专利名称：微波谐振器、由这种微波谐振器模块构建的处理自动线、运行方法和按照该方法用微波进 ...的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种微波谐振器、一种由一个这种微波谐振器模块构建的处理自动线、一种运行方法和按照该方法用微波进行热处理的对象/工件。
利用微波对食物进行加热是公知的技术并且得到了广泛应用。一个输入耦合进一个谐振腔中的电磁场立即在其中引起一种取决于微波的频率以及谐振腔的几何状态的静态分布，取决于频率等效于取决波长。家用微波频率为2.45GHz并且从而在充气或者无气的腔内具有约12cm的波长λ。在此，家用微波设备的几何状态为该尺度的简单立方形安排。
按照经验，对暴露在谐振腔中的食物加热进行得不均匀。这取决于食物各部分水含量不同并且从而存在局部不同的偶极密度，然而特别重要的是取决于谐振腔内的电磁场分布并且从而取决于由激励电磁场对偶极的激励。特别是在加热均匀的物质/材料时电磁场的分布对于整个物质体积/材料体积内的均匀加热有决定性的意义。避免越来越强的场的改变一个粗略却有效的权宜之计是谐振腔中的一个运动的面，在所述运动的面上反射微波辐射的出现区域并且从而把场强起伏非局限化并且从而平缓场强起伏。在此情况下受处理的物体稳态地处在谐振器中。另一个措施或者说附加的措施是，例如在一个转盘上或者在一个往复运动的台上，移动受处理的物品。
用微波加热受处理的物品时整个谐振器容积内或者至少在该谐振器容积的一个尽可能大的中央区域内电磁场起伏尽可能地小，也就是小到近似出现空间均匀分布以避免局部过热，即热斑，在工业材料处理技术中具有十分重要的意义。
在DE196 33 245中说明了一种多边形的谐振器几何形状，以倾斜的辐射轴线端侧偏心地向所述多边形的谐振器中进行输入耦合。特别是在谐振器几何状态的六边形截面时，用之至少在中央的谐振器区域中有一个其中存在可使用的场均匀性的容积区域，如此达到一种场分布。尽管输入耦合微波时在谐振器的整个内部都存在电磁场，但是有均匀的场或者有至少可容忍的场起伏的处理容积在比例上却是小的。这种谐振器连同其输入耦合技术只能够单个地使用而不能够用作一个设备的模块。
本发明的任务是，提出一种用于向其中输入耦合微波的谐振器，在所述谐振器中如此地构成多个模的混合使得在该模混合物的平均场强在该腔内满足一个理想的均匀分布的前提下，可以把所述谐振器容积内的一个绕谐振器纵轴线的尽可能大的处理容积充分地用于所述热处理。
这样的一个谐振器应当可以按照模块方式使用，就是说，可以通过相互排列这样的谐振器构成一个用于热处理工件的处理自动线。
此外，应当能够相应如此地用微波技术运行所述谐振器在微波输入耦合时，谐振器中的模构成以预先规定的频率局部振荡或者空间环行、移动。
用这样一种谐振器应当通过微波作用基于容积分析的加热节省时间和节省能量地热处理按工业标准通可热处理的工件/物品，然而特别是均匀地硬化树脂浸渍的复合材料、CFK和或GFK，以达到高的形状稳定性和高的机械承载能力，并且还均匀地硬化粘着剂部分和环氧树脂涂层的结构。
所述任务通过一种具有权利要求1特征的谐振器解决。
用于热处理材料的微波谐振器原则上具有一种从DE196 33 254公知的具有凸多边形截面的构形。然而深思熟虑和思考基础的上的计算表明，所述截面偶数的多边形而且至少是六边形向谐振器的一个大的中央容积区域中微波输入耦合时对于尽可能均匀的场建立是有利的。谐振器的内部空间是简单的并且决不是圆的。在两个端壁旁所述谐振器有平坦的、均匀的外壳段并且从而有一个规则的截面。取决于输入耦合进所述谐振器中的微波的波长λ，所述谐振器具有可以形成一个均匀的电磁场的尺度。
