DE2202276A1

DE2202276A1 - High frequency heating device

Info

Publication number: DE2202276A1
Application number: DE19722202276
Authority: DE
Inventors: Bucksbaum Arnold Marvin
Original assignee: Amana Refrigeration Inc
Current assignee: Goodman Co LP
Priority date: 1971-01-26
Filing date: 1972-01-18
Publication date: 1972-08-03
Also published as: AU465174B2; GB1362076A; DE2202276B2; NL7201054A; US3670134A; DE2202276C3; IT948203B; FR2123334A1; CH536060A; FR2123334B1; BE778305A; AU3767372A; JPS5216255B1

Description

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PATENTANWÄLTE DR.-PHIL. G. NICKEL · DR-ING. J. DORNERPATENT LAWYERS DR. PHIL. G. NICKEL · DR-ING. J. DORNER

8 MÜNCHEN 15 8 MUNICH 15

LANDWEHRSTR. 35 · POSTFACH 104 LANDWEHRSTR. 35 POST BOX 104

TEL. (08 11) 55 5719 TEL. (08 11) 55 5719

München, den 13. Januar 1972 Anwaltsaktenz.: 27 - Pat. 21Munich, January 13, 1972 Lawyer file: 27 - Pat. 21

Amana Refrigeration, Inc., Ainana, Iowa, Vereinigte Staaten von AmerikaAmana Refrigeration, Inc., Ainana, Iowa, United States of America

llochf requenz-ErhitzungsgerätOil hole frequency heating device

Die Erfindung betrifft ilochfrequenz-Erhitzungsgeräte und insbesondere Leerlauffühler und Schutzeinrichtungen für derartige Geräte. The invention relates to high frequency heating devices, and more particularly Idle sensors and protective devices for such devices.

Dei Geräten der hier betrachteten Art wird Energie in Form von elektromagnetischen Wellen über Wellenleitungen oder andere Übertragungseinrichtungen in ein leitendes Gehäuse hinein übertragen. Der zur Energieerzeugung verwendete Generator kann ein Magnetron mit gekreuzten Feldern sein, wie es in Radarsystemen verwendet wird. Einzelheiten von Aufbau und Wirkungsweise derartiger Geräte sind beispielsweise der Verölfentliehung "Microwave Magnetrons" von G. B. Collins, Radiation Laboratory Series, Band 6, McGraw-♦ I j LJ Rook Company, 1948, zu entnehmen. Die Arbeitsfrequenz solcher Generatoren beträgt 91 .'j oder 2-'*5Ο Megahertz. Ais weitere i'lnui'gieerzeuger kommen Einrichtungen mit Vakuumröhren und Klystron:·; ία Frage. Ek ist bekannt, daß solche Energiequellen und auch die zugehörigen Hochspannuugs-Schaltkrejse, sehr wertvolle Ger ä Le teile tlars te j i en.The devices of the type considered here are transmitted energy in the form of electromagnetic waves via waveguides or other transmission devices into a conductive housing. The generator used to generate power can be a crossed field magnetron such as is used in radar systems. Details of the structure and mode of operation of such devices can be found, for example, in the "Microwave Magnetrons" oil borrowed from GB Collins, Radiation Laboratory Series, Volume 6, McGraw-LJ Rook Company, 1948. The operating frequency of such generators is 91 .'j or 2 - '* 5Ο megahertz. Ais other i'lnui'giegenerators come devices with vacuum tubes and klystron: ·; ία question. It is well known that such energy sources and the associated high-voltage circuitry are very valuable equipment parts.

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Das in dem Gehäuse eines solchen Erhi tzungsgerii tes zu kochende oder zu erhitzende Gut absorbiert bei Anpassung des Generators an die Belastung Hochfrequenzenergie. In Abwesenheit einer Be Lastung oder bei einer Fehlanpassung tritt eine Reflexion von Energie zur Energiequelle auf, was oft verheerende Folgen hat. Einrichtungen zum Verhindern einer Beschädigung durch automatisches Bestimmen von Leerlauf bedingungen oder starken Fehlanpassungen, wie sie beispielsweise durch metallische Gegenstände hervorgerufen werden, sind daher von großem Wert.That which is to be cooked in the housing of such a heating device or goods to be heated absorb high-frequency energy when the generator is adapted to the load. In the absence of a burden or if there is a mismatch, there is a reflection of energy to the energy source, which often has devastating consequences. Facilities to prevent damage by automatically determining idle conditions or severe mismatches, such as those caused by metallic objects, for example, are therefore of great value.

Man hat bereits zahlreiche Versuche und Vorschläge zur Schaffung von Fühler- und Schutzeinrichtungen gemacht. In der US-Patentschrift 2 49B 719 ist beispielsweise eine Schaltungssteuerung zur Bestimmung und ständigen Überwachung der Amplituden stehender Wellen innerhalb des Energieabgabeabschnittes beschrieben. Das Auftreten von Höchstwerten der Amplituden stehender Wellen im Abgabeabschnitt oberhalb eines bestimmten Schwellenwertes löst elektrische Gasentladungsgeräte aus, die eine Erregung von Steuerrelais bewirken, mittels welchen Kontakte, die in der Verbindung zwischen dem Hochfrequenzgenerator und einer Spannungsquelle liegen, geöffnet werden können.Numerous attempts and suggestions have already been made to create sensor and protective devices. In the US patent For example, 2 49B 719 is a shift control for the determination and constant monitoring of the amplitudes of standing waves within the energy delivery section. That Occurrence of maximum values of the amplitudes of standing waves in the delivery section above a certain threshold value triggers electrical gas discharge devices, which cause an excitation of control relays, by means of which contacts in the connection lie between the high-frequency generator and a voltage source, can be opened.

Gemäß einem anderen, aus der US-Patentschrift 2 k98 720 zu entnehmenden Vorschlag ist vorgesehen, die Kathode des Hochfrequenzgenerators selbsttätig zu entkoppeln, sobald ein unzulässig hohes Verhältnis zwischen Maximalwert und Minimalwert der stehenden Wellen auftritt. Auch hier werden Gasentladungsgeräte in Verbindung mit dem Energieabgabeabschnitt eingesetzt.According to another proposal, which can be taken from US Pat. No. 2 k98 720, it is provided that the cathode of the high-frequency generator is automatically decoupled as soon as an impermissibly high ratio between the maximum value and the minimum value of the standing waves occurs. Here, too, gas discharge devices are used in connection with the energy delivery section.

