Микроволновая печь

<час />

Фон

Микроволны на самом деле представляют собой сегмент спектра электромагнитных волн, который включает формы энергии, движущиеся в пространстве, создаваемые взаимодействием электрического и магнитного полей. Спектр обычно разбивается на подгруппы, определяемые разными длинами волн (или частотами), а также характеристиками излучения, пропускания и поглощения различных типов волн. Спектр от самых длинных до самых коротких волн включает электрические и радиоволны, микроволны, инфракрасное (тепловое) излучение, видимый свет, ультрафиолетовое излучение, рентгеновские лучи, гамма-лучи и электромагнитные космические лучи. Микроволны имеют частоту от 0,1 до 1,2 дюйма (от 0,3 до 30 сантиметров).

Сами микроволны используются во многих различных приложениях, таких как телекоммуникационные продукты, детекторы радаров, обработка и сушка древесины, а также лечение определенных заболеваний. Однако некоторые из их свойств делают их идеальными для приготовления пищи, которая является наиболее распространенным видом использования микроволновой энергии. Микроволны могут проходить через пластик, стекло и бумагу; металлические поверхности отражают их, а продукты питания (особенно жидкости) поглощают их. Блюдо, помещенное в обычную духовку, нагревается снаружи внутри, так как оно медленно поглощает окружающий воздух, нагретый духовкой. С другой стороны, микроволны нагревают пищу намного быстрее, потому что они проникают во все слои одновременно. Внутри куска еды или контейнера, наполненного жидкостью, микроволны перемешивают молекулы, нагревая тем самым вещество.

Способность микроволновой энергии готовить пищу была обнаружена в 1940-х годах доктором Перси Спенсером, который проводил исследования радиолокационных электронных ламп для военных во время Второй мировой войны. Эксперименты Спенсера показали, что в металлическом корпусе высокочастотные радиоволны проникают и возбуждают определенные типы молекул, например те, что содержатся в пище. Достаточно мощные, чтобы приготовить пищу, микроволны недостаточно сильны, чтобы изменить ее молекулярную или генетическую структуру или сделать ее радиоактивной.

Компания Raytheon, для которой доктор Спенсер проводил это исследование, запатентовала технологию и вскоре разработала микроволновые печи, способные готовить большие количества еды. Поскольку производственные затраты делали их слишком дорогими для большинства потребителей, эти первые печи использовались в основном в больницах и отелях, которые могли более легко позволить себе вложенные в них 3000 долларов. Однако к концу 1970-х многие компании разработали микроволновые печи для домашнего использования, и их стоимость начала снижаться. Сегодня микроволновые печи являются стандартным бытовым прибором, доступным в широком диапазоне дизайнов и с множеством удобных функций:вращающиеся тарелки для более однородного приготовления; цифровые таймеры; возможности автопрограммирования; и регулируемые уровни мощности приготовления, которые, помимо других функций, включают размораживание, подрумянивание и нагрев.

Дизайн

Базовая конструкция микроволновой печи проста, и большинство из них работают практически одинаково. Различные электронные двигатели, реле и схемы управления духовки расположены на внешнем кожухе, к которому прикручена полость духового шкафа. Передняя панель позволяет пользователю программировать микроволновую печь, а Полость духового шкафа и дверца изготавливаются методом обработки металлов давлением, а затем окрашиваются методом электроосаждения, при этом электрическое ток используется для нанесения краски.
Узел трубки магнетрона состоит из нескольких важных частей. Вокруг анода помещен мощный магнит для создания магнитного поля, в котором будут генерироваться микроволны, в то время как термозащитное устройство установлено непосредственно на магнетроне, чтобы предотвратить повреждение трубки от перегрева. Антенна, заключенная в стеклянную трубку, устанавливается сверху анода, и воздух внутри трубки откачивается для создания вакуума. Кроме того, непосредственно к трубке прикреплен вентиляторный двигатель, используемый для охлаждения металлических пластин магнетрона. В дверной раме есть небольшое окошко, через которое повар может видеть пищу во время ее приготовления.

