專利名稱：一種耐高溫自清潔抗腐蝕微波天線的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于高溫工業(yè)相關(guān)測量設(shè)施的技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及煉鐵高爐爐頂或焦?fàn)t及 其他高溫爐微波檢測裝置的具有耐高溫，自清潔與抗灰塵裝置的天線結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
鋼鐵工業(yè)中高爐冶煉的過程是連續(xù)冶煉的過程，其中爐頂布料形狀需要連續(xù)檢 測-實時準(zhǔn)確地獲得高爐內(nèi)三維料面形狀信息和控制布料方式、高爐煤氣分布。對判斷爐 況有著十分重要的作用，同時，三維料面形狀信息和獲取，對控制爐缸活躍、保障高爐順行、 降低焦比、節(jié)約能源、穩(wěn)定高產(chǎn)、減少爐壁侵蝕和延長高爐壽命，提高高爐煉鐵生產(chǎn)效益有 直接的作用。在其他焦?fàn)t，爐窯以及一些特種冶煉過程中，如富氧冶煉，COREX相關(guān)冶煉工藝，以 及其他需要高溫或者有大量粉塵以及帶有腐蝕性環(huán)境的場合，都需要特種微波天線，及其 相應(yīng)的高溫保護(hù)系統(tǒng)。與本專利相關(guān)聯(lián)的國內(nèi)外相關(guān)技術(shù)如下
高爐爐缸侵蝕監(jiān)測儀(CN200420054397.4)，屬于鋼鐵工業(yè)高爐煉鐵設(shè)施技術(shù)領(lǐng)域。該 檢測儀包括帶顯示屏的雷達(dá)探測儀主機(jī)和探頭，其中填充隔熱材料，四周盤繞冷卻水管，朝 向向上安置在高爐爐底與爐基之間，主機(jī)和探頭的天線之間用耐高溫電纜連接。但深入高 爐部分體積較大，易被沖擊破壞，國內(nèi)專利未有檢索到大于200度以上的高溫天線的應(yīng)用。國外著名的工業(yè)微波測量公司，如德國VEGA公司發(fā)明專利《fluid measurement device measuring fluid level in a container at high temperatures and/or high pressures and/or in a chemically aggressive environment using microwaves)) (US06553830)，以及《Planar antenna and antenna system)) (US7030827),《Fill level sensor or pressure sensor with an anti-adhesive coating》(US7707881)等都涉及大 量天線保護(hù)專利，但與我們申請的高溫天線，其結(jié)構(gòu)和應(yīng)用對象完全不同。VEGA在中國申請 的專利《涉及高溫和/或高壓應(yīng)用的填充高度雷達(dá)用天線》(申請?zhí)?00810111234. 8)也 是極具代表性的天線結(jié)構(gòu)設(shè)計，但與本高溫天線無關(guān)。德國 Siemens Milltronics Process Instruments 公司發(fā)明專利《RADAR LEVEL GAUGE》(US7821445)，美國 Rosemount Tank Radar AB 公司發(fā)明專利《RADAR LEVEL GAUGE SYSTEM WITH LEAKAGE DETECTION》(US7855676)等發(fā)明專利都涉及天線相關(guān)內(nèi)容，在其發(fā) 明專利中對化工工程的天線的高溫和粘附等問題進(jìn)行了發(fā)明專利的保護(hù)，可以耐200度高 溫和化學(xué)侵蝕。其他如德國ENDRESS+HAUSER，德國KROHNE等世界著名雷達(dá)物位計廠家， 也有相關(guān)專利，但其來源均是上述公司的相關(guān)改進(jìn)，與本高溫天線無關(guān)。申請人:于2008年公開的發(fā)明專利，申請?zhí)?00910089128. 9，名稱《一種用于高 溫含塵測量的雷達(dá)天線冷卻抗粘附裝置》，其特征在于采用專門的高溫天線，初步起到旋轉(zhuǎn) 吹掃的作用，實際效果較好，但一般僅適用于80-280度左右的溫度范圍。通過連續(xù)三年現(xiàn)場改進(jìn)，本發(fā)明首先提出采用更加廣泛的材料制造天線，即采用自清潔耐高溫的陶瓷材料來制造天線，并改用多層(2層及以上)的復(fù)合結(jié)構(gòu)代替以往單層 結(jié)構(gòu)；其次，在最關(guān)鍵的旋轉(zhuǎn)吹掃結(jié)構(gòu)設(shè)計中，本發(fā)明的氣流設(shè)計為直接斜著吹隔離透波材 料板的下表面，并導(dǎo)流到喇叭面上，清洗效果更好，同時在隔離透波材料板的上面位置，在 內(nèi)喇叭上靠近天線的位置，也打了若干小孔，平時正常工作不使用，打孔方式和我們原來申 請的發(fā)明專利2009100891 . 