專利名稱：用于以熱重量法確定材料濕度的裝置和方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于以熱重量法確定材料濕度的裝置，該裝置具有向上由箱蓋界 定的測試箱、可由磁控管產(chǎn)生的經(jīng)波導可輸送給測試箱的微波場，在測試箱中布置的調節(jié) 桿、與在測試箱前安放的稱重模塊處于作用連接(Wirkverbindimg)中的樣品支架，和至少 一個布置在測試箱中的傳感器。本發(fā)明還涉及一種用于確定材料濕度的方法，在該方法中，布置在樣品支架上的 樣品在測試箱中通過在由磁控管產(chǎn)生的并且經(jīng)波導輸送給測試箱的微波場的加熱，通過在 測試箱中的至少一個傳感器監(jiān)控地被抽出濕氣，且至少在抽出濕氣前和抽出濕氣后樣品的 重量由稱重模塊確定并用于在計算單元中計算材料濕度。
背景技術：
(一) 主要對于在食品和飲料工業(yè)以及化學和制藥工業(yè)，也可對于化妝品_、飼料_和建 材工業(yè)的應用在工廠實驗室內使用用于以熱重量法確定材料濕度的裝置和方法。由US 6 247 246 Bl公知一種用于以熱重量法確定材料濕度的裝置，該裝置具有 圓柱形測試箱，測試箱具有與稱重模塊處于作用連接中的樣品支架，待測量的樣品安放到 樣品支架上。測試箱可經(jīng)波導被輸送由磁控管產(chǎn)生的微波場，用于樣品的干燥。從樣品中 抽出的濕氣可經(jīng)箱蓋中的在至少一個排氣通道中結束的開口由通風裝置抽出。已公知的裝 置在箱蓋中具有至少一個微波傳感器。此外，可在箱蓋中布置氣體傳感器或煙霧傳感器和 用于識別光或閃光的傳感器。為令微波場效應作用到樣品上，測試箱底上樣品的側旁、與用 于將微波輸送到測試箱中的兩個入口相鄰地布置有兩個調節(jié)桿。該已公知的裝置在本質上所表現(xiàn)的缺點在于，快速識別干燥過程的終止以對樣品 重新稱重仍相對困難。由此必須以不希望發(fā)生的時間損失為代價。在US 6 247 246 Bl中 所提出的多個微波傳感器的應用實際上不會導致測量過程縮短。發(fā)明內容(一)本發(fā)明的任務因此在于，對已公知的裝置進行改進令，以使得以熱重量法確定材 料濕度能夠被更快速地執(zhí)行。該任務可結合權利要求9的前序部分通過如下方式得以解決，即，調節(jié)桿在箱蓋 上居中布置在樣品支架上方并且在調節(jié)桿的遠離箱蓋的自由末端上布置至少一個傳感器。令人意外的是，在樣品上部居中布置的調節(jié)桿導致了一種較好的微波場，其類似 于已公知的作為用以影響微波場的特殊裝置布置在測試箱底上樣品側旁的兩個調節(jié)桿。此 夕卜，在緊靠樣品上部在調節(jié)桿上布置的傳感器導致了較快的結果。此外，通過緊靠在樣品上的有效測量可快速識別通過樣品加熱過渡而可能發(fā)生的 超負荷，從而裝置整體上更安全。按照本發(fā)明的優(yōu)選實施方式在調節(jié)桿上布置的傳感器構成為微波傳感器或構成 為無接觸式進行測量的溫度傳感器，例如紅外線傳感器。在此，測試箱中布置有第二傳感 器，該第二傳感器構成為無接觸式進行測量的溫度傳感器(當調節(jié)桿上的傳感器構成為微 波傳感器時)或構成為微波傳感器(當調節(jié)桿上的傳感器構成為溫度傳感器時)。
按照本發(fā)明的另一個實施方式，附加于一個或多個傳感器，在測試箱中在排氣氣 流中布置空氣濕度傳感器。通過布置支持實際測量過程的不同的傳感器，能實現(xiàn)間接地經(jīng)由微波場的變化在 測試箱中通過微波傳感器同時測量或監(jiān)控濕度以及通過空氣濕度傳感器在排氣氣流中測 量空氣濕度。由此，干燥過程的終止可被更快速地識別并且可更快速和可靠地測定樣品的 濕度。按照本發(fā)明的另一個優(yōu)選實施方式，在磁控管上設置有溫度感測器。
通過溫度傳感器可盡早識別磁控管可能的超負荷并且例如通過降低微波場的功 率和/或接入另外的通風器或增高通風器的功率對上述超負荷進行反作用。按照本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，波導是固定的，其中，樣品支架圍繞垂直旋轉軸可旋 轉，樣品支架通過垂直旋轉軸與稱重模塊處于連接中。在箱蓋中設置有排氣出口，由至少一 個通風裝置產(chǎn)生的排氣氣流可通過排氣出口從測試箱中向外導出。
背景技術：
