CN101868710B - 用于以热重量法确定材料湿度的装置和方法 - Google Patents

Abstract

用于以热重量法确定材料湿度的装置和方法，具有向上由箱盖界定的测试箱、可由磁控管产生的可经波导输送给测试箱的微波场，在测试箱中布置的调节杆、与在测试箱前安放的称重模块处于作用连接中的样品支架，和至少一个布置在测试箱中的传感器，其中，调节杆在箱盖上居中布置在样品支架上方，并且其中，在调节杆远离箱盖的自由末端上布置至少一个传感器。

Description

用于以热重量法确定材料湿度的装置和方法

技术领域

本发明涉及一种用于以热重量法确定材料湿度的装置，该装置具有向上由箱盖界定的测试箱、可由磁控管产生的经波导可输送给测试箱的微波场，在测试箱中布置的调节杆、与在测试箱前安放的称重模块处于作用连接(Wirkverbindung)中的样品支架，和至少一个布置在测试箱中的传感器。

本发明还涉及一种用于确定材料湿度的方法，在该方法中，布置在样品支架上的样品在测试箱中通过在由磁控管产生的并且经波导输送给测试箱的微波场的加热，通过在测试箱中的至少一个传感器监控地被抽出湿气，且至少在抽出湿气前和抽出湿气后样品的重量由称重模块确定并用于在计算单元中计算材料湿度。

背景技术(一)

主要对于在食品和饮料工业以及化学和制药工业，也可对于化妆品-、饲料-和建材工业的应用在工厂实验室内使用用于以热重量法确定材料湿度的装置和方法。

由US 6 247 246 B1公知一种用于以热重量法确定材料湿度的装置，该装置具有圆柱形测试箱，测试箱具有与称重模块处于作用连接中的样品支架，待测量的样品安放到样品支架上。测试箱可经波导被输送由磁控管产生的微波场，用于样品的干燥。从样品中抽出的湿气可经箱盖中的在至少一个排气通道中结束的开口由通风装置抽出。已公知的装置在箱盖中具有至少一个微波传感器。此外，可在箱盖中布置气体传感器或烟雾传感器和用于识别光或闪光的传感器。为令微波场效应作用到样品上，测试箱底上样品的侧旁、与用于将微波输送到测试箱中的两个入口相邻地布置有两个调节杆。

该已公知的装置在本质上所表现的缺点在于，快速识别干燥过程的终止以对样品重新称重仍相对困难。由此必须以不希望发生的时间损失为代价。在US 6 247 246 B1中所提出的多个微波传感器的应用实际上不会导致测量过程缩短。

发明内容(一)

本发明的任务因此在于，对已公知的装置进行改进令，以使得以热重量法确定材料湿度能够被更快速地执行。

该任务可结合权利要求9的前序部分通过如下方式得以解决，即，调节杆在箱盖上居中布置在样品支架上方并且在调节杆的远离箱盖的自由末端上布置至少一个传感器。

令人意外的是，在样品上部居中布置的调节杆导致了一种较好的微波场，其类似于已公知的作为用以影响微波场的特殊装置布置在测试箱底上样品侧旁的两个调节杆。此外，在紧靠样品上部在调节杆上布置的传感器导致了较快的结果。

此外，通过紧靠在样品上的有效测量可快速识别通过样品加热过渡而可能发生的超负荷，从而装置整体上更安全。

按照本发明的优选实施方式在调节杆上布置的传感器构成为微波传感器或构成为无接触式进行测量的温度传感器，例如红外线传感器。在此，测试箱中布置有第二传感器，该第二传感器构成为无接触式进行测量的温度传感器(当调节杆上的传感器构成为微波传感器时)或构成为微波传感器(当调节杆上的传感器构成为温度传感器时)。

按照本发明的另一个实施方式，附加于一个或多个传感器，在测试箱中在排气气流中布置空气湿度传感器。

通过布置支持实际测量过程的不同的传感器，能实现间接地经由微波场的变化在测试箱中通过微波传感器同时测量或监控湿度以及通过空气湿度传感器在排气气流中测量空气湿度。由此，干燥过程的终止可被更快速地识别并且可更快速和可靠地测定样品的湿度。