Рядом с верхней частью стальной полости печи находится магнетрон - электронная трубка, которая производит высокочастотные микроволновые колебания, - которые генерируют микроволны. Микроволны проходят через металлический волновод и попадают в вентилятор мешалки, также расположенный в верхней части полости. Вентилятор равномерно распределяет микроволны внутри духовки. Производители варьируют способы распределения микроволн для достижения единообразных режимов приготовления:некоторые используют вентиляторы с двойной мешалкой, расположенные на противоположных стенках, для направления микроволн в камеру, в то время как другие используют входные отверстия в нижней части камеры, позволяя микроволнам проникать из обоих источников. Верх и низ. Кроме того, во многих духовках пищевые продукты вращаются на вращающемся подносе.

Сырье

Крышка или внешний корпус микроволновой печи обычно представляет собой цельный металлический корпус. Внутренние панели и дверцы духовки изготовлены из оцинкованной или нержавеющей стали . и покрыты акриловой эмалью, обычно светлой для хорошей видимости. Варочная поверхность обычно изготавливается из керамики или стекла. Внутри духовки электромеханические компоненты и элементы управления состоят из двигателей таймера, переключателей и реле. Также внутри печи находятся металлическая трубка магнетрона, волновод и вентилятор мешалки. Аппаратные средства, соединяющие различные компоненты, состоят из множества металлических и пластиковых деталей, таких как шестерни, шкивы, ремни, гайки, винты, шайбы и кабели.

Производственный
процесс

Производство камер и дверок печи

• 1 Процесс изготовления микроволновой печи начинается с камеры и дверцы. Во-первых, каркас формируется на автоматических металлообрабатывающих прессах, которые производят от 12 до 15 деталей в минуту. Затем раму ополаскивают щелочным очистителем, чтобы избавиться от грязи или масла, а затем ополаскивают водой, чтобы избавиться от щелочного раствора.
• 2 Затем каждую деталь обрабатывают фосфатом цинка, который подготавливает ее к электроосаждению. Электроосаждение заключается в погружении деталей в краску бак на 200 вольт на 2,5 минуты. Полученное покрытие имеет толщину около 1,5 мил. Затем детали проходят операцию запекания краски, при которой краска отверждается при температуре 300 градусов по Фаренгейту (149 градусов по Цельсию) в течение 20 минут. Шасси или рама устанавливаются на поддон для основной операции сборки. Поддон - это устройство, похожее на тиски, используемое вместе с другими инструментами.
• 3 После покраски двери к ее оконному проему прикрепляется перфорированная металлическая пластина. Пластина отражает микроволны, но позволяет свету проникать в полость (дверца не будет прикреплена к полости до тех пор, пока не будет собрано шасси).

Узел магнетронной трубки

• 4 Узел магнетронной трубки состоит из катодного цилиндра, накаливания, металлического анода и антенны. Нить накала прикреплена к катоду, а катод заключен в анодный цилиндр; эта ячейка будет обеспечивать электричеством, которое поможет генерировать микроволны. Металлические ребра охлаждения приварены к анодному цилиндру, а вокруг анода помещен мощный магнит для создания магнитного поля, в котором будут генерироваться микроволны. Металлический ремешок скрепляет все вместе. Термозащита устанавливается непосредственно на магнетрон, чтобы предотвратить повреждение трубки от перегрева.
• 5. Антенна, заключенная в стеклянную трубку, устанавливается сверху анода, и воздух внутри трубки откачивается для создания вакуума. Волновод подключен к магнетрону наверху выступающей антенны, а двигатель вентилятора, используемый для охлаждения металлических ребер магнетрона, прикреплен непосредственно к трубке. Наконец, к двигателю прикреплен пластиковый вентилятор, который будет втягивать воздух снаружи духовки и направлять его к лопастям. На этом сборка магнетрона завершена.

Сборка основного шасси

• 6 Работы по сборке шасси выполняются на поддоне - удерживающем приспособлении, используемом вместе с другими инструментами, - расположенном на станции. Сначала основное шасси размещается на поддоне, и полость прикручивается к шасси. Далее дверь прикрепляется к полости и шасси с помощью петель. Затем трубка магнетрона прикручивается болтами к боковой стороне полости и основного шасси. В готовой микроволновой печи магнетронная трубка создает микроволны, а волновод направляет их на вентилятор мешалки. В свою очередь, этот вентилятор направляет волны в полость духовки, где они нагревают пищу внутри.
• 7 Цепь, которая вырабатывает напряжение, необходимое для работы магнетронной трубки, состоит из большого трансформатора, конденсатора на масляной основе и высоковольтного выпрямителя. Все эти компоненты монтируются непосредственно на шасси рядом с трубкой магнетрона.

