbesondere in industriell verwendeten Mikrowellengeräten, auch Reflexionsdrehspiegel eingesetzt. Reflexionsdrehspiegel weisen metallene Reflexionsflächen für Mikrowellen auf, wobei durch eine kontinuierliche Drehung der Reflexionsflächen eine homogene Verteilung der Mikrowellen bewirkt wird, ohne dass die Produkte bewegt werden müssten. Dazu ist es allerdings erforderlich, eine Achse oder Welle für den Reflexionsdrehspiegel durch die Wandung des Behandlungsraums hindurchzuführen, da ein elektromotorischer Antrieb nur außerhalb des Behandlungsraums angeordnet sein kann. Eine derartige, sogenannte Drehdurchführung für einen Reflexionsspiegel eines im industriellen Maßstab genutzten Mikrowellengeräts ist beispielsweise aus der EP 1 639 865 B bekannt.
  • Um eine ausreichende Abschirmung gegen eine in einem Bereich einer Durchführöffnung einer Drehdurchführung austretende Mikrowellenstrahlung zu erzielen, ist die Durchführöffnung regelmäßig als ein Lager ausgebildet, in dem die Achse bzw. Welle des Reflexionsspiegels drehbar gelagert ist. Die einzelnen Bauteile des Lagers sowie auch die Achse bzw. Welle müssen dabei elektrisch leitend ausgebildet sein, damit keine Mikrowellenstrahlung im Bereich eines eventuellen Spalts der so ausgebildeten Lagerung austreten kann. Maßtoleranzen der Lagerung sind aus diesem Grunde klein bemessen. Dies hat zur Folge, dass sich auch hohe Reibungsverluste und ein erhöhter Abrieb der Lagerung ergeben können. So kann sich im Laufe eines Betriebs eines Mikrowellengeräts eine Abschirmwirkung der Lagerung, insbesondere durch den Abrieb und einen Verlust von Schmiermitteln sowie einer dadurch bedingten Spaltbildung wesentlich verschlechtern. Ein alternativer Einsatz von sogenannten Kontaktfedern zur Herstellung eines elektrischen Kontakts zwischen Achse bzw. Welle und einer Durchführöffnung ist ebenfalls nicht befriedigend, da eine Federwirkung bei einer längeren Verwendung nachlassen kann. Gerade bei industriell eingesetzten Mikrowellengeräten ist die Ausbildung einer verschleißarmen Abschirmung von großer Bedeutung, da diese im Gegensatz zu Haushaltsgeräten wesentlich längeren Betriebszeiten bzw. Nutzung ausgesetzt sind.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Abschirmvorrichtung für ein Mikrowellengerät sowie ein Mikrowellengerät vorzuschlagen, mit der bzw. dem ein wartungsarmer, aber sicherer Betrieb ermöglicht wird.
  • Diese Aufgabe wird durch eine Abschirmvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und ein Mikrowellengerät mit den Merkmalen des Anspruchs 20 gelöst.
  • Die erfindungsgemäße Abschirmvorrichtung für ein Mikrowellengerät zur thermischen Behandlung von Produkten ist in einer Mikrowellen abschirmenden Wandung des Mikrowellengeräts anordbar, wobei die Abschirmvorrichtung zur Mikrowellen abschirmenden Durchführung eines Bewegungselements durch die Wandung dient, wobei die Abschirmvorrichtung das Bewegungselement umfasst und eine Durchführöffnung für das Bewegungselement ausbildet, wobei das Bewegungselement zur Übertragung einer Bewegung dient und bewegbar durch die Durchführöffnung hindurchgeführt ist, wobei zwischen der Durchführöffnung und dem Bewegungselement ein dielektrischer Spalt ausgebildet ist, wobei eine geometrische Gestalt des Spalts so ausgebildet ist, dass der Spalt eine Bandsperre für Mikrowellen ausbildet.
  • Folglich ist das Bewegungselement durch den dielektrischen, radialen Spalt so von der Durchführöffnung beabstandet, dass eine zu Verschleiß führende Reibung mit einem eventuellen Abrieb von Material überhaupt nicht auftreten kann. Da ein Dielektrikum grundsätzlich zunächst auch durchlässig für Mikrowellenstrahlung ist, ist eine Geometrie des Spalts so gewählt, dass Mikrowellen die Abschirmvorrichtung bzw. den Spalt im Wesentlichen nicht passieren können. Da eine Frequenz der Mikrowellen in einem Behandlungsraum eines Mikrowellengeräts durch die Ausbildung eines verwendeten Magnetrons zur Erzeugung der Mikrowellen im Wesentlichen vorbestimmt ist, ist der Spalt bzw. die durch die geometrische Ausbildung des Spalts bewirkte Bandsperre für ein Frequenzband der Mikrowellenstrahlung in dem Behandlungsraum ausgebildet. Die Abschirmvorrichtung ermöglicht so einen weitestgehend wartungsfreien und dennoch sicheren Betrieb eines Mikrowellengeräts.