Auch bei einer Einrichtung nach der US-Patentschrift 2 6/9 5 ist vorgesehen, das Spannungsverhältnis stehender Wellen in Abhängigkeit von der Belastungsbedingung zu überwachen. Ein Halbleiter, beispielsweise eine Ilaiblei ter-Kristal Idiode spricht auf Veränderungen und Schwankungen in der Schaltung an und vermindert die Temperatur des Kathodendrahtes, um das Magnetron außer Betrieb zu setzen.Even with a device according to US Pat. No. 2 6/9 5 it is intended to monitor the stress ratio of standing waves as a function of the load condition. A semiconductor, For example, an Ilaiblei ter-Kristal Idiode speaks on Changes and fluctuations in the circuit and decreases the temperature of the cathode wire to the magnetron out of order to put.

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Eine weitere bekannte Einrichtung der hier betrachteten Art ist der ÜS-PatentschriJt 3 412 2?7 zu entnehmen. Hier ist konstruktiv mit der Wellenleitung ein Richtungskoppler verbunden, welcher an einem Ende energieabsorbierende Einrichtungen enthält. Ein Neonröhrenfühier und ein am anderen Ende liegender Photozeil enwandi er bewirken eine Veränderung des Eri-egungsstromes für ein Steuerrelais in Abhängigkeit von Reflexionen hoher Energie.Another known device of the type under consideration is from the ÜS patent document 3 412 2? 7. Here is constructive a directional coupler is connected to the waveguide and contains energy-absorbing devices at one end. A neon tube lead here and a photo line at the other end enwandi er cause a change in the erogenous current for a control relay in response to high energy reflections.

Schließlich ist in der US-Patentschrift 3 h37 777 ein Ferrit-Zirkuiator beschrieben, welcher in einer mit Abzweig versehenen, im querschnitt rechteckigen Vel.lenlei tung angeordnet ist und reflektierte Energie zu einem energieabsorbierenden Bauteil führt, falls eine Belastungs-Fehlanpassung vorliegt. Diese bekannte Einrichtung hat sich nicht bewährt, da die Kosten von Ferritelementen, Wärmeabführungseinrichtungen und Einrichtungen zur Erzeugung der magnetischen Felder groß sind und die Konstruktion verhältnismäßig kompliziert ist.Finally, in US Pat. No. 3h37,777, a ferrite circulator is described which is arranged in a branched, rectangular Vel.lenlei device and leads reflected energy to an energy-absorbing component if there is a load mismatch. This known device has not proven itself, since the costs of ferrite elements, heat dissipation devices and devices for generating the magnetic fields are high and the construction is relatively complicated.

Durch die Erfindung soll die Aufgabe gelöst werden, bei einem Iloclifrequenz-Erhitzungsgerät die von einem Ferrit-Zirkulator gebildeten Schutzeinrichtungen für den Hochfrequenzgenerator so auszubilden, daii bei einer starken Vereinfachung und Verbilligung des Aufbaus die Menge des benötigten Ferritwerkstoffes verringert werden kann.The object of the invention is to be achieved in the case of an Iloclifrequency heating device which is formed by a ferrite circulator Protective devices for the high frequency generator like that to train, daii with a strong simplification and cheaper the structure reduces the amount of ferrite material required can be.

Bei einem Hochfrequenz-Erhitzungsgerät mit einem Gehäuse, welchem über einen Kopplungs-Übertragungsweg von einem Hochfrequenzgenerator Energie zuführbar ist, wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Kopplungs-Übertragungsweg einen Abschnitt verringerten Querschnitts besitzt, in welchem ein magnetisiertes bzw. magnetisierbares Bauelement aus ferrimagnetischem Werkstoff derart angeordnet ist, daß von ihm aus dem Gehäuse reflektierte Hochfrequenzenergie aufgenommen und vom Hochfrequenzgenerator fort zu einer Absorbtionseinrichtuiig abgeleitet wird.In a high-frequency heating device with a housing, which via a coupling transmission path from a high frequency generator Energy can be supplied, this object is according to the invention solved in that the coupling transmission path has a portion of reduced cross section in which a magnetized or magnetizable component made of ferrimagnetic material is arranged in such a way that it is reflected from the housing Radio frequency energy absorbed and from the radio frequency generator away to an Absorbtionseinrichtuiig.

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Der in dem Kopplungs-Übertragungsweg oder der Kopplungs-Welienleitung angeordnete Zirkulator enthält also ein Bauelement aus ferriraagnetischem Werkstoff, welcher gegenüber der sich in dem Wellenleiterabschnitt ausbreitenden Energie nicht reziproke IJbertragungseigenschaften besitzt. Die über den Energieabgabeabschnitt in Vorwärtsrichtung in das Gehäuse des Erhitzungsgerätes austretende Energie erleidet verhältnismäßig geringe Verluste, während reflektierte Energie größerer Leistung seitlich zu einem Wellenleiterabzweig geführt wird, der eine Energieabsorbtionseinriciitung enthält. Ein magnetischer Schließungskreis oder eine Magnetisierungseinrichtung wird gemäß einem Ausführungsbeispiei der Erfindung dadurch geschaffen, daß in dem Bereich verringerten ituerschnittes des Kopplungs-Übertragungsweges ein Magnetelement vollständig in eine Ausnehmung der Wellen]eiterwandunc gegenüber dem ferrimagnetischem Bauelement eingesetzt wird, Ein Sockel aus einem magnetisierbaren Werkstoff bewirkt eine Konzentration der Feldlinien senkrecht zur Stirnfläche des ferrimagnetischen Bauelementes zur Erzielung einer besseren Sättigung desselben. Die Anordnung des Sockels anschließend an das Bauelement aus ferrimagnetischera Werkstoff bewirkt auch eine verbesserte Wärmeableitung und auf diese Weise eine verbesserte Zirkulatorwirkung oder Gyratorwirkung.The one in the coupling transmission path or the coupling cable arranged circulator thus contains a component made of ferriraagnetic material, which is opposite to that in the Waveguide section propagating energy is not reciprocal transmission properties owns. The exiting via the energy output section in the forward direction into the housing of the heating device Energy suffers relatively low losses, while reflected energy of greater power laterally to a waveguide branch is performed, which contains an energy absorption device. A magnetic circuit or magnetizing device is according to an exemplary embodiment Invention created by a magnetic element in the area of the reduced cross section of the coupling transmission path completely in a recess of the waves] pus wall opposite the ferrimagnetic component is used, a base made of a magnetizable material causes a concentration of the field lines perpendicular to the end face of the ferrimagnetic component to achieve better saturation of the same. The arrangement of the base next to the component made of ferrimagnetischera Material also causes improved heat dissipation and in this way an improved circulator effect or Gyrator action.

