CN102798438B - 包括耐压馈通件的测量系统 - Google Patents

Abstract

所阐述的为一种操作分离装置（100），其用于填充度测量装置且包括用于内传导体的耐压馈通件（130）。该操作分离装置包括内传导体（110）、外传导体（120）、操作侧（140）、控制侧（150）和馈通件（130）。内传导体（110）包括第一锥形区域（170），和/或外传导体（120）包括第二锥形区域（180）。馈通件（130）包括第一锥形区域（170），和/或馈通件（130）由第二锥形区域（180）围绕，并且以此方式在内传导体（110）与外传导体（120）之间建立具有形状配合的连接。

Description

包括耐压馈通件的测量系统

交叉引用

本申请要求2011年5月26日提交的欧洲专利申请No.EP11,167,753.0以及2011年5月26提交的美国临时专利申请No.61/490,164的申请日的权益，这两项申请的公开内容就此通过参引并入本文中。

技术领域

本发明涉及填充度测量领域中的耐高压密封件。特别地，本发明涉及填充度测量装置的包括用于内传导体的耐压馈通件的操作分离装置，涉及填充度测量装置的用于将操作侧与控制侧相联接的联接器，并且涉及具有联接器的填充度测量装置。

背景技术

操作分离装置用于测量装置中以将操作侧与控制侧分离。通常，在操作侧上进行物理量的测量，其中，在操作侧上设置有用于测量待测量的物理量的适合的传感器。通常在控制侧上配置有控制电路或者评估电路，比如是用于设置在操作侧上的传感器的供能器。

根据要在操作侧上测量的物理量，例如在操作侧与控制侧相比为受压的情况下，对于操作侧而言有必要与控制侧例如通过压力密闭式分离而适当地分离。

US6,247,362B1示出一种高压操作分离装置，该高压操作分离装置包括内传导体、外传导体以及在内传导体与外传导体之间的压力密封件。该压力密封件包括细长的圆筒形形状，并且相应地，外传导体在沿着纵向轴线的方向上包括圆筒形内部开口，以便以操作分离装置的特性电阻抗不变的方式容纳圆筒形压力密封件。

在该布置中，操作侧与控制侧的分离因为压力密封件进入由附着引起的与内传导体和外传导体的连接而发生。

发明内容

可变得理想的是具有如下一种操作分离装置：该操作分离装置包括不需要影响操作分离装置的特性电阻抗的替代性压力密封件。

所阐述的为根据独立权利要求的特征的用于填充度测量装置的包括耐压馈通件的操作分离装置、用于填充度测量装置的联接器以及填充度测量装置。本发明的改善在从属权利要求中以及在以下描述中阐述。

根据本发明的第一方面，阐述了用于填充度测量装置的包括用于内传导体的耐压馈通件的操作分离装置，该操作分离装置包括内传导体、外传导体、操作侧、控制侧和馈通件。在该布置中，操作分离装置的纵向轴线从操作侧延伸向控制侧。内传导体包括第一锥形区域、和/或外传导体包括第二锥形区域。第一锥形区域和第二锥形区域在沿着操作分离装置的纵向轴线的方向上渐缩。在该布置中，馈通件包括第一锥形区域，和/或馈通件被第二锥形区域围绕，以便以这种方式在内传导体与外传导体之间建立具有形状配合的连接。

内传导体和外传导体适于将能量供给和控制信号从控制侧传送到操作侧，并适于将与通过传感器所获得的测量值相对应的电信号从操作侧传送到控制侧。

馈通件适于实现控制侧与操作侧之间的分离，特别地，适于抵消控制侧与操作侧之间的压力差。此外，馈通件适于使内传导体和外传导体彼此电绝缘。

馈通件可以包括适于导致电绝缘并适于抵消操作侧与控制侧之间的预定压力差的材料。特别地，这些材料能够为合成材料、玻璃或者复合材料。例如，馈通件为耐压玻璃馈通件。

馈通件以在内传导体、馈通件与外传导体之间建立具有形状配合的连接的方式与第一锥形区域和/或第二锥形区域相互作用。

这种具有形状配合的连接可以提高馈通件的耐压性。

如上文和下文所描述的操作分离装置可以包括位于内传导体上的第一锥形区域、或者位于外传导体上的第二锥形区域、或者位于内传导体上的第一锥形区域和位于外传导体上的第二锥形区域。

