專利名稱：微波諧振腔殼體的制作方法
微波諧振腔殼體技術(shù)領(lǐng)域
本申請(qǐng)要求于2011年9月20日提交的、官方的申請(qǐng)?zhí)枮?0 2011 083 051. O的德國(guó)專利申請(qǐng)的優(yōu)先權(quán)，這里通過引用關(guān)系來接收該專利的全部?jī)?nèi)容。
本發(fā)明涉及一種微波諧振腔殼體、尤其是一種用于對(duì)煙草加工業(yè)的材料條的特性進(jìn)行測(cè)量的微波諧振腔殼體，該微波諧振腔殼體具有至少一個(gè)構(gòu)造為微波諧振腔的基本上空心圓筒形的內(nèi)腔室，所述內(nèi)腔室能夠被材料條從中穿過并且能夠向所述內(nèi)腔室輸送微波，其中所述微波諧振腔的端面沿所述微波諧振腔的對(duì)稱軸線具有用于材料條的中心穿引開口。此外，本發(fā)明涉及煙草加工業(yè)的一種機(jī)器。
本發(fā)明尤其涉及煙草加工業(yè)中的成條及條加工的領(lǐng)域，也就是在成條機(jī)中香煙條及過濾條的制造。比如制造香煙條，方法是首先將煙草抖散到條輸送機(jī)上，用包裹紙條來包裹所述煙草條并且隨后從所述煙草條上定尺寸剪切多倍使用長(zhǎng)度的香煙。煙草條或者過濾條的形成以及條的隨后的裁切或者說定尺寸剪切以較高的速度進(jìn)行。對(duì)于現(xiàn)今的香煙制造機(jī)以及過濾嘴制造機(jī)來說10 m/s的條速度是典型的，其中對(duì)于IOOmm的區(qū)段長(zhǎng)度來說遵循著每秒100的剪切節(jié)拍。
背景技術(shù)：
香煙的質(zhì)量取決于香煙條中的煙草的狀態(tài)。出于這個(gè)原因而規(guī)定，對(duì)香煙條中的煙草的濕度及密度進(jìn)行測(cè)量并且尤其對(duì)密度進(jìn)行調(diào)整。此外，在出現(xiàn)突然的和短時(shí)間的信號(hào)波動(dòng)的情況下推斷出異物的存在，其中接下來剔除相應(yīng)的條區(qū)段。
這在現(xiàn)代的香煙制造機(jī)中借助于微波測(cè)量裝置來進(jìn)行，所述微波測(cè)量裝置具有至少一個(gè)微波諧振腔殼體，在此將煙草條導(dǎo)送穿過所述微波諧振腔殼體。
這樣的諧振腔殼體由文獻(xiàn)DE 198 54 550 B4公開，該文獻(xiàn)公開的內(nèi)容應(yīng)該內(nèi)容完整地接納在本專利申請(qǐng)中 。在那里示出的用于微波的諧振腔殼體被煙草加工業(yè)的條從中穿過并且由具有較小的熱膨脹系數(shù)的金屬的材料制成。為了檢測(cè)所述條材料的質(zhì)量和/或濕度，能夠向所述諧振腔殼體輸送微波。該殼體具有一個(gè)溫度調(diào)整裝置，該溫度調(diào)整裝置則具有用于所述殼體的溫度的檢測(cè)器以及加熱晶體管，其中所述檢測(cè)器如此控制所述加熱晶體管，從而使得該加熱晶體管的損耗熱將所述殼體的溫度至少幾乎恒定地保持在環(huán)境溫度之上。
另一種諧振腔殼體在文獻(xiàn)DE 10 2004 017 597 B4中得到公開，該文獻(xiàn)的公開內(nèi)容同樣應(yīng)該內(nèi)容完整地接納在本專利申請(qǐng)中。其中，公開了一種具有構(gòu)造為空心圓筒的形式的諧振腔室的諧振腔殼體，所述諧振腔室相對(duì)于香煙條對(duì)稱地布置。在此設(shè)置了耦合天線和脫耦天線，借助于所述耦合天線和脫耦天線來耦合用于在諧振腔室中激發(fā)振動(dòng)的微波信號(hào)并且又脫稱所發(fā)送的部分。這種諧振腔殼體基本上由Zerodur 構(gòu)成,該Zerodur 擁有很低的熱膨脹系數(shù)。所述諧振腔殼體的內(nèi)壁用金涂覆。
借助于比如按文獻(xiàn)DE 198 54 550 B4或者文獻(xiàn)DE 10 2004 017 597 B4的微波諧振腔進(jìn)行的測(cè)量利用了以下物理狀態(tài)，即所述微波諧振腔中的微波場(chǎng)的諧振曲線在所述微波諧振腔中存在材料條的情況下發(fā)生變化。原則上測(cè)量從所述諧振腔中穿過的材料條的復(fù)雜的介電常數(shù)。所述復(fù)雜的介電常數(shù)具有實(shí)部和虛部或者說量和相位。在所述復(fù)雜的介電常數(shù)的兩個(gè)特征值中，包含條的密度和含水量的信息。密度或者含水量的變化導(dǎo)致所述兩個(gè)特征值以及由此微波諧振腔的諧振曲線的表征的變化。
相對(duì)于未加載的微波諧振腔，諧振曲線的最大值或者說最小值在存在條材料時(shí)朝較低的頻率移動(dòng)。此外，所述諧振曲線變寬。所述材料條的密度的變化和濕度的變化相應(yīng)地產(chǎn)生所述諧振曲線的位置、高度和寬度的自身的特殊的變化。如果測(cè)量所述諧振曲線的至少兩個(gè)測(cè)量變量，那么因此可以在彼此獨(dú)立的情況下在測(cè)量精度以及條密度和條濕度的測(cè)量值的函數(shù)的依賴性的相互關(guān)系的范圍內(nèi)確定所述密度和濕度。
所述兩種從文獻(xiàn)DE 198 54 550 B4及文獻(xiàn)DE 10 2004 017 597 B4中公開的諧振腔殼體的共同點(diǎn)是，它們都具有空心圓筒形的形狀并且材料條在中心處從所述空心圓筒的端面中穿過。在材料條或者說用于材料條的保護(hù)管穿過的位置上，所述端面管狀地稍許向內(nèi)延伸。由此使所述端面之間的諧振腔間隙變得更窄，從而改進(jìn)擠入到所述材料條中的微波場(chǎng)的分辨率。