Gemäfj einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung kann ein das magnetische Feld erzeugendes Bauteil unmittelbar an das ferrimagnetische Bauelement angrenzend gehaltert sein, um die Sättigung weiter zu erhöhen. Die Verminderung der t^uerschni ttsf lache in demjenigen Bereich des Kopplungs-Übertragungsweges, in welchem sich das ferrimagnetische Bauelement befindet, bewirkt eine Konzentration der Felder aufgrund der elektromagnetischen Energie der übertragenen Wellen. Die Einrichtungen zur Konzentration der magnetischen Felder bewirken eine Verringerung der Kosten, da in den meisten Anwendungsfällen mehrere ferrimagnetische Bauelemente nicht mehr notwendig sind und fernerhin ist ein geringeres Volumen zur Erzielung einer vollständigen Sättigung erforderlich.According to another embodiment of the invention, a the component generating the magnetic field can be held directly adjacent to the ferrimagnetic component in order to ensure saturation to increase further. The reduction of the cross-sectional area Concentration occurs in that area of the coupling transmission path in which the ferrimagnetic component is located of the fields due to the electromagnetic energy of the transmitted waves. The facilities to concentrate the Magnetic fields bring about a reduction in costs, since in most applications there are several ferrimagnetic components are no longer necessary and, furthermore, a smaller volume is required to achieve complete saturation.

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Ira übrigen bilden zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung Gegenstand der anliegenden weiteren Ansprüche. Einige Ausführungsbeispiele der Erfindung v/erden nachfolgend unter Bezugnahme auf die anliegende Zeichnung näher erläutert. Es stellen dar:The rest of them form the subject matter of expedient developments of the invention of the attached further claims. Some exemplary embodiments of the invention are given below with reference to FIG the attached drawing explains in more detail. They represent:

Figur 1 eine perspektivische Ansicht eines Jlochfrequenz-Erhitzungsgerätes mit teilweise aufgebrochener oberer Viand, um die darunterliegenden Teile sichtbar zu machen, FIG. 1 shows a perspective view of a yoke frequency heating device with the upper viand partially broken away in order to make the parts underneath visible,

einen Vertikalschnitt durch ein Hochfrequenz-Erhitzungsgerät mit den Merkmalen der Erfindung,a vertical section through a high-frequency heating device with the features of the invention,

einen Horizontal schnitt entsprechend der in Figur 2 angedeuteten Schnittebene 3-3,a horizontal section corresponding to the section plane 3-3 indicated in Figure 2,

einen Vertikalschnitt entsprechend der in Figur 3 angedeuteten Schnifctebene h-k, a vertical section corresponding to the section plane hk indicated in FIG. 3,

einen Schnitt durch eine weitere Ausführungsform der Erfindung,a section through a further embodiment the invention,

einen Vertikalschnitt entsprechend der in Figur 5 angedeuteten Schnittebene 6-6,a vertical section corresponding to the section plane 6-6 indicated in Figure 5,

eine Schnittdarstellung eines Bauteils zur Konzentration der magnetischen Feldlinien,a sectional view of a component for concentration the magnetic field lines,

eine Schnittdarstellung eines anderen Ausführungsbeispieles eines tfellenleiterabschnittes zur Energieabgabe unda sectional view of another embodiment of a waveguide section for energy output and

Figur 9 einen vergrößerten Schnitt der gesamten Magnetis ie rung s einrichtung in einem Tlochf requenz-Erhitzungsgerät nach der Erfindung, FIG. 9 shows an enlarged section of the entire magnetization device in a hole frequency heating device according to the invention,

Figurfigure 22 Figurfigure 33 Figurfigure hH Figurfigure 55 Figurfigure 66th Figurfigure 77th Figurfigure 88th

In Figur 1 ist ein Hochfrequenz-Erhitzungsgcrät 2 gezeigt, in welciiem.als Generator zur Erzeugung der Mikrowellenenergie gewöhnlich ein Magnetron eingesetzt wird, das Energie mit einer Frequenz von 2h^r)i) MTIz entsprechend einer Wellenlänge von etwa 12,7 cm im freien Kaum abgibt. In der vorliegenden BeschreibungFIG. 1 shows a high-frequency heating device 2 in which a magnetron is usually used as a generator to generate the microwave energy, the energy with a frequency of 2h ^r ) i) MTIz corresponding to a wavelength of about 12.7 cm in the free space gives away. In the present description

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soll der Ausdruck "Mikrowellen" Energie im Bereich des Spektrums von 30 cm bis 1 mm Wellenlänge bezeichnen. Ein quaderförmiges •Gehäuse 6 mit rechteckigen, leitenden Wandungen k besitzt eine Zugangsöffnung mit einer Türe 8, die eine perforierte Stirnplatte 10 aufweist. Die Perforation erstreckt sich über den größten Teil des Öffnungsquerschnittes der Zugangsöffnung, wodurch während des Betriebes des Gerätes das Entweichen elektromagnetischer Energie verhindert wird. Zum Öffnen der Türe 8 ist ein Handgriff 12 vorgesehen. Neben der Zugangsöffnung liegt eine Tafel 14, hinter welcher sich die Einrichtungen zur Erzeugung der elektromagnetischen Energie und die zugehörigen Schaltungen einschließlich der Hochspannungsquelle sowie die Detätigungs- und Steuereinrichtungen befinden.the term "microwave" is intended to denote energy in the range of the spectrum from 30 cm to 1 mm wavelength. A cuboid housing 6 with rectangular, conductive walls k has an access opening with a door 8 which has a perforated face plate 10. The perforation extends over the largest part of the opening cross-section of the access opening, whereby the escape of electromagnetic energy is prevented during operation of the device. A handle 12 is provided for opening the door 8. Next to the access opening is a panel 14, behind which the devices for generating the electromagnetic energy and the associated circuits including the high-voltage source as well as the detection and control devices are located.

