DE102016218162B4 - Level radar device with lens antenna with drip edge - Google Patents
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Abstract
Füllstandradargerät, aufweisend:eine Hornantenne (101);eine an der Öffnung der Hornantenne (101) angeordnete Linsenvorrichtung (102) mit einer Linse (103);wobei die Linse (103) eine umlaufende Erhebung (104) aufweist, die als Abtropfkante wirkt, so dass Flüssigkeit, die sich an einer Seitenfläche des Füllstandradargeräts sammelt und in Richtung der Linse (103) läuft, an der Erhebung abtropft und nicht die Linse (103) erreicht; wobei die Linsenvorrichtung (102) einen zylindrischen Bereich (107) aufweist, der in die umlaufende Erhebung (104) mündet und welcher über die Hornantenne (101) gestülpt ist, um die Linsenvorrichtung (102) an der Hornantenne (101) zu befestigen.Level radar device, comprising: a horn antenna (101); a lens device (102) arranged at the opening of the horn antenna (101) and having a lens (103); the lens (103) having a circumferential elevation (104) which acts as a drip edge, so that liquid which collects on a side surface of the level radar device and runs towards the lens (103) drips off at the elevation and does not reach the lens (103); the lens device (102) having a cylindrical portion (107) terminating in the peripheral boss (104) and which is placed over the horn antenna (101) to attach the lens device (102) to the horn antenna (101).
Description
Gebiet der Erfindungfield of invention
Die Erfindung betrifft die Füllstandmesstechnik. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Füllstandradargerät mit einer Hornantenne, eine Linsenvorrichtung für ein Füllstandradargerät mit einer Hornantenne und eine Hornantenne für ein Füllstandradargerät.The invention relates to level measurement technology. In particular, the invention relates to a filling level radar device with a horn antenna, a lens device for a filling level radar device with a horn antenna, and a horn antenna for a filling level radar device.
Hintergrundbackground
Die Antennen von Füllstandradarmessgeräten können eine fokussierende Linse aufweisen, welche am Ausgang der Antenne angeordnet ist. Diese Linse kann auch dabei helfen, zu vermeiden, dass Flüssigkeit in das Innere der Antenne gelangt. Hierdurch wird das Innere der Antenne geschützt. Allerdings kann die sich auf der Linsenoberfläche absetzende Flüssigkeit dazu führen, dass sich die Eigenschaften der Antenne und damit die Messgenauigkeit des Füllstandmessgeräts verschlechtern.The antennas of level radar measuring devices can have a focusing lens which is arranged at the output of the antenna. This lens can also help prevent liquid from getting inside the antenna. This protects the inside of the antenna. However, the liquid that settles on the lens surface can lead to a deterioration in the properties of the antenna and thus in the measuring accuracy of the level measuring device.
Zusammenfassung der ErfindungSummary of the Invention
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Messgenauigkeit eines Füllstandmessgeräts mit einer mit einer Linse versehenen Hornantenne zu verbessern.It is an object of the present invention to improve the measurement accuracy of a level gauge having a lensed horn antenna.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.This object is solved by the features of the independent patent claims. Further developments of the invention result from the dependent claims.
Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft ein Füllstandradargerät mit einer Hornantenne. An der dem Füllgut zugewandten Öffnung der Hornantenne ist eine Linsenvorrichtung mit einer Linse angeordnet. Die Linse weist eine umlaufende Erhebung auf, die als Abtropfkante wirkt, sodass Flüssigkeit, die sich an einer Seitenfläche des Füllstandradargeräts sammelt und in Richtung der Linse läuft, an der Erhebung abtropft und nicht auf die Linse gelangt.A first aspect of the invention relates to a level radar device with a horn antenna. A lens device with a lens is arranged at the opening of the horn antenna facing the filling material. The lens has a peripheral elevation that acts as a drip edge, so that liquid that collects on a side surface of the level radar device and runs in the direction of the lens drips off the elevation and does not get onto the lens.
Die Linsenvorrichtung kann derart ausgeführt sein, dass sie das Innere der Hornantenne gegen die Außenwelt abdichtet. Hierfür kann ein Schraubgewinde in Kombination mit einem oder mehreren Dichtringen vorgesehen sein.The lens device can be designed in such a way that it seals the interior of the horn antenna from the outside world. A screw thread in combination with one or more sealing rings can be provided for this purpose.
Bei der Linse handelt es sich beispielsweise um eine konvexe oder bikonvexe Linse, die eine nach außen gewölbte Außenfläche aufweist. Diese Außenfläche zeigt in Richtung Füllgut, wenn das Füllstandradargerät installiert ist.The lens is, for example, a convex or biconvex lens that has an outwardly curved outer surface. This outer surface faces the product when the level radar is installed.