9相同，其差別在于僅僅當(dāng)隔離透波材料全部高溫?fù)p壞后， 還可以再堅持上下孔共同吹掃一段時間，直到天線的下一個檢修周期，拆開更換和維護(hù)，該 特殊結(jié)構(gòu)設(shè)計的天線有效地在惡劣環(huán)境下保護(hù)了天線棒，比專利申請2009100891 . 9的 天線設(shè)計更加延長了檢修期，按目前高爐雷達(dá)高溫天線的工作時間計算，新專利比原專利 有效工作時間從3-4個月延長到2年免維護(hù)；再次，深入到高溫高壓和極端惡劣環(huán)境的天 線，其制造材料的耐溫耐惡劣環(huán)境的能力更強，滿足從280度至1800度高溫之間任何溫度 范圍，尤其在800度左右，其雙層保護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計應(yīng)用場合更多，效果更好。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述問題，本發(fā)明目的是提供一種制造材料的耐溫耐惡劣環(huán)境的能力更強， 滿足從280度至1800度高溫之間任何溫度范圍，尤其在800度左右的含塵惡劣環(huán)境測量的 耐高溫自清潔抗腐蝕微波天線。本發(fā)明的技術(shù)方案一種耐高溫自清潔抗腐蝕微波天線，包括用于安裝外套筒、天 線內(nèi)罩、法蘭片、散熱片、PTFE天線棒、水冷罩、氣冷卻腔體和透波材料板組成；
其中，所述法蘭片上設(shè)置設(shè)有進(jìn)水接頭、出水接頭和進(jìn)氣接頭； 所述水冷罩由兩層鋼筒焊接在一起構(gòu)成，兩層鋼筒之間設(shè)有水冷管，所述水冷管一端 與所述進(jìn)水接頭，另一端與所述出水接頭固接；
所述外套筒的上端與所述法蘭片焊接；所述天線內(nèi)罩置于外套筒內(nèi)，上端與法蘭片螺 紋連接，所述天線內(nèi)罩的內(nèi)表面涂有高溫防護(hù)涂層，側(cè)壁上設(shè)有進(jìn)氣孔，內(nèi)部焊接透波材料 板；所述散熱片內(nèi)設(shè)置微波通道，所述PTFE天線棒置于所述微波通道內(nèi)；所述散熱片與所 述天線內(nèi)罩的上端螺紋連接，所述微波通道與所述天線內(nèi)罩聯(lián)通；所述水冷罩一端與所述 法蘭片焊接，另一端與所述天線內(nèi)罩的底端焊接，所述天線內(nèi)罩、所述法蘭片和所述水冷罩 組成所述氣冷卻腔體，所述氣體冷卻腔體與設(shè)置在所述法蘭片上的進(jìn)氣接頭聯(lián)通。進(jìn)一步，該裝置還包括流量檢查裝置和氣體流量計，所述流量檢查裝置分別安裝 在所述進(jìn)水接頭和所述出水接頭上，用于記錄流量大小，以及監(jiān)控冷卻管是否泄漏；所述氣 體流量計安裝在所述進(jìn)氣接頭上，用于觀察氮氣用量。進(jìn)一步，所述高溫防護(hù)涂層為二氧化硅或三氧化二鋁。進(jìn)一步，所述透波材料的材質(zhì)為高溫玻璃片，石英片、陶瓷片或復(fù)合透波材料。本發(fā)明的有益效果是由于采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明具有以下特點
1.整體天線的喇叭或者微波反射面均采用耐高溫自清洗陶瓷材料制造，天線棒采用普 通低溫透波材料設(shè)計，或者高溫陶瓷透波片設(shè)計，整體耐溫性強。天線內(nèi)反射面的耐高溫自 清洗陶瓷需要采用非透波材料制造，因此該非透波材料的選擇特征在于幾乎不透波或透波 的程度非常低，如果陶瓷透波，則需增加非透波涂層材料涂覆內(nèi)表面，起微波反射作用
2.天線的結(jié)構(gòu)采用單層，雙層或多層嵌套式冷卻結(jié)構(gòu)設(shè)計思想，根據(jù)冷卻總量的需求， 分別設(shè)計出相互隔離的采用水氣共冷密閉結(jié)構(gòu)，分別形成了水冷腔和氣冷腔。水冷腔是一
4種密閉式循環(huán)結(jié)構(gòu)，包括冷卻水主回路，該結(jié)構(gòu)置采用直流式冷卻，除了具有良好的散熱效 率從而可以滿足不同設(shè)備冷卻的要求外，與其他冷卻方式相比還具有節(jié)能，和沒有污染的 優(yōu)點。氣冷腔設(shè)計在冷卻的同時起吹掃作用，主要是形成旋轉(zhuǎn)氣流去除雷達(dá)內(nèi)表面的積 灰，保證了透波材料板表面的清潔度，起到一定的抗粘附作用；綜合運用多層結(jié)構(gòu)設(shè)計，在 滿足總的冷卻量的前提下，并考慮氮氣冷卻費用和水冷費用的平衡，冷卻量在水冷和氣冷 中獲得熱平衡，以水冷節(jié)約氮氣，體積大，降溫快。3.在喇叭口選用不透波耐高溫材料，不僅僅是傳統(tǒng)的金屬材料做天線，還可以采 用其它特種材料做天線，如陶瓷材料，復(fù)合有機(jī)或無機(jī)材料等，一切能夠耐高溫防粘接，或 者能夠自清洗抗高溫，不透波的材料，都可以作為微波天線使用。不僅可以是喇叭天線，對 拋物面天線也是同樣適用，從而大大增加了可用天線材料的來源，并且深入高溫環(huán)境的探 頭，可以直接依材料特性，耐觀0-1800度以內(nèi)的高溫。


