Industriële fabricage
Industrieel internet der dingen | Industriële materialen | Onderhoud en reparatie van apparatuur | Industriële programmering |
home  MfgRobots >> Industriële fabricage >  >> Manufacturing Technology >> Productieproces

Magnetron

Achtergrond

Microgolven zijn eigenlijk een segment van het elektromagnetische golfspectrum, dat vormen van energie omvat die door de ruimte bewegen, gegenereerd door de interactie van elektrische en magnetische velden. Het spectrum wordt gewoonlijk onderverdeeld in subgroepen die worden bepaald door de verschillende golflengten (of frequenties) en het emissie-, transmissie- en absorptiegedrag van verschillende soorten golven. Van de langste tot de kortste golflengte, het spectrum omvat elektrische en radiogolven, microgolven, infrarode (warmte)straling, zichtbaar licht, ultraviolette straling, röntgenstraling, gammastraling en elektromagnetische kosmische straling. Microgolven hebben frequenties tussen ongeveer 0,11 en 1,2 inch (0,3 en 30 centimeter).

Magnetrons zelf worden in veel verschillende toepassingen gebruikt, zoals telecommunicatieproducten, radardetectoren, het uitharden en drogen van hout en de medische behandeling van bepaalde ziekten. Sommige van hun eigenschappen maken ze echter ideaal om te koken, verreweg het meest voorkomende gebruik van microgolfenergie. Microgolven kunnen door plastic, glas en papier gaan; metalen oppervlakken weerkaatsen ze en voedingsmiddelen (vooral vloeistoffen) absorberen ze. Een maaltijd die in een conventionele oven wordt geplaatst, wordt van buiten naar binnen verwarmd, omdat het langzaam de omgevingslucht absorbeert die de oven heeft opgewarmd. Magnetrons daarentegen verwarmen voedsel veel sneller omdat ze alle lagen tegelijk binnendringen. In een stuk voedsel of een container gevuld met vloeistof, bewegen de microgolven moleculen, waardoor de substantie wordt verwarmd.

Het vermogen van microgolfenergie om voedsel te koken werd in de jaren veertig ontdekt door Dr. Percy Spencer, die tijdens de Tweede Wereldoorlog onderzoek had gedaan naar radarvacuümbuizen voor het leger. De experimenten van Spencer onthulden dat hoogfrequente radiogolven, wanneer ze worden opgesloten in een metalen behuizing, bepaalde soorten moleculen, zoals die in voedsel, binnendringen en prikkelen. Net krachtig genoeg om het voedsel te koken, zijn de microgolven niet sterk genoeg om de moleculaire of genetische structuur ervan te veranderen of om het radioactief te maken.

Raytheon, het bedrijf waarvoor Dr. Spencer dit onderzoek deed, patenteerde de technologie en ontwikkelde al snel magnetronovens die grote hoeveelheden voedsel konden koken. Omdat de productiekosten ze voor de meeste consumenten te duur maakten, werden deze vroege ovens voornamelijk gebruikt door ziekenhuizen en hotels die de investering van $ 3.000 die ze vertegenwoordigden gemakkelijker konden betalen. Tegen het einde van de jaren zeventig hadden veel bedrijven echter magnetronovens ontwikkeld voor thuisgebruik, en de kosten begonnen te dalen. Tegenwoordig zijn magnetrons een standaard huishoudelijk apparaat, verkrijgbaar in een breed scala aan ontwerpen en met een groot aantal handige functies:roterende platen voor consistenter koken; digitale timers; autoprogrammering mogelijkheden; en instelbare kookkrachtniveaus die onder andere ontdooien, bruinen en opwarmen mogelijk maken.