  • Die Durchführöffnung kann in einer Durchführeinrichtung der Abschirmvorrichtung ausgebildet sein, wobei die Durchführeinrichtung in eine Durchgangsöffnung in der Wandung des Mikrowellengeräts einsetzbar sein kann. Beispielsweise kann die Durchführeinrichtung einen Flansch aufweisen, der an oder in der Wandung des Mikrowellengeräts eingesetzt oder an dieser befestigt werden kann. Eine Durchgangsöffnung in der Wandung kann so unabhängig von der Durchführöffnung ausgebildet werden. Auch ist es dann möglich, Mikrowellengeräte mit einer Durchgangsöffnung in einer Wandung mit der Abschirmvorrichtung nachzurüsten.
  • Vorzugsweise kann das Bewegungselement als linear und/oder drehbar bewegbare Achse oder Welle ausgebildet sein. Das Bewegungselement kann daher auch eine Schubstange oder ein anderes bewegbares mechanisches Element sein, welches einen Reflexionsspiegel innerhalb eines Behandlungsraums eines Mikrowellengeräts in Bewegung versetzen kann. Folglich ist es dann für die Ausbildung der Durchführöffnung unerheblich, ob das Bewegungselement linear und/oder drehbar bewegbar ist.
  • Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Durchführöffnung rotationssymmetrisch ausgebildet ist. So kann dann auch das Bewegungselement rotationssymmetrisch ausgebildet sein. Wobei dann der Spalt als ein Ringspalt ausgebildet sein kann. Auch lässt sich eine rotationssymmetrische Durchführöffnung besonders einfach herstellen. Prinzipiell kann die Durchführöffnung jedoch auch unsymmetrisch ausgebildet sein, da allein die geometrische Gestaltung des Spalts maßgeblich für eine abschirmende Wirkung ist.
  • Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Spalt auf einer Durchführlänge der Durchführöffnung zumindest abschnittsweise ein konstantes Spaltmaß aufweist, wobei das Spaltmaß so gewählt sein kann, dass von einer Gesamtheit von von dem Mikrowellengerät ausgebildeten Moden ausschließlich eine oder eine Anzahl eindeutig definierter Moden überhaupt in den Spalt gelangen können. D. h., dass das Mikrowellengerät in dem Behandlungsraum Moden erzeugen kann, die aufgrund der geometrischen Gestalt des Spalts erst gar nicht in diesen eindringen können. Das Spaltmaß kann jedoch so gewählt sein, dass bestimmte Moden in den Spalt gelangen können, wobei die Eigenschaften dieser Moden dann definiert bzw. bekannt sind.
  • Beispielsweise können die vom Mikrowellengerät ausgebildeten Moden transversal-elektromagnetische Moden (TEM) sein.
  • Weiter ist es vorteilhaft, wenn in dem Spalt zumindest eine Reflexionsfalle ausgebildet ist, wobei mittels der Reflexionsfalle zumindest eine von dem Mikrowellengerät ausgebildete Mode bzw. Schwingung reflektierbar ist. Die Reflexionsfalle kann ebenfalls geometrisch so ausgebildet sein, dass es zu einer Mehrfachreflexion der Mode bzw. Schwingung oder auch zu deren Löschung kommt. Wenn nur bestimmte bzw. definierte Moden den Spalt bis zur Reflexionsfalle passieren können, kann die Reflexionsfalle zur Reflexion dieser Moden einfach ausgebildet werden.
  • Insofern kann die Reflexionsfalle so ausgebildet sein, dass sie eine Mehrzahl von Resonanzfrequenzen eines Mikrowellenbandes aufweist. So kann die Reflexionsfalle eine besonders große Bandbreite der Bandsperre abdecken.
  • Die Reflexionsfalle kann als ein Spaltabsatz mit einem radial erweiterten Spaltmaß und einer axialen Breite ausgebildet sein. Der Spaltabsatz kann folglich in Art eines Inneneinstichs in der Durchführöffnung ausgebildet sein und kann so einfach auch durch Einstechdrehen hergestellt werden. Die Reflexionsfalle kann weiter innerhalb des Spalts bezogen auf dessen Gesamtlänge oder an einem, vorzugsweise dem Behandlungsraum abgewandten Ende des Spalts ausgebildet sein.