按照本发明的另一个优选实施方式，在磁控管上设置有温度感测器。

通过温度传感器可尽早识别磁控管可能的超负荷并且例如通过降低微波场的功率和/或接入另外的通风器或增高通风器的功率对上述超负荷进行反作用。

按照本发明的优选实施方式，波导是固定的，其中，样品支架围绕垂直旋转轴可旋转，样品支架通过垂直旋转轴与称重模块处于连接中。在箱盖中设置有排气出口，由至少一个通风装置产生的排气气流可通过排气出口从测试箱中向外导出。

背景技术(二)

此外，由US 6 247 246B1公知一种用于以热重量法快速确定材料湿度的方法。在该已公知的方法中，在干燥样品的情况下确定湿度损失。在此，样品为了在圆柱形测试箱中的干燥而被布置在样品支架上并且其重量被确定。在测试箱中产生微波场，与样品的液体损失相关的微波能的变化被微波传感器监控。干燥过程终止后重量被重新确定。

该已公知的方法在本质上所表现的缺点在于，识别干燥过程的终止以对样品重新称重仍相对困难。由此必须以不希望发生的时间损失为代价，并且有可能发生样品超负荷或装置的单个部件超负荷。这显现出，在US 6 247 246B1中所提出的多个微波传感器的应用不能达到目标。

发明内容(二)

本发明的另一个任务因此在于，对已公知的方法进行改进，以使得其能够被更快速和可靠地执行。

该任务可结合权利要求9的前序部分通过如下方式得以解决，即，在测试箱中，微波场通过微波传感器监控，和/或由微波场产生的温度通过无接触式温度传感器监控，并且同时来自测试箱的排气气流通过空气湿度传感器监控，并将测定的监控值用于控制对材料湿度的确定。

经间接通过测试箱中微波场的变化和排气气流中的湿度的测量对湿度的同时进行测量或监控，可更快速地识别干燥过程的终止并且可更快速和可靠地测定样品的湿度。

按照本发明的优选实施方式额外在磁控管上通过温度传感器对温度进行监控并将测定的监控值用于控制对材料湿度的确定。

在此，通过温度传感器可尽早识别磁控管可能的超负荷并例如通过降低微波场的功率和/或接入另外的通风器或增高通风器的功率对上述超负荷进行反作用。通风器的功率此外还可以通过本身配属于通风器的传感器进行控制。

微波场的加热功率可由传感器中的至少一个控制。尤其在逆变器技术的使用中，微波场的功率并且因此加热功率可通过由传感器测定的值进行控制。而且，电子滤波器的设置、测量终止识别和测量终值预测均可通过传感器中的至少一个控制。

附图说明

本发明的其他细节通过如下详细说明和附图得出，图中示例性示出按照本发明的优选实施方式。其中：

图1示出：不带顶盖的带波导的测试箱的截面和断面的立体侧视图；

图2示出：带顶盖、波导和磁控管的打开的测试箱的立体正视图；

图3示出：部分剖开的带向上打开着的覆盖部的用于以热重量法确定材料湿度的另一种装置的立体正视图，以及

图4示出：图3所示装置的框图。

用于以热重量法确定材料湿度的装置1主要由带有样品支架3、波导4、磁控管5和称重模块6的测试箱2组成。

测试箱2沿垂直方向在下面由箱底7界定且沿垂直方向向上由箱盖8界定。测试箱2在侧面由圆柱形壁9界定。测试箱2沿垂直方向分隔为下部10和上部11，其中，上部11用于测试箱2的装配地可通过铰链12向上翻起。

在下部10中布置有样品支架3，该样品支架通过经箱底7导入的垂直旋转轴13与称重模块6处于作用连接中。通过旋转轴13样品支架3可由电机14旋转。箱底7与Y形构成的波导4相连接。通过波导4，由磁控管5产生的微波经在箱底中布置的入口16被输送给测试箱2。在测试箱2中微波形成微波场，微波场对在样品支架3上布置的样品20或待检验的材料进行加热，从而在样品20中现有的湿气由于干燥过程排出。在箱盖8中构成有通入一个或多个排气通道18的开口17，通过排气管道由样品20溢出的湿气由通风装置19抽出。为将微波场集中在样品20上(其例如布置在样品支架3上支承的玻璃盘21上或布置在由另一种耐微波的材料组成的支架上)，在箱盖8上布置有调节杆22，调节杆以其远离箱盖8的自由末端23居中地布置在样品支架3或样品20的上部。在自由末端23上布置有例如构成为无接触式温度传感器25的、以红外线传感器为例的传感器24。在测试箱2中箱盖8上布置有例如构成为微波传感器27的第二传感器26。