原則上，用微波諧振腔進(jìn)行的測(cè)量工作應(yīng)該如此進(jìn)行，使得所述微波振動(dòng)的電場(chǎng)在盡可能好地分辨的情況下從有待測(cè)量的產(chǎn)品中穿過。根據(jù)諧振腔間隙的寬度，出現(xiàn)朝所述諧振腔的直通孔中的場(chǎng)延伸。因此，不僅沿所述諧振腔間隙的縱向伸長(zhǎng)來測(cè)量所述條，而是此外由于所述場(chǎng)延伸也在諧振腔孔中來測(cè)量所述條。這一點(diǎn)對(duì)于已知的諧振腔殼體來說特征明顯。由此降低沿條方向的分辨率。如果為了改進(jìn)分辨率而進(jìn)一步縮小所述諧振腔間隙，那么這樣做的后果是，場(chǎng)強(qiáng)的量和方向以及由此測(cè)量敏感性在所述諧振腔孔的直徑范圍內(nèi)發(fā)生變化。諧振腔間隙的減小導(dǎo)致所述場(chǎng)不再如此深地?cái)D入到所述材料條中進(jìn)而測(cè)量敏感性在材料條的中心處顯著減小。
由此產(chǎn)生這樣的兩難選擇，即對(duì)于具有較小的諧振腔間隙的諧振腔來說沿條方向的分辨率雖然較高，但是為此存在著所述電場(chǎng)的朝材料條中的較小的穿透深度。由此在測(cè)量中大大低估條中心并且在重量測(cè)量中出現(xiàn)測(cè)量偏差。對(duì)于識(shí)別異物的功能來說，這種特性導(dǎo)致在條的中心處異物的可識(shí)別性明顯比在邊緣上差。而對(duì)于較寬的諧振腔間隙來說， 則沿條方向產(chǎn)生較差的分辨率，但是為此產(chǎn)生較大的穿透深度進(jìn)而實(shí)現(xiàn)重量的更好 的評(píng)估以及條中心處的異物的更好的識(shí)別。發(fā)明內(nèi)容
由此，本發(fā)明的任務(wù)是，提供一種微波諧振腔殼體，利用該微波諧振腔殼體同時(shí)保證較高的分辨率以及微波場(chǎng)的到煙草加工業(yè)的材料條中的較大的穿透深度。
該任務(wù)在一種尤其用于對(duì)煙草加工業(yè)的材料條的特性進(jìn)行測(cè)量的微波諧振腔殼體上得到解決，該微波諧振腔殼體具有至少一個(gè)構(gòu)造為微波諧振腔的基本上空心圓筒形的內(nèi)腔室，所述內(nèi)腔室能夠被材料條從中穿過并且能夠向所述內(nèi)腔室輸送微波，其中所述微波諧振腔的端面沿所述微波諧振腔的對(duì)稱軸線具有中心的、用于材料條的穿引開口 ；所述任務(wù)通過以下方式得到解決，即所述兩個(gè)端面中的至少一個(gè)端面在圍繞著所述穿引開口的環(huán)形的區(qū)域中匯入到環(huán)繞的并且徑向向內(nèi)伸出的凸緣中，所述凸緣的內(nèi)部的開口形成用于所述材料條的穿引開口并且具有背離所述形成微波諧振腔的內(nèi)腔室的背面，在所述背面上所述殼體的內(nèi)直徑相對(duì)于所述穿引開口的直徑在形成環(huán)形的鏟齒的情況下加寬。
本發(fā)明基于這樣的基本構(gòu)思，即取代以前所使用的管狀的延長(zhǎng)部而使用環(huán)繞的并且徑向向內(nèi)伸出的凸緣以及所述齒緣后面的鏟齒，由此在所述材料條的區(qū)域中有針對(duì)性地影響場(chǎng)幾何形狀，由此所述場(chǎng)比以往更深并且更強(qiáng)烈地聚束到所述材料條中。鏟齒在本發(fā)明的范圍內(nèi)是指所述諧振腔殼體中的圍繞著材料條的環(huán)形的空腔。所述凸緣代表著電位頂點(diǎn)，許多場(chǎng)力線出自所述凸緣。因?yàn)樗鐾咕壱云溥吘壪騼?nèi)也就是朝材料條指向，所述場(chǎng)力線在聚束的情況下延伸到所述材料條中進(jìn)而也比用平行于材料條定向的管狀的延伸部可以做到的情況更深地?cái)D入到所述材料條中。同時(shí)，相應(yīng)的凸緣的背面使返回的場(chǎng)力線聚束， 使得交變電磁場(chǎng)的主要部分的沿材料條的縱向方向的延伸部分被聚束的程度遠(yuǎn)大于以前的情況。所述凸緣的背面迫使所述場(chǎng)力線返回，使得其不會(huì)太遠(yuǎn)地朝所述用于材料條的直通孔的內(nèi)部延伸。優(yōu)選所述兩個(gè)端面具有相應(yīng)的凸緣。
所述具有相應(yīng)的鏟齒的凸緣同時(shí)用于提高所述微波場(chǎng)的朝材料條中的穿透深度并且使所述微波場(chǎng)的沿條方向的延伸大受限定。由此不僅提高分辨率而且提高針對(duì)條質(zhì)量或者說針對(duì)條中心處的異物的敏感性。
根據(jù)本發(fā)明，向內(nèi)伸出的凸緣是指所述圓筒狀的諧振腔的相應(yīng)的端面的凸緣或者面狀的環(huán)繞的延長(zhǎng)部，該延長(zhǎng)部相對(duì)于所述諧振腔殼體的在微波諧振腔外部的其它的延伸部分向內(nèi)伸出的程度超過其余的諧振腔殼體的內(nèi)壁，從而在所述凸緣的另一面產(chǎn)生所述環(huán)形的鏟齒。這個(gè)措施也用于場(chǎng)力線在所述凸緣上的聚束并且也使得較少的場(chǎng)力線出自所述伊齒的內(nèi)表面。
