一种用于高温高压环境的探测天线装置
技术领域
本实用新型属于环境监控技术领域，具体涉及一种可用于高温高压环境的探测天线装置。
背景技术
随着技术的发展，在冶炼炉等恶劣封闭环境中，需要采用探测天线进行封闭环境中物料状态的实时探测和监控。这种探测天线需要具有较宽的探测角度范围和高精度的信号采集能力，且天线需要在高温、高压、高粉尘的恶劣环境中进行准确的信号采集。料位测量雷达通常只能测量出雷达前方固定方向的料面变化，而料面测量雷达则能够采集雷达前方一定区域内的多个点的数据以形成料面。
作为料面测量的天线，采用的技术方案主要有：机械扫描天线和电扫描天线。机械扫描天线实现的方式是在固定波束的天线后方增加伺服转台装置，通过转台的运动实现天线波束指向的变化，以得到不同方位的料面信息；电扫描天线有相扫和频扫两种方式，一般相控阵天线是通过直接改变天线阵中各个单元天线的相位来实现波束的扫描，频扫方式的电扫描天线是通过频率的改变间接改变单元天线的相位来实现波束的扫描。
然而想要进行料面扫描，天线加伺服转台系统存在着温度限制，伺服转台系统的工作温度在50℃以内，所需要的环控技术复杂，环控装置实现的成本非常高。而波束扫描天线也由于不耐高温，所以目前无法在高温环境下工作。
实用新型内容
为解决上述问题，本实用新型提供一种用于高温高压环境的探测天线装置，本实用新型采用了如下技术方案：
本实用新型提供了一种用于高温高压环境的探测天线装置，与外部的供水装置相连，用于探测封闭设备内部的物料的状态，其特征在于，包括：壳体；波束扫描天线，呈板状，设置在壳体内部；天线罩，设置在波束扫描天线靠近物料的一侧，用于保护波束扫描天线，以及水冷机构，具有冷板、进水管以及回水管，其中，进水管以及回水管的一部分设置在壳体内，设置在壳体外的部分与供水装置相连通，冷板设置在波束扫描天线远离物料一侧，其内部具有与进水管以及回水管相连通的水流通道，用于对波束扫描天线进行降温，壳体充满隔热填充物。
本实用新型提供的用于高温高压环境的探测天线装置，还可以具有这样的特征，其中，壳体具有罩壳以及底板，罩壳覆盖波束扫描天线，具有朝向物料的开口，底板安装在开口处，具有与天线罩相匹配的通孔。
本实用新型提供的用于高温高压环境的探测天线装置，还可以具有这样的特征，还包括：天线罩安装机构，设置在天线罩靠近物料的一侧，具有压框以及承托件，压框具有朝向压框中心延伸的凸沿，用于承托天线罩，承托件设置在底板上，位于压框靠近物料的一侧，用于承托压框。
本实用新型提供的用于高温高压环境的探测天线装置，还可以具有这样的特征，其中，冷板的周沿设有垂直于波束扫描天线并向物料方向延伸的支撑板，支撑板的端面与凸沿远离物料的一侧面相配合压紧天线罩。
本实用新型提供的用于高温高压环境的探测天线装置，还可以具有这样的特征，还包括：吹扫机构，具有输送压缩空气的进气管，承托件上设有出风口，该出风口均布在天线罩靠近物料的一面的周侧，并与进气管相连通，利用压缩空气对天线罩表面进行吹扫。
本实用新型提供的用于高温高压环境的探测天线装置，还可以具有这样的特征，还包括：保护管套，垂直设置在壳体远离物料的一面，并与壳体相连通，进水管、回水管以及进气管穿过保护管套与供水装置和外部的供气装置相连通。
本实用新型提供的用于高温高压环境的探测天线装置，还可以具有这样的特征，还包括：加强板，一端固定连接在壳体的外表面，另一端固定连接在保护管套的外表面。
本实用新型提供的用于高温高压环境的探测天线装置，还可以具有这样的特征，其中，加强板与保护管套以及壳体的表面均呈45°。
本实用新型提供的用于高温高压环境的探测天线装置，还可以具有这样的特征，其中，隔热填充物的材料为气凝胶。
实用新型作用与效果
根据实用新型的提供的用于高温高压环境的探测天线装置，设置在高温封闭设备的内部，用于探测封闭设备内部的物料状态，包括壳体、波束扫描天线、天线罩、水冷机构以及隔热填充物。其中，波束扫描天线可以探测高温封闭设备中的一定区域内的多个点数据形成料面。本实施例的壳体起到承载其他部件的作用；水冷机构中的冷板与呈板状的波束扫描天线相贴合，起到了降温作用；隔热填充物与水冷机构相配合，将天线周围的温度，即高温封闭设备的内部的环境温度(几百度)，降至天线即馈电部分的工作温度(120℃)以下，保证了天线的正常工作。并且本实施例的探测天线装置还设置有天线罩，可以减少天线周围的粉尘，并且也可以进一步地起到隔热作用。本实用新型实施例的探测天线装置不仅能对设备内的料面进行扫描，同时环控机构相对简单，成本较低，相较于需要伺服系统的装置更加易于实现。