  • Das erweiterte Spaltmaß und die Breite des Spaltabsatzes können in Abhängigkeit von einem Dielektrikum ausgebildet sein. Da es sich um einen dielektrischen Spalt handelt, können im Spaltabsatz und/oder im Spalt verschiedene Dielektrika vorgesehen sein. Eine Dämpfung bzw. ein dielektrischer Verlustfaktor der Dielektrika kann unter anderem eine frequenzabhängige Absorption der Mikrowellenstrahlung bewirken, wobei dann das erweiterte Spaltmaß und die Breite des Spaltabsatzes unter Berücksichtigung der Dielektrika ausgewählt werden können.
  • So kann die Durchführeinrichtung ein aus einem Dielektrikum gebildetes dielektrisches Element aufweisen, welches den Spalt in einem Bereich des Spaltabsatzes ausfüllt. Auch kann vorgesehen sein, dass der Spaltabsatz vollständig durch das dielektrische Element ausgefüllt ist. Das dielektrische Element kann dann auch das konstante Spaltmaß und das erweiterte Spaltmaß im Bereich des Spaltabsatzes vollständig ausfüllen. In diesem Fall kann dann auch eine zusätzliche Abdichtung des Behandlungsraums gegen einen Austritt von Gasen oder Wärmestrahlung geschaffen werden.
  • Wenn das dielektrische Element in unmittelbarem Kontakt mit dem Bewegungselement steht, kann das dielektrische Element ein Lager für das Bewegungselement ausbilden. Dies ist zwar nicht zwangsläufig erforderlich, da das Bewegungselement auch außerhalb des Behandlungsraums gelagert sein kann, jedoch kann ein derart ausgebildetes Lager zur verbesserten Führung und Stabilisierung des Bewegungselements dienen. Da das dielektrische Element aus einem elektrisch nicht leitenden Werkstoff ausgebildet sein muss, kann das dielektrische Element aus einem Werkstoff mit besonders guten Lagereigenschaften ausgebildet sein.
  • Weiter können in dem Spalt zwei Reflexionsfallen ausgebildet sein, wobei ein effektiver elektrischer Abstand bzw. ein Mittenabstand (m) der Reflexionsfallen einer viertel Wellenlänge (λ/2), vorzugsweise einer halben Wellenlänge (λ/4) eines Mikrowellenbandes entsprechen kann. So kann eine besonders wirkungsvolle Abschirmung des Mikrowellenbandes bewirkt werden.
  • Auch können die Reflexionsfallen als Bandsperren für jeweils voneinander abweichende oder unterschiedliche Bänder ausgebildet sein. So ist es möglich, eine besonders große Bandbreite mit den Reflexionsfallen abzudecken. Die Ausbildung als zwei unterschiedliche Bandsperren kann dabei unabhängig von einem Mittenabstand der jeweiligen Reflexionsfallen sein. Für den dielektrischen Spalt kann als ein Dielektrikum Luft vorgesehen sein. Eine mechanische Reibung zwischen dem Bewegungselement und einer Durchführeinrichtung kann damit gänzlich ausgeschlossen werden.
  • Weiter kann auch als ein Dielektrikum Polytetrafluorethylen (PTFE), Polyethylen (PE), Polypropylen (PP) oder Polyetheretherketon (PEEK) als ein Dielektrikum verwendet werden. Insbesondere die Ausbildung eines dielektrischen Elements ist mit einem der vorgenannten Materialien besonders einfach realisierbar.
  • Als ein weiteres Dielektrikum kann Glas, Glaskeramik oder Keramik, vorzugsweise Aluminiumoxid (Al2O3) oder Siliziumnitrid (Sl3N4) vorgesehen sein.
  • Vorzugsweise kann die Bandsperre für ein ISM-Band (industrial, scientific and medical band) ausgebildet sein. Die Bandsperre kann dann bei industriell eingesetzten Mikrowellengeräten verwendet werden.
  • Weiter kann die Bandsperre für ein Band von 2,4 bis 2,5 GHz, vorzugsweise für ein Band mit 2,45 GHz ausgebildet sein.
  • Das erfindungsgemäße Mikrowellengerät zur thermischen Behandlung von Produkten weist eine erfindungsgemäße Abschirmvorrichtung auf. Besondere Ausführungsformen des Mikrowellengeräts ergeben sich aus den auf den Vorrichtungsanspruch 1 rückbezogenen Unteransprüchen.
