PL182935B1 - Układ pomiaru temperatury i/lub termicznego zabezpieczenia ciśnieniowego mineralizatora mikrofalowego - Google Patents

Abstract

Układ pomiaru temperatury i/lub termicznego ' zabezpieczenia ciśnieniowego mineralizatora mikrofalowego zawierającego metalowy korpus, wewnątrz którego, przy ściankach dielektrycznego, reakcyjnego naczynia jest usytuowana mikrofalowa antena połączona sprzęgającym elementem z pośredniczącym torem mikrofalowym, poprzez który antena jest połączona z generatorem energii zasilającym tą antenę, zaś sygnał z czujnika temperatury po przetworzeniu i wzmocnieniujest podawany na wyjście sterujące pracągeneratora mikrofalowego, znamienny tym, że czujnik (4) temperatury jest osadzony wewnątrz wydrążonego, sprzęgającego elementu (1) lub wewnątrz wydrążonego częściowo elementu anteny, tuż przy dnie dielektrycznego, reakcyjnego naczynia (3), zaś przewody (5) wymienionego czujnika (4) przebiegają wzdłuż wnętrza sprzęgającego, wydrążonego elementu (1) i są wyprowadzone przez jego wylot (7) na zewnątrz pośredniczącego, mikrofalowego toru (6), podczas gdy koniec (8) wydrążonego, sprzęgającego elementu (1), stanowiący wylot (7) przewodów (5) czujnika (4) jest na całym swoim obwodzie galwanicznie połączony z powierzchnią pośredniczącego, mikrofalowego toru (6).

Description

Przedmiotem wynalazku jest układ pomiaru temperatury i/lub termicznego zabezpieczenia ciśnieniowego mineralizatora mikrofalowego przeznaczony szczególnie do mineralizatorów mikrofalowych zawierających naczynia reakcyjne wewnątrz oddzielnych wysokociśnieniowych, rozbieralnych korpusów metalowych, w których do wnętrza metalowego korpusu, w obszar sąsiedztwa z reakcyjnym naczyniem wprowadza się energię mikrofalową za pomocą promieniującej anteny połączonej poprzez sprzęgający element z pośredniczącym torem mikrofalowym, poprzez który jest przesyłana energia mikrofalowa z generatora mikrofalowego. Pośredniczącym torem mikrofalowym może być na przykład falowód, rezonator mikrofalowy lub tor współosiowy.

Znanym i stosowanym jest układ czujnikowego zabezpieczenia termicznego wysokociśnieniowego mineralizatora, w którym czujnik temperatury w postaci termopary jest osadzony w metalowej rurce izolującej czujnik od pola mikrofalowego wkładanej do naczynia reakcyjnego w szczelnym ekranie teflonowym zabezpieczającym ekran czujnika przed agresywnymi chemicznie substancjami próbek. Wadą takiego rozwiązania - stosowanego w mineralizatorach, w których wysokociśnieniowy dielektryczny korpus z naczyniem reakcyjnym jest umieszczony w mikrofalowej kuchence celem podgrzania próbek do odpowiedniej temperatury i uzyskania odpowiedniego ciśnienia - są niedogodności i komplikacje konstrukcyjne w budowie i eksploatacji pokrywy naczynia i korpusu jak również odkształcanie pola mikrofalowego spowodowane metalowym ekranem czujnika i jego wyprowadzeń. Bardzo istotnym mankamentem znanego rozwiązania jest tendencja do powstawania przebić elektrycznych przy zakończeniu rurki ekranującej co najczęściej wiedzie do zniszczenia układu pomiarowego.

W mineralizatorach zawierających metalowy korpus wysokociśnieniowy, wewnątrz którego w dielektrycznej komorze jest osadzane naczynie reakcyjne, zaś komora ta jest zaopatrzona w antenę mikrofalową promieniującą energię elektryczną doprowadzoną do wnętrza korpusu za pomocą sprzęgającego elementu łączącego antenę z mikrofalowym torem zasilanym z mikrofalowego generatora, mankamenty znanego układu czujnikowego są tak znaczące, że zastosowanie go jest praktycznie nie do przyjęcia. W takich mineralizatorach są stosowane, na przykład przez firmę Berghof czujniki światłowodowe wprowadzane do naczynia reakcyjnego lub w pobliże dna naczynia reakcyjnego, po zewnętrznej stronie tego naczynia,

182 935 przetwarzające promieniowanie podczerwone. Mankamentem światłowodowego układu czujnikowego zabezpieczenia termicznego wysokociśnieniowego mineralizatora są trudności z kalibracją, rozbudowane układy przetwarzania i bardzo wysokie koszty realizacji.

