專利名稱：測(cè)量發(fā)酵罐中泡沫位置的電容傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及電容傳感器，尤其是一種測(cè)量發(fā)酵罐中泡沫位置的電容傳感器，適用于食品、制藥與生物制品生產(chǎn)發(fā)酵工程中。
在食品、制藥與生物制品生產(chǎn)發(fā)酵過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量泡沫，發(fā)酵液液面會(huì)隨著泡沫上升而上長(zhǎng)，如不及時(shí)加消泡劑，發(fā)酵液會(huì)隨從泡沫沿排氣管道外流，造成逃液現(xiàn)象而直接減產(chǎn)，并可能引起發(fā)酵罐染菌，出現(xiàn)生產(chǎn)異常，為此，迫使操作人員時(shí)刻需要巡視罐中泡沫情況，稍不留意，就可能逃液，因此，當(dāng)前，發(fā)酵行業(yè)急待解決的課題之一是在線檢測(cè)監(jiān)控罐中泡沫位置，及時(shí)加消泡劑，確保發(fā)酵正常進(jìn)行。
目前，已知用于測(cè)量發(fā)酵罐中泡沫情況的傳感器有電阻式傳感器。其工作原理是利用傳感器探頭觸點(diǎn)接觸罐中泡沫，改變探頭阻值，通過(guò)檢測(cè)，得其變量值來(lái)確定罐中泡沫位置，視其情況，加消泡劑，以使發(fā)酵正常進(jìn)行。其工作原理本身成立，但其工作環(huán)境條件不能與發(fā)酵罐中的高溫、濕度大、多泡沫和有腐蝕氣體的這種特殊環(huán)境條件相匹配，故其實(shí)用性有待進(jìn)一步解決。這種傳感器裝在罐中短期使用還可以，長(zhǎng)期使用，其探頭本身阻值會(huì)不斷變化，因?yàn)樘筋^表面盡管經(jīng)過(guò)防腐處理仍經(jīng)不起罐中高溫(120－150℃)和腐蝕氣體(如氨氣)的長(zhǎng)期腐蝕而變黑、加粗，同時(shí)每次泡沫長(zhǎng)落與罐中攪拌器攪拌濺起的飛沫會(huì)逐漸使其表面粘附一層層發(fā)酵液結(jié)垢，致使不斷改變其探頭本身阻值，引起測(cè)量精度越來(lái)越差。此外，探頭觸點(diǎn)浸沒(méi)在泡沫中的阻值與泡沫脫離觸點(diǎn)但仍有部份泡沫時(shí)的阻值兩者之差值不大，會(huì)給在線檢測(cè)監(jiān)控泡沫位置及實(shí)時(shí)加消泡劑的精確性帶來(lái)困難。由此可見(jiàn)，電阻式傳感器用于測(cè)量發(fā)酵罐中泡沫位置其實(shí)用性欠佳。
鑒于現(xiàn)有技術(shù)存在上述問(wèn)題，本實(shí)用新型的目的是提供一種測(cè)量發(fā)酵中泡沫位置的電容傳感器。它在發(fā)酵罐中長(zhǎng)期使用經(jīng)得起罐中高溫、腐蝕氣體的腐蝕和罐中發(fā)酵液結(jié)垢的影響而不改變其電極性能，精確地提供測(cè)量值，適用于裝在罐中長(zhǎng)期使用。
本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的由裝置在發(fā)酵罐中的探頭作為電容的一極，由連接其支持體罐壁作為電容的另一極構(gòu)成。當(dāng)發(fā)酵液泡沫上升時(shí)檢測(cè)電容的介電常數(shù)就發(fā)生變化，引起電容量變化，其變量經(jīng)電容－電流變換就能得到發(fā)酵罐中泡沫位置檢測(cè)電流信號(hào)，再經(jīng)處理，便知罐中泡沫情況，視其情況，通過(guò)電磁閥自動(dòng)加消泡劑，確保不逃液，使發(fā)酵正常進(jìn)行。
探頭與支持體彼此絕緣并有兩根引線通過(guò)其中，導(dǎo)線一端分別連接探頭與支持體，另一端連接智能化檢測(cè)監(jiān)控儀。使用時(shí)，將其傳感器插入發(fā)酵罐中，使探頭觸點(diǎn)離發(fā)酵液液面的距離，視其料液種類而定；使其探頭觸點(diǎn)至發(fā)酵罐頂端內(nèi)壁的距離，以能確保與之電連接的儀器在判別罐中真假泡沫延時(shí)時(shí)可能上升的高度為準(zhǔn)。然后，借助配套的法蘭盤(pán)焊在罐頂部，用螺母固緊，便可長(zhǎng)期使用。