说到高模化或者说超模化，如果谐振器直径D显著地大于波长λ，约至少大于5倍，优选地大于10倍或者如果结构允许超出10倍，从而根据模数l、m、n和波长λ以及谐振器直径D之间的关系式
l2+m2+n2=(Dλ)2]]>显著地存在许多能够激励的和重叠的并且从而引起超模化的模(l、m、n)。
在谐振器内部大的中央容积区域中电磁场的均匀性或者至少很小的空间起伏决定性地通过至少一个微波的输入耦合结构对达到。所述输入耦合结构是均匀的。
在非常大的涂层器(Applikator)中这样的一种输入耦合结构对还可以由平行地轴向输出耦合的波导列组成。一个外壳纵棱总是在一个最多延伸过谐振器长度或者所述所述外壳纵棱的输入耦合结构对之间走行。多个输入耦合结构对以这样的方式处在谐振器的周边上。在谐振器外壳中可以有最多N个输入耦合结构对，这里N是自然数并且指出所述多边形的边数。
每个输入耦合结构都由一个在谐振器外壳壁中缺口的纵向排列组成，来自微波源的矩形波导管经过所述缺口终止。这种在外壳面段中的输入耦合结构由一组不相重叠的、等距离的输入耦合轮廓/输入耦合开口组成，所述等距离输入耦合轮廓/输入耦合开口在左边和右边沿着一个直线交替，也就是沿平行于所属的外壳纵棱走行的引导直线交替。输入耦合轮廓/输入耦合开口形成了相互的一个间距，该间距起到把处于矩形波导管中的基模TE01微波相位恒定地向谐振器中输出耦合的作用，并且所述狭缝的宽度/腰身在给定微波波长λ的条件下，对衍射角的θ由条件式tanθ=λd]]>确定。对于角度θ＜5°，对于角度θ＜2°甚至于对正切函数的数列展开的第一项，该式的近似值，也就是θ=λd.]]>是适用的。
一方面输入耦合轮廓取决于从输入耦合结构输出耦合的微波的第一反射距离L1具有一个根据刚才说明的衍射条件式宽度d，以保证出现的波前的展宽得使之宽得足以扇形辐射出，并且以在两个相遇的、对置的外壳面段上第一次反射成两个不同取向的射束。另一方面，把衍射角的尺寸定得如此地小使得输入耦合进谐振器中的初级射束以其辐射平面不落入有可能对置的输入耦合结构中，以避开反射。如此在初级反射后出现的分裂了的辐射束具有一个背离产生所述辐射束的波导/输入耦合结构的旋转方向以进一步地反射和划分并且从而具有随之出现的噪音样、然而弹性的并且因此无损耗的散射。
由于使用对称的输入耦合对，通过向谐振器中的缺口输出耦合直接在菲涅耳近场中实现一种幅度均匀分布。保持了具有随之出现的衍射展宽的进一步的自由的波传播。从一个输入耦合结构传播出的波前在保留其特性的条件下通过平面的金属外壳内壁段多重地反射，并且如此出现的辐射束总是受到展宽。输入耦合结构的缺口在波导终端中安排在谐振器壁上并且相位恒定地输出耦合进谐振器中。基于这样的考虑也得出沿之安排输出耦合狭缝的直线对外壳纵轴线的距离。根据上述微波技术要求确定该结构性距离，所述结构性距离在极限值之间是可改变的。
从属权利要求2至4说明缺口的特殊位置和几何状态。
如果根据权利要求2输入耦合轮廓以其纵轴平行于引导直线，那么相应的输入耦合轮廓向谐振器中给出最强的微波输入耦合。如果它垂直于引导直线，就得到最弱的微波输入耦合。一个在此之间的位置意味着一个于此之间的相应强度的微波输入耦合。
除了一个输入耦合结构对的输入耦合结构的缺口相互之间的几何位置之外，其几何形状同样对谐振器中的电磁场构成的质量有意义。