Układ pomiaru temperatury i/lub termicznego zabezpieczenia ciśnieniowego mineralizatora mikrofalowego zawierającego metalowy korpus, wewnątrz którego przy ściankach dielektrycznego, reakcyjnego naczynia jest usytuowana mikrofalowa antena połączona sprzęgającym elementem z pośredniczącym torem mikrofalowym, poprzez który antena jest połączona z mikrofalowym generatorem, charakteryzuje się tym, że czujnik temperatury jest osadzony wewnątrz wydrążonego sprzęgającego elementu lub wewnątrz wydrążonego częściowo elementu anteny, tuż przy dnie dielektrycznego reakcyjnego naczynia, zaś przewody wymienionego czujnika przebiegają wewnątrz wydrążonego, sprzęgającego elementu i są wyprowadzone przez jego wylot na zewnątrz pośredniczącego, mikrofalowego toru i połączone są z wejściem przetwarzająco-wzmacniającego układu, podczas gdy koniec wydrążonego, sprzęgającego elementu stanowiący wylot przewodów czujnika temperatury jest na całym swoim obwodzie galwanicznie połączony z powierzchnią pośredniczącego, mikrofalowego toru, którym jest falowód, rezonator mikrofalowy lub odcinek toru współosiowego.

Rozwiązanie według wynalazku, dzięki jednoczesnemu wykorzystaniu elementu sprzęgającego antenę z pośredniczącym mikrofalowym torem jako ekranu czujnika temperatury i jego przewodów, kosztem wydłużenia końca sprzęgającego elementu i galwanicznego połączenia wylotu tego końca z wnętrza mikrofalowego toru pośredniczącego z powierzchnią zewnętrzną tego toru pozwoliło na wygodne, łatwe i efektywne osadzenie znanego termoelektrycznego rezystancyjnego lub półprzewodnikowego czujnika temperatury w bezpośrednim sąsiedztwie dna reakcyjnego naczynia bez najmniejszego zakłócenia pola mikrofalowego wewnątrz korpusu mineralizatora jak również na przeprowadzenie przewodów czujnika przez obszar pola mikrofalowego wewnątrz pośredniczącego toru mikrofalowego praktycznie bez zakłócenia tego pola i bez niekontrolowanego wyprowadzania choćby części energii z tego toru. Rozwiązanie według wynalazku umożliwia łatwe i proste technicznie uzyskanie sygnału elektrycznego proporcjonalnego do temperatury wewnątrz reakcyjnego naczynia co pozwala na wykorzystanie tego sygnału do sterowania pracą mikrofalowego generatora dla utrzymywania temperatury wewnątrz reakcyjnego naczynia na stałym poziomie o żądanej jego wysokości.

Wynalazek jest bliżej objaśniony w przykładzie wykonania za pomocą rysunku, na którym fig. 1 przedstawia w przekroju poosiowym dolny fragment wysokociśnieniowego mineralizatora osadzonego bezpośrednio na rezonatorze mikrofalowym pobudzanym przez generator mikrofalowy, z wyprowadzeniem przewodów czujnika i blokowym układem elektrycznym monitorowania temperatury i zabezpieczenia termicznego tego mineralizatora, fig. 2 przekrój dolnego fragmentu wysokociśnieniowego mineralizatora z wyprowadzeniem przewodów czujnika, który to mineralizator ma element sprzęgający antenę mikrofalową osadzoną wewnątrz mineralizatora połączony z generatorem mikrofalowym torem współosiowym, zaś fig. 3, 4 i 5 pokazują różne wyprowadzenia przewodów czujnika temperatury ze sprzęgającego elementu na zewnątrz falowodów łączących sprzęgający element z generatorem mikrofalowym.

Układ pomiaru temperatury i/lub zabezpieczenia termicznego mineralizatora mikrofalowego według wynalazku przedstawiony na fig. 1 ma sprzęgający element 1 wydrążony aż do jego galwanicznego złącza z mikrofalową anteną 2 osadzoną tuż przy dnie dielektrycznego, reakcyjnego naczynia 3, wewnątrz którego jest usytuowany roztwór mineralizowanej próbki, którego temperatura ma być mierzoną. Półprzewodnikowy termoelektryczny lub rezystancyjny czujnik 4 temperatury jest osadzony wewnątrz sprzęgającego elementu 1, tuż przy dnie dielektrycznego, reakcyjnego naczynia 3. Przewody 5 czujnika 4 przebiegają wzdłuż wydrążonego, sprzęgającego elementu 1 i są wyprowadzone na zewnątrz pośredniczącego mikrofalowego toru 6 w postaci rezonatora mikrofalowego poprzez wylot 7 wydrążonego, sprzęgającego 1. Koniec wydrążonego, sprzęgającego elementu 1 stanowiący wylot 7 przewodów 5 jest na całym swoim obwodzie galwanicznie połączony z powierzchnią pośredniczącego mikrofalowego toru 6 w postaci rezonatora mikrofalowego, łączącego sprzęgający element 1 z mi4