第一锥形区域和第二锥形区域可以特别是设计成使得第一锥形区域和第二锥形区域在沿着操作分离装置的纵向轴线的相同方向上渐缩。例如，第一锥形区域和第二锥形区域在沿着操作分离装置的纵向轴线从操作侧向控制侧的方向上渐缩。

然而，第一锥形区域和第二锥形区域也可以沿着操作分离装置的纵向轴线在反方向上渐缩。例如，第一锥形区域能够在从控制侧向操作侧的方向上渐缩，而第二锥形区域能够在从操作侧向控制侧的方向上渐缩。该设计能够在外传导体、馈通件与内传导体之间产生具有形状配合的改善的连接。

当然，第一锥形区域和第二锥形区域的相应的渐缩方向的颠倒可以是可能的。

第一锥形区域的锥角和第二锥形区域的锥角能够设定成使得操作分离装置的特性电阻抗在锥形区域内保持相同或者几乎相同。特别地，整个操作分离装置中的特性阻抗能够始终为50Ohm。然而，操作分离装置的特性阻抗也能够包括高达10%上下的偏差。

在操作分离装置的整个行程内特性电阻抗不变或者几乎不变在基于时域反射（TDR）的原理的测量装置的情况下可能特别重要，因为这些测量装置的测量精度很大程度上取决于整个测量装置的信号传送特性。

根据本发明的一个实施方式，第一锥形区域的锥角α小于第二锥形区域的锥角β。

相比于外传导体上的由于第二锥形区域的锥角β而产生的变化的情况，在内传导体上的由于第一锥形区域的锥角α而产生的变化可对操作分离装置的电阻抗造成更大的影响。

根据本发明的另外的实施方式，锥角α为1°，而锥角β为3°。

锥角α和锥角β当然也可以包括与上述角度尺寸不同的角度尺寸。例如，锥角α能够高达5°，而锥角β能够高达8°。在该布置中，锥角能够选择成使得操作分离装置的特性阻抗保持相同或者几乎相同。

根据本发明的另外的实施方式，操作分离装置的外传导体包括圆筒形区域。在该布置中，圆筒形区域在沿着操作分离装置的纵向轴线的方向上可与第二锥形区域邻接并且可包括比第二锥形区域小的内直径。由于圆筒形区域的内直径与第二锥形区域相比较小，因而产生了在操作分离装置的径向方向上延伸的面区域，该面区域以防止馈通件在沿着操作分离装置的纵向轴线的方向上从操作侧向控制侧运动的方式来与馈通件建立具有形状配合的连接。

换句话说，该面区域为介于圆筒形区域与第二锥形区域之间的台阶，该台阶位于外传导体的内侧上。在沿着操作分离装置的纵向轴线的方向上，在馈通件与控制侧之间具有面区域，即，成馈通件在从控制侧向操作侧的方向上被推靠于面区域的方式，并且因而建立具有形状配合的连接。正因为如此，操作分离装置的耐压性和密闭性能够进一步改善。

根据本发明的另外的实施方式，操作分离装置还包括填充件材料，该填充件材料设置在由内传导体、外传导体和馈通件限定的空隙中。

填充件材料可适于对由于圆筒形区域的内直径与第二锥形区域的内直径相比较小而产生的操作分离装置的特性电阻抗的任何变化进行补偿，使得操作分离装置的特性阻抗不变，即，跨越操作分离装置的整个行程，操作分离装置的特性阻抗都保持相同或者几乎相同。