Aus Figur 2 ist zu sehen, daß ein durch das Blocksymbol 16 angedeuteter Magnetron-Hochfrequenz-Energiegenerator mit einer Tlochspannungsquelle 18 verbunden ist, welche die üblichen, bekannten Bauteile enthält. Die elektromagnetische Energie wird von dem Magnetrongenerator 16 mittels einer Antennensonde oder eines Einkopplungsstiftes 20 in eine aus dielektrischem Werkstoff bestehende Kappe 22 eingeführt, die in den Abgabe-Wellenleitungsabschnitt 2k hineinragt, mittels welchem die Energie der gewünschten Frequenz in das Gehäuse 6 des Heizgerätes eingeführt wird. Die Wellenleitung 2k ist an einem Ende mittels einer Wandung 26 verschlossen, die mit Perforationen 28 versehen sein kann, um eine Kühlung der im Inneren befindlichen Bauteile durch Einleiten von Druckluft zu erleichtern. Das offene, innere Ende 30 ist dem Innenraum des Gehäuses 6 zugewandt. Eine gleichmäßige Abstrahlung der elektromagnetischen Energie wird mittels eines Flügelrades 32 erreioht, wie es etwa in der US-Patentschrift 2 813 185 beschrieben ist*. Das Flügelrad 32 weist eine Anzahl von Flügeln Jk auf, die mittels eines Kleinmotors 36 in Umdrehung versetzt werden. Die zu erhitzenden Gegenstände oder das zu erhitzende Gut wird in dem Gehäuse 6 auf eine aus dielektrischem Werkstoff bestehende Platte 38 gesetzt, welche die Bodenwandung kO des Ge-It can be seen from FIG. 2 that a magnetron high-frequency energy generator indicated by the block symbol 16 is connected to a hole voltage source 18 which contains the usual, known components. The electromagnetic energy is introduced from the magnetron generator 16 by means of an antenna probe or a coupling pin 20 into a cap 22 made of dielectric material, which protrudes into the output waveguide section 2k , by means of which the energy of the desired frequency is introduced into the housing 6 of the heater. The wave line 2k is closed at one end by means of a wall 26 which can be provided with perforations 28 in order to facilitate cooling of the components located inside by introducing compressed air. The open, inner end 30 faces the interior of the housing 6. A uniform radiation of the electromagnetic energy is achieved by means of an impeller 32, as described for example in US Pat. No. 2,813,185 *. The impeller 32 has a number of vanes Jk which are set in rotation by means of a small motor 36. The objects to be heated or the goods to be heated are placed in the housing 6 on a plate 38 made of dielectric material, which the bottom wall kO of the device

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häuses überspannt und von Absätzen 42 gehalten ist. Die Platte ermöglicht eine Einwirkung der elektromagnetischen Energie von allen Seiten auf das zu erhitzende Gut durch Reflexion an den umgebenden, leitenden Gehäusewandungen, Man kann diese Teile aus dielektrischem Werkstoff auch so ausbilden, daß sie die elektromagnetische Energie zu einem gewissen Grade absorbieren, falls eine starke Fehlanpassung auftritt, welche zu einer Beschädigung des Generators führen könnte.house spanned and held by paragraphs 42. The plate allows the electromagnetic energy of on all sides of the item to be heated by reflection on the surrounding, conductive housing walls, these parts can be removed Dielectric material also train so that they absorb the electromagnetic energy to some extent, if a severe mismatch occurs which could damage the generator.

ErfindungsgemäB ist innerhalb des Energieabgabeabschnittes der Kopplungs-Wellenleitung ein Zirkulator oder Gyrator 46 vorgesehen, der Abzweigleitungen 48, 50 und 52 aufweist, die beispielsweise im Querschnitt rechteckig sind. Ein ferrimagnetisches Bauelement 54 scheibenförmiger Gestalt ist innerhalb des sämtlichen Wellenleiterzweigen gemeinsamen Verbindungsbereiches angeordnet. Das ferrimagnetische Bauelement ist an der oberen, breiten Wandung des Wellenleiterabschnittes 24 gehaltert, wobei ein zur Konzentration der magnetischen Feldlinien dienendes Bauteil 56 zwisohengelegt ist, das aus einem magnetisch aktiven Werkstoff, beispielsweise aus Eisen besteht und im wesentlichen einen Sockel für das daran befestigte, ferrimagnetische Bauelement bildet. Eine ebenfalls aus Eisen bestehende Magnetplatte 58 liegt außen an der Wandung des Wellenleiterabschnittes an und ist mit dem sockelartigen Bauteil 56 verbunden. Unterhalb der beschriebenen Anordnung befindet sich innerhalb der durch die Wände der Kopplungs-Wellenleitung 24 vorgegebenen Umgrenzung ein Permanentmagnet 60, der in einem durch eine Einbuchtung 62 der Wellenleiterwandung gebildeten Bereich verringerten Querschnittes der Wellenleitung gelegen ist. Eine Befestigungsplatte 64 aus einem geeigneten Metall stützt den Permanentmagneten 60 ab. Mittels einer Senkschraube 66 ist das sockelartige Bauteil 56 an der oberen Wand des Wellenleiterabschnittes festgehalten. Der nach der Seite gerichtete Wellenleiterabzweig 52 enthält eine energieabsorbierende Einrichtung, beispielsweise in Form einer Belastung aus Siliziumcarbid.According to the invention is within the energy delivery section Coupling waveguide a circulator or gyrator 46 is provided, the branch lines 48, 50 and 52 which are, for example, rectangular in cross section. A ferrimagnetic component 54 disc shape is within the whole Waveguide branches arranged common connection area. The ferrimagnetic component is on the upper, wide wall of the waveguide section 24, with a component 56 serving to concentrate the magnetic field lines is placed in between, which consists of a magnetically active material, for example iron, and essentially has a base forms for the attached ferrimagnetic component. A magnetic plate 58 also made of iron rests on the outside of the wall of the waveguide section and is connected to the socket-like component 56 connected. Below the arrangement described is within the through the walls of the coupling waveguide 24 predetermined boundary a permanent magnet 60, which is in a by an indentation 62 of the waveguide wall formed area of reduced cross-section of the waveguide is located. A mounting plate 64 made of a suitable Metal supports the permanent magnet 60. The base-like component 56 is attached to the upper one by means of a countersunk screw 66 Wall of the waveguide section held. The waveguide branch 52 directed to the side contains an energy-absorbing one Device, for example in the form of a load made of silicon carbide.