Ontwerp

Het basisontwerp van een magnetron is eenvoudig en de meeste werken in wezen op dezelfde manier. De verschillende elektronische motoren, relais en regelcircuits van de oven bevinden zich op de buitenbehuizing, waaraan de ovenruimte is vastgeschroefd. Een frontpaneel stelt de gebruiker in staat de magnetron te programmeren, en de De ovenruimte en de deur zijn gemaakt met behulp van metaalvormende technieken en vervolgens geverfd met behulp van elektrodepositie, waarbij elektrische stroom wordt gebruikt om de verf aan te brengen.
De subassemblage van de magnetronbuis bevat verschillende belangrijke onderdelen. Een krachtige magneet is rond de anode geplaatst om het magnetische veld te leveren waarin de microgolven worden gegenereerd, terwijl een thermische beveiliging direct op de magnetron is gemonteerd om schade aan de buis door oververhitting te voorkomen. Een antenne ingesloten in een glazen buis is bovenop de anode gemonteerd en de lucht in de buis wordt naar buiten gepompt om een ​​vacuüm te creëren. Ook is een ventilatormotor die wordt gebruikt om de metalen vinnen van de magnetron te koelen, rechtstreeks aan de buis bevestigd. deurkozijn heeft een klein venster zodat de kok het eten kan zien terwijl het aan het koken is.

Nabij de bovenkant van de stalen ovenholte bevindt zich een magnetron - een elektronische buis die hoogfrequente microgolfoscillaties produceert - die de microgolven genereert. De microgolven worden door een metalen golfgeleider geleid en in een roerventilator, die zich ook dichtbij de bovenkant van de holte bevindt. De ventilator verdeelt de microgolven gelijkmatig in de oven. Fabrikanten variëren de manier waarop ze microgolven gebruiken om uniforme kookpatronen te verkrijgen:sommige gebruiken ventilatoren met dubbele roerder die zich op tegenoverliggende muren bevinden om microgolven naar de ovenruimte te leiden, terwijl andere gebruik maken van toegangspoorten aan de onderkant van de ovenruimte, waardoor microgolven van zowel de top en bodem. Bovendien draaien veel ovens voedsel op een draaiplateau.

Grondstoffen

Het deksel of de buitenbehuizing van de magnetron is meestal een metalen omhulsel uit één stuk. De binnenpanelen en deuren van de oven zijn gemaakt van gegalvaniseerd of roestvrij staal en krijgen een coating van acrylglazuur, meestal licht van kleur om een ​​goede zichtbaarheid te bieden. Het kookoppervlak is over het algemeen gemaakt van keramiek of glas. In de oven bestaan ​​elektromechanische componenten en bedieningselementen uit timermotoren, schakelaars en relais. Ook in de oven bevinden zich de magnetronbuis, de golfgeleider en de roerventilator, allemaal gemaakt van metaal. De hardware die de verschillende componenten met elkaar verbindt, bestaat uit een verscheidenheid aan metalen en plastic onderdelen zoals tandwielen, katrollen, riemen, moeren, schroeven, ringen en kabels.

Het fabricageproces

Productie ovenruimte en deur

  • 1 Het productieproces van een magnetron begint bij de ovenruimte en de deur. Eerst wordt het frame gevormd met behulp van automatische metaalvormende persen die ongeveer 12 tot 15 delen per minuut maken. Het frame wordt vervolgens gespoeld in alkalisch reinigingsmiddel om vuil of olie te verwijderen en verder gespoeld met water om de alkalische oplossing te verwijderen.
  • 2 Vervolgens wordt elk onderdeel behandeld met zinkfosfaat, dat het voorbereidt op elektrodepositie. Elektrodepositie bestaat uit het onderdompelen van de onderdelen in een verf tank op 200 volt gedurende 2,5 minuten. De resulterende coating is ongeveer 1,5 mil dik. De onderdelen worden vervolgens door een verfbakbewerking bewogen waar de verf gedurende 20 minuten bij 300 graden Fahrenheit (149 graden Celsius) wordt uitgehard. Het chassis of frame wordt op een pallet gemonteerd voor de hoofdmontage. Een pallet is een bankschroefachtig apparaat dat wordt gebruikt in combinatie met ander gereedschap.
  • 3 Nadat de deur is geverfd, wordt een geperforeerde metalen plaat op de raamopening bevestigd. De plaat reflecteert microgolven maar laat licht de holte binnen (de deur wordt pas later aan de holte bevestigd, wanneer het chassis wordt gemonteerd).