特别地，填充件可以为介电常数比馈通件的介电常数小的材料。

玻璃馈通件的介电常数能够例如为4.9AsV^-1m^-1。例如，能够使用介电常数约为3.7AsV^-1m^-1、玻璃纤维含量为40%的聚苯硫醚（PPSGF40）。

由于馈通件和填充件的介电常数不同，因此尽管外传导体具有不规则的内部表面，仍能够实现在整个操作分离装置的范围上的恒定的特性阻抗。

根据本发明的另外的方面，阐述了填充度测量装置的用于将操作侧与控制侧相联接的联接器。

联接器包括如上文和下文所描述的操作分离装置以及操作连接部和控制连接部。

在该布置中，操作连接部能够适于测量环境的状况。例如，操作连接部可以为能够联接至加压容器的联接元件。

为此，操作连接部可以例如包括法兰或者螺纹。

控制连接部可以使得能够将能量供给部、评估单元和控制单元连接至联接器。

如上文和下文所描述的联接器可以特别有利地用于使用氨或者卤代烃——例如氟利昂——的应用的情况。

根据本发明的一个实施方式，操作分离装置以模块化的方式与操作连接部和控制连接部连接。

控制连接部、操作分离装置和操作连接部的模块化连接一方面在控制连接部与操作分离装置之间需要确定且不变的联接机构，另一方面在操作分离装置与操作连接部之间也需要确定且不变的联接机构。

有利地，联接器的元件的模块化使得能够利用具有不同的控制连接部和操作连接部的相同的操作分离装置，使得在测量环境改变或者连接至控制连接部的控制单元改变的情况下，能够使用不变的操作分离装置。

根据本发明的另外的方面，阐述了具有如上文和下文所描述的联接器的填充度测量装置。

根据本发明的一个实施方式，填充度测量装置为时域反射（TDR）测量装置。

根据本发明的另外的实施方式，填充度测量装置为填充度雷达。

下面参照附图描述本发明的示例性实施方式。

附图说明

图1示出根据本发明的示例性实施方式的操作分离装置。

图2示出根据本发明的另外的示例性实施方式的操作分离装置。

图3示出根据本发明的另外的示例性实施方式的操作分离装置。

图4示出根据本发明的示例性实施方式的联接器。

图5示出根据本发明的示例性实施方式的填充度测量装置的示意图。

图6示出根据本发明的另外的示例性实施方式的联接器。

图7示出根据本发明的另外的示例性实施方式的联接器。

具体实施方式

附图中的图示是示意性的并且不成比例。

如果在以下对附图的描述中使用了相同的附图标记，这些相同的附图标记表示相同或相似的元件。

图1示出根据本发明的示例性实施方式的操作分离装置100。操作分离装置100包括内传导体110、外传导体120和馈通件130。操作分离装置的纵向轴线160从操作侧140延伸到控制侧150。

内传导体110包括第一锥形区域170，而外传导体120包括第二锥形区域180。

此外，外传导体120包括圆筒形区域195。在该布置中，圆筒形区域195包括比第二锥形区域180小的内直径。因此，在圆筒形区域上，产生面区域198，馈通件130搁靠于面区域198。面区域198可以由环状平表面形成，该环状平表面垂直于纵向轴线160布置，因而在圆筒形区域195与第二锥形区域180之间形成台阶，馈通件130抵靠该台阶。该台阶防止馈通件130在向控制侧150的方向上被推动。

第一锥形区域170包括锥角α190，而第二锥形区域180包括锥角β191。第一锥形区域170和第二锥形区域180在沿着纵向轴线160从操作侧140向控制侧150的方向上渐缩。

馈通件130通过第一锥形区域170、第二锥形区域180和面区域198在内传导体110与外传导体120之间建立具有形状配合的连接，使得馈通件130不会在从操作侧140向控制侧150的方向上被推动。