圖1為本發(fā)明的耐高溫自清潔抗腐蝕微波天線的剖面示意圖。圖2為本發(fā)明的耐高溫自清潔抗腐蝕微波天線的外形示意圖。圖3為本發(fā)明的耐高溫自清潔抗腐蝕微波天線的氣冷卻腔體的結(jié)構(gòu)示意圖。圖4為本發(fā)明的耐高溫自清潔抗腐蝕微波天線的水冷罩的結(jié)構(gòu)示意圖。圖5為本發(fā)明的耐高溫自清潔抗腐蝕微波天線的流量檢測裝置和氣體流量計的 安裝示意圖。
圖中
權(quán)利要求
1.一種耐高溫自清潔抗腐蝕微波天線，其特征在于，該天線包括用于安裝外套筒(1)、 天線內(nèi)罩(2)、法蘭片(3)、散熱片(4)、PTFE天線棒(7)、水冷罩(9)、氣冷卻腔體(11)和透 波材料板(13)組成；其中，所述法蘭片(3)上設(shè)置設(shè)有進(jìn)水接頭(5)、出水接頭(6)和進(jìn)氣接頭(14);所述水冷罩(9)由兩層鋼筒焊接在一起構(gòu)成，兩層鋼筒之間設(shè)有水冷管(0)，所述水冷 管(10) —端與所述進(jìn)水接頭(5)連通，另一端與所述出水接頭(6)連通；所述外套筒(1)的上端與所述法蘭片(3)焊接；所述天線內(nèi)罩(2)置于所述外套筒(1) 內(nèi)，上端與所述法蘭片(3)螺紋連接，所述天線內(nèi)罩(2)的內(nèi)表面涂有高溫防護(hù)涂層(8)，側(cè) 壁上設(shè)有進(jìn)氣孔(15)，內(nèi)部焊接透波材料板(13);所述散熱片(4)內(nèi)設(shè)置微波通道(12)，所 述PTFE天線棒(7)置于所述微波通道(12)內(nèi)；所述散熱片(4)與所述天線內(nèi)罩(2)的上端 螺紋連接，所述微波通道(12)與所述天線內(nèi)罩(2 )聯(lián)通；所述水冷罩(9 ) 一端與所述法蘭片 (3)焊接，另一端與所述天線內(nèi)罩(2)的底端焊接，所述天線內(nèi)罩(2)、所述法蘭片(3)和所 述水冷罩(9)組成所述氣冷卻腔體(11)，所述氣體冷卻腔體(11)與設(shè)置在所述法蘭片(3) 上的所述進(jìn)氣接頭(14)聯(lián)通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐高溫自清潔抗腐蝕微波天線，其特征在于，該天線還包括 流量檢查裝置(16)和氣體流量計(17)，所述流量檢查裝置(16)分別安裝在所述進(jìn)水接頭 (5)和所述出水接頭(6)上，用于記錄流量大小，以及監(jiān)控冷卻管是否泄漏；所述氣體流量 計(17)安裝在所述進(jìn)氣接頭(15)上，用于觀察氮氣用量。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的耐高溫自清潔抗腐蝕微波天線，其特征在于，所述高溫防 護(hù)涂層(8)為二氧化硅或三氧化二鋁。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的耐高溫自清潔抗腐蝕微波天線，其特征在于，所述透波材 料(13)的材質(zhì)為高溫玻璃片，石英片、陶瓷片或復(fù)合透波材料。
全文摘要
本發(fā)明屬于高溫工業(yè)相關(guān)測量設(shè)施的技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種耐高溫自清潔抗腐蝕微波天線，包括用于安裝外套筒、天線內(nèi)罩、法蘭片、散熱片、PTFE天線棒、水冷罩、氣冷卻腔體和透波材料板等組成；本發(fā)明的有益效果是整體天線的喇叭或者微波反射面均采用耐高溫自清洗陶瓷材料，整體耐溫性強；天線的結(jié)構(gòu)采用單層，雙層或多層嵌套式冷卻結(jié)構(gòu)，根據(jù)冷卻總量的需求，采用水氣相互隔離共冷密閉結(jié)構(gòu)，氣冷腔在冷卻的同時起吹掃作用,形成旋轉(zhuǎn)氣流去除雷達(dá)內(nèi)表面的積灰，保證透波材料板表面的清潔度，并起到抗粘附作用；在滿足總的冷卻量的前提下，并考慮氮氣冷卻費用和水冷費用的平衡，冷卻量在水冷和氣冷中獲得熱平衡，以水冷節(jié)約氮氣，體積大，降溫快。
文檔編號C21B7/24GK102142590SQ20111006914
公開日2011年8月3日 申請日期2011年3月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月22日
發(fā)明者陳先中 申請人:北京科技大學(xué)