在箱盖8与覆盖部28之间构成的排气通道18中布置有另一个例如构成为空气湿度传感器30的传感器29。此外，在磁控管5上布置有构成为温度传感器32的另一个传感器31。

由传感器24、26、29、31测定的监控值被输送给构成为微处理器的计算和控制单元33，其对整个测量过程进行监控、控制且计算样品或材料湿度。

附图标记列表

1     用于以热重量法确定材料湿度的装置

2     测试箱

3     样品支架

4     波导

5     磁控管

6     称重模块

7     箱底

8     箱盖

9     圆柱形壁

10    下部

11    上部

12    铰链

13    旋转轴

14    电机

16    入口

17    开口

18    排气通道

19    通风装置

20    样品

21    玻璃盘

22    调节杆

23    22的自由末端

24    传感器

25    温度传感器

26    第二传感器

27    微波传感器

28    覆盖部

29    传感器

30    空气湿度传感器

31    传感器

32    温度传感器

33    计算和控制单元

Claims (10)

1.用于以热重量法确定材料湿度的装置，所述装置具有向上由箱盖(8)界定的测试箱(2)、能由磁控管(5)产生的能经波导(4)输送给测试箱(2)的微波场、在所述测试箱(2)中布置的调节杆(22)、与在所述测试箱(2)前安放的称重模块(6)处于作用连接中的样品支架(3)，和至少一个布置在所述测试箱(2)中的传感器(24)，其特征在于，所述调节杆(22)在所述箱盖(8)上居中布置在所述样品支架(3)的上方，并且在所述调节杆(22)的远离所述箱盖(8)的自由末端(23)上布置有至少一个传感器(24)。

2.按权利要求1所述的装置，其特征在于，所述传感器(24)构成为微波传感器(27)、空气湿度传感器(30)或无接触式进行测量的温度传感器(25)。

3.按权利要求2所述的装置，其特征在于，在所述测试箱(2)中布置有第二传感器(26)。

4.按权利要求3所述的装置，其特征在于，所述第二传感器(26)构成为无接触式进行测量的温度传感器(32)或构成为微波传感器(27)。

5.按权利要求2所述的装置，其特征在于，所述温度传感器(25)构成为红外线传感器。

6.按权利要求1至5之一所述的装置，其特征在于，所述波导(4)是固定的；所述样品支架(3)能围绕垂直旋转轴(13)旋转，所述样品支架(3)通过所述垂直旋转轴(13)与所述称重模块(6)处于连接中；并且在所述箱盖(8)中设置有排气出口(17)，由至少一个通风装置(19)产生的排气气流能通过所述排气出口(17)从所述测试箱(2)中向外导出。

7.按权利要求6的所述装置，其特征在于，在所述排气气流中设置有空气湿度传感器(30)。

8.按权利要求1至5之一所述的装置，其特征在于，在所述磁控管(5)上设置有温度传感器(32)。

9.利用按权利要求1至8之一所述的装置来确定材料湿度的方法，其中，布置在样品支架(3)上的样品(20)在测试箱(2)中通过在由磁控管(5)产生的并且经波导(4)输送给所述测试箱(2)的微波场中的加热，通过在所述测试箱(2)中的至少一个传感器(24)监控地被抽出湿气，且至少在抽出湿气前和抽出湿气后所述样品(20)的重量由称重模块(6)确定并用于在计算和控制单元(33)中计算材料湿度，其特征在于，在所述测试箱(2)中，所述微波场通过微波传感器(27)监控，和/或由所述微波场产生的温度通过无接触式的温度传感器(25)监控，并且同时，来自所述测试箱(2)的排气气流通过空气湿度传感器(30)监控，并且所测定的监控值用于控制对材料湿度的确定。

10.按权利要求9所述的方法，其特征在于，额外在所述磁控管(5)上通过温度传感器(32)对温度进行监控并且所测定的监控值用于控制对材料湿度的确定。

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