CN105203182B - 用于填充高度测量仪的终端元件和填充高度测量仪 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于填充高度测量仪的终端元件和填充高度测量仪，具体而言，描述和示出了用于根据行进时间方法工作的填充高度测量仪(3)的导体装置(2)的终端元件(1)。本发明的目的在于提出一种作为现有技术备选方案的终端元件。该目的关于所讲述的终端元件(1)由此来实现，即在第一柱体元件(11)和第二柱体元件(12)之间布置有承载元件(13)并且在承载元件上布置有阻抗匹配部件(15)。此外本发明涉及一种填充高度测量仪(3)。

Description

用于填充高度测量仪的终端元件和填充高度测量仪
技术领域
本发明涉及一种用于根据行进时间方法(Laufzeit-Verfahren)工作的填充高度测量仪(Füllstandmessgerät)的导体装置的终端元件(Abschlusselement)。此外本发明涉及一种根据行进时间方法工作的填充高度测量仪，其带有至少由外导体和内导体形成的用于引导电磁信号的导体装置。
背景技术
对于根据行进时间方法来工作的填充高度测量仪而言，通过由沿着导体装置来引导的电磁信号评价行进时间，来应用所谓的TDR-测量原理(Time Domain Reflectometry，时域反射技术)。信号在此沿着导体装置-或尤其沿着形成导体装置的两个导体中的至少一个-在其填充高度应被获取的介质的表面的方向上被发出。如果信号碰到介质的表面上，则信号在该处被部分地反射。然后可由被反射的信号的发出与接收之间的行进时间测定介质的填充高度。微波信号的这种引导的大的优点在于，变化的周围环境条件(例如上升的或下降的周围环境压力、上升的或下降的温度)不影响测量精确性且此外信号的行进时间不依赖于介质的介电常数。
导体至少具有固定端部(利用该固定端部使导体固定在接口或法兰处)以及自由的朝向介质的端部。导体经由接口与电子设备相连接，该电子设备产生待传递的信号且接收及评价被反射的信号。
在所描述的填充高度测量仪中存在所谓的“死区(Totzone)”，其表示介质的这样的填充高度区域，即在该填充高度区域中测量是不可行的或者仅在大的不精确性情况下是可行的。“死区”的原因在于用于传导信号的导体组件的阻抗跃变(Impedanzsprüngen)，其由于机械结构或由于几何条件而出现。
在此区分在这样的区域(即在其中导体组件被引入到容器中)中的“上死区”与在自由端部处的“下死区”。
为了对付上死区的问题，有时设置成导体组件由两个导体组成，其中，一个导体同轴地围绕另一导体。这样的同轴导体的好处是阻抗在其几何伸延上保持不变。此外这样的导体通常还可容易与在导体组件之后连接的电子设备的阻抗匹配，该阻抗常常是50欧姆。
对于导体装置的自由端部在现有技术中已知的是，设置阻抗匹配部件、终端电阻或由不同的电气构件(电阻、电容、线圈等)组成的阻抗匹配网络。例如参照文件EP2711673A1、DE10043838A1或EP2154496A1。尤其在文件EP2711673A1中设置成，内导体通过端部件被延长并且终端电阻处于用作导体的端部件中。
用于阻抗匹配的元件在此位于导体装置的自由端部的区域中且因此还受制于工艺条件。
发明内容
本发明的目的在于，提出一种作为现有技术备选方案的终端元件。
根据本发明的终端元件(对于这种终端元件而言解决了前面所推出和所指出的目的)首先且主要地特征在于，在第一柱体元件和第二柱体元件之间布置有至少一个承载元件且在承载元件上布置有至少一个阻抗匹配部件。
第一和第二柱体元件设计成基本上为柱状，其中基体横截面例如是圆形或多边形。在一种设计方案中至少一个柱体元件的侧边设有凹口和/或外翻部(Ausstülpung)。然而总体上产生柱状的整体印象，其中通常可这样来理解柱体，即高度大于基面的延伸量。在一种设计方案中至少一个柱体元件在至少一个端侧处具有带有比表示相应的柱体元件的柱体更大或更小的外周缘的底座。