Die Wölbung der Außenfläche kann derart ausgeprägt sein, dass die Linse in Bezug auf die Abtropfkante vorsteht. Da die Abtropfkante im Verhältnis zur Linse eine verhältnismäßig geringe Höhe bzw. Längserstreckung (Anmerkung: Die „Längserstreckung“ läuft in Richtung der Hauptabstrahlrichtung der Antenne) aufweist, beeinflusst sie die Abstrahlcharakteristik der Antenne nicht oder nur geringfügig.The curvature of the outer surface can be pronounced in such a way that the lens protrudes in relation to the drip edge. Since the drip edge has a relatively small height or longitudinal extent in relation to the lens (note: the "longitudinal extent" runs in the direction of the main radiation direction of the antenna), it does not affect the radiation characteristics of the antenna or only slightly.
Beispielsweise weist die umlaufende Erhebung einen spitz zulaufenden Querschnitt auf. Die innenseitigen und außenseitigen Stirnflächen der umlaufenden Erhebung können jeweils konisch ausgebildet sein. Die innenseitige Stirnfläche kann insbesondere eine Fortsetzung der konischen Innenwandung der Hornantenne ausbilden, sich also (ggf. in einem gewissen Abstand) an die Innenwandung der Hornantenne anschließen.For example, the circumferential elevation has a cross section that tapers to a point. The inside and outside end faces of the peripheral elevation can each be conical. The inner end face can in particular form a continuation of the conical inner wall of the horn antenna, that is to say it can be connected (possibly at a certain distance) to the inner wall of the horn antenna.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung weist die Linsenvorrichtung einen zylindrischen Bereich auf, der in die umlaufende Erhebung mündet (diese bildet also die „Spitze“ des zylindrischen Bereichs). Der zylindrische Bereich ist ausgeführt, über die Hornantenne gestülpt zu werden, um die Linsenvorrichtung an der Hornantenne zu befestigen. Dies kann beispielsweise über eine Schraubverbindung erfolgen, oder aber auch über eine Schnappverbindung.According to one embodiment of the invention, the lens device has a cylindrical area which opens into the peripheral elevation (this therefore forms the “tip” of the cylindrical area). The cylindrical portion is designed to be slipped over the horn antenna to attach the lens assembly to the horn antenna. This can be done, for example, via a screw connection, or else via a snap connection.
Beispielsweise ist die Linsenvorrichtung einstückig hergestellt. Die Linse kann insbesondere aus Kunststoff bestehen und im Spritzgussverfahren hergestellt sein.For example, the lens device is made in one piece. The lens can in particular consist of plastic and can be produced by injection molding.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft eine Linsenvorrichtung für ein Füllstandradargerät, welche eine Linse aufweist. Wie bereits oben beschrieben weist die Linse eine umlaufende Erhebung auf, die als Abtropfkante wirkt, sodass Flüssigkeit, die sich an einer Seitenfläche des Füllstandradargeräts sammelt und in Richtung der Linse läuft, an der Erhebung abtropft und nicht die Linse erreicht.A further aspect of the invention relates to a lens device for a level radar device, which has a lens. As already described above, the lens has a peripheral elevation that acts as a drip edge, so that liquid that collects on a side surface of the level radar device and runs in the direction of the lens drips off the elevation and does not reach the lens.
Die Linsenvorrichtung kann darüber hinaus die oben und im Folgenden beschriebenen zusätzlichen Merkmale aufweisen.The lens device can also have the additional features described above and below.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft eine Hornantenne für ein Füllstandradargerät mit einer oben und im Folgenden beschriebenen Linsenvorrichtung.A further aspect of the invention relates to a horn antenna for a level radar device with a lens device described above and below.
Im Folgenden werden mit Verweis auf die Figuren Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben. Werden in der folgenden Figurenbeschreibung die gleichen Bezugszeichen verwendet, so bezeichnen diese gleiche oder ähnliche Elemente.Exemplary embodiments of the invention are described below with reference to the figures. If the same reference symbols are used in the following description of the figures, then these denote the same or similar elements.
Figurenlistecharacter list
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1 zeigt den unteren Bereich eines Füllstandradargeräts gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.1 shows the lower area of a level radar device according to an embodiment of the invention. -
2 zeigt eine vergrößerte Darstellung der Öffnung der Hornantenne eines Füllstandradargeräts gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.2 shows an enlarged view of the opening of the horn antenna of a level radar device according to an embodiment of the invention. -
3 zeigt den unteren Bereich eines Füllstandradargeräts gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung.3 shows the lower area of a level radar device according to a further exemplary embodiment of the invention. -
4 zeigt den unteren Bereich eines Füllstandradargeräts gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung.4 shows the lower area of a level radar device according to a further exemplary embodiment of the invention. -
5 zeigt den unteren Bereich eines Füllstandradargeräts gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung.5 shows the lower area of a level radar device according to a further exemplary embodiment of the invention.
