CN105765355A - 具有张紧的内导体的同轴探头 - Google Patents

Abstract

提出一种用于时域反射料位测量设备的同轴探头，所述同轴探头的内导体在使用牵引元件的条件下相对于外导体张紧。牵引元件例如圆盘状地构成并且具有内螺纹，所述内螺纹拧紧到内导体的端部上的外螺纹上。以这种方式能够减少间隔件的数量。

Description

具有张紧的内导体的同轴探头

技术领域

本发明涉及时域反射料位测量，也以名称TDR料位测量已知。尤其本发明涉及一种用于时域反射料位测量设备的同轴探头以及一种具有这种同轴探头的料位测量设备。

背景技术

TDR料位测量设备具有同轴探头，所述同轴探头基本上由外导体和同中心地设置在外导体中的内导体构成。所述纵向延伸的探头伸入填料中并且由安装在同轴探头的上端部上的测量电子装置通过探头朝填料方向发送测量信号。所述测量信号尤其在填料表面上反射并且又向上沿着轴向探头发回，直至其随后由测量电子装置接收。

内导体借助于间隔件相对于外导体以一定间距保持和固定。

每个间隔件不仅能够引起测量信号的运行时间偏差，所述运行时间偏差引起测量值与填料表面的偏差，而且也能够引起发射信号的反射，这能够影响测量精度。

发明内容

本发明的一个目的是提高同轴探头的测量精度。

所述目的通过独立权利要求的特征实现。本发明的改进方案从实施例的下面的描述和从属权利要求中得到。

本发明的第一方面涉及一种用于时域反射料位测量设备的同轴探头。探头具有外导体和与外导体同轴地设置的内导体。此外设有一种牵引元件，所述牵引元件安装在内导体的一个端部上，以便将内导体相对于外导体张紧。

例如，牵引元件在内导体上牵引并且同时压向外导体，以便产生张紧力。

在理想情况下，因此能够完全弃用间隔件，因为内导体相应强地相对于外导体张紧并且不必沿着其纵向延伸固定。在内导体的上端部和下端部上的固定是足够的。

根据本发明的一个实施方式，牵引元件、外导体和内导体共同作用，使得在内导体相对于外导体张紧之后内导体能够在稍后的时间点再次相对于外导体再张紧。当通过牵引元件施加到内导体上的牵引力例如由于内导体膨胀而随着时间的推移减小时，这尤其是有利的。

对此替选或附加地，在每个所描述的实施方式中能够提出，通过弹簧元件的弹力引起内导体相对于外导体张紧。在这种情况下，至少在内导体的长度仅不明显地改变的情况下能够省去后续的再张紧。

根据本发明的一个实施方式，牵引元件设置在同轴探头的下端部上，其中同轴探头的下端部是在按照规定地使用同轴探头时首先与填料接触的端部。同轴探头的另外的上端部与料位测量设备的电子装置连接。因为张紧发生在测量探头的下端部上，所以在探头长度上既不显著地影响如在使用间隔件时的测量精度也不限制探头的测量范围，例如在探头的测量范围中的部位上导电连接的情况下那样。

根据本发明的另一实施方式，牵引元件具有内螺纹，其中内导体具有外螺纹，牵引元件的内螺纹能够拧紧到所述外螺纹上以将内导体相对于外导体张紧。

内导体的下端部能够实心地且例如销状地构成，例如以螺栓形式构成。

根据本发明的另一实施方式，牵引元件具有比外导体更大的外直径，使得所述牵引元件在将内导体相对于外导体张紧时碰撞到外导体的下边缘。牵引元件的外直径也能够比外导体的内直径略大地构成。在此情况下，所述牵引元件在将内导体相对于外导体张紧时也碰撞到外导体的下边缘。例如牵引元件与外导体的外壁对齐，所以具有与外导体相同的外直径。