以下結(jié)合附圖將對(duì)本實(shí)用新型的具體結(jié)構(gòu)作詳細(xì)描述。


圖1為本實(shí)用新型整體結(jié)構(gòu)局部剖面示意圖。
圖2為圖1傳感器在發(fā)酵罐中的安裝位置與電連接智能化檢測(cè)監(jiān)控儀器(12)的示意圖與說(shuō)明書(shū)摘要附圖。
參照附圖便知本實(shí)用新型是由裝置在發(fā)酵罐(15)中的探頭(11)作為電容的一極，由連接其支持體(9)的罐(15)的壁作為電容的另一極構(gòu)成(圖2)。
探頭(11)和支持體(9)彼此絕緣，由絕緣體(10)連接為一體，如用聚四氟乙烯材料；其接口處平齊光滑，不易掛液。
探頭(11)由耐罐(15)中高溫(120－150℃)和腐蝕氣體，如氨氣的長(zhǎng)期腐蝕的材料制成，如鉻鎳鈦鋼(1Cr 18Ni 9Ti)；其頂端為球面狀；其表面經(jīng)過(guò)防腐處理，如噴涂一層環(huán)氧樹(shù)脂；其表面光滑平整，無(wú)染菌死角，并有利于減小發(fā)酵液與泡沫對(duì)它的附著力，適應(yīng)發(fā)酵罐(15)中這種特殊的環(huán)境。
同罐(15)壁連接的作為電容一極的支持體(9)有中心孔，用來(lái)引出引線(2、3)；其中部制有密封槽，用來(lái)裝密封圈(4)；其頂部制有螺紋，用來(lái)由大螺母(6)鎖緊用。
為了將本實(shí)用新型安裝在發(fā)酵罐(15)頂部，支持體(9)中配裝有安裝法蘭盤(pán)(5)，并被焊在罐(15)頂部；其焊處不透氣。法蘭盤(pán)(5)有中心孔，其孔下部為錐度11.15的園椎孔；其凸起部份外邊制有螺紋，以便用螺母(7)固緊。
為了使其密封性能好，本實(shí)用新型采用了三道密封，即法蘭盤(pán)(5)與支持體(9)之間裝有密封圈(4)；法蘭盤(pán)(5)頂部與支持體(9)間裝有密封圈(8)；支持體(9)中心孔上部與大螺母(6)間裝有密封套(16)，引線(2、3)從中引出連接儀器(12)。
為了使其傳感信號(hào)傳輸，支持體(9)與探頭(11)上分別連接著兩根導(dǎo)線(2、3)一端，并被絕緣體(10)絕緣埋置封閉，而另一端(1)連接儀器(12)。引線(2、3)為耐高溫的航空導(dǎo)線。
本實(shí)用新型傳感器長(zhǎng)度，視其配套的發(fā)酵罐規(guī)格而定，但是安裝于罐(15)后，其探頭(11)觸點(diǎn)至發(fā)酵罐頂內(nèi)壁的距離，以能確保與之電連接的儀器(12)在判別罐(15)中真假泡沫(假泡沫指罐(15)中攪拌器(14)攪拌濺起的飛沫)延時(shí)時(shí)可能上升的高度為準(zhǔn)，通常在200mm－400mm范圍內(nèi)，因?yàn)樵谂袆e真假泡沫過(guò)程中，若是真泡沫上升，在幾秒鐘內(nèi)還會(huì)持續(xù)上升。規(guī)定這段距離是為保證在判別過(guò)程中防止發(fā)酵液隨泡沫從排氣管道(13)中外流，造成直接減產(chǎn)等。
本實(shí)用新型安裝在罐(15)中何處，直接關(guān)系到其傳感信息精確度，因?yàn)槊抗薨l(fā)酵前需要對(duì)罐(15)與其相關(guān)管道進(jìn)行高溫滅菌，即空消，然后往罐(15)中注入配好的培氧基，再次高溫滅菌，即實(shí)消，隨之降溫至30－35℃，開(kāi)始發(fā)酵。在降溫過(guò)程中罐(15)壁會(huì)有一定的冷凝水附著，很可能順著支持體(9)流到探頭(11)表面，這對(duì)其傳感精度不利，鑒此，本傳感器安裝位置選在罐(15)與排氣管道(13)的接口部位(圖2)，以便排氣管道(13)中強(qiáng)氣流流動(dòng)帶動(dòng)探頭(11)與罐(15)壁表面上的冷凝水，解決罐中冷凝水與濕度過(guò)大而影響測(cè)量精度的難題。