在制造技术上输入耦合轮廓的最简单的形式是在矩形波导管中宽度d和长度L＝基波H10的λ/2的矩形。以这样的几何状态得出向谐振器中反射/放射的具有微波物理特性的损耗，所述损耗表现在较强的加热，即通过边缘电流特别是在输入耦合结构的角落区域中的边缘电流的焦耳热Ri2。
一个优化的，简单的输入耦合轮廓在权利要求4中说明。所述输入耦合结构在一个长度L＝λ/2上至少在接近从节点至节点地跟随两个相互成镜像的矩形波导管壁中的基模TE01的电力线，即E场线的走行。在波腹处这两个E场线相互距离为上述的衍射宽度d。
出于理论的考虑，任何一个点状辐射源都由一个阶数递增的级数展开的多极振子组成，在最简单的情况下由一个偶极振子组成。由此可以推导出一个复合的输入耦合轮廓，所述复合的输入耦合轮廓在该辐射源的远场中可行地近似于一个预先规定的多极特性的理想形式。
输入耦合结构对的一个输入耦合结构的缺口位置同样对输入耦合进谐振器中的场的构成有意义。在权利要求5中对此结合地加以说明。所述缺口的相互位置为达到要输出耦合的相位恒定性是等距离的，并且缺口对引导直线的距离是使得能够得到反射远场中的一个各向同性的反射。
在从属权利要求6中说明了一个装置，所述装置解决完成两件事情第一个，为了在谐振器的处理容积中一个非理想均匀的场中提高场均匀性，沿一个输入耦合对的两个辐射平面的相交直线安装一个最高地突出在外壳棱的长度上的。定向的模式搅拌器，第二个，两个输入耦合的辐射波瓣的中央从所述输入耦合结构对发散出，使得这两个辐射平面都不落入有可能对置的输入耦合结构中。所述模式搅拌器应当不能够有，至少几乎不能够有直接从波导管产生的初级波束返回波导管中的反射。无论如何这样的反射也应当最小化。因此所述模式搅拌器具有一个椭圆截面或者一个具有相继的凹-凸轮廓的圆截面，其中在凸的部分如此地构成弯曲使得焦点不落入输入耦合结构中。由此无论如何都会反射回产生的微波辐射的一个线形成分。如果该模式搅拌器还纵向地绞合，就会是点状的。
本发明任务的进一步解决在于建立一个如权利要求7特征所述的处理自动线。至少把如权利要求5或6所述的微波谐振器在端侧模块地如此地相互排列使得可以把受处理的物品通过两个相互对置的端壁之间的通道穿过从一个谐振器运输到下一个谐振器。所述的相互排列可以是直线的也可以是弯曲的或者甚至是回形的，从而可以考虑到有可能的构造条件/约束。用这样一种处理自动线可以连续地热处理大数量的工件系列，例如对应于一个在在时间上的预先规定或者根据一个在在时间上的设定值曲线进行加热、保持温度和冷却。在连续地处理工件时可以在自动线的第一个谐振器中进行加热、在第二个谐振器中在一个预先规定的时间间期上保持温度恒定面在第三个谐振器中进行冷却。
用所述谐振器在输入耦合结构对处就提供了一个大的中央处理容积，于此容积中存在至少电磁的场关系近似均匀分布，也就是说一个均匀的场分布。一个放进该处理容积中的工件在每个位置上都经受同样的场关系，并且因此全面地受同样的加热。进一步增加谐振器上的输入耦合结构对会进一步地均化向谐振器中输入耦合微波时的场均匀关系，在此，由此还出现对场分布施加振动的影响措施的方法技术的可能性。
如权利要求8所述的运行方式或者说运行方法是本发明的任务的另一个技术方案。经由一个谐振器的输入耦合结构对输入耦合微波，围绕一个即时或者恒定的平均值在时间上振荡地、相互交错地运行。由此，模的构成在谐振器中局部地振动或者在两个区域之间往复游走，类似一种行波，或者甚至环绕在谐振器容积中。从而可以在受处理的工件中调节出热力学的精细平衡。就是说，通过这种方法方式可以真正均匀地对一个被放入处理容积中的工件加热或者保持热。通过该措施还可以在最高温度均匀条件下有极高的加热速度，因为相位决定的场起伏有极小微小的温度变化，并且从而防止热斑形成或者防止产生意外的所谓“热失控”。