Вентилятор мешалки

• 8 Вентилятор мешалки, используемый для циркуляции микроволн, установлен в верхней части камеры. Некоторые производители используют шкив для привода вентилятора от электродвигателя нагнетателя магнетрона; другие используют отдельный двигатель мешалки, прикрепленный непосредственно к вентилятору. После присоединения вентилятора мешалки на верхнюю часть блока вентилятора навинчивается экран мешалки. Экран предотвращает попадание грязи и жира в волновод, где они могут вызвать искрение и повредить магнетрон.

Управляющие переключатели, реле и двигатели

• 9 Выключатель для готовки подает питание на трансформатор за счет включения реле и таймера. Реле устанавливается рядом с силовым трансформатором, а таймер - на плате управления. Переключатель оттаивания работает как переключатель готовки, активируя двигатель и таймер для запуска цикла оттаивания. На плате управления также установлен звонок таймера, который звонит по завершении цикла готовки, и выключатель света, позволяющий наблюдать за камерой. Несколько переключателей блокировки установлены в верхней и нижней части дверной зоны. Блокирующие переключатели иногда группируются вместе с аварийным переключателем, который контролирует другие переключатели и обеспечивает защиту, если дверца случайно откроется во время работы печи.

Передняя панель

• 10 Передняя панель, которая позволяет оператору выбирать различные настройки и функции, доступные для приготовления пищи, прикреплена к шасси. За передней панелью крепится плата управления. Плата, которая управляет различными запрограммированными операциями в их правильной последовательности при нажатии переключателей на передней панели, подключается к различным компонентам и передней панели с помощью вставных разъемов и кабелей.

Изготовление и сборка корпуса

• 11 Внешний корпус микроволновки выполнен из металла и собран на роликовом станке. Ящик надевается на предварительно собранную микроволновую печь и прикручивается к основному шасси.

Тестирование и упаковка духовки

• 12 Шнуры питания и ручки шкалы теперь прикреплены к духовке, и она отправлена ​​на автоматическое тестирование. Большинство производителей запускают печь от 50 до 100 часов непрерывно в рамках процесса тестирования. После завершения испытаний робот-укладчик на поддоны записывает модель и серийные данные печи для инвентаризации, и печь отправляется на упаковку. На этом производственный процесс завершен.

Контроль качества

При производстве микроволновых печей очень важен тщательный контроль качества, поскольку микроволновые печи излучают излучение, которое может обжечь любого, кто подвергается воздействию высоких уровней в течение продолжительных периодов времени. Федеральные правила, применяемые ко всем духовым шкафам, выпущенным после октября 1971 года, ограничивают количество излучения, которое может просочиться из духовки, до 5 милливатт излучения на квадратный сантиметр на расстоянии примерно 2 дюймов от поверхности печи. Правила также требуют, чтобы все духовки имели два независимых переключателя с блокировкой для прекращения выработки микроволн в момент отпускания защелки или открытия дверцы.

Кроме того, сканер, управляемый компьютером, используется для измерения утечек эмиссии вокруг двери, окна и задней части духовки. Другие сканеры проверяют посадку трубки магнетрона и излучение антенны. Каждая операция сканера передает данные следующей оперативной операции, чтобы можно было исправить любые проблемы.

Будущее

Благодаря своей скорости и удобству микроволновые печи стали неотъемлемой частью современных кухонь. Многие разработки на рынке СВЧ и смежных отраслях происходят довольно быстро. Например, продукты и посуда, разработанные специально для приготовления в микроволновой печи, стали огромным бизнесом. Новые функции также будут введены в самих микроволновых печах, в том числе компьютеризированное хранилище рецептов, которые потребитель сможет вызвать одним нажатием кнопки. Отображение и возможность программирования духовок также будут улучшены, а комбинированные духовки, способные готовить с использованием микроволн, а также обычными методами, станут стандартным бытовым продуктом.