優(yōu)選所述鏟齒沿沿條輸送方向在所述微波諧振腔殼體或者說微波諧振腔的上游和/或下游通過一個(gè)或者多個(gè)徑向向內(nèi)伸出的殼體區(qū)段來封閉。這一方面用于以得到改進(jìn)的方式防止微波場(chǎng)從所述殼體中出來并且另一方面用于在機(jī)械方面支撐材料條或者說用于材料條的保護(hù)管。
在本發(fā)明的范圍內(nèi)優(yōu)選規(guī)定，所述凸緣形成一個(gè)在橫截面中筆直的或者彎曲的環(huán)狀地圍繞著所述穿引開口延伸的表面。通過所述凸緣的幾何形狀的合適的選擇，可以十分靈活地規(guī)定一些參數(shù)比如諧振腔間隙的大小、場(chǎng)的定向以及所述微波場(chǎng)的沿條方向的傳播的限定。
凸緣幾何形狀的選擇也對(duì)額外的諧振模式在微波諧振腔中的構(gòu)成有影響。因此對(duì)于已知的諧振腔殼體來說，像比如在文獻(xiàn)DE 198 54 550 C5中利用管狀的延伸部已經(jīng)表明的一樣，除了原則上的E_模式之外還有其它的更高頻率的模式。這些模式可以通過凸緣幾何形狀的合適的選擇比如通過折彎的或者曲線(gekurvt)面狀的幾何形狀受到抑制。尤其落到所計(jì)劃的用所述微波諧振腔殼體進(jìn)行的測(cè)量的測(cè)量區(qū)域中的模式可以受到限定。
所述鏟齒的沿條方向的長(zhǎng)度優(yōu)選至少和所述諧振腔間隙一樣長(zhǎng)。所述鏟齒的深度優(yōu)選至少為所述諧振腔間隙的長(zhǎng)度的至少十分之一，此外優(yōu)選為所述諧振腔間隙的長(zhǎng)度的至少五分之一或者更大一些。這些數(shù)值保證，所述微波場(chǎng)在所述諧振腔間隙中聚束并且微不足道地沿條方向從所述微波諧振腔中出來。
優(yōu)選規(guī)定，所述凸緣的限定了所述穿引開口的端部邊緣(Endkante)經(jīng)過倒圓處理。經(jīng)過倒圓的邊緣的作用是， 在線條分明的邊緣上不會(huì)出現(xiàn)微波場(chǎng)的劇烈的聚束。由此也將特別多的場(chǎng)力線均勻地投射到所述材料條的內(nèi)部。
所述凸緣有利地延長(zhǎng)所述端面或者與所述端面之間圍成大于90°直至180°尤其在120°與150°之間的角度。如此定義的角度是所述端面與所述凸緣的正面之間的角度。所述按文獻(xiàn)DE 198 54 550 C5的構(gòu)造為管子的形式的端面的延長(zhǎng)部根據(jù)這個(gè)定義與所述端面之間圍成90°的角度。為了這樣的凸緣朝材料條的方向伸出也就是向內(nèi)面伸出， 這個(gè)角度因而必須大于90°。180°的角度意味著，所述凸緣的在微波諧振腔中向內(nèi)指向的表面延續(xù)了所述端面。在這種情況下，所述諧振腔間隙等于所述形成微波諧振腔的空心圓筒的高度。在所述角度處于90°與180°之間的情況下，所述諧振腔間隙相應(yīng)較窄一些。 180°的角度產(chǎn)生所述微波場(chǎng)的朝材料條的中心中的最大的投射程度。在這種情況下，所述諧振腔間隙可以通過所述微波諧振腔的高度的合適的選擇來調(diào)節(jié)。在優(yōu)選選擇大約135° 的角度的情況下，所述諧振腔間隙更小，所述凸緣指向彼此，因而實(shí)現(xiàn)微波場(chǎng)的強(qiáng)烈的聚束并且防止所述微波場(chǎng)沿條方向繼續(xù)傳播。
優(yōu)選所述兩個(gè)端面構(gòu)造有相應(yīng)的凸緣和鏟齒。
作為替代方案，在本發(fā)明的范圍內(nèi)也規(guī)定，所述凸緣與所述端面之間圍成大于 180°、尤其直到225°的角度。在這種情況下，擴(kuò)大所述諧振腔間隙。但是，場(chǎng)力線的聚束在這種情況下也還由于所述凸緣的構(gòu)成而進(jìn)行。
所述鏟齒優(yōu)選具有梯形的橫截面。尤其對(duì)于與所述端面之間圍成大于90°的角度的凸緣來說產(chǎn)生這一點(diǎn)，即使所述將鏟齒封閉的端面是傾斜的。
在一種有利的改進(jìn)方案中，用于所述材料條的保護(hù)管穿過所述穿引開口和所述微波諧振腔來延伸，其中所述保護(hù)管的在穿過所述微波諧振腔延伸的區(qū)段上的壁厚小于在所述微波諧振腔的外部。這尤其涉及所述保護(hù)管的在凸緣邊緣之間延伸的區(qū)段。所述保護(hù)管優(yōu)選由對(duì)于微波來說透明的材料制成。這通過以下方式得到支持，即在所述諧振腔間隙的區(qū)域中降低了壁厚。如果所述保護(hù)管的材料相對(duì)于微波輻射不完全透明，而是將所述微波輻射弱化，那么此外所述保護(hù)管的這種根據(jù)本發(fā)明的設(shè)計(jì)方案就引起這樣的結(jié)果，即在所述諧振腔間隙的外部所述微波場(chǎng)也通過所述保護(hù)管的較大的厚度而弱化進(jìn)而在更小的程度上影響測(cè)量結(jié)果。
在本發(fā)明的范圍內(nèi)有利的是，可以交替地或者組合地使用多個(gè)具有不同的諧振腔間隙也就是凸緣之間的不同的間距的微波諧振腔。
對(duì)于至此所描述的根據(jù)本發(fā)明的微波諧振腔殼體來說，通過所述凸緣的特殊的造型相對(duì)于無根據(jù)本發(fā)明的凸緣的諧振腔來降低測(cè)量場(chǎng)也就是諧振腔間隙的沿材料條的軸向的方向的伸長(zhǎng)。由此在給定對(duì)置的凸緣之間的間距的情況下可以改進(jìn)穿過所述諧振腔殼體運(yùn)動(dòng)的條的異質(zhì)性的分辨率，而比如不改變所述諧振腔的側(cè)面的間距。因此可以保持所述微波諧振腔的工作頻率并且使用和以前相同的電子裝置。