锥角α、锥角β以及面区域198的范围能够根据馈通件的待实现的耐压性而改变。例如，以上各项能够设计成使得在操作侧上能够存在100bar至160bar的压力。

图2示出根据本发明的另外的示例性实施方式的操作分离装置100，其具有带有馈通件130的外传导体120和内传导体110。

在内传导体110的沿着操作分离装置的纵向轴线的行程上，内传导体110包括圆柱形形状。外传导体120包括具有锥角β191的第二锥形区域。

此外，图2示出由内传导体、外传导体和馈通件限定的空隙220。空隙220能够包括填充件210。

图3示出根据本发明的另外的示例性实施方式的操作分离装置100。该操作分离装置包括内传导体110、外传导体120和馈通件130。

与图2相比，图3示出位于内传导体110上的具有锥角α190的第一锥形区域。在该布置中，第一锥形区域从操作侧140向控制侧150渐缩。然而，如上文和下文描述的那样，第一锥形区域也能够在从控制侧向操作侧的方向上渐缩。

图2中示出的外传导体不包括锥形区域。

图1、图2和图3中示出的示例性实施方式各自示出在内传导体110与外传导体120之间建立具有形状配合的连接的馈通件130。

图4示出根据本发明的示例性实施方式的联接器400。

如上文和下文描述的那样，联接器400包括操作分离装置100、操作连接部410和控制连接部420，其中，控制单元（未示出）联接至控制侧150。

特别地，控制连接部420能够设计成封闭如上文和下文所述的包括填充件210的空隙220和操作分离装置。

操作连接部410能够通过螺纹、法兰、或者以考虑到测量环境的状况的一些其他方式且特别地以压力密闭的方式连接至测量环境，例如，连接至容器。

控制连接部420设计成将联接器连接至控制单元。

图5示出根据本发明的示例性实施方式的填充度测量装置500的示意图。

填充度测量装置500包括控制单元510、如上文和下文所描述的联接器400、以及测量单元520。

控制单元510能够设计成向联接器400供给能量，并能够包括评估电路和控制电路。

测量装置520能够为任意传感器，例如为适于时域反射的传感器。

图6示出根据本发明的另外的示例性实施方式的联接器400。

在操作侧140上，联接器400通过操作连接部410连接至同轴传感器。

在控制侧150上，联接器400通过控制连接部420连接至控制单元（未示出）。

同轴传感器根据时域反射的原理起作用并且适于例如对容器中的油位进行测量。同轴传感器的内传导体和外传导体通过联接器400、特别地通过操作分离装置100而被引导，并且被传导至控制单元。

图7示出根据本发明的另外的示例性实施方式的联接器400。

在操作侧140上，杆状探测器连接至联接器400的操作连接部410。杆状探测器引导为穿过联接器400的内传导体，而操作分离装置100被引导至控制单元，控制单元通过操作连接部420连接在操作侧150上。

在该示例性实施方式中，作为测量所必需的外传导体由操作连接部410表示，操作连接部410例如连接至导电容器，其中，容器也用作外传导体。

图6和图7示出联接器400的模块化设计。图示示出相同的操作分离装置100，在每种情况下都具有操作连接部410，所述操作连接部410连接有同轴探测器或者杆状探测器。

除此之外，其他探测器例如电缆探测器或者多杆探测器也可以连接至操作连接部。

操作连接部能够例如通过螺纹或者其他适合的连接机构连接至操作分离装置。该连接能够通过接合螺纹或者通过焊接部件——包括以不能拆卸的方式——来设计。

操作连接部能够例如通过螺纹、法兰或者另外的适合的连接机构连接至容器。

尤其在食品工业中，有各种常用的容器连接；例如，在食品工业中，测量装置通过螺纹式乳品联接器（dairycoupling）或者夹紧连接来附接。

对应于各种操作连接部，能够使用不同的控制连接部420。根据容器或者介质的温度，这些控制连接部能够例如设计成具有不同的长度以防止控制单元的热过载。

另外，应当指出的是，“包括”不排除其他元件或步骤，并且“一”或者“一个”不排除复数。此外，应当指出的是，参照以上示例性实施方式之一描述的特征或步骤还能够与上述其他示例性实施方式的其他特征或步骤结合使用。权利要求中的附图标记不解释为限制。