附图说明
图1是本实用新型实施例的探测天线装置的结构示意图；
图2是本实用新型实施例的图1中A的局部放大示意图；
图3是本实用新型实施例的探测天线装置局部放大立体图；
图4是本实用新型实施例的波束扫描天线的结构示意图；
图5是本实用新型实施例的天线罩的结构示意图；
图6是本实用新型实施例的探测天线装置的立体示意图。
具体实施方式
以下结合附图以及实施例来说明本实用新型的具体实施方式。
下述实施例中，波束扫描天线的正常工作温度范围为： 90℃～120℃
物料所在的冶炼炉内的温度约为：300℃～500℃
下述实施例中，方向描述中的下方指物料相对于探测天线装置的方向。
<实施例>
本实施例提供一种用于高温高压环境的探测天线装置，设置在高温封闭设备的内部，与外部的供水装置以及供气装置相连，用于探测封闭设备内部的物料状态。本实施例中，高温封闭设备为冶炼炉。
图1是本实用新型实施例的探测天线装置的结构示意图。
如图1所示，本实用新型实施例的探测天线装置100包括管套1、壳体2、波束扫描天线4、天线罩安装机构5、天线罩6、吹扫机构7、水冷机构8以及隔热填充物9。
如图1所示，管套1呈圆柱状，一端通过法兰与冶炼炉连接固定，另一端通过法兰与壳体2连接固定，管套1与壳体2互相连通。管套 1的两端分别设有6块加固板11，用于加固连接。
壳体2呈长方体，具有罩壳21、底板22以及支架23，罩壳21 与管套1相连接并设置有朝向物料的开口，底板22固定安装在该开口处。
图2是本实用新型实施例的图1中A的局部放大示意图，图3 是本实用新型实施例的探测天线装置局部放大立体图。
其中，如图2所示，壳体2中设置有支架23，底板22上设置有与天线罩6相匹配的通孔，通孔上设置有垂直于底板22向罩壳11方向，即向上延伸的底板凸部221。
本实施例的探测天线装置100还设置有加强板3，加强板3的一端固定连接在管套1表面，另一端固定连接在壳体2的表面，用于加固管套1以及壳体2之间的连接。加强板3的两端分别与管套1以及罩壳21的表面相固连且两端均与表面呈45°。
图4是本实用新型实施例的波束扫描天线的结构示意图。
如图4所示，波束扫描天线4呈板状，从上而下依次排列微波贴片阵列天线、金属接地板以及波导层。
其中，微波贴片阵列天线采用微波介质板印制而成，中间层的金属接地板为微波贴片阵列天线以及波导层共用的，下层的波导层采用波导窄边蛇形结构，并通过金属接地板的缝隙对微博贴片阵列天线进行耦合馈电。波束扫描天线4的四个角设置有四个安装孔，用于进行连接。
如图1～图3所示，天线罩安装机构5具有压框51以及承托件52。
承托件52设置在底板凸部221的外周侧并紧贴底板凸部221，且垂直于底板22向远离底板22的方向延伸，即设置在底板2的上方，承托件52的垂直于底板22方向的长度大于底板凸部221在该方向上的长度。压框51设置在承托件52上，具有朝向压框51中心延伸的压框凸沿，压框凸沿远离底板22的一面为承托面，用于承托天线罩 6。
图5是本实用新型实施例的天线罩的结构示意图。
如图2以及图5所示，天线罩6呈板状，四个角为圆角，与波束扫描天线4的形状大小相匹配，设置在压框凸沿的承托面上。天线罩 6所用的材料为隔热材料，用于保护波束扫描天线4，防止灰尘以及外界热量影响波束扫描天线4的正常工作。
如图1～图3所示，吹扫机构7具有出风口71以及进气管72。
出风口71均布在承托件52面对天线罩6靠近底板22的一面，即天线罩6下方的周侧。进气管72外接供气装置，并穿过管套1延伸至壳体2中，与出风口71相连通。进气管72将压缩空气输送至出风口71，出风口71吹出气体吹扫天线罩6的表面，将天线罩6表面的灰尘吹走并对天线罩6进行冷却。本实施例中，供气装置为压缩空气充气泵。
图6是本实用新型实施例的探测天线装置的立体示意图。