在一种设计方案中第一和/或第二柱体元件可导电。在一种设计方案中第一和第二柱体元件导电地相互连接。如果相应地至少第一柱体元件导电地与导体装置的导体相连接，则导体的电磁信号还经由两个柱体元件来传递。备选地仅一个柱体元件与导体装置的导体相连接。
如果在安装的状态下两个柱体元件是内导体的延长部或一种端部件，则承载元件上的该至少一个阻抗匹配部件处于该延长部外部且尤其还相对于内导体的纵轴线处于侧向。
承载元件在一种设计方案中实施为电路板且在另一设计方案中具有至少一个电路板。
阻抗匹配部件在一种设计方案中是至少一个电气构件且在另一设计方案中形成匹配网络的一部分。
一种设计方案在于：设置有杯状元件(Becherelement)；杯状元件具有用于至少部分地容纳第一柱体元件的凹口；杯状元件具有与凹口毗邻的带有内周缘的内部空间；以及承载元件布置在杯状元件的内部空间中。
在一种设计方案中杯状元件设计成旋转对称。在另一设计方案中杯状元件具有连贯的凹口。在另一设计方案中杯状元件的内部空间设计成基本上为圆柱状。
在一种设计方案中设置有插塞元件。插塞元件具有用于至少部分地容纳第二柱体元件的凹口。
在一种设计方案中杯状元件与插塞元件固定地相互连接。这例如通过焊接、粘接或螺纹连接实现。在此产生形状和/或力配合的连接。
如果杯状元件和插塞元件固定地相互连接，则其保护承载元件和尤其至少一个阻抗匹配部件。对于在阻抗匹配部件和导体装置的导体之间的连接可设置有合适的结构。
此外总体上产生了紧凑的终端元件，其可已装配好且然后仅还必须与导体装置连接在一起或者定位在一起。因此明显地简化填充高度测量仪的制造。
在一种设计方案中插塞元件具有布置在杯状元件的内部空间中的中心区段。在一种设计方案中插塞元件实施成旋转对称。在另一设计方案中插塞元件具有连贯的凹口。
在一种设计方案中插塞元件具有支承区段，其中，支承区段的外周缘大于杯状元件的内部空间的内周缘。在一种设计方案中支承区段邻接在中心区段处。
在一种设计方案中阻抗匹配部件布置在承载元件的远离插塞元件的侧边上。由此阻抗匹配部件位于杯状元件的底部和承载元件之间。此外插塞元件还位于承载元件之上。阻抗匹配部件优选地位于柱体元件的外部且此外优选地取决于承载元件的设计方案和布置方案而相对于柱体元件布置在侧边。
在一种设计方案中设置成第一柱体元件具有至少一个盲孔。在备选的或补充的设计方案中设置成第二柱体元件具有至少一个盲孔。
一种设计方案在于，在第一柱体元件和杯状元件之间设置有用于至少一个密封元件的凹口。该密封元件例如是O形环。补充的或备选的设计方案在于，在第二柱体元件和插塞元件之间设置有用于至少一个密封元件的至少一个凹口。
在这两个设计方案中分别设置有至少一个凹口以用于容纳至少一个密封元件。在此通过密封元件来密封在柱体元件和相应周围的构件(即杯状元件或插塞元件)之间的过渡部。
在一种设计方案中，第一柱体元件和第二柱体元件布置成彼此对齐且关于承载元件镜像对称。
根据另一教导，本发明涉及一种根据行进时间方法工作的填充高度测量仪，其带有至少由外导体和内导体形成的用于引导电磁信号的导体装置，该填充高度测量仪的特征至少在于，在导体装置的自由端部处布置有根据上面所解释的设计方案中的一种的终端元件。
在一种设计方案中设置成第一柱体元件经由销状元件与内导体电接触。此外，第二柱体元件经由固定元件与定位元件(Fixierelement)相连接。此外定位元件经由至少另一固定元件与外导体相连接。最后为了阻抗匹配阻抗匹配部件与内导体和外导体电接触。
在一种设计方案中定位元件经由两个固定元件(其例如为螺栓)与外导体相连接。
定位元件在一设计方案中设计成类似条带或梁且备选地实施成基本上类似盘碟。