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Anhand der Figuren 3 und h sei nun die Wirkungsweise des Leerlauf fülllers und Schutz-Zirkulators kb beschrieben, bei welchem in Verbindung mit der Anordnung und Befestigung des fcrrj magnetischen Bauelementes 5^ eine Konzentration der magnetischen Feldlinien durch das Bauteil $6 und eine Verminderung des We I1eniei terquerschnittes vorgesehen sind. Die von dem Generator abgegebene Energie tritt in den WellenleiterteiJ kh ein, der die voiιe Höhe von beispielsweise 5^,5 mm und eine Breite von IJO mn; besitzt, ura die betreffende Frequenz fortJeiten zu können. Der Zirkulator mit dem f errimagnetischen Haue lenient ist jedoch in Wellenleiterabschnitten mit verminderter Höhe untergebracht, welche an den Abgabeabschnitt in an sich bekannter Weise über einen einstufigen Viertelte J I enllingen-Transf ormator 7" angepaßt s-ind. Hine in hohem Mai3e zufriedenstellende Zirkulatorwivkung kann mit einer Höhe von etwa 25 mm für die Wellenleiterabschnitte 5^l> und 52 erreicht werden, wobei im Bereich der Anordnung des die Gyratorwirkung hervorrufenden, ferrimagnetischen Bauelementes eine weitere Verminderung der ^uerschni ttsiliiche durch die Einbuchtung 62 der WeIlenleiterwand erzielt wird, die den Magneten 60 beherbergt .Reference to the figures 3 and h is the operation of the idling is now fülllers and protection circulator described kb, wherein in connection with the arrangement and attachment of the fcrrj magnetic member 5 ^ a concentration of the magnetic field lines by the component $ 6 and a reduction in the We I1eniei tercross-section are provided. The output from the generator energy enters the WellenleiterteiJ kh, the mn voiιe the height of for example 5 ^, 5 mm and a width of IJO; has the ability to continue the frequency in question. However, the circulator with the ferromagnetic core is accommodated in waveguide sections with reduced height, which are adapted to the delivery section in a manner known per se via a single-stage quarter-length transformer 7 ″ a height of about 25 mm for the waveguide sections 5 ^l> and reached 52, wherein a further reduction of the ^ uerschni ttsiliiche is achieved by the recess 62 of the Weil conductor wall in the area of arrangement of the Gyratorwirkung inducing, ferrimagnetic component which holds the magnet 60 .

Die Dielektrikumseigenschaften des ferrimagnetischen Werkstolies für das Bauelement ^k sowie Durchmesser und Höhe werden unter Beachtung der Forderung einer Sättigung im magnetischen Feld und einer bevorzugten Orientierung gewühlt, wie dies beim Aufbau von Gyratoren zu beachten ist. Breitet sich die elektromagnetische Energie in einer im Querschnitt rechteckigen Wellenleitung als TE. ₀ - Welle aus, so sollen die Körper aus dem verwendeten Uerkstoff in einer Richtung parallel zum elektrischen Feldvektor E oder parallel zu den schmalen Wandungen magnetisiert werden. Weiter ist es bekannt, daß die richtige Bewegung des Elektronenspins für eine nicht reziproke Ausbreitung elektromagnetischer Wellen erreicht wird, wenn die ferrimagnetischen Bauelemente gegenüber der Mittellinie oder Längsachse 72 der We I1 en!eitung gemäß Figur 3 versetzt sind. Diese Erscheinung kann möglicherweiseThe dielectric properties of the ferrimagnetic material for the component ^ k as well as the diameter and height are selected taking into account the requirement of saturation in the magnetic field and a preferred orientation, as must be taken into account when setting up gyrators. The electromagnetic energy spreads in a waveguide with a rectangular cross-section as TE. ₀ wave, the bodies made of the Uerkstoff used should be magnetized in a direction parallel to the electric field vector E or parallel to the narrow walls. It is also known that the correct movement of the electron spin for a non-reciprocal propagation of electromagnetic waves is achieved if the ferrimagnetic components are offset from the center line or longitudinal axis 72 of the line as shown in FIG. This phenomenon can possibly

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durch den sogenannten FeLd-Verschiebungsef£ekt bei Ferritiso Jatoren erklärt werden, weicher in der Veröffentiichung "Microwave Ferrites and Ferrimagnetics", von B. Lax und K. J. Button, McGraw-Hill Book Company, i962, Seiten 362 bis 372, beschrieben ist. Bei unbelasteten We1lenieitungen mit rechteckigem Querschnitt tritt das Maximum der eiektrischen Feldstärke llings der Längsachse auf. Sind asymmetrisch angeordnete, magnetisierte Körper vorhanden, so entspricht das Feldstärkebild für die Übertragung großer Leistungen zum Gehäuse des Heizgerätes im wesentlichen dem Feldbiid bei unbelasteter Wellenieitung mit einem Maximum nahe der Mittellinie. Wird also in diese Richtung Energie mit großer Leistung übertragen, so erfährt diese Energie geringe Verluste oder Abdämpfung,due to the so-called field shift effect in Ferritiso jators be explained, softer in the publication "Microwave Ferrites and Ferrimagnetics ", by B. Lax and K. J. Button, McGraw-Hill Book Company, 1962, pages 362-372 is. For unloaded waveguides with a rectangular cross-section the maximum of the electrical field strength occurs along the longitudinal axis. Are asymmetrically arranged, magnetized Body present, the field strength image for the transmission of high power to the housing of the heater corresponds essentially the field image with an unloaded shaft line with a maximum near the center line. So if energy is transmitted with great power in this direction, this energy experiences little Losses or attenuation,