如图1～图3以及图6所示，水冷机构8设置在壳体2内，具有冷板81、进水管82以及回水管83(图1中未显示)，用于对波束扫描天线4进行冷却。
本实施例中，冷板81具有连接板811、由冷连接板811的周沿向下延伸的支撑板812以及固定连接在连接板811上方的顶板813。支撑板812的端面与天线罩安装机构5的承托面相配合压紧天线罩6。波束扫描天线4通过螺钉固定连接在连接板811朝向底板22的一面上，即冷板主体811朝下的一面，且连接板811用于连接的一面涂有高导热系数的导热硅脂。
进水管82以及回水管83外接供水装置，如图1以及图6所示，穿过管套1延伸进入壳体2中，并与冷板81的内部设置的供冷却水流过的水流通道相连通。冷板81的侧面设有进水口以及出水口，进水管82通过进水口、回水管83通过出水口与水流通道相连通，冷却水可以通过进水管82流入水流通道，经过水流通道后再从回水管83 中流出。本实施例中，可以通过调节冷却水的流速来控制探测天线装置100内部的温度。
如图1所示，壳体2内填充有隔热填充物9，也就是说，在壳体 2与冷板81、进水管82、回水管83、进气管72与壳体2之间的空隙，即壳体2的空腔的剩余空间中填充有隔热填充物9。
本实施例中的隔热填充物9的材料为气凝胶，用于隔热，可以使探测天线装置100内的温度保持在波束扫描天线4正常工作所需的温度范围内。
本实施例中，如图6所示，探测天线装置100还包括电缆管10，电缆管10一端与外部供电设备相连接，另一端穿过管套1与壳体2 内部部件相连接。
实施例作用与效果
根据本实用新型实施例提供的用于高温高压环境的探测天线装置，设置在高温封闭设备的内部，用于探测封闭设备内部的物料状态，包括壳体、波束扫描天线、天线罩、水冷机构以及隔热填充物。其中，波束扫描天线可以探测高温封闭设备中的一定区域内的多个点数据形成料面。本实施例的壳体起到承载其他部件的作用；水冷机构中的冷板与呈板状的波束扫描天线相贴合，起到了降温作用；隔热填充物与水冷机构相配合，将天线周围的温度，即高温封闭设备的内部的环境温度(几百度)，降至天线即馈电部分的工作温度(120℃)以下，保证了天线的正常工作。并且本实施例的探测天线装置还设置有天线罩，可以减少天线周围的粉尘，并且也可以进一步地起到隔热作用。本实用新型实施例的探测天线装置不仅能对设备内的料面进行扫描，同时环控机构相对简单，成本较低，相较于需要伺服系统的装置更加易于实现。
进一步，本实施例提供的探测天线装置还设置有吹扫机构。吹扫机构设置在天线罩远离天线一面的周侧，用于对天线罩的表面进行吹扫，不仅可以防止天线罩外表面积累的灰尘对透波的影响，还可以进一步降低温度，保证波束扫描天线的工作环境温度。
进一步，本实施例提供的探测天线装置还设置有保护管套，用于连接高温封闭设备以及壳体，同时也可将与外界连通的用于水冷机构以及吹扫机构的进水管、回水管以及进气管进行保护并引入壳体内，进行冷却水以及吹扫气体的传输。
进一步，本实施例提供的探测天线装置还在壳体以及保护管套之间还设置有加强板，用于对壳体以及保护管套之间的连接进行加固。
进一步，本实施例的隔热填充物的材料为气凝胶，气凝胶为多用于航天航空领域的降温材料，有着低传导系数以及良好的隔热性能，能够使壳体内部的温度保持天线的适用温度。
进一步，本实施例还设置有天线罩安装机构，用于固定天线罩。天线罩安装机构具有压框以及承托件，压框以及天线罩设置在承托件上，承托件的高度大于底板通孔的底板凸部，而吹扫机构的出风口设置在承托部高出底板凸部的部分上，能够使设置在天线罩下方的吹扫气体直接排出。
上述实施例仅用于举例说明本实用新型的具体实施方式，而本实用新型不限于上述实施例的描述范围。
本实施例中，冷板具有顶板、连接板以及支撑板，在其他实施例中，也可以为板状，在冷板与天线罩之间设置承托平台，用于将天线与外界空间隔离。
本实施例中，探测天线装置具有天线罩安装机构，用于安装天线罩，具有压框以及承托件，在其他实施例中，天线罩安装机构也可以不具有压框或是采用其他的结构，如果不设置压框，天线罩的大小要相应变大，直接设置在冷板以及承托件之间。
本实施例中，隔热填充物的材料为气凝胶，在其他实施例中，只要能够将高温密封设备内的高温降至天线的适用温度，也可以选用其他高分子隔热材料。