原則上，所述分辨率還可以通過對(duì)置的凸緣或者端面的間距的進(jìn)一步降低來進(jìn)一步得到改進(jìn)。因此可以使用所描述的根據(jù)本發(fā)明的類型諧振腔，所述諧振腔具有空腔的相同的直徑和相同的探針位置也就是所述耦合天線和脫耦天線的位置但是具有對(duì)置的凸緣和側(cè)面的進(jìn)一步減小的間距。在此出現(xiàn)一種更小的諧振頻率。這種變化要求相對(duì)于具有較大的諧振腔間隙的微波諧振腔對(duì)所連接的微波電子裝置中的低通濾波器進(jìn)行成本較高的調(diào)整。
另一種在凸緣間距減小的情況下保持諧振頻率的方案在于，減小諧振腔室的直徑。這種變化引起的結(jié)果是，必須改變探針間距。在這種情況下所連接的微波電路的改變是必需的。
在這兩種解決方案中，由此不可能使用和在具有更大的或者說正常的凸緣間距的諧振腔上相同的微波電路。如果可選或者先后使用多種凸緣間距，那么這一點(diǎn)由此要求兩條不同的微波電路的使用和維護(hù)以及從中產(chǎn)生的額外的成本。
相對(duì)于此，本發(fā)明的任務(wù)也通過一種尤其如前面作為根據(jù)本發(fā)明的波諧振腔殼體所描述的一樣尤其用于對(duì)煙草加工業(yè)的材料條的特性進(jìn)行測(cè)量的微波諧振腔殼體得到解決，該微波諧振腔殼體具有至少一個(gè)構(gòu)造為微波諧振腔的基本上空心圓筒形的內(nèi)腔室，所述內(nèi)腔室能夠被材料條從中穿過并且能夠向所述內(nèi)腔室輸送微波，其中所述微波諧振腔的端面沿所述微波諧振腔的對(duì)稱軸線具有中心的用于材料條的穿引開口，所述微波諧振腔殼體通過以下方式得到改進(jìn)，即所述構(gòu)造為微波諧振腔的內(nèi)腔室具有偏離空心圓筒的橫截面，該橫截面圍繞著兩條彼此垂直的對(duì)稱軸線呈鏡像對(duì)稱，其中所述內(nèi)腔室沿第一對(duì)稱軸線的方向具有比沿第二對(duì)稱軸線方向大的伸長(zhǎng)，其中所述材料條能夠穿過所述兩根對(duì)稱軸線的交點(diǎn)來輸送或者說穿過所述交點(diǎn)來移動(dòng)。
在這方面解決方案構(gòu)思在于，避免兩條不同的微波電路的微波電路的使用的必要性。在此一方面優(yōu)選在兩種具有較小的和較大的凸緣間距的布置方案中保持探針位置。此夕卜，所述兩種布置方案中的諧振腔的諧振頻率有利地彼此如此相近，從而可以在微波電路中用相同的低通濾波器來工作。由此優(yōu)選規(guī)定，對(duì)于用空心圓筒形的微波諧振腔進(jìn)行的交替的或者同時(shí)的運(yùn)行來說保持所述耦合天線和脫耦天線的相對(duì)于空心圓筒形的微波諧振腔的位置和/或所述微波諧振腔的諧振頻率如此靠近空心圓筒形的微波諧振腔的諧振頻率，從而可以在相應(yīng)的微波電路中用相同的低通濾波器來處理。
這些特征可以通過以下方式來實(shí)現(xiàn)，即所述諧振腔室基本上構(gòu)造為橢圓形 (oval)、橢圓體形(elliptisch)或者類似形狀,使得較大的半軸線或者說第一對(duì)稱軸線擁有和可能空心圓筒形的具有較大的凸緣間距的諧振腔相同的直徑，而較小的半軸線或者說第二對(duì)稱軸線則具有較小的直徑。
由此優(yōu)選所述微波諧振腔的橫截面基本上為橢圓形。在此“基本上橢圓形”是指平坦的、稍帶圓 形的凸出的圖形，該圖形作為特殊情況尤其包括橢圓形。根據(jù)本發(fā)明的橢圓形也可以包括筆直的部分，其中對(duì)接點(diǎn)可以構(gòu)造為連續(xù)的或者不連續(xù)的結(jié)構(gòu)，在所述對(duì)接點(diǎn)上筆直的部分與彎曲的曲線彼此相碰。不連續(xù)的對(duì)接點(diǎn)意味著，筆直的線條和曲線在這個(gè)點(diǎn)上彼此相接觸，但是這里進(jìn)行了突然的方向變化，使得在這個(gè)位置上的第一導(dǎo)數(shù)不等于零。所述微波諧振腔的橫截面的外輪廓同樣有利地具有直線。
優(yōu)選耦合天線和脫耦天線在微波諧振腔中尤其圍繞著所述兩根對(duì)稱軸線的交點(diǎn)對(duì)稱地布置在所述第一對(duì)稱軸線上。
最后，本發(fā)明的任務(wù)通過也通過一種煙草加工業(yè)的機(jī)器、尤其成條機(jī)得到解決，該機(jī)器具有至少一個(gè)根據(jù)本發(fā)明的前面所描述的微波諧振腔殼體。該機(jī)器關(guān)于在其中所使用的微波諧振腔殼體具有前面所描述的特征、特性和優(yōu)點(diǎn)。
所述根據(jù)本發(fā)明的機(jī)器優(yōu)選通過以下方式得到改進(jìn)，即具有空心圓筒形的微波諧振腔的微波諧振腔殼體和具有偏離空心圓筒的微波諧振腔的微波諧振腔殼體能夠相互交換或者尤其串聯(lián)地先后布置。
同樣優(yōu)選所述偏離空心圓筒的微波諧振腔具有比所述空心圓筒形的微波諧振腔小的諧振腔間隙，其中所述微波諧振腔尤其能夠用相同的頻率來運(yùn)行和/或用相同的或者同類的電子裝置能夠運(yùn)行或者運(yùn)行。通過這種方式，可以以微小的開銷交替地或者在彼此的串聯(lián)中不僅實(shí)現(xiàn)較大的諧振腔間隙而且實(shí)現(xiàn)較小的諧振腔間隙，其中此外能夠使用相同的或者同類的電子裝置，這節(jié)省了成本。