De subassemblage van de magnetronbuis

  • 4 Het magnetronbuissamenstel bestaat uit een kathodecilinder, een gloeidraadverwarmer, een metalen anode en een antenne. De gloeidraad is bevestigd aan de kathode en de kathode is ingesloten in de anodecilinder; deze cel zal de elektriciteit leveren die zal helpen om de microgolven te genereren. Aan de anodecilinder zijn metalen koelvinnen gelast en rond de anode is een krachtige magneet geplaatst om het magnetische veld te leveren waarin de microgolven worden gegenereerd. Een metalen band houdt het geheel bij elkaar. Een thermische beveiliging is direct op de magnetron gemonteerd om schade aan de buis door oververhitting te voorkomen.
  • 5 Een antenne ingesloten in een glazen buis is bovenop de anode gemonteerd en de lucht in de buis wordt eruit gepompt om een ​​vacuüm te creëren. De golfgeleider is verbonden met de magnetron bovenop de uitstekende antenne, terwijl een ventilatormotor die wordt gebruikt om de metalen vinnen van de magnetron te koelen direct aan de buis is bevestigd. Ten slotte is er een plastic ventilator aan de motor bevestigd, waar deze lucht van buiten de oven zal aanzuigen en naar de schoepen zal leiden. Dit voltooit de magnetron-subassemblage.

Hoofdchassismontage

  • 6 Het chassismontagewerk wordt uitgevoerd op een pallet - een werkstuk dat wordt gebruikt in combinatie met ander gereedschap - dat zich op het station bevindt. Eerst wordt het hoofdchassis op de pallet geplaatst en wordt de holte op het chassis geschroefd. Vervolgens wordt de deur door middel van scharnieren aan de spouw en het chassis bevestigd. De magnetronbuis wordt vervolgens vastgeschroefd aan de zijkant van de holte en het hoofdchassis. In een voltooide magnetronoven creëert de magnetronbuis de microgolven en de golfgeleider leidt ze naar de roerventilator. Deze ventilator richt op zijn beurt de golven in de ovenruimte waar ze het voedsel binnenin verwarmen.
  • 7 Het circuit dat de spanning produceert die nodig is om de magnetronbuis te laten werken, bestaat uit een grote transformator, een op olie gebaseerde condensator en een hoogspanningsgelijkrichter. Al deze componenten zijn direct op het chassis gemonteerd, dicht bij de magnetronbuis.

Roerstaafventilator

  • 8 De roerventilator die wordt gebruikt om de microgolven te laten circuleren, is bovenop de holte gemonteerd. Sommige fabrikanten gebruiken een katrol om de ventilator van de magnetronventilatormotor aan te drijven; anderen gebruiken een aparte roermotor die rechtstreeks op de ventilator is bevestigd. Zodra de roerventilator is bevestigd, wordt een roerschild bovenop de ventilatorconstructie geschroefd. Het schild voorkomt dat vuil en vet de golfgeleider binnendringen, waar ze vonken kunnen veroorzaken en de magnetron kunnen beschadigen.

Stuurschakelaars, relais en motoren

  • 9 De kookschakelaar levert stroom aan de transformator door een relais en een timer te activeren. Het relais is dicht bij de voedingstransformator gemonteerd, terwijl de timer op de besturingskaart is gemonteerd. De ontdooischakelaar werkt als de kookschakelaar en activeert een motor en timer om de ontdooicyclus in werking te stellen. Op het bedieningspaneel zijn ook een timerbel gemonteerd die rinkelt wanneer de kookcyclus is voltooid en een lichtschakelaar waarmee u de ovenruimte kunt bekijken. Een aantal in elkaar grijpende schakelaars zijn gemonteerd nabij de boven- en onderkant van het deurgebied. De vergrendelingsschakelaars zijn soms gegroepeerd met een veiligheidsschakelaar die de andere schakelaars bewaakt en bescherming biedt als de deur per ongeluk wordt geopend tijdens het gebruik van de oven.