  • Nachfolgend wird eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher erläutert.
  • Es zeigen:
    • Fig. 1
    eine schematische Schnittdarstellung einer Abschirmvorrichtung;
    Fig. 2
    eine Transmissionskurve einer Ausführungsform einer Abschirmvorrichtung.
  • Fig. 1 zeigt eine Abschirmvorrichtung 10 für ein Mikrowellengerät, wobei die Abschirmvorrichtung 10 in eine Wandung 11 eines Behandlungsraums 12 des hier nicht näher dargestellten Mikrowellengeräts dicht eingesetzt ist. In einem den Behandlungsraum 12 umgebenden Außenbereich 13 ist ein hier ebenfalls nicht näher dargestellter Antrieb für eine Achse 14 der Abschirmvorrichtung 10 angeordnet, wobei der Antrieb zur Bewegung eines an der Achse 14 innerhalb des Behandlungsraums 12 befindlichen und ebenfalls nicht dargestellten Reflexionsdrehspiegels dient.
  • Die Abschirmvorrichtung 10 weist weiter eine Durchführeinrichtung 15 mit einer Durchgangsbohrung 16 in einem Körper 17 der Durchführeinrichtung 15 auf. Die Achse 14 ist durch die Durchgangsbohrung 16 des Körpers 17 von dem Außenbereich 13 in den Behandlungsraum 12 durchgeführt, wobei ein Spalt 18 mit einem konstanten Spaltmaß s zwischen einem Durchmesser d der Achse 14 und der Durchgangsbohrung 16 bzw. Innenfläche 19 des Körpers 17 ausgebildet ist. Als ein Dielektrikum für den Spalt 18 ist hier Luft vorgesehen. Weiter sind innerhalb der Durchgangsbohrung 16 zwei Reflexionsfallen 20 und 21 angeordnet, die durch jeweils einen Spaltabsatz 22 ausgebildet sind, in den ein dielektrisches Element 23 bzw. 24 eingesetzt ist. Der Spaltabsatz 22 weist dabei ein erweitertes Spaltmaß s' mit einer Breite b auf, die so gewählt sind, dass die Reflexionsfallen 20 und 21 jeweils eine Mehrzahl von Resonanzfrequenzen eines Mikrowellenbandes des Mikrowellengeräts bzw. eines Magnetrons des Mikrowellengeräts aufweisen. Weiter sind die Reflexionsfallen 20 und 21 in einem Mittenabstand m relativ zueinander so angeordnet, dass der Mittenabstand m einer halben Wellenlänge λ eines Mikrowellenbandes entspricht. Dadurch kann eine besonders gute Abschirmung des Mikrowellenbandes erzielt werden. Auch sind die dielektrischen Elemente 23 und 24 aus jeweils unterschiedlichen dielektrischen Materialien ausgebildet, um eine möglichst große Bandbreite von Mikrowellen absorbieren bzw. reflektieren zu können. Die dielektrischen Elemente 23 und 24 gelangen dabei mit einer Oberfläche 25 der Achse 14 in Kontakt, sodass die dielektrischen Elemente 23 und 24 ein Lager 26 für die Achse 14 ausbilden. So ist neben einer Lagerung der Achse 14 an einem Antrieb keine weitere Lagerung der Achse 14 erforderlich.
  • Die Fig. 2 zeigt eine Transmissionskurve 27 einer von einer hier nicht dargestellten Abschirmvorrichtung ausgebildeten Bandsperre in einem Frequenzbereich eines Mikrowellengeräts von ca. 2,45 GHz. Ein Filter im Frequenzbereich von 2,4 GHz bis 2,5 GHz um ein ISM-Band von 2,45 GHz weist eine Transmission von -40 dB auf. Das Filter ist dabei von einer möglichen Ausführungsform einer Abschirmvorrichtung ausgebildet. Die Transmission entspricht einer Dämpfung einer maximal möglich abgestrahlten Leistung des Mikrowellengeräts um einen Faktor von 10.000. Wird die betreffende Abschirmvorrichtung beispielsweise mit 10.000 Watt als maximale Leistung des Mikrowellengeräts beaufschlagt, kann lediglich eine Leistung von einem Watt durch das Filter bzw. die durch die Abschirmvorrichtung ausgebildete Bandsperre gelangen.