本發(fā)明的其它特征可以從根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的說明中結(jié)合權(quán)利要求和附圖看出來。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式可以實(shí)現(xiàn)各個(gè)特征或者多個(gè)特征的組合。


下面在不限定普遍的發(fā)明構(gòu)思的情況下借助于實(shí)施例參照附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行描述，其中關(guān)于所有在文字說明中未詳細(xì)解釋的、根據(jù)本發(fā)明的細(xì)節(jié)請(qǐng)明確參照附圖。附圖示出如下圖1是依照根據(jù)文獻(xiàn)DE 10 2004 017 597 B4的現(xiàn)有技術(shù)的諧振腔殼體的示意圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明的諧振腔殼體的示意性的細(xì)節(jié)示圖；圖3是一種替代的、根據(jù)本發(fā)明的諧振腔殼體的示意圖；圖4是另一種替代的、根據(jù)本發(fā)明的諧振腔殼體的示意圖；圖5是沿一種替代的、根據(jù)本發(fā)明的諧振腔殼體的第一對(duì)稱軸線的剖面的示意圖；圖6是沿根據(jù)圖5的微波諧振腔殼體的第二對(duì)稱軸線的剖面的示意圖；圖7是根據(jù)圖5和圖6的微波諧振腔殼體的示意性的透視圖；并且圖8是根據(jù)圖5到圖7的微波諧振腔的俯視圖的示意圖 。
在附圖中，相應(yīng)相同的或者同類的元件和/或部件用相同的附圖標(biāo)記來表示，從而相應(yīng)地不再重新進(jìn)行介紹。
具體實(shí)施方式
圖1示出了部分剖開的沿箭頭5的方向運(yùn)動(dòng)的材料條1、在這種情況下是香煙條， 所述材料條包括由剪切煙草構(gòu)成的填料2和由香煙紙構(gòu)成的包覆面3，所述材料條從諧振腔殼體4中穿過，在此為了檢測(cè)所述填料2的至少一種特性、比如質(zhì)量或濕度而將微波輸送給所述諧振腔殼體。根據(jù)文獻(xiàn)DE 10 2004 017 597 B4的諧振腔殼體4具有空心圓筒6的形式的空心體，該空心體的內(nèi)腔室(諧振腔室)7關(guān)于香煙條I對(duì)稱布置。在所述內(nèi)腔室上旋緊有蓋子8以進(jìn)行封閉。不僅空心圓筒6而且蓋子8都由非金屬的具有很低的熱膨脹系數(shù)的材料、比如玻璃或者玻璃陶瓷制成。至少所述空心圓筒6應(yīng)該由非金屬的具有很低的熱膨脹系數(shù)的材料制成。由于所述諧振腔殼體4和諧振腔室7的幾何形狀的很好的恒定性， 也可以實(shí)現(xiàn)測(cè)量結(jié)果的很好的恒定性。
所述諧振腔殼體4的諧振腔室7已經(jīng)用較薄的金層12來噴鍍，該金層可靠地防止對(duì)測(cè)量值恒定性產(chǎn)生損害的腐蝕形成現(xiàn)象。
保護(hù)管13用于相對(duì)于香煙條I以及可能由該香煙條攜帶的臟物微粒對(duì)所述諧振腔室7進(jìn)行機(jī)械封閉，也就是說為了防止所述諧振腔室7的可能對(duì)測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生損害的污染，該保護(hù)管有利地由聚芳基醚酮(PAEK)類的物質(zhì)、比如由聚醚醚酮(PEEK)制成。所述保護(hù)管13在其端部13a其中之一上漏斗狀擴(kuò)徑，在這個(gè)端部上所述條I進(jìn)入到所述諧振腔殼體6中。
所述諧振腔殼體4在所述諧振腔室7的外部管狀地(6a、8a)在兩側(cè)上沿條I的方向向外延伸，以便防止微波從所述諧振腔室中出來。所述諧振腔室7也管狀地(6b、8b)稍許向內(nèi)延伸。通過絕緣套圈14與空心圓筒6絕緣的天線16來耦合由微波發(fā)生器產(chǎn)生的微波。通過絕緣套圈17與空心圓筒6絕緣的天線18來脫耦應(yīng)該輸送給未示出的電路分析電路的微波。如果所述空心圓筒6本身是不傳導(dǎo)的，那么可以放棄所述絕緣套圈14。對(duì)于所述空心圓筒6的有傳導(dǎo)能力的非金屬的材料來說，所述絕緣套圈或者說絕緣部14及17對(duì)于耦合天線16和18來說是必需的。
所述諧振腔7的端面的管狀的延伸部6b、8b使得諧振腔間隙相對(duì)于所述諧振腔7 的高度縮小。由此改進(jìn)了分辨率(0rtsaufl5sung),當(dāng)然也減小了微波場(chǎng)的朝材料條I內(nèi)部的穿透深度。在此額外地在所述微波諧振腔7的外部產(chǎn)生所述微波場(chǎng)的沿條方向的較大的伸長(zhǎng)，因?yàn)樗鰵んw在所述微波諧振腔7的上游和下游以圓筒形的內(nèi)表面平坦地將材料條 I包圍，從而在所述微波諧振腔7及諧振腔間隙的位置上不會(huì)產(chǎn)生值得一提的聚束情況。