模运动的方式可以通过谐振器上的输入耦合结构对的数量控制，因为确实最少的是在谐振器外壳上有一个这样的对，至外壳纵棱上的最多数量。通过现有的N′个输入耦合结构对向谐振器中输入耦合的总电磁功率是p(t)=Σi=1N′pi(t),]]>N′≤N式中N是谐振器截面的多边形边数而Pi(t)是第I个输入耦合结构对上的功率输入耦合。N′和N是自然数。
P(t)是一个规定值，它可以是在在时间上恒定的，也可以是在在时间上变化的，就是说可以是增加或者减少的。P(t)是多个求和顶的和。由此看来建立和使用的输入耦合结构对的Pi(t)只允许相互相反地变化以保持所述规定值。转义到谐振器上把这在保持总功率规定值P(t)的条件下向谐振器中的耦合称为模扫描。
在权利要求9中尤其说明功率输入耦合通过输入耦合对i预先规定，而输入耦合功率P右(t)和P左(t)通过这两个输入耦合结构围绕着该值振荡相反地起伏。也就是附加地有一种小的模扫描Pi(t)＝P右(t)+P左(t)。
由此达到均匀的热处理的进一步细调节。HEPAHAIATOS完全使复杂的调节/控制成为可能。
功率输入耦合可以脉冲调宽地进行，也可以连续地通过控制经过一个在波导管端部的一个矩形波导管列馈给的相应微波源中的电子辐射强度进行。
在权利要求10中述及所有可受热处理的物品/工件/绿色体(Gruenkoeper)，它们在一个如权利要求5或6所述的微波谐振器中或者在一个如权利要求8所述的处理自动线中按照如权利要求9和可能附加地如权利要求9所述的方法制造/形状稳定化。这些可以是浸渍树脂的碳纤维复合材料质，即CFK、浸渍树脂的玻璃纤维复合材料，即GFK、可热硬化的树脂，之类并且还有可热处理的聚合物、陶瓷。
对于在谐振器中受处理的物品要在工件容积均匀地加热，它们暴露在均匀的场区域中或者说暴露在有最少量的局部起伏的场区域中是重要的。为此在谐振器中有一个台座，所述台座持久地安装于其中或者可以为了操作而取出和为了进行处理而推入。所述台座用一个不干扰电磁场的耐热的材料制造并且在处理容积区域中，也就是在较高的场均匀区域中甚至可以是金属的。其理由是，由于在装入进处理容积中的工件的表面上电力线因在此处存在的场条件而是垂直的或者是近似地垂直的，从而在表面中不充过电流，或者无论如何是流过可忽略地小的，对处理无防碍的电流。
用这样构成的微波谐振器，通过叠加众多的通过多重反射噪音状传播的辐射束达到一个高质量的对称的场均匀性。
以下，结合附图中示出的并且实验中使用的实施例详细地说明微波谐振器。在附图中
图1示出具有一个输入耦合结构对的谐振器截面，图2示出具有两个输入耦合结构对的谐振器截面，图3示出示例性的模式搅拌器截面，图4示出输入耦合结构，
图5示出匹配主模的输入耦合轮廓，图6a示出在一个压热锅中的谐振器-横截面，图6b示出在一个压热锅中的谐振器-纵截面，图7示出模扫描，图8示出一个时间特性曲线的预先规定，图9示出用硬化的树脂涂层的金属体。
对于微波技术的应用，从可承受的技术费用上看，技术使用考虑10Mhz至30Ghz的范围，优选地考虑900MHz至30GHz的范围，后者相应于空气/真空中约30cm至1.2cm的波长。在该频带中的许多频段用于各种方式的通信，有鉴于此只考虑使用ISM频率915MHz、2.45GHx(家用微波)、5.85GHz和24.15GHz。因此谐振器的几何尺寸针对所述的波长32.8cm、12.2cm、5.1cm和1.2cm。