Claims (10)

1.一种操作分离装置(100)，所述操作分离装置(100)用于填充度测量装置且包括用于内传导体(110)的耐压的馈通件(130)，所述操作分离装置(100)包括：

所述内传导体(110)；

外传导体(120)；

操作侧(140)；

控制侧(150)；

所述馈通件(130)；

其中，

所述操作分离装置(100)的纵向轴线(160)从所述操作侧(140)向所述控制侧(150)延伸；

所述内传导体(110)包括第一锥形区域(170)，所述外传导体(120)包括第二锥形区域(180)；

所述第一锥形区域(170)和所述第二锥形区域(180)在沿着所述操作分离装置(100)的所述纵向轴线(160)从操作侧向控制侧的方向上渐缩；

所述馈通件(130)包括所述第一锥形区域(170)，和/或所述馈通件(130)由所述第二锥形区域(180)围绕，以便以这种方式在所述内传导体(110)与所述外传导体(120)之间建立具有形状配合的连接；

所述外传导体(120)包括圆筒形区域(195)；

所述圆筒形区域在沿着所述操作分离装置的所述纵向轴线的方向上邻接所述第二锥形区域；

所述圆筒形区域包括比所述第二锥形区域小的内直径；

所述圆筒形区域的面区域(198)与所述馈通件建立具有形状配合的连接，从而防止所述馈通件的在沿着所述操作分离装置的所述纵向轴线从所述操作侧向所述控制侧的方向上的运动；

所述面区域为介于所述圆筒形区域与所述第二锥形区域之间的台阶，所述台阶位于所述外传导体的内侧上，并且所述面区域在所述操作分离装置的径向方向上延伸。

2.根据权利要求1所述的操作分离装置(100)，

其中，所述第一锥形区域(170)的锥角α(190)小于所述第二锥形区域(180)的锥角β(191)。

3.根据权利要求2所述的操作分离装置(100)，

其中，所述锥角α(190)为1°，并且所述锥角β(191)为3°。

4.根据权利要求1至3中的任一项所述的操作分离装置(100)，

进一步包括填充件(210)；

其中，

所述填充件设置在空隙(220)中；

所述空隙由所述内传导体、所述外传导体和所述馈通件限定；

所述填充件对由于所述圆筒形区域的内直径与所述第二锥形区域的内直径相比较小而产生的所述操作分离装置的特性电阻抗的变化进行补偿，使得所述操作分离装置的特性电阻抗沿着所述纵向轴线没有显著变化。

5.根据权利要求4所述的操作分离装置(100)，

其中，所述填充件(210)包括比所述馈通件(130)的介电常数小的介电常数。

6.一种联接器(400)，用于填充度测量装置，以便将所述填充度测量装置的操作侧(140)与所述填充度测量装置的控制侧(150)相联接，所述联接器(400)包括：

根据权利要求1至5中的任一项所述的操作分离装置(100)；

操作连接部(410)；

控制连接部(420)。

7.根据权利要求6所述的联接器(400)，

其中，所述操作分离装置(100)以模块化的方式与所述操作连接部(410)和所述控制连接部(420)相连接。

8.一种填充度测量装置(500)，所述填充度测量装置(500)具有根据权利要求6或权利要求7所述的联接器(400)。

9.根据权利要求8所述的填充度测量装置(500)，

其中，所述填充度测量装置(500)为时域反射测量装置。

10.根据权利要求8所述的填充度测量装置(500)，

其中，所述填充度测量装置为填充度雷达。