Claims (20)

  1. Abschirmvorrichtung (10) für ein Mikrowellengerät zur thermischen Behandlung von Produkten, wobei die Abschirmvorrichtung in einer Mikrowellen abschirmenden Wandung (11) des Mikrowellengerätes anordbar ist, wobei die Abschirmvorrichtung zur Mikrowellen abschirmenden Durchführung eines Bewegungselements durch die Wandung dient, wobei die Abschirmvorrichtung das Bewegungselement umfasst und eine Durchführöffnung (16) für das Bewegungselement ausbildet, wobei das Bewegungselement zur Übertragung einer Bewegung dient und bewegbar durch die Durchführöffnung hindurch geführt ist,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass zwischen der Durchführöffnung und dem Bewegungselement ein dielektrischer Spalt (18) ausgebildet ist, wobei eine geometrische Gestalt des Spaltes so ausgebildet ist, dass der Spalt eine Bandsperre für Mikrowellen ausbildet.
  2. Abschirmvorrichtung nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Durchführöffnung (16) in einer Durchführeinrichtung (15) der Abschirmvorrichtung (10) ausgebildet ist, wobei die Durchführeinrichtung in eine Durchgangsöffnung in der Wandung (11) des Mikrowellengerätes einsetzbar ist.
  3. Abschirmvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das Bewegungselement als linear und/oder drehbar bewegbare Achse (14) oder Welle ausgebildet ist.
  4. Abschirmvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Durchführöffnung (16) rotationssymmetrisch ausgebildet ist.
  5. Abschirmvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Spalt (18) auf einer Durchführlänge der Durchführöffnung (16) zumindest abschnittsweise ein konstantes Spaltmaß (s) aufweist, wobei das Spaltmaß so gewählt ist, dass von einer Gesamtheit von von dem Mikrowellengerät ausgebildeten Moden ausschließlich eine oder eine Anzahl definierter Moden in den Spalt gelangen können.
  6. Abschirmvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass vom Mikrowellengerät ausgebildete Moden transversal-elektromagnetische Moden sind.
  7. Abschirmvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass in dem Spalt (18) zumindest eine Reflexionsfalle (20, 21) ausgebildet ist, wobei mittels der Reflexionsfalle zumindest eine von dem Mikrowellengerät ausgebildete Mode reflektierbar ist.
  8. Abschirmvorrichtung nach Anspruch 7,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Reflexionsfalle (20, 21) so ausgebildet ist, dass sie eine Mehrzahl von Resonanzfrequenzen eines Mikrowellenbandes aufweist.
  9. Abschirmvorrichtung nach Anspruch 7 oder 8,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Reflexionsfalle (20, 21) als ein Spaltabsatz (22) mit einem erweiterten Spaltmaß (s') und einer Breite (b) ausgebildet ist.
  10. Abschirmvorrichtung nach Anspruch 9,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das erweiterte Spaltmaß (s') und die Breite (b) in Abhängigkeit von einem Dielektrikum ausgebildet sind.
  11. Abschirmvorrichtung nach Anspruch 9 oder 10,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Durchführeinrichtung (15) ein aus einem Dielektrikum gebildetes dielektrisches Element (23, 24) aufweist, welches den Spalt (18) in einem Bereich des Spaltabsatzes (22) ausfüllt.
  12. Abschirmvorrichtung nach Anspruch 11,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das dielektrische Element (23, 24) ein Lager (26) für das Bewegungselement ausbildet.
  13. Abschirmvorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 12,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass in dem Spalt (18) zwei Reflexionsfallen (20, 21) ausgebildet sind, wobei ein effektiver elektrischer Abstand bzw. ein Mittenabstand (m) der Reflexionsfallen einer viertel Wellenlänge, vorzugsweise einer halben Wellenlänge eines Mikrowellenbandes entspricht.
  14. Abschirmvorrichtung nach Anspruch 13,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Reflexionsfallen (20, 21) als Bandsperren für jeweils voneinander abweichende oder unterschiedliche Bänder ausgebildet sind.
  15. Abschirmvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass ein Dielektrikum Luft ist.
  16. Abschirmvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass ein Dielektrikum Polytetrafluorethylen, Polyethylen, Polypropylen oder Polyetheretherketon ist.
  17. Abschirmvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass ein Dielektrikum Glas, Glaskeramik oder Keramik, vorzugsweise Aluminiumoxid oder Siliciumnitrid ist.
  18. Abschirmvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Bandsperre für ein ISM-Band ausgebildet ist.
  19. Abschirmvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Bandsperre für ein Band von 2,4 bis 2,5 GHz, vorzugsweise für ein Band mit 2,45 GHz ausgebildet ist.
  20. Mikrowellengerät zur thermischen Behandlung von Produkten mit einer Abschirmvorrichtung (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche.
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