Voorpaneel

  • 10 Aan het chassis is een frontpaneel bevestigd waarmee de operator de verschillende instellingen en functies kan selecteren die beschikbaar zijn voor het koken. Achter het frontpaneel is de besturingsprintplaat bevestigd. Het bord, dat de verschillende geprogrammeerde handelingen in de juiste volgorde aanstuurt wanneer de schakelaars op het frontpaneel worden ingedrukt, is door middel van plug-in sockets en kabels verbonden met de verschillende componenten en het frontpaneel.

Koffer maken en monteren

  • 11 De behuizing van de magnetron is gemaakt van metaal en is gemonteerd op een rolvormer. De behuizing wordt op de voorgemonteerde magnetron geschoven en aan het hoofdchassis vastgeschroefd.

Testen en verpakken van de oven

  • 12 De netsnoeren en draaiknoppen zijn nu aan de oven bevestigd en deze wordt verzonden voor automatische test. De meeste fabrikanten laten de oven 50-100 uur continu draaien als onderdeel van het testproces. Nadat het testen is voltooid, registreert een palletiseerrobot de model- en seriegegevens van de oven voor inventarisatiedoeleinden en wordt de oven verzonden voor verpakking. Hiermee is het productieproces voltooid.

Kwaliteitscontrole

Uitgebreide kwaliteitscontrole tijdens de fabricage van magnetrons is essentieel, omdat magnetrons straling afgeven die iedereen die gedurende langere tijd aan hoge niveaus wordt blootgesteld, kan verbranden. Federale voorschriften, die van toepassing zijn op alle ovens die na oktober 1971 zijn gemaakt, beperken de hoeveelheid straling die uit een oven kan lekken tot 5 milliwatt straling per vierkante centimeter op ongeveer 2 inch van het ovenoppervlak. De regelgeving vereist ook dat alle ovens twee onafhankelijke, in elkaar grijpende schakelaars hebben om de productie van microgolven te stoppen zodra de grendel wordt losgelaten of de deur wordt geopend.

Daarnaast wordt een computergestuurde scanner gebruikt om emissielekken rond de deur, het raam en de achterkant van de oven te meten. Andere scanners controleren de plaatsing van de magnetronbuis en antennestraling. Elke scannerbewerking geeft gegevens door aan de volgende bewerking, zodat eventuele problemen kunnen worden verholpen.

De Toekomst

Vanwege hun snelheid en gemak zijn magnetrons een onmisbaar onderdeel geworden van moderne keukens. Veel ontwikkelingen op de microgolfmarkt en aanverwante industrieën gaan vrij snel. Voedsel en gebruiksvoorwerpen die speciaal voor het koken in de magnetron zijn ontworpen, zijn bijvoorbeeld een enorm bedrijf geworden. Ook in de magnetron zelf zullen nieuwe functies worden geïntroduceerd, waaronder geautomatiseerde opslag van recepten die de consument met een druk op de knop kan oproepen. Het display en de programmeerbaarheid van de ovens zullen ook worden verbeterd, en combi-ovens die zowel met magnetrons als met conventionele methoden kunnen koken, zullen een standaard huishoudelijk product worden.


Productieproces

  1. Magnetron Buizen
  2. AVX brengt nieuwe ultraminiatuur, dunne-film transmissielijncondensatoren uit voor hoogwaardige magnetron- en RF-toepassingen
  3. Dikte-afhankelijke magnetische en microgolfresonantiekarakterisering van gecombineerde FeCoBSi-films met streeppatroon
  4. Vervaardiging van NiO/NiCo2O4-mengsels als uitstekende microgolfabsorbers
  5. Koolstof-nanovezels gestut hiërarchische poreuze SiOC-keramiek voor efficiënte microgolfabsorptie
  6. Wijd afstembare enkele/dubbele RF-signaalgeneratie door een monolithische driedelige DFB-laser
  7. Richtlijnen voor RF- en magnetronontwerp
  8. Hooggevoelige microgolfstralingssensor
  9. Far-infrared Microwave Kinetic Inductance Detector (FIR MKID) Array
  10. Magnetron &Magnetron generatie | Hoe werken ze?
  11. Wat is het verschil tussen een gasoven en een elektrische oven?