Detaillierte Beschreibung von AusführungsbeispielenDetailed description of exemplary embodiments
Über die Hornantenne 101 ist eine Linsenvorrichtung 102 gestülpt, die sich im Wesentlichen aus einer bikonvexen Linse 103, einer umlaufenden Erhebung 104 und einem zylindrischen Bereich 107 zusammensetzt. Beispielsweise handelt es sich hierbei um ein einstückiges Bauteil, das aus einem Werkstück gedreht wird. Der zylindrische Bereich dient einerseits der Befestigung der Linsenvorrichtung am Füllstandradargerät und andererseits der Abdichtung des Inneren 111 der Hornantenne gegen die Außenwelt.A
Die Linse 103 weist eine gewölbte Innenfläche 109 und eine gewölbte Außenfläche 108 auf. Es können aber auch andere Linsenformen vorgesehen sein. Beispielsweise kann die Linse eine nach unten hin kegelförmig zulaufende Form aufweisen.The
Der umlaufende Rand bzw. die umlaufende Erhebung 104 weist einen dreieckigen Querschnitt mit einer innenseitigen Stirnfläche 105 und einer außenseitigen Stirnfläche 106 auf, die beispielsweise einen Winkel zwischen 45 und 90 Grad einschließen. Die innenseitige Stirnfläche 105 befindet sich auf derselben (kegelförmigen) Mantelfläche wie die kegelförmige Innenfläche 112 des Antennenhorns. Sie kann aber auch weiter außen angeordnet sei.The peripheral edge or the
Im oberen Bereich des zylindrischen Bereichs 107 der Linsenvorrichtung kann ein Gewinde 120 vorgesehen sein, um die Linsenvorrichtung mit dem Gehäuse des Füllstandradargeräts zu verbinden und diese daran zu befestigen. Zur Abdichtung zwischen der Linsenvorrichtung und dem Gehäuse 115 des Füllstandradargeräts können eine oder mehrere Dichtringe 113, 114 vorgesehen sein, welche sich beispielsweise oberhalb des Gewindes 120 befinden.A
Auch kann sich im unteren Bereich des konischen Bereichs ein Dichtring 115 befinden (vgl.
Aufgrund der umlaufenden Erhebung 104 um die Linse herum können Flüssigkeiten, die am Füllstandradargerät und insbesondere an der Antenne herunterlaufen, gezielt im Außenbereich der Linse 103 zum Abtropfen gebracht werden, sodass die Antenneneigenschaften im Abstrahlbereich der Linse durch Umwelteinflüsse möglichst wenig beeinflusst werden.Due to the
Mit der umlaufenden Erhebung in Form einer Abtropfkante an der Antenne soll verhindert werden, dass Flüssigkeiten, wie beispielsweise Regenwasser oder Kondensat, über die Linse 103 ablaufen. Damit wird erreicht, dass das Abstrahl- bzw. Empfangsverhalten der Linsenantenne möglichst wenig beeinflusst wird.The circumferential elevation in the form of a drip edge on the antenna is intended to prevent liquids, such as rainwater or condensate, from running off over the
Die
Der Endabschnitt der außenseitigen Stirnfläche 106 läuft vertikal auf die Spitze 302 zu. Der Verlauf der außenseitigen Stirnfläche 106 ist jedoch zunächst schräg nach außen gerichtet, im Gegensatz zum Ausführungsbeispiel der
Die innenseitige Stirnfläche 105 ist wie im Ausführungsbeispiel der
Auch im Ausführungsbeispiel der
Letztendlich sind also zwei Abtropfkanten 302, 305 vorgesehen. Die eine wird durch die zusammenlaufenden Flächen 106, 303 gebildet, und die andere durch die zusammenlaufenden Flächen 304, 105. Die Abtropfkante 302 befindet sich nach innen versetzt und unterhalb der Abtropfkante 305, so dass Wasser, welches am Gehäuse 107 nach unten läuft, zunächst an der Abtropfkante 305 abtropfen kann, und, falls dies nicht geschieht, weiter nach unten laufen kann zur Abtropfkante 302. Wie auch im Ausführungsbeispiel der
Im Ausführungsbeispiel der
Ergänzend sei darauf hingewiesen, dass „umfassend“ und „aufweisend“ keine anderen Elemente oder Schritte ausschließt und die unbestimmten Artikel „eine“ oder „ein“ keine Vielzahl ausschließen. Ferner sei darauf hingewiesen, dass Merkmale oder Schritte, die mit Verweis auf eines der obigen Ausführungsbeispiele beschrieben worden sind, auch in Kombination mit anderen Merkmalen oder Schritten anderer oben beschriebener Ausführungsbeispiele verwendet werden können. Bezugszeichen in den Ansprüchen sind nicht als Einschränkungen anzusehen.In addition, it should be noted that "comprising" and "having" do not exclude other elements or steps and the indefinite articles "a" or "an" do not exclude a plurality. Furthermore, it should be pointed out that features or steps that have been described with reference to one of the above exemplary embodiments can also be used in combination with other features or steps of other exemplary embodiments described above. Any reference signs in the claims should not be construed as limitations.
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