Reflektierte Energie besitzt hingegen eine gänzlich andere Gestalt, des Energieprofi Ls, wobei ein Maximum in Richtung auf die schmalen Wellenleiterwände hin verschoben ist. Solche Energie trifft auf das versetzt angeordnete, gesättigte, magnetisierte, ferrimagnetische Bauelement und wird zu der Zweig-Wellenleitung 52 abgeleitet, in welcher die energieabsorbierende Belastung gelegen ist. Auf diese Weise werden nachteilige Reflexionen von Energie daran gehindert, in die zum Generator führende Wellenleitung einzutreten.Reflected energy, on the other hand, has a completely different shape, des Energieprofi Ls, with a maximum in the direction of the is shifted towards narrow waveguide walls. Such energy meets the staggered, saturated, magnetized, ferrimagnetic component and is diverted to the branch waveguide 52 in which the energy-absorbing load is located is. In this way, adverse reflections of energy are prevented from entering the waveguide leading to the generator to enter.

Als ferriraagnetischer Werkstoff eignet sich hervorragend eine Nicke L-Aluminium-Ferritkombination oder Magnesiumferrit. Die energieabsorbierende Einrichtung 6t> ist in bestimmtem Abstand von dem Treffpunkt der Wellenleitungen, an welchem das Gyrator-Bauelement angeordnet ist, gelegen. Im allgemeinen wählt man zweckraii'ig eine Abmessung von einer halben Wellenlänge für eine reflexionsfreie Anpassung und niedrigen virtuellen Eingangs-Wellenwiderstand. Siliziumcarbid, welches eine hohe thermische Verzögerung besitzt, ist als Absorbtionsmaterial hervorragend geeignet.As a ferriraagnetic material, a Nicke L-aluminum-ferrite combination or magnesium ferrite. the energy-absorbing device 6t> is at a certain distance from the meeting point of the waveguides, at which the gyrator component is arranged, located. In general, one expediently chooses a dimension of half a wavelength for one reflection-free adaptation and low virtual input characteristic impedance. Silicon carbide, which has a high thermal retardation, is excellent as an absorbent material suitable.

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Wie aus der Zeichnung ersichtlich, ist der Magnet 60 unterhalt) des ferrimagnetischen Bauelementes 5'* in dem verminderten Querschnitt aufweisenden Bereich nahe der Wandungseinbuchtung 62 innerhalb des im wesentlichen halbe Höhe aufweisenden Wellenleiterteiles angeordnet. Aufgrund der Konzentration der Wellen können die Forderungen bezüglich des Magneten sowie auch der AbsorbtioriK-belastung und des ferrimagnetischen Werkstoffes wesentlich verringert werden. Das sockelartige Bauteil 56 tragt dazu bei, die magnetischen Feldlinien im wesentlichen senkrecht zur Stirnfläche des ferrimagnetischen Bauteiles 5^ auszurichten. Ein weiterer Vorteil der Erfindung liegt in der Ableitung von Wärmeenergie, die in dem ferrimagnetischen Werkstoff bei der Zirkulatorwirkung oder bei dem Gyratorbetrieb erzeugt wird, vermittels der Wärmesenke, die von dem unmittelbar an dem ferrimagnetischen Bauelement anliegenden, sockelartigen Bauteil >6 gebildet wird. Auf diese Weise wird verhindert, daß der magnetische Werkstoff rasch die Curietemperatur erreicht, bei welcher die Magnetisierung zerstört wird. Die Kombination des ferrimagnetischen Bauelementes mit dem darunter angeordneten Magneten und dem zur Konzentration des magnetischen Feldes dienenden, sockelartigen Bauteil in dem verminderten Querschnitt besitzenden Wellenleiter-Verbindungsbereich macht praktisch auch die Verbindung von reaktiv wirkenden Schaltungsanpassungseinrichtungen wie beispielsweise Blenden am Eingangsende und am Ausgangsende des Zirkulators kS unnötig. Aufgrund der Konzentration sowohl der Energie der übertragenen Wellen als auch des magnetischen Feldes genügt in den meisten Anwendungsfällen ein einziger Magnet 60. Gegebenenfalls kann aber zur Erzielung einer weiteren Sättigung des ferrimagnetischen Werkstoffes ein zweiter Magnet 76 vorgesehen sein, der in Figur 4 durch gestrichelte Linien angedeutet und auf der Platte 5ö angeordnet ist.As can be seen from the drawing, the magnet 60 is arranged below the ferrimagnetic component 5 '* in the area having reduced cross-section near the wall indentation 62 within the waveguide part which is essentially half the height. Due to the concentration of the waves, the requirements with regard to the magnet as well as the absorption load and the ferrimagnetic material can be significantly reduced. The base-like component 56 helps to align the magnetic field lines essentially perpendicular to the end face of the ferrimagnetic component 5 ^. Another advantage of the invention is the dissipation of thermal energy that is generated in the ferrimagnetic material during the circulator effect or during the gyrator operation by means of the heat sink, which is formed by the base-like component> 6 directly adjacent to the ferrimagnetic component. This prevents the magnetic material from quickly reaching the Curie temperature at which the magnetization is destroyed. The combination of the ferrimagnetic component with the magnet arranged underneath and the base-like component serving to concentrate the magnetic field in the waveguide connection area with the reduced cross-section also makes the connection of reactive circuit adapting devices such as diaphragms at the input end and output end of the circulator kS unnecessary . Due to the concentration of both the energy of the transmitted waves and the magnetic field, a single magnet 60 is sufficient in most applications.However, if necessary, a second magnet 76 can be provided to achieve further saturation of the ferrimagnetic material, which is indicated in Figure 4 by dashed lines and is arranged on the plate 5ö.