在此，在以下的实施例中描述有规则的六边形截面的棱形谐振器和由此导出的处理自动线。该谐振器用2.45GHz运行。所述谐振器的尺度是使得在谐振器容积内于2.45GHz微波输入耦合时构成所要求的、上述的均匀性。所述谐振器用不锈钢板制造。在该实施例中由于持续地受观察/受控制地加热当时处理着的、浸渍树脂的粘复合材料，可以经过两边对谐振器可以门样地关闭的端侧通入所述谐振器内。加热通过与电磁场不相互影响的热探头在不同的位置连续地检测。必要时通过一个热摄像机附加地随时跟踪受处理物品的加热图像。加热过程升高到设定温度-保持温度恒定，以电子方式通过内部符号为HEPHAISTOS(高电磁功率加热热压锅InSeT炉系统)的系统的加热调节和控制装置操纵。
图2示出具有一个对左上方外壳壁纵棱平行的输入耦合结构对的谐振器的截面。单个输入耦合结构由在外边接触谐振器上并且与谐振壁成为整体的矩形波导管组成，在此所述波导管几乎延伸在整个谐振器长度上(参见图4b)。真正的输入耦合结构沿整个该壁部分的中线处在与谐振器公共的壁部分(参见图3)。
在此每个输入耦合结构的辐射平面垂直于所贴靠的外壳壁段。对应于所述输入耦合结构，辐射波瓣在其主部分如此地具有一个张角使得在第一次反射时波及两个直接地彼此贴放在一起的外壳壁段。在此，于图1中，从顶部外壳壁段看去，面对放置的、平行的底部外壳壁段具有其左边贴放的、倾斜60°的相邻的壁段。从侧上60°倾斜的输入耦合结构向谐振器中输入耦合的微波辐射具有对应地相同的辐射通路。通过平坦的外壳段在反射时无论如何地展宽相应地发散的微波辐射，不会象圆的谐振器壁那样沿谐振器构成聚焦区域。
在相应的辐射边缘上和在每个相对的反射面上的箭头转向表示第一反射，弯曲的箭头相应地表示第一次受反射的辐射的辐射边缘。
模式搅拌器在两个尚未反射的高辐射波瓣的相交区域内，所述模引导顺近似延伸在游离的内部谐振器长度上，例如放在谐振器的两个端壁上并且通过在一个端壁上缺口从外部驱动。如果适当地受电磁屏蔽，电驱动也可以放在谐振器的内部。在此，所述模式搅拌器的截面是星形地倒圆的，就是说，四个凸的轮廓段和四个凹的轮廓段彼此交替地相继。在此该模式搅拌器具有简单的、不绞合的构形，并且从而满足这样的条件无论如何从一个纵线向它看去，短时间地(这依赖于模式搅拌器的转速)把一个辐射平面反射回输入耦合结构中。无论如何在暴露的外壳部分反射时落射到模式搅拌器上的两个辐射波瓣都被第一次强烈地展宽。
图2示出具有两个建造于谐振器外壁上的输入耦合结构对的谐振器。这两个输入耦合结构对连接在整个外壳壁段的游离的外壳纵棱上。因为该输入耦合结构是完全相同的，相应的辐射通路也是完全相同的。因为所述的微波辐射波瓣都自行展宽并且在进一步的辐射通路中在平面的受到反射，从而在谐振器的内部中立即出现电磁场的均化调节。通过这时的两个模式搅拌器出现在模式搅拌器上的直接输出耦合进谐振器的微波辐射部分的按比例高的密度被在密度上于在此处的反射后强烈地扩开了，并且从而被削弱了，而且由于特殊的六边形的对称性受到弹性的反射，从而可以得到场强的均匀性。所述模式搅拌器在输入耦合对的两个辐射平面的相交直线上，并且从而附加地且无论如何地，这两个辐射平面都落入相应地对置的输入耦合结构中。
由此，一个模式搅拌器完成了其对场无均匀化作出贡献的意义。在图3中只是举例地示出两个模式搅拌器的截面，所述模引导是星形地倒圆的并且是钥匙孔形状的。无论如何凹的轮廓段在其走行中不应当有使该部分的焦线不落在输入耦合结构上而是远处于其后的曲率半径，所述焦线是一条延长的直线，在绞合的情况下是一个绕模式搅拌器轴线的螺旋线。如果滤模式搅拌器只有一个下周的截面，例如是一个透镜形的或者椭圆形的截面，就不存在这个要求。