所述牵引元件例如能够焊接在外导体上并且由与外导体相同的材料构成。所述牵引元件也能够由绝缘材料构成。在此情况下，所述牵引元件例如粘接到外导体上。

根据本发明的一个实施方式，牵引元件具有圆形的横截面。

根据本发明的另一实施方式，牵引元件圆盘状地构成。牵引元件的圆盘状的构成方式能简单且成本低地制造。

根据本发明的另一实施方式，牵引元件具有锥形的区域，所述锥形的区域在将内导体相对于外导体张紧时碰撞到外导体的下边缘，以便将内导体定心。

也能够提出，牵引元件具有两个圆柱形的区域，其中圆柱形的第一区域设置在所述牵引元件的上端部上，所述第一区域具有对应于外导体的内直径的外直径。紧接于所述第一区域，设置有圆柱形的第二区域，所述第二区域的外直径对应于外导体的外直径或者至少大于外导体的内直径。

在所述两个圆柱形的区域之间构成的阶梯部用于在将内导体相对于外导体张紧时将牵引元件支撑到外导体上。

根据本发明的另一实施方式，牵引元件具有带有外螺纹的销状的上部区域，其中内导体具有内螺纹，牵引元件的销状的上部区域能够拧紧到所述内螺纹中以将内导体相对于外导体张紧。

在此要指出的是，牵引元件能够一件式地然而例如也能够多件式地构成。在多件式地构成的情况下，第一件用于将牵引元件支撑在外导体上以及第二件用于将牵引元件拧紧到内导体上或内导体中。在这种情况下，其他部件例如以螺栓、螺丝或具有螺母的螺纹销钉的形式构成，所述其他部件引导穿过所述第一部件。

根据本发明的另一实施方式，牵引元件具有螺丝，所述螺丝能够拧紧到内导体的内螺纹中以将内导体相对于外导体张紧。

根据本发明的另一实施方式，牵引元件具有中部区域，从所述中部区域起一个或多个腹板向外延伸，以便牵引元件在将内导体相对于外导体张紧时支撑到外导体的下边缘上。

例如能够设有交叉设置的四个腹板。

根据本发明的另一实施方式，牵引元件具有孔，以便实现流体交换或者说在外导体的内部区域和外导体的周围环境之间交换待测量的介质。

根据本发明的另一方面，提出一种具有上文和下文中所描述的同轴探头的料位测量设备。

在下文中参考附图描述本发明的实施例。

如果在下面的附图说明中使用相同的附图标记，那么这些附图标记表示相同的或类似的元件。然而，相同的或类似的元件也能够由不同的附图标记表示。

附图说明

图1示出贯穿时域反射料位测量设备的同轴探头的横截面。

图2示出通过使用这种探头所接收到的接收信号。

图3示出根据本发明的一个实施例的同轴探头的下部区域的横截面图。

图4示出根据本发明的另一实施例的同轴探头的下部区域的横截面图。

图5示出根据本发明的另一实施例的同轴探头的下部区域的横截面图。

图6示出根据本发明的一个实施例的同轴探头的横截面视图。

图7示出根据本发明的另一实施例的同轴探头的下部区域。

图8示出根据本发明的另一实施例的同轴探头的下部区域。

图9示出根据本发明的另一实施例的同轴探头的下部区域。

图10示出具有根据本发明的另一实施例的同轴探头的料位测量设备。

图11示出具有根据本发明的一个实施例的料位测量设备的储料箱。

图12示出根据本发明的另一实施例的同轴探头的下部区域。

图13示出根据本发明的另一实施例的同轴探头的下部区域。

图14示出根据本发明的另一实施例的同轴探头的下部区域。

具体实施方式

本发明描述一种通过结合同轴探头进行引导的微波来改进料位测量(TDR测量)的可行性。图10示出具有相应的同轴探头的料位测量设备。用于料位测量的同轴探头基本上由具有孔1002的外导体101和内导体102构成，其中在需要时用间隔件100以机械的方式确保在内导体和外导体之间的所需的间距。在下文中，探头端部1004也称作下端部。

在探头起始处存在具有用于(例如借助于旋入螺纹1001)安装在容器中的可行性的耦联装置以及具有电子装置1000的壳体。为了实现在同轴探头中在内导体102和外导体101之间的为了测量所需的间距并且即使在机械应力(在介质中例如由于搅拌器而引起的振动、涡流)下也维持所述间距，以一定的间距在同轴导体中安装机械的、不传导的结构，所谓的间隔件100(也参见图1)。