在一种设计方案中外导体在自由端部的区域中至少部分地在终端元件的方向上倾斜。
附图说明
具体而言存在设计和改进根据本发明的终端元件和根据本发明的填充高度测量仪的多个可能性。对此参考接下来结合附图对实施例进行的描述。在附图中：
图1显示了穿过填充高度测量仪的示意性图示的剖面；
图2显示了穿过示意性示出的在第一方案中的终端元件的剖面；
图3显示了穿过在第二方案中的终端元件的剖面，
图4显示了在图3中示出的终端元件的一部分的立体图示，以及
图5显示了穿过填充高度测量仪的放大的截段的剖面。
具体实施方式
在图1中示出了用于填充高度测量仪3的导体装置2的终端元件1。
通过评价沿着导体装置2传播的电磁信号的行进时间实现填充高度测量。在此外导体4同轴地包围内导体5。
在外导体4中存在孔6，介质可通过该孔渗入到空腔7中围绕着内导体5。
在应用中通常自由端部8朝向在此未示出的介质。在相对而置的固定端部9处设置有接口10以用于例如固定在包含介质的容器的壁处。
图2显示了穿过根据第一设计方案的终端元件1的剖面。
第一柱体元件11和第二柱体元件12彼此对齐地布置在中间且在安装的状态下尤其是内导体的延长部。在两者之间存在承载元件13，在其中间存在开口14且两个柱体元件11,12关于该承载元件镜像对称地布置。
柱体元件11,12在此沿着终端元件1的纵轴线延伸。
在承载元件13上存在用作外导体和内导体的阻抗匹配的两个阻抗匹配部件15。
承载元件13处于杯状元件16内部，该杯状元件具有连贯的凹口17以及与之毗邻的内部空间18。内部空间18在此基本上设计成圆形的空心柱体，其中阻抗匹配部件15处于杯状元件16的底部和承载元件13之间。阻抗匹配部件15由此还相对于终端元件1的纵轴线布置在侧边。
通过插塞元件19来遮盖或封闭杯状元件16，该插塞元件具有用于第二柱体元件12的凹口20且该插塞元件通过中心区段21插入在杯状元件16中。
与中心区段21邻接地设置有支承区段22，该支承区段的外直径相应于与其邻接的杯状元件16的外直径且因此与杯状元件对齐地结束。
插塞元件19在支承区段22的区域中与杯状元件16借助于激光焊接来焊接在一起。因此终端元件1形成紧凑的且自身闭合的单元，其仅还必须被安装到填充高度测量仪的导体装置中。
此处凸起部还邻接到插塞元件19的支承区段22处。
在柱体元件11,12中间分别设置有盲孔23，其在此分别具有内螺纹。
为了密封在柱体元件11和杯状元件16之间的过渡部以及在柱体元件12和插塞元件19之间的过渡部，两个柱体元件11,12在其侧边处分别具有两个圆形的环绕的凹口24，在其中分别设置有作为密封元件25的O形环。
关于材料选择，柱体元件11,12在此由钢或通常由可导电的材料制成且杯状元件16和插塞元件19分别由作为电绝缘材料的示例的聚醚醚酮(PEEK)制成。
在图3中示出了终端元件的另一方案，其与在图2中所示的方案非常相似。因此舍去对相同的元件的描述。
柱体元件11,12在此没有侧向的凹口并且代替地分别由保持元件26围绕且与保持元件通过激光焊接相连接。保持元件26在内部具有连贯的圆柱形的形状且在外部具有由凸部与凹口组成的交替的结构。在此保持元件26设计成旋转对称且匹配地接合到杯状元件16或插塞元件19中。
图4显示了图3中的终端元件1的两个柱体元件11,12和承载元件13。
在此在第一柱体元件11处可看出在变窄部之下的底座，该变窄部邻接到在此平坦延伸的外柱形凸肩处。
环形的承载元件13在外边缘和内边缘处分别包括接触面27，两个阻抗匹配部件15与该接触面导电地相连接。
在图5中示出了，终端元件1如何与导体装置2相连。
在第一柱体元件11的盲孔23中存在销状元件28，其用于内导体5的电接触。