In den Figuren 5 und 6 der Zeichnungen ist eine weitere Ausfiihrungsform der Erfindung gezeigt. Ist in bestimmten Fällen der Platz für die Unterbringung des Energieabgabe-Wellenleiterabschnittes beschränkt, so kann erfindungsgemäß die Anordnung undAnother embodiment is shown in FIGS. 5 and 6 of the drawings of the invention shown. In certain cases is the space to accommodate the energy release waveguide section limited, according to the invention, the arrangement and

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Bemessung der WeIlenJeiterzweige so gewählt werden, daß sich ein beschrankter Raumbedarf ergibt. Bei der AuslUiirungsf orm nach Figur 5 besitzt der WeJlenLejterzweig 50 eine Breite von beispielsweise etwa 110 nun für die Abmessung a, entsprechend den etwa in den Figuren '} und k gezeigten Größenverhüitnissen. Durch schmälere Bemessung des Wellenleiterzweiges 52, in welchem die energieabsorbierende Belastung untergebracht wird, auf eine Abmessung von etwa 90 mm für dje Strecke b bei gleichbleibender Höhe des Wellenleiters von 25 uim ist es möglich, den Abstand c zwischen dem Ankopplungsstift 20 und dem Zirkulator oder Gyrator um etwa Ii mn zu verringern. Die schmälere Bemessung des Wellenleiterzwciges 52 bewirkt eine Verlängerung dieses Teiles des gesamten Zirkulators wegen der Verlängerung der Halbwellen] ängeii-Streei.e für den Abstand der energieabsorbierenden Belastung 6u. Die "lohe der energieabsorbierenden Belastung 6t- wird ebenfalls i'!;iii:)recien(l bemessen, um eine Anpassung des virtuellen Wellenwiderptandes des VeI 1 eiilei terzweiges 5- an die übrigen Teile der cn<-rti eabgebenden VeI 1 enJ ei terkonstrukti on zu erreichen. Dimensioning of the wave branches can be chosen so that there is a limited space requirement. In the AuslUiirungsf orm according to Figure 5 of the WeJlenLejterzweig 50 has a width of, for example, about 110 now for the dimension a corresponding to the k and Größenverhüitnissen shown approximately in Figures'}. By narrowing the waveguide branch 52, in which the energy-absorbing load is accommodated, to a dimension of about 90 mm for each section b with the same height of the waveguide of 25 µm, it is possible to reduce the distance c between the coupling pin 20 and the circulator or gyrator to decrease about Ii mn. The narrower dimensioning of the waveguide section 52 causes this part of the entire circulator to be lengthened because of the lengthening of the half-wave lines for the distance between the energy-absorbing load 6u. The height of the energy-absorbing load 6t- is also measured in order to adapt the virtual wave resistance of the valve branch 5 to the other parts of the valve structure emitting the valve on to reach.

J ii Figur 6 ist ein Kühl luftstrom durch diePÜSLle ?fe angedeutet, welcher durch die Perforationen oder Durchbrüche 2b an der Abschlußwand 26 geführt ist, um die Betriebsbedingungen für die eriindungsgemäßen Einrichtungen zu verbessern, indem eine zusätzliche Kühlung für das ferromagnetische Bauelement und für den energieabsorbierenden Stoff erreicht wird.J ii Figure 6 is a cooling air flow indicated through the PÜSLle? Fe, which through the perforations or openings 2b on the end wall 26 is performed to determine the operating conditions for the according to the invention to improve facilities by an additional Cooling for the ferromagnetic component and for the energy-absorbing material is reached.

In Figur 7 ist etwas vergrößert ein Querschnitt durch das sockelartige Bauteil 56 aus magnetischem Werk stoff gezeigt, welches sowohl die Ableitung von Wärmeenergie verbessert als auch eine Ausrichtung der magnetischen Feldlinien ermöglicht. Längs des Außenumfanges des Bauteiles 56 verläuft ein Handflansch 80, welcher eine bessere Verbindung mit den oberen, breiten Wänden des im Querschnitt rechteckigen Wellenleiterabschnittes 2k ermöglicht.FIG. 7 shows a somewhat enlarged cross section through the base-like component 56 made of magnetic material, which both improves the dissipation of thermal energy and enables the magnetic field lines to be aligned. A hand flange 80 runs along the outer circumference of the component 56 and enables a better connection with the upper, wide walls of the waveguide section 2k , which is rectangular in cross section.

In Figur b ist eine weitere Abwandlung eines Heizgerätes nach der Erfindung angedeutet, bei welchem der zur Energieabgabe dienendeIn Figure b is a further modification of a heater according to the Invention indicated, in which the serving for energy output

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WeIienleiterabschnitt H2 ans einem DJechteil mit lie j ...4 abgerundet ausgebildeten Kanten hergestellt ist. Line im wesentlichen drei Seiten besitzende, etwa U-förmige Rinne aus MetaJ1 blech kann so gestanzt werden, dal) sich ein WeJ lenleitungslcanal b6 ergibt, wenn das BLechteiJ durch Schweißen oiier Leiten, etwa bei U h, mit der oberen Wand k des Gehäuse« des ilei zgeriites oder 01 ens verbunden wird.WeIienleiterabschnitt H2 on a DJechteil with lie j ... 4 rounded edges is made. Line, roughly U-shaped channel made of metal sheet, essentially having three sides, can be punched in such a way that a waveguide channel b6 results when the sheet metal is welded to the upper wall k of the housing by welding oi cables, for example at U h. of the ilei zgeriites or 01 ens is connected.