圖2示出了來自根據(jù)本發(fā)明的諧振腔殼體20的截取區(qū)段。該諧振腔殼體20也包圍著基本上空心圓筒形的、具有兩個(gè)平坦的端面21a、21b的微波諧振腔21。諧振腔間隙25 位于所述端面21a、21b之間。當(dāng)如在圖1中示出的一樣，材料條從左向右從所述微波諧振腔21中穿過時(shí)，所述端面21a就布置在上游并且所述端面21b就布置在下游。所述微波諧振腔21由空心圓筒22限定，該空心圓筒在上游通過蓋子23封閉。在下游則連接著一塊印刷電路板24。
所述諧振腔間隙25由從所述端面21a、21b向內(nèi)分支的凸緣26所限定。在此，所述凸緣是環(huán)繞的面狀的環(huán)形的、具有斜的筆直的橫截面的本體。由此在靠近中心的環(huán)形的區(qū)段中，所述諧振腔21的高度在所述端面21a、21b之間減小直至所述諧振腔間隙25。在這個(gè)位置上，所述凸緣26的邊緣碰到所述保護(hù)管13，該保護(hù)管在這個(gè)區(qū)段13b中在其壁厚方面減小。
在所述凸緣26的相應(yīng)的背面上在所述微波諧振腔21的上游或者說下游，鏟齒27 布置在所述空心圓筒22 或者說蓋子23中，所述鏟齒的基面沿徑向的方向相對(duì)于所述凸緣26的邊緣縮進(jìn)，也就具有更大的直徑。所述鏟齒27的基面的縮進(jìn)連同相應(yīng)的凸緣26的斜置的后壁引起這樣的結(jié)果，即所述微波場(chǎng)的場(chǎng)力線強(qiáng)烈地聚束在所述凸緣26上，從而所述凸緣相對(duì)于所述鏟齒27的基面像天線一樣起作用。這種聚束防止微波場(chǎng)沿穿引開口并且沿材料條的縱向方向傳播。同時(shí)，所述凸緣26的結(jié)構(gòu)將微波場(chǎng)的場(chǎng)力線投射到所述材料條中。
所述鏟齒27在背離所述微波諧振腔21的側(cè)面上又被封閉，從而使得所述保護(hù)管 13在這些位置上受到支撐并且防止微波通過所述鏟齒27從所述諧振腔殼體20中逸出。
此外，所述凸緣26的布置和形狀的選擇具有這樣的效應(yīng)，即減少所述微波諧振腔中的不是相應(yīng)于^1(|模式的諧振，從而使得由此出現(xiàn)的測(cè)量誤差同樣減小。所示出的情況示出了所述凸緣26在所述微波諧振腔21的上游和下游的對(duì)稱的結(jié)構(gòu)。所述凸緣26相應(yīng)地與所述端面21a、21b圍成的角度大約為135°。但是也可以在所述端面21a和端面21b 上調(diào)節(jié)不同的角度。
圖3和4以十分簡(jiǎn)化的方式示出了兩種作為替代方案的結(jié)構(gòu)。因此，在圖3中示出了具有諧振腔間隙25的微波諧振腔21，所述諧振腔間隙在所述微波諧振腔21的上游和下游被兩個(gè)凸緣28限定，所述兩個(gè)凸緣在沒有角度的情況下延長(zhǎng)了相應(yīng)的端面。換句話說，所述端面與相應(yīng)的凸緣28之間的角度為180°。所述場(chǎng)力線由此優(yōu)選垂直地進(jìn)入到所述材料條中。在此同樣示出了相應(yīng)的鏟齒29。所述諧振腔間隙25在圖3中具有和圖3中的諧振腔殼體20’的微波諧振腔21的高度相同的寬度。
圖4示意性地詳細(xì)示出了一種可選的諧振腔殼體20’’，其中凸緣28’具有彎曲的結(jié)構(gòu)。在所述凸緣28’的相對(duì)于相應(yīng)的端面的凸出部上，所述凸緣相對(duì)于端面具有大約 100°的角度，但是其中所述彎曲部朝所述材料條的方向延伸也就是向內(nèi)延伸，從而在相應(yīng)的凸緣28’的邊緣上所述凸緣幾乎垂直地指入到所述材料條中。所述鏟齒29’的限定壁也相應(yīng)地彎曲。這種彎曲的實(shí)施方式的優(yōu)點(diǎn)是除了所述諧振腔間隙25相對(duì)于所述微波諧振腔21的高度變窄之外也使從所述凸緣28’的相應(yīng)的邊緣上發(fā)出的場(chǎng)力線更為強(qiáng)烈地投射到材料條的內(nèi)部。
圖5和圖6示意性地示出了另一個(gè)根據(jù)本發(fā)明的微波諧振腔殼體20’ ’ ’的兩個(gè)橫截面。在圖5中涉及沿著包圍耦合天線16和脫耦天線18的對(duì)稱軸線的剖面，并且在圖6中涉及沿著與前述對(duì)稱軸線垂直的對(duì)稱軸線的剖面。所述凸緣26之間的間隙與根據(jù)圖2到圖4的實(shí)施例相比進(jìn)一步減小。
如可以在圖5和圖6中看出的一樣，所述微波諧振腔21的、沿根據(jù)圖5的包圍耦合天線16和脫耦天線18的第一對(duì)稱軸線的伸長(zhǎng)大于在圖6中的沿著垂直于前述第一對(duì)稱軸線的對(duì)稱軸線的剖面中的伸長(zhǎng)。所述微波諧振腔21由此具有橢圓形的橫截面。邊框 (Umrandung)在圖5中是彎曲的圓周表面33的一部分并且在圖6中是平坦的圓周表面32 的一部分。所述彎曲的圓周表面33由所述殼體34的一部分構(gòu)成。
圖7示出了所述微波諧振腔殼體20’ ’ ’的示意性的透視圖，在該透視圖中可以看出，所述平坦的圓周表面32通過殼體34中的側(cè)面部分31構(gòu)成，所述殼體的其余部分則定義了所述彎曲的圓周表面33。在所述圓周的外面的部分中，能夠識(shí)別出平坦的端面21b，所述凸緣26從該平坦的端·面向內(nèi)延伸，該凸緣定義了所述諧振腔間隙的一部分。在所述端面 21b中相應(yīng)地布置了用于天線16、18的絕緣套圈14。