除了谐振器的几何状态以外，达到所需要的电磁场关系的前提是微波的输入耦合装置的结构。计算表明并且经过实验证实，用图4中所示的这样的结构场均匀性至少可以达到一个空间上可容忍的很小的场起伏。装在外壁上的矩形波导管和谐振器壁的共同的壁部分沿纵轴线，在此面和对面，于谐振器长度上以规则的相继序列具有矩形狭缝样的缺口。从微波的频率出发，在此所述频率是2.45GHz，所述矩形的狭缝长度是L＝62.8mm宽度d，所述宽度d由条件式tanθ=λdbzw.θ=λd]]>确定。在输入耦合轮廓的尺寸设计上并不确定，这是示例性的。它们依从这样的关系使得在谐振器腔中出现相位恒定的输出耦合。
图5示出一个考虑到微波物理状态的简单的输入耦合轮廓。在谐振器壁中在矩形的波导管终止于其上的区域中，这样地构成输入耦合结构的耦合轮廓，使得基模TE10能够在相应的输入耦合轮廓的构形中起作用。所述轮廓跟随矩形波导管的壁中的两个E场线，所述E场线相对于输入耦合轮廓的纵轴相互呈镜像。所述E场线的两个节点都在该纵轴上，它们相互间隔开基本波长的λ/2并且终结所述输入耦合轮廓。输入耦合轮廓的凸起部具有考虑到输入耦合到谐振器中的衍射角的宽度d。刚好沿该轮廓存在E⊥＝0的情况。该轮廓在几何上是简单的，它可以用现代金属加工机器更加容易地从谐振器壁中切割出。基于使用一个多次级数展开的辐射源的较复杂形状的输入耦合轮廓原则上是可以的但是对于使用该技术要对经济性进行检验。
图6a和图6b示出一个应用情况/组装情况在此示出的圆形截面的炉子例如是一个热压锅，如由常规的热处理所公知的那样。在所述炉中可以用适当的结构在低压或者高压的条件下进行处理。因为一个这样的热压锅可以用之密封地关闭，即使不是不言而喻地已经存在电磁密封，它也在事实上也可以是电磁密封的，所以对无线电技术无干扰地使用是完全没有问题的。在此，微波技术上完全装备的谐振器经过滑板被推入到热压锅中。所述谐振器可松开地或者不可松开地锚定在其中，这取决于总共的工序过程。不论是能量供给还是用于控制和监测的测量技术线路都通过对于要进行的处理在技术上适当的热压锅中的引线，并且只要需要就通过谐振器中的引线。在横截面的图6a和轴向纵截面的图6b两个图中，都示意出非常简单技术的滑板或者轨道的运输方案。在较大重量时，谐振器在基外壁上安装有吊环或者挂钩，通过所述吊环或者挂钩可以借助于一个吊车移动谐振器。
图7示出两个输入耦合结构对的最简单情况下的模扫描。通过这两个输入耦合对进行输入耦合，从而构成中央的处理容积，所述处理容积在此用截面示出。通过经这两个输入耦合结构对进行的相反旋转地振动的输入耦合，凸起部(Ausbeulung)往复地运动或者旋转地运动，如通过两个，各多一个输入耦合结构对发出的轮廓所示意地那样。在此输入耦合预先规定的功率p(t)＝p1(t)+P2(t)。
作为补充，图8示出在一个谐振器中地在在时间上加热一个工件或者在一个处理自动线上加热四个工件的示例性地预先规定。首先经历加热的一个直线的陡坡并且从而输入耦合最大的微波功率。然后在一个预先规定的时间间期上保持温度恒定，就是说只通过微波输入耦合补偿工件的热辐射损耗。这比加温时需要的电磁功率少。最后接着进行一个预先规定的线性的冷却过程。不再完全地补偿热辐射损耗。对此，比保持温度恒定时需要的功率还要少。温度特性曲线和功率特性曲线在图8中是示例性的并且只是定性地示出。关于在控制技术和调节技术中公知的装置方面，是计算机支持地进行这样的处理。工件的实际状态经定位地工件上的热传感器或者经一个必要时可校准的热摄像机测取并且在计算机处理用于控制过程和调节过程。