從上述說(shuō)明不難看出，本實(shí)用新型傳感器是食品、制藥與生物制品生產(chǎn)發(fā)酵工程中的理想消泡傳感器，其工藝與用料均不難解決。
權(quán)利要求1.一種測(cè)量發(fā)酵罐中泡沫位置的電容傳感器，其特征在于由裝置在發(fā)酵罐(15)中的探頭(11)作為電容的一極，由連接其支持體(9)的罐(15)的壁作為電容的另一極構(gòu)成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1規(guī)定的傳感器，其特征在于探頭(11)和支持體(9)彼此絕緣，由絕緣體(10)連接為一體其接口處平齊光滑。
3.根據(jù)權(quán)利要求1規(guī)定的傳感器，其特征在于探頭(11)由耐罐(15)中高溫和腐蝕氣體長(zhǎng)期腐蝕的鋼材制成，如鉻鎳鈦鋼(1Cr18 18Ni 9Ti)；其頂端為球面狀；其表面經(jīng)過(guò)防腐處理，如噴涂一層環(huán)氧樹(shù)脂；其表面光滑平整，無(wú)染菌死角。
4.根據(jù)權(quán)利要求1規(guī)定的傳感器，其特征在于支持體(9)有中心孔，用來(lái)引出引線(2、3)；其中部制有密封槽，用來(lái)裝密封圈(4)；其頂部制有螺紋，用來(lái)由大螺母(6)鎖緊用。
5.根據(jù)權(quán)利要求1規(guī)定的傳感器，其特征在于支持體(9)中部配裝有安裝法蘭盤(pán)(5)，并被焊在罐(15)頂部；其焊處不透氣。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或5規(guī)定的傳感器，其特征在于安裝法蘭盤(pán)((5)有中心孔，其孔下部為錐度11、15的園錐孔；其凸起部份外邊制有螺紋，以便用螺母(7)固緊。
7.根據(jù)權(quán)利要求1規(guī)定的傳感器，其特征在于法蘭盤(pán)(5)與支持體(9)之間裝有密封圈(4)；法蘭盤(pán)(5)頂部與支持體(9)之間裝有密封圈(8)；支持體(9)中心孔上部與大螺母(6)之間裝有密封套(16)，引線(2、3)從中引出。
8.根據(jù)權(quán)利要求1規(guī)定的傳感器，其特征在于支持體(9)與探頭(11)上分別連接兩根導(dǎo)線(2、3)一端，并被絕緣體(10)絕緣埋置封閉。
9.根據(jù)權(quán)利要求1規(guī)定的傳感器，其特征在于探頭(11)觸點(diǎn)至罐(15)頂端內(nèi)壁的距離，以確保與之電連接的儀器(12)在判別罐(15)中真假泡沫延時(shí)時(shí)可能上升的高度為準(zhǔn)，通常在200mm－400mm范圍內(nèi)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1規(guī)定的傳感器，其特征在于其安裝位置選在罐(15)與排氣管道(13)的接口部位，以使管中強(qiáng)氣流在流動(dòng)中帶走探頭(11)表面與罐壁內(nèi)表面上冷凝水。
專利摘要本實(shí)用新型提供一種測(cè)量發(fā)酵罐(15)中泡沫位置的電容傳感器。它由裝置在罐(15)中的探頭(11)作為電容的一極，由連接其支持體(9)的罐(15)的壁作為電容的另一極構(gòu)成，適用于食品、制藥與生物制品生產(chǎn)的發(fā)酵工程中，它能不顧罐(15)中高溫、腐蝕氣體與液垢的干擾，長(zhǎng)期提供準(zhǔn)確的傳感信號(hào)，以便及時(shí)加消泡劑，確保發(fā)酵正常進(jìn)行。
文檔編號(hào)G01F23/22GK2128378SQ92226939
公開(kāi)日1993年3月17日 申請(qǐng)日期1992年7月13日 優(yōu)先權(quán)日1992年7月13日
發(fā)明者吳廣芝, 郭潤(rùn)海 申請(qǐng)人:天津市工業(yè)自動(dòng)化儀表研究所