圖8示出了相應(yīng)的微波諧振腔的俯視圖，對(duì)于該微波諧振腔來說在一個(gè)共同的殼體34中并且圍繞著用于材料條的保護(hù)管13如此構(gòu)造了所述微波諧振腔，從而使得其圍繞著第一對(duì)稱軸線40并且圍繞著垂直于所述第一對(duì)稱軸線40的第二對(duì)稱對(duì)軸線41鏡像對(duì)稱。在所述第一對(duì)稱軸線40的定向中，所述微波諧振腔具有其較大的伸長(zhǎng)。在這條第一對(duì)稱軸線40上圍繞著所述對(duì)稱軸線40、41的中心或者說交點(diǎn)對(duì)稱地布置了所述天線16、18。 所述微波諧振腔沿所述第二對(duì)稱軸線41的方向具有較小的伸長(zhǎng)。在根據(jù)圖7的實(shí)施例中平坦的表面32不是連續(xù)地逐漸變?yōu)閺澢膱A周表面33，與根據(jù)圖7的實(shí)施例不同的是，在根據(jù)圖8的實(shí)施例中所述過渡帶是連續(xù)的。
在圖5到圖8的實(shí)施例中，所述天線16、18的位置之間的間距相當(dāng)于圖2到圖4 的空心圓筒形的實(shí)施例的間距。優(yōu)選如此選擇所述尺寸，從而對(duì)于所述兩種實(shí)施例來說可以使用相同的電子裝置或者說微波電路。
在根據(jù)圖2到圖8的所有實(shí)施例中，所述凸緣26、28、28’的邊緣相應(yīng)地經(jīng)過倒圓處理，從而在這里產(chǎn)生所述微波場(chǎng)的場(chǎng)力線的均勻的聚束。在所有這些情況中，通過根據(jù)本發(fā)明使用的凸緣和鏟齒實(shí)現(xiàn)很好的分辨率并且同時(shí)實(shí)現(xiàn)所述微波場(chǎng)的朝相應(yīng)的材料條內(nèi)部的較高的穿透深度。
所有提到的特征，也包括僅僅從附圖中獲知的特征以及在與其它的特征的組合中公開的單個(gè)的特征都單獨(dú)地并且在組合中視為對(duì)本發(fā)明來說重要的特征。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式可以通過各個(gè)特征或者多個(gè)特征的組合來實(shí)現(xiàn)。
附圖標(biāo)記列表1材料條2填料3包覆面4諧振腔殼體5運(yùn)動(dòng)方向6空心圓筒6a空心圓筒的外延伸部6b空心圓筒的內(nèi)延伸部7諧振腔室8蓋子8a蓋子的外延伸部8b蓋子的內(nèi)延伸部12金層13保護(hù)管 13a保護(hù)管入口13b較薄的保護(hù)管區(qū)段14絕緣套圈16稱合天線17絕緣部18脫耦天線 20-20’’’微波諧振腔殼體21微波諧振腔 21a,21b端面22空心圓筒23蓋子24印刷電路板25諧振腔間隙26凸緣27鏟齒28、28’凸緣29、29’鏟齒 31側(cè)面部分32平坦的圓周表面33彎曲的圓周表面 34殼體40第一對(duì)稱軸線41第二對(duì)稱軸線
權(quán)利要求
1.微波諧振腔殼體(20、20’、20’’、20’ ’ ’)，其用于對(duì)煙草加工業(yè)的材料條(I)的特性進(jìn)行測(cè)量，所述微波諧振腔殼體具有至少一個(gè)構(gòu)造為微波諧振腔(21)的內(nèi)腔室，所述內(nèi)腔室能夠被材料條(I)從中穿過并且能夠向所述內(nèi)腔室輸送微波，其中所述微波諧振腔(21)的端面(21a、21b)沿所述微波諧振腔(21)的對(duì)稱軸線具有中心的、用于材料條的穿引開口，其特征在于，所述兩個(gè)端面(21a、21b)中的至少一個(gè)端面在圍繞著所述穿引開口的環(huán)形的區(qū)域中匯入到環(huán)繞的并且徑向向內(nèi)伸出的凸緣(26、28、28’)中，所述凸緣的內(nèi)部的開口形成用于所述材料條(I)的穿引開口，并且所述凸緣具有背離形成微波諧振腔(21)的內(nèi)腔室的背面，在所述背面上所述殼體(20、20’、20’’、20’’ ’)的內(nèi)直徑相對(duì)于所述穿引開口的直徑在形成環(huán)形的鏟齒(27、29、29 ’)的情況下加寬。
2.按權(quán)利要求1所述的微波諧振腔殼體(20、20’、20’’)，其特征在于，所述內(nèi)腔室是空心圓筒形的。
3.按權(quán)利要求1所述的微波諧振腔殼體(20、20’、20’’、20’ ’ ’)，其特征在于，所述鏟齒(27、29、29’)或者所述鏟齒們(27、29、29’)沿條輸送方向在所述微波諧振腔(21’)的上游和/或下游由一個(gè)或者多個(gè)徑向向內(nèi)伸出的殼體區(qū)段封閉。
4.按權(quán)利要求1所述的微波諧振腔殼體(20、20’、20’’、20’ ’ ’)，其特征在于，所述凸緣(26、28、28’)形成在橫截面中筆直的或者彎曲的環(huán)狀地圍繞所述穿引開口延伸的表面。
5.按權(quán)利要求1所述的微波諧振腔殼體(20、20’、20’’、20’ ’ ’)，其特征在于，所述凸緣(26、28、28 ’)的限定穿引開口的端部邊緣經(jīng)過倒圓處理。
6.按權(quán)利要求1所述的微波諧振腔殼體(20、20’、20’’、20’ ’ ’)，其特征在于，所述凸緣(26、28、28’)延長(zhǎng)了所述端面(21&、2113)或者與所述端面(21&、2113)圍成大于90°直到180°的角度。
7.按權(quán)利要求1所述的微波諧振腔殼體(20、20’、20’’、20’ ’ ’)，其特征在于，所述凸緣(26、28、28，)與所述端面(21a、21b)圍成大于180。的角度。