下面参照图9说明和强调在谐振器的中央处理容积中均匀的场分布的意义。在家用微波装置中金属的对象是成问题的，并且还在所属的操作说明中指出金属物品不能够放在谐振器中。由于在波长范围λ＝12cm的谐振器尺度，在家用微波装置中场分布是不均匀的。在较好的装置中的转盘或者在简单方式的不均匀的加热间接地表明这样的问题。
把物品进行覆层，例如以保护其不受驻留环境的影响是一种常用的技术改良措施。在费用上在此例如把一个金属壳完全地或者无间隙地覆以一个环氧树脂层是成问题的。在此在谐振器内部于中央处理容积中的均匀的场分布或者近似均匀的场分布显示出其意义。由于该均匀的场分布而不会发生平行于/相切于金属表面的激励电流的场成分，所以一个金属壳体可以无风险地暴露于其中，加在表面的覆层却被完全地浸入在该场中并且可以完全均匀地加热覆层容积，并且还是在体积上向外地受加热，而不是象通常的热力学加热那样通过在压热锅中向内加热或者通过红外线表面照射经覆层表面加热。
大的金属壳体，例如一个船体可以在具有六边形截面的例如棱镜式谐振器中敷设硬化的环氧树脂层。谐振器尺度在直径和长度上在许多米范围内。所述谐振器是一个铁皮壳，在所述壳上沿至少一个其外壳段纵棱上安设一个输入耦合结构对。一个这样的输入耦合结构对对其外壳纵棱对称地安放，并且为了向谐振器中输入耦合足够的微波功率而具有多个平行的输入耦合结构，在此例如是两个。许多米范围中的尺度下可以用一个915MHz，相当于31cm波长，的微波在处理容积中达到充分的场均匀性。具有其风格的船身，其前视图参见图9，完全地座落在处理容积中。均匀地敷设在船身上的整个树脂层的硬化沿一个大致如图8中所示的等效时间过程没有局部过热地进行。
依据应当进行的处理，或者依据谐振器在一个处理自动线中的安装决定谐振器的通入性。
可以设想，须要在低压下或者在一个高压下用微波进行完的一定的工件的处理，这两种压力情况都或多或少地形成。从而因为谐振器内部的结构也是要保持一定的，所以在外部用适当的硬型材材料支持或者强化谐振器壁。
谐振器的安装同时地由要进行的处理确定，因此所述谐振器可以是外壳壁方和或端侧方可松开地锚固安放，并且因此在其外壁上装有挂钩和吊环用于搬运。
权利要求
1.利用微波对材料进行热处理的微波谐振器，该微波谐振器包括-一个高模的谐振器，具有偶数个凸多边形截面，至少为六边形截面，其外壳面段和两个端侧是平/平坦的；并且两个直接相邻的外壳面段的纵向相交棱，即外壳纵棱，平行于谐振器的纵轴，-一个由至少两个细长的输入耦合结构组成的沿至少一个外壳纵棱对称地安装的微波输入耦合结构对，其中每个输入耦合结构沿一个平行于外壳纵棱的引导直线被安装在谐振器壁中，并且所述引导直线对所属的外壳纵棱有一个这样的间距，使得由其输入耦合进入谐振器中的微波辐射在第一次反射时被反射在两个相交的外壳面段上并且分开成两个辐射部分，其中经由每个输入耦合结构抵达一个从微波源伸出的一个矩形波导管的末端，该矩形波导管的末端把微波引导成TE01模，并且在外壳面段中的输入耦合结构由一组位于谐振器壁中的不相重叠的、等距离的缺口，即交替在平行于外壳纵棱的所属的该引导直线的左方和右方的输入耦合轮廓/开口组成，所述输入耦合轮廓/开口按一个间距相互排列，该间距起把处于矩形波导管中的基模TE01微波以相位恒定的方式输出耦合进谐振器中的作用，并且，在预先规定的微波波长λ的条件下，对于在小衍射角θ，狭缝的宽度d近似地由条件式tanθ=λd]]>确定，并且对于非常小的衍射角θ由θ=λd]]>确定。