(二)此外，由US 6 247 246B1公知一種用于以熱重量法快速確定材料濕度的方法。在 該已公知的方法中，在干燥樣品的情況下確定濕度損失。在此，樣品為了在圓柱形測試箱中 的干燥而被布置在樣品支架上并且其重量被確定。在測試箱中產(chǎn)生微波場，與樣品的液體 損失相關的微波能的變化被微波傳感器監(jiān)控。干燥過程終止后重量被重新確定。該已公知的方法在本質上所表現(xiàn)的缺點在于，識別干燥過程的終止以對樣品重新 稱重仍相對困難。由此必須以不希望發(fā)生的時間損失為代價，并且有可能發(fā)生樣品超負荷 或裝置的單個部件超負荷。這顯現(xiàn)出，在US 6 247 246B1中所提出的多個微波傳感器的應 用不能達到目標。發(fā)明內容(二)本發(fā)明的另一個任務因此在于，對已公知的方法進行改進，以使得其能夠被更快 速和可靠地執(zhí)行。該任務可結合權利要求9的前序部分通過如下方式得以解決，S卩，在測試箱中，微 波場通過微波傳感器監(jiān)控，和/或由微波場產(chǎn)生的溫度通過無接觸式溫度傳感器監(jiān)控，并 且同時來自測試箱的排氣氣流通過空氣濕度傳感器監(jiān)控，并將測定的監(jiān)控值用于控制對材 料濕度的確定。經(jīng)間接通過測試箱中微波場的變化和排氣氣流中的濕度的測量對濕度的同時進 行測量或監(jiān)控，可更快速地識別干燥過程的終止并且可更快速和可靠地測定樣品的濕度。按照本發(fā)明的優(yōu)選實施方式額外在磁控管上通過溫度傳感器對溫度進行監(jiān)控并 將測定的監(jiān)控值用于控制對材料濕度的確定。在此，通過溫度傳感器可盡早識別磁控管可能的超負荷并例如通過降低微波場的 功率和/或接入另外的通風器或增高通風器的功率對上述超負荷進行反作用。通風器的功 率此外還可以通過本身配屬于通風器的傳感器進行控制。微波場的加熱功率可由傳感器中的至少一個控制。尤其在逆變器技術的使用中， 微波場的功率并且因此加熱功率可通過由傳感器測定的值進行控制。而且，電子濾波器的 設置、測量終止識別和測量終值預測均可通過傳感器中的至少一個控制。
本發(fā)明的其他細節(jié)通過如下詳細說明和附圖得出，圖中示例性示出按照本發(fā)明的優(yōu)選實施方式。其中圖1示出不帶頂蓋的帶波導的測試箱的截面和斷面的立體側視圖；圖2示出帶頂蓋、波導和磁控管的打開的測試箱的立體正視圖；圖3示出部分剖開的帶向上打開著的覆蓋部的用于以熱重量法確定材料濕度的 另一種裝置的立體正視圖，以及圖4示出圖3所示裝置的框圖。用于以熱重量法確定材料濕度的裝置1主要由帶有樣品支架3、波導4、磁控管5 和稱重模塊6的測試箱2組成。測試箱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蓋8界定。測試 箱2在側面由圓柱形壁9界定。測試箱2沿垂直方向分隔為下部10和上部11，其中，上部 11用于測試箱2的裝配地可通過鉸鏈12向上翻起。在下部10中布置有樣品支架3，該樣品支架通過經(jīng)箱底7導入的垂直旋轉軸13與 稱重模塊6處于作用連接中。通過旋轉軸13樣品支架3可由電機14旋轉。箱底7與Y形 構成的波導4相連接。通過波導4，由磁控管5產(chǎn)生的微波經(jīng)在箱底中布置的入口 16被輸 送給測試箱2。在測試箱2中微波形成微波場，微波場對在樣品支架3上布置的樣品20或 待檢驗的材料進行加熱，從而在樣品20中現(xiàn)有的濕氣由于干燥過程排出。在箱蓋8中構成 有通入一個或多個排氣通道18的開口 17，通過排氣管道由樣品20溢出的濕氣由通風裝置 19抽出。為將微波場集中在樣品20上(其例如布置在樣品支架3上支承的玻璃盤21上或 布置在由另一種耐微波的材料組成的支架上)，在箱蓋8上布置有調節(jié)桿22，調節(jié)桿以其遠 離箱蓋8的自由末端23居中地布置在樣品支架3或樣品20的上部。在自由末端23上布 置有例如構成為無接觸式溫度傳感器25的、以紅外線傳感器為例的傳感器24。在測試箱2 中箱蓋8上布置有例如構成為微波傳感器27的第二傳感器26。在箱蓋8與覆蓋部28之間構成的排氣通道18中布置有另一個例如構成為空氣濕 度傳感器30的傳感器29。此外，在磁控管5上布置有構成為溫度傳感器32的另一個傳感 器31。由傳感器24、26、29、31測定的監(jiān)控值被輸送給構成為微處理器的計算和控制單 元33，其對整個測量過程進行監(jiān)控、控制且計算樣品或材料濕度。附圖標記列表1 用于以熱重量法確定材料濕度的裝置2 測試箱3 樣品支架4 波導5 磁控管6 稱重模塊7 箱底8 箱蓋9 圓柱形壁