8.按權(quán)利要求1所述的微波諧振腔殼體(20、20’、20’’、20’ ’ ’ )，其特征在于，所述鏟齒(27、29、29’)具有梯形的橫截面。
9.按權(quán)利要求1所述的微波諧振腔殼體(20、20’、20’’、20’ ’ ’)，其特征在于，用于所述材料條(I)的保護(hù)管(13)穿過所述穿引開口及微波諧振腔(21)延伸，其中所述保護(hù)管(13)的在穿過所述微波諧振腔(21)延伸的區(qū)段(13b)上的壁厚小于在所述微波諧振腔(21)的外部的壁厚。
10.微波諧振腔殼體(20’’’)，其用于對(duì)煙草加工業(yè)的材料條(I)的特性進(jìn)行測(cè)量，所述微波諧振腔殼體具有至少一個(gè)構(gòu)造為微波諧振腔(21)的、基本上空心圓筒形的內(nèi)腔室，所述內(nèi)腔室能夠被材料條(I)從中穿過并且能夠向所述內(nèi)腔室輸送微波，其中所述微波諧振腔(21)的端面(21a、21b)沿所述微波諧振腔(21)的對(duì)稱軸線具有中心的、用于材料條的穿引開口，其特征在于，所述構(gòu)造為微波諧振腔(21)的內(nèi)腔室具有偏離空心圓筒的橫截面，該橫截面圍繞著兩根彼此垂直的對(duì)稱軸線(40、41)鏡像對(duì)稱，其中所述內(nèi)腔室沿第一對(duì)稱軸線(40)具有比沿第二對(duì)稱軸線(41)大的伸長(zhǎng)，其中所述材料條(I)能夠通過所述兩根對(duì)稱軸線(40、41)的交點(diǎn)來輸送或者說通過所述交點(diǎn)來移動(dòng)。
11.按權(quán)利要求10所述的微波諧振腔殼體(20’’ ’)，其特征在于，所述微波諧振腔殼體按權(quán)利要求1來構(gòu)造。
12.按權(quán)利要求11所述的微波諧振腔殼體(20’’’)，其特征在于，對(duì)于利用空心圓筒形的微波諧振腔進(jìn)行的交替的或者同時(shí)的運(yùn)行來說，保持所述耦合天線(16)和脫耦天線(18)的相對(duì)于空心圓筒形的微波諧振腔的位置，和/或所述微波諧振腔的諧振頻率如此接近所述空心圓筒形的微波諧振腔的諧振頻率，從而可以在相應(yīng)的微波電路中利用相同的低通濾波器來處理。
13.按權(quán)利要求11所述的微波諧振腔殼體(20’’ ’)，其特征在于，所述微波諧振腔(21)的橫截面基本上為橢圓形。
14.按權(quán)利要求13所述的微波諧振腔殼體(20’’ ’)，其特征在于，所述微波諧振腔(21)的橫截面的外輪廓具有直線。
15.按權(quán)利要求11所述的微波諧振腔殼體(20’’ ’)，其特征在于，耦合天線(16)和脫耦天線(18 )在所述微波諧振腔(21)中布置在所述第一對(duì)稱軸線(40 )上。
16.按權(quán)利要求15所述的微波諧振腔殼體(20’’ ’)，其特征在于，所述耦合天線(16)和脫耦天線(18)圍繞著所述兩條對(duì)稱軸線(40、41)的交點(diǎn)對(duì)稱地布置。
17.煙草加工業(yè)的機(jī)器，其具有至少一個(gè)按權(quán)利要求1到12中任一項(xiàng)所述的微波諧振腔殼體(20、20’、20’’、20’’’)。
18.按權(quán)利要求17所述的機(jī)器，其特征在于，所述機(jī)器是成條機(jī)。
19.按權(quán)利要求17所述的機(jī)器，其特征在于，具有空心圓筒形的微波諧振腔(21)的微波諧振腔殼體(20、20’、20’’)和具有偏離空心圓筒的微波諧振腔的微波諧振腔殼體(20’ ’ ’)能夠相互交換或者串聯(lián)地先后布置。
20.按權(quán)利要求19所述的機(jī)器，其特征在于，所述偏離空心圓筒的微波諧振腔具有比所述空心圓筒形的微波諧振腔(21)小的諧振腔間隙，其中所述微波諧振腔能夠利用相同的頻率來運(yùn)行和/或利用相同的或者相同類型的電子裝置能夠運(yùn)行或者運(yùn)行。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種尤其用于對(duì)煙草加工業(yè)的材料條的特性進(jìn)行測(cè)量的微波諧振腔殼體，微波諧振腔殼體具有至少一個(gè)構(gòu)造為微波諧振腔的、基本上空心圓筒形的內(nèi)腔室，內(nèi)腔室能夠被材料條從中穿過并且能夠向內(nèi)腔室輸送微波，其中微波諧振腔的端面沿微波諧振腔的對(duì)稱軸線具有中心的、用于材料條的穿引開口。此外本發(fā)明還涉及一種煙草加工業(yè)的機(jī)器。根據(jù)本發(fā)明的微波諧振腔殼體的突出之處在于，兩個(gè)端面中的至少一個(gè)在圍繞著穿引開口的環(huán)形的區(qū)域中匯入到環(huán)繞的并且徑向向內(nèi)伸出的凸緣中，凸緣的內(nèi)部的開口形成用于材料條的穿引開口并且具有背離形成微波諧振腔的內(nèi)腔室的背面，在該背面上，殼體的內(nèi)直徑相對(duì)于穿引開口的直徑在形成環(huán)形的鏟齒的情況下加寬。
文檔編號(hào)G01N22/00GK103022622SQ201210351229
公開日2013年4月3日 申請(qǐng)日期2012年9月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月20日
發(fā)明者D.施勒德, N.霍亨施泰因 申請(qǐng)人:豪尼機(jī)械制造股份公司