在第二柱体元件12的盲孔23中设置有以螺栓形式的固定元件29，其中在终端元件1和固定元件29之间存在以梁形式的定位元件30。定位元件30侧向延伸直至外导体4，在该处两个另外的固定元件29实现定位。
两个柱体元件11,12在所示的方案中是内导体5的延长部，其中阻抗匹配部件位于该延长部之外且在此甚至垂直于纵轴线。

Claims (15)

1.一种用于根据行进时间方法工作的填充高度测量仪(3)的导体装置(2)的终端元件(1)，其特征在于，在可导电的第一柱体元件(11)和可导电的第二柱体元件(12)之间布置有设计成电路板的或具有电路板的至少一个承载元件(13)，并且在所述承载元件(13)上布置有至少一个阻抗匹配部件(15)，其中所述承载元件(13)与所述阻抗匹配部件(15)导电连接。
2.根据权利要求1所述的终端元件(1)，其特征在于，设置有杯状元件(16)，该杯状元件(16)具有凹口(17)以用于至少部分地容纳所述第一柱体元件(11)，所述杯状元件(16)具有邻接到所述凹口(17)处的带有内周缘的内部空间(18)，并且所述承载元件(13)布置在所述杯状元件(16)的所述内部空间(18)中。
3.根据权利要求2所述的终端元件(1)，其特征在于，设置有插塞元件(19)并且所述插塞元件(19)具有凹口(20)以用于至少部分地容纳所述第二柱体元件(12)。
4.根据权利要求3所述的终端元件(1)，其特征在于，所述插塞元件(19)具有布置在所述杯状元件(16)的所述内部空间(18)中的中心区段(21)并且所述插塞元件(19)具有支承区段(22)，其中所述支承区段(22)的外周缘大于所述杯状元件(16)的所述内部空间(18)的内周缘。
5.根据权利要求3或4所述的终端元件(1)，其特征在于，在所述第一柱体元件(11)和所述杯状元件(16)之间和/或在所述第二柱体元件(12)和所述插塞元件(19)之间设置有用于至少一个密封元件(25)的至少一个凹口(24)。
6.根据权利要求3或4所述的终端元件(1)，其特征在于，所述阻抗匹配部件(15)布置在所述承载元件(13)的远离所述插塞元件(19)的侧边上。
7.根据权利要求1至4中任一项所述的终端元件(1)，其特征在于，所述第一柱体元件(11)和/或所述第二柱体元件(12)具有至少一个盲孔(23)。
8.根据权利要求1至4中任一项所述的终端元件(1)，其特征在于，所述第一柱体元件(11)和所述第二柱体元件(12)彼此对齐地且关于所述承载元件(13)镜像对称地布置。
9.根据权利要求2所述的终端元件(1)，其特征在于，所述杯状元件(16)构造成旋转对称的。
10.根据权利要求2所述的终端元件(1)，其特征在于，所述杯状元件(16)的凹口(17)构造成连贯的。
11.根据权利要求2所述的终端元件(1)，其特征在于，所述内部空间(18)构造成基本上圆柱形的。
12.根据权利要求3所述的终端元件(1)，其特征在于，所述插塞元件(19)构造成旋转对称的。
13.根据权利要求3所述的终端元件(1)，其特征在于，所述插塞元件(19)的凹口(20)构造成连贯的。
14.一种根据行进时间方法工作的填充高度测量仪(3)，带有至少由外导体(4)和内导体(5)形成的用于引导电磁信号的导体装置(2)，其特征在于，在所述导体装置(2)的自由端部(8)处布置有根据权利要求1至13中任一项所述的终端元件(1)。
15.根据权利要求14所述的填充高度测量仪(3)，其特征在于，所述第一柱体元件(11)经由销状元件(28)与所述内导体(5)电接触，所述第二柱体元件(12)经由固定元件(29)与定位元件(30)相连接，所述定位元件(30)经由至少另一固定元件(29)与所述外导体(4)相连接，并且所述阻抗匹配部件(15)与所述内导体(5)和所述外导体(4)电接触。
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