182 935 krofalowym generatorem 8 zasilającym antenę 2 energią mikrofalową. Końce wyprowadzonych przewodów 5 czujnika 4 temperatury są połączone z wejściem przetwarzającowzmacniającego układu 9, którego wyjście jest połączone z wejściem sterującym pracą mikrofalowego generatora 8. Przetwarzająco-wzmacniający układ 9 jest utworzony z przetwornika 10 i wzmacniacza 11, oraz monitora 12 mierzonej temperatury roztworu mineralizowanej próbki umieszczonego wewnątrz reakcyjnego naczynia 3. Zastosowanie wydrążonego, sprzęgającego elementu 1 pełniącego jednocześnie funkcję ekranu dla przewodów 5 czujnika 4 temperatury wymaga, aby taki sprzęgający element 1 przecinał na wylot wnętrze pośredniczącego, mikrofalowego toru 6 i to w taki sposób, aby na przewody 5 czujnika 4 nie oddziaływało pole mikrofalowe. Jednak obecność takiego sprzęgającego elementu 1 wewnątrz pośredniczącego, mikrofalowego toru 6 wymaga właściwego dopasowania impedancji co uzyskano stosując sęk 13 o długości λ/4.

Na fig. 2 jest przedstawiona wersja realizacji wynalazku, w której wykorzystano dyskową antenę jako antenę 2' i usytuowano ją wewnątrz metalowego korpusu 14 mineralizatora bezpośrednio pod dnem reakcyjnego naczynia 3, zaś częściowo wydrążony współosiowo sprzęgający element 1' stanowi środkową część współosiowego toru, którym z mikrofalowego generatora 8 jest zasilana antena 2', natomiast dopasowujący sęk 13' jest utworzony z poziomego wydrążonego odcinka 15 korpusu 14 i odcinka 16 ekranu przewodów 5 czujnika 4. Czujnik 4 w zależności od kształtu anteny 2, 2' może być usytuowany aż we wnęce wydrążonej w samej antenie 2, 2'.

Na fig. 3, fig. 4 i fig. 5 przedstawiono fragmenty końca pośredniczącego mikrofalowego toni 6 w postaci prostokątnego falowodu 16, poprzez który z mikrofalowego generatora 8 jest zasilana antena 2, 2' poprzez sprzęgający element 1, pokazując różne możliwości kształtu i wyprowadzenia sprzęgającego elementu 1 z wnętrza falowodu 16.

182 935

182 935

Fig.3

Fig.4

182 935

Fig.5

182 935

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 50 egz. Cena 2,00 zł.

Claims (1)

1. Zastrzeżenie patentowe

   Układ pomiaru temperatury i/lub termicznego zabezpieczenia ciśnieniowego mineralizatora mikrofalowego zawierającego metalowy korpus, wewnątrz którego, przy ściankach dielektrycznego, reakcyjnego naczynia jest usytuowana mikrofalowa antena połączona sprzęgającym elementem z pośredniczącym torem mikrofalowym, poprzez który antena jest połączona z generatorem energii zasilającym tą antenę, zaś sygnał z czujnika temperatury po przetworzeniu i wzmocnieniu jest podawany na wyjście sterujące pracą generatora mikrofalowego, znamienny tym, że czujnik (4) temperatury jest osadzony wewnątrz wydrążonego, sprzęgającego elementu (1) lub wewnątrz wydrążonego częściowo elementu anteny, tuż przy dnie dielektrycznego, reakcyjnego naczynia (3), zaś przewody (5) wymienionego czujnika (4) przebiegają wzdłuż wnętrza sprzęgającego, wydrążonego elementu (1) i są wyprowadzone przez jego wylot (7) na zewnątrz pośredniczącego, mikrofalowego toru (6), podczas gdy koniec (8) wydrążonego, sprzęgającego elementu (1), stanowiący wylot (7) przewodów (5) czujnika (4) jest na całym swoim obwodzie galwanicznie połączony z powierzchnią pośredniczącego, mikrofalowego toru (6).