2.根据权利要求1所述的微波谐振器，其特征在于，所述输入耦合轮廓以其纵轴平行于所述引导直线，这时是最强的微波输入耦合，或者，以其纵轴垂直于引导直线，这时是最弱的微波输入耦合，或者采取一个在此之间的位置。
3.根据权利要求1所述的微波谐振器，其特征在于，输入耦合轮廓是矩形，其宽度为d并且最大长度L为矩形波导管中的基波H10的λ/2。
4.根据权利要求2所述的微波谐振器，其特征在于，输入耦合轮廓在一个L＝基波波长λ/2的长度上跟随矩形波导管壁中的基模TE10的两个相互成镜像的电力线，即E线走行，其相互间的波腹大约为宽度d。
5.根据权利要求2至4所述的微波谐振器，其特征在于，为了实现输出耦合的相位恒定，所述输入耦合轮廓开孔是等距离的并且，缺口与所述引导直线的间距使得在反射场中得出一个各向同性的辐射。
6.根据权利要求5所述的微波谐振器，其特征在于，沿一个输入耦合结构对的两个辐射平面的相交直线安装一个最多在外壳棱长度上凸起的模式搅拌器。
7.利用微波对材料进行热处理的设备/处理自动线，其特征在于，至少如此地在端侧模件化地排列两个如权利要求5或6所述的微波谐振器使得可以穿过一个在两个相互对置的端壁之间的通道从一个谐振器向下一个谐振器传送被处理的对象。
8.运行一种如权利要求5或6所示的微波谐振器或者一个如权利要求7所述的处理自动线的方法，包含以下步骤通过一个谐振器的输入耦合结构对，按照预先规定，在时间上增加地时、在时间上恒定地、或者在在时间上减少地进行微波的功率输入耦合p(t)，其中在需要时附加地可以通过N′个输入耦合结构对相互交错地进行功率输入耦合Σi=1N′pi(t),]]>振动/波动地围绕预先规定值p(t)而其和保持不变；由此视安装在谐振器外壳壁中的输入耦合结构对的数量N′而异，以与所述波动同步的方式局部振荡地、在两个位置之间往复移动、或者在谐振器容积中围绕谐振器纵轴线环行地形成谐振器中的稳态模。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，在一个输入耦合结构对i上的输入耦合是相同方式的或者围绕着功率输入耦合的平均值振荡，在保持平均值pi(t)的条件下彼此相反不一致地运行。
10.可热处理的对象，在如权利要求5或6所述的微波谐振器中或者在一个如权利要求7所述处理自动线中按照权利要求8或9所述的方法制造成最终产品形式。
全文摘要
本发明涉及一个偶数多边形的谐振器，其中构成一种均匀的微波模，并且从而为热处理工件提供一个具有均匀的场分布的谐振器容积的粗大的容积部分。沿至少一个外壳段相交棱在安装一个输入耦合结构对，所述输入耦合结构对在其左边和右边由至少一个以基模引入微波的矩形波导管组成。矩形波导管和谐振器的公共壁部分具有一个沿该壁部分安装的由相继的狭缝/输入耦合轮廓组成的输入耦合结构。这样的微波谐振器可以模块化地组装成一个处理自动线，由此可以进行不同的热处理譬如加热、保持温度和受控制的冷却。为了自由地建立场均匀性，在保持向谐振器中预先规定的功率辐射的条件下在各个功率辐射中相反振荡地运行所述输入耦合对。用较短的时间以少量的能量比常规压热锅经济地处理可热处理的工件。
文档编号H05B6/80GK1817062SQ200480018940
公开日2006年8月9日 申请日期2004年4月29日 优先权日2003年7月1日
发明者A·弗拉赫, L·菲赫尔, V·努斯, T·赛茨 申请人:卡尔斯鲁厄研究中心股份有限公司