In Figur 9 ist nochmal;·: die erl induiißsgenii'ile Magnetaiiorduuiip: mit den einzelnen Bauteilen gezeigt, mit welchen eine Konzentration sowohl der abzugebenden Wellenenergie als auch der magnetischen Feldlinien im Bereich des ferrimagnetisehen Bauelementes erzielt wird. Die zuvor schon beschriebenen Einzeiteile sind wieder mit gleichen Bezugszahlen versehen. Die günstigste Wirkungsweise des Zirkulators stellt sich ein, wenn die magnetischen Fe JdI inίen 90, die von dem Magneten 60 hervorgerufen werden, senkrecht zur Stirnfläche des ferrimagnetischen Bauelementes -jk ausgerichtet sind. Diese Feldlinien stehen dalier zu dem magnetischen Feldvektor der abzugebenden, durch den We1ieniciterabschnitt 50 wandernden Mikrowe J lenenergi e entsprechend dem Pf ei ] ^l)2 senkrecht. Die beschriebene Anordnung ergibt eine maximale AhSchwächung der reflektierten, riickkehrenden Lnergie und minimale Ei nfügungsverluste der ursprünglich vom Mikrowe1lengenerator gegebenen Energie Auch werden Streuflüsse verhindert, welche den Betrieb stören wurden und größere ferriraagnetische Korper innerhalb des toe IJ επί eiterabschnittes nötig machen würden. In FIG. 9 is shown again; ·: the induiißsgenii'ile Magnetaiiorduuiip: with the individual components, with which a concentration of both the wave energy to be emitted and the magnetic field lines in the area of the ferrimagnetic component is achieved. The one-time parts already described above are again provided with the same reference numbers. The most favorable mode of operation of the circulator occurs when the magnetic Fe JdI inίen 90, which are caused by the magnet 60, are aligned perpendicular to the end face of the ferrimagnetic component -jk. These field lines are then perpendicular to the magnetic field vector of the micro wave energies to be emitted and migrating through the conductor section 50 in accordance with the arrow ¹ ) 2 . The arrangement described results in a maximum weakening of the reflected, returning energy and minimal insertion losses of the energy originally given by the microwave generator. Stray fluxes are also prevented, which would disrupt operation and would make larger ferromagnetic bodies within the toe IJ επί pus section necessary.

Die beschriebenen Leerlauffühler und Schutzeinrichtungen lassen sicli in elektronischen Hochfrequenz-!Iei zgeräten einfach und billig einbauen. Dem Fachmann bietet sich im Rahmen der Erfindung noch eine große Anzahl von Abwandiungs- und WeiterbiIdungsmögliclikeiten der beschriebenen Geräte.Leave the idle sensors and protective devices described sicli in electronic high-frequency devices easily and cheaply build in. The person skilled in the art is within the scope of the invention still a large number of Abwandiungs- and further education possibilities of the devices described.

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BAD ORIGINALBATH ORIGINAL

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Claims

lloehf requency-Erhitzungsgerüt with a housing of soft over a K'opplungs transmission path of a high frequency generator power supplied is characterized dad'.ivch, dail the coupling transmission path (4ί-, 5 ⁽⁾⁾ includes a portion (5 ⁽⁾⁾ decreased Has cross-section in which a magnetized or magnetizable Haue Lenient (5 ^; i) made of ierr ima ^ ne tisciiem material is arranged in such a way that) reflected by it from the housing (b) "floch frequency energy" absorbed and away from the high-frequency generator (ib) an Absorbtionseiiirichtiiii.'i (y ^, t) t ·) is derived.

2. Hochf requenz-Erhi tzuiigsge.rät according to claim 1, characterized in that the component (5 ² O made of ferrimagnetic material part of a circulator or gyrator (46, ^ b, 50, 52) and means of magnetizing devices (56, 6ü) is magnetizable in such a way that the magnetic field lines (90) run essentially perpendicular to the end face of the component mentioned,

3. High frequency heating device according to claim 1 or 2, characterized in that the coupling transmission path is formed by a hollow waveguide (2h, 4b, 50) of rectangular cross section.

4. High-frequency heating device according to claim 1 or 2, characterized characterized that the coupling transmission path is a three-way, Channel-like component (b2) with rounded edges (b4) as Contains part of a waveguide.

5. Ilooh frequency heating device according to one of claims 1 to 4, daduroh marked that the energy of the high frequency generator

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(l6) of the coupler lungs transmission path (HOE) passes, the amount of drive to the loading is matched "frequency-first into a WE 1 lenleitungsabsclini 11, while the remaining part (5'j) of the coupler guys transmission path, we J rather the Area reduced., »Contains overshoots, on the other hand it has about half fleas.

6. üoeh frequency heating device according to one of claims 3 to 3 and / or claim 2, characterized in that the magnetizing devices contain a permanent magnet (ύθ) which is arranged opposite the ferrimagnetic component (54) is.

7. Ilochf requenz-Erhi tzungsgerät according to one of claims 3 to 5 and / or claim 2 or 6, characterized in that the magnetizing devices a reduced cross-section of the coupling transmission path below the ferrimagnetic one Component (54) arranged permanent magnets (6ü) contain.

B. Ilochf requenz heating device according to claim 6 or 7, characterized in that the permanent magnet is completely within the boundaries given by the outer surfaces of the waveguide.

9. Ilochf requenz heating device according to one of claims 1 to b, characterized in that the ferrimagnetic component (54) is held in this way on a component (56) made of magnetizable material is that the magnetic field lines are concentrated on the ferrimagnetic component.

10. High-frequency heating device according to Anspruoh 9, characterized in that that the component (56) made of magnetizable material Is formed like a socket and on the ferrimagnetic Component (54) opposite side on a wall of the coupling transmission path or the coupling waveguide is present,

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11. Jlochf requenz-Krhitzungsgeriit according to claim iO, characterized in that the sock-like component (5 ⁽ j) made of magnetizable material has an iting flange (; ü) which engages in a corresponding profile of the WeI-J .en.lt-iterwand.

12. Moclifrefrequenz-Erhi tzungsgerüt according to one of claims i to Ji, characterized in that the Lnergieabsorbtionseinrichtun ^ (bo) U \ a WeI Jenleiterzweig (52) is arranged, which has a smaller width than the other parts of the Kojiplungs -transmission path (Figure p ).

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