10下部11上部12鉸鏈13旋轉軸14電機16入口17開口18排氣通道19通風裝置20樣品21玻璃盤22調節(jié)桿2322的自由末端24傳感器25溫度傳感器26第二傳感器27微波傳感器28覆蓋部29傳感器30空氣濕度傳感器31傳感器32溫度傳感器
33計算和控制單元
權利要求
用于以熱重量法確定材料濕度的裝置，所述裝置具有向上由箱蓋(8)界定的測試箱(2)、能由磁控管(5)產(chǎn)生的能經(jīng)波導(4)輸送給測試箱(2)的微波場、在所述測試箱(2)中布置的調節(jié)桿(22)、與在所述測試箱(2)前安放的稱重模塊(6)處于作用連接中的樣品支架(3)，和至少一個布置在所述測試箱(2)中的傳感器(24)，其特征在于，所述調節(jié)桿(22)在所述箱蓋(8)上居中布置在所述樣品支架(3)的上方，并且在所述調節(jié)桿(22)的遠離所述箱蓋(8)的自由末端(23)上布置有至少一個傳感器(24)。
2.按權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述傳感器(24)構成為微波傳感器(27)、 空氣濕度傳感器(30)或無接觸式進行測量的溫度傳感器(25)。
3.按權利要求2所述的裝置，其特征在于，在所述測試箱(2)中布置有第二傳感器 (26)。
4.按權利要求3所述的裝置，其特征在于，所述第二傳感器(26)構成為無接觸式進行 測量的溫度傳感器(32)或構成為微波傳感器(27)。
5.按權利要求1至4之一所述的裝置，其特征在于，所述溫度傳感器(25)構成為紅外 線傳感器。
6.按權利要求1至5之一所述的裝置，其特征在于，所述波導(4)是固定的；所述樣品 支架(3)能圍繞垂直旋轉軸(13)旋轉，所述樣品支架(3)通過所述垂直旋轉軸(13)與所 述稱重模塊(6)處于連接中；并且在所述箱蓋(8)中設置有排氣出口(17)，由至少一個通 風裝置(19)產(chǎn)生的排氣氣流能通過所述排氣出口(17)從所述測試箱(2)中向外導出。
7.按權利要求6的所述裝置，其特征在于，在所述排氣氣流中設置有空氣濕度傳感器 (30)。
8.按權利要求1至7之一所述的裝置，其特征在于，在所述磁控管(5)上設置有溫度傳 感器(32)。
9.用于確定材料濕度的方法，其中，布置在樣品支架(3)上的樣品(20)在測試箱(2) 中通過在由磁控管(5)產(chǎn)生的并且經(jīng)波導(4)輸送給所述測試箱(2)的微波場中的加熱， 通過在所述測試箱(2)中的至少一個傳感器(24)監(jiān)控地被抽出濕氣，且至少在抽出濕氣前 和抽出濕氣后所述樣品(20)的重量由稱重模塊(6)確定并用于在計算和控制單元(33)中 計算材料濕度，其特征在于，在所述測試箱(2)中，所述微波場通過微波傳感器(27)監(jiān)控， 和/或由所述微波場產(chǎn)生的溫度通過無接觸式的溫度傳感器(25)監(jiān)控，并且同時，來自所 述測試箱(2)的排氣氣流通過空氣濕度傳感器(30)監(jiān)控，并且所測定的監(jiān)控值用于控制對 材料濕度的確定。
10.按權利要求9所述的方法，其特征在于，額外在所述磁控管(5)上通過溫度傳感器 (32)對溫度進行監(jiān)控并且所測定的監(jiān)控值用于控制對材料濕度的確定。
全文摘要
用于以熱重量法確定材料濕度的裝置和方法，具有向上由箱蓋界定的測試箱、可由磁控管產(chǎn)生的可經(jīng)波導輸送給測試箱的微波場，在測試箱中布置的調節(jié)桿、與在測試箱前安放的稱重模塊處于作用連接中的樣品支架，和至少一個布置在測試箱中的傳感器，其中，調節(jié)桿在箱蓋上居中布置在樣品支架上方，并且其中，在調節(jié)桿遠離箱蓋的自由末端上布置至少一個傳感器。
文檔編號G01N5/04GK101868710SQ200880116749
公開日2010年10月20日 申請日期2008年10月11日 優(yōu)先權日2007年12月3日
發(fā)明者斯文·霍爾施泰因, 維爾弗里德·施潘納格爾 申請人:賽多利斯股份有限公司