所述间隔件防止在同轴探头的内导体和外导体之间的短路。短路会严重影响测量和使其失真。间隔件的数量设计为，使得内导体102和外导体101彼此间具有限定的最小间距。根据间隔件100的例如材料、形状、大小或数量或多或少程度地影响测量的精度。每个间隔件100除了运行时间偏差以外也引起发射信号的反射200，这影响测量精度(参见图2)，所述运行时间偏差引起测量值与填料表面的偏差。

本发明的目的是，能够通过探头的相应的结构将至今为止所需的间隔件100的数量降低到最小值或者在理想情况下完全弃用所述间隔件。

减少所需的间隔件100应通过下述方式实现：将两个导体(内导体102和外导体101)相对于彼此张紧。由于这两个导体沿着探头产生彼此相反的力，整个探头的结构变得更加稳定。此外，内导体102能够通过相互的牵引而不十分接近外导体101。这具有下述目的，在整个探头长度上需要较少的间隔件或完全不需要间隔件100，这再次有利于测量精度。

张紧根据图3-5发生在测量探头的下端部上，因为由此测量范围不受限制。

视为本发明的主要方面的是，同轴探头，所述同轴探头根据附图由内导体和外导体组成的且用作用于TDR测量的测量探头，其特征在于，内导体和外导体机械地相对于彼此张紧进而相对于彼此施加力，以便即使在探头受机械应力时内导体和外导体也能够不接触。

为了实现将两个导体相对于彼此张紧，提出不同的实施例。

内导体102例如能够在探头端部上设有螺纹(301)，相应的配合件能够拧紧到所述螺纹上，如这在图3中示出的那样。

作为配合件例如可能是一种(能考虑为具有/不具有固定环/垫圈等的)螺母300，其具有比外导体101更大的直径，因而所述螺母在拧紧到内导体102上时安置在外导体101上进而产生到内导体102上的所需的牵引。对此的前提当然是，外导体以及内导体牢固地与探头的耦联装置(工艺连接件)连接。由此，依照根据本发明的结构仅能够将内导体和外导体彼此张紧。

代替用于拧紧的简单的螺母，相应的配合件300的略微锥形的形状也是有利的，使得所述配合件更深地伸到外导体(101)中并且将内导体(102)附加地居中地定心(参见图4)。

将两个导体相对于彼此张紧的另一可行性可以是，内导体102在探头端部处设有在内导体102中的内螺纹502，如这在图5中概略地示出。作为外导体101的匹配的配合件能够设有一种板300，因此所述板与(能构成为具有/不具有固定环/垫圈等的)螺丝501共同地形成在两个导体之间所需的牵引力。在此，配合件的锥形的形状也是可行的，如其从图4中得到的。

所述板300不仅直接是外导体101的部件(例如焊接在端部上)或者作为额外的构件与螺丝501共同地固定。

能够提出，牵引元件、外导体和内导体共同作用，使得在将内导体相对于外导体张紧之后内导体能够在随后的时间点再次相对于所述外导体再张紧。

这例如能够如下实现：使内导体能够比对于开始时的预紧所需的那样更进一步深入地拧入到牵引元件中。对此的示例在图3和4中示出，其中能看到的是，如果应需要后续的再张紧，那么内导体的外螺纹还能够进一步拧入到牵引元件中。作为图5的实施例的改进方案能够提出，内导体102在相对于外导体张紧之后不碰撞到牵引元件的板300上，使得在这种情况下后续的再张紧也是可行的。

也能够提出，由于弹簧元件的弹力而引起内导体相对于外导体的张紧。在这种情况下，至少在内导体的长度仅不明显改变的情况下，省去后续的再张紧。

弹簧元件能够安装在同轴导体的长度之内的任意部位处。弹簧安装为，使得其在内导体上施加牵引力以及在外导体上施加压力。在图12的实施例中，弹簧元件1201安装在内导体102的下端部上。内导体能够中断并且弹簧元件安装在内导体的两个部分之间。弹簧元件在此处于应力下并且在内导体上施加牵引力。

与此相反，弹簧元件也能够固定在同轴探头103的外导体101上，这在图13中示出。然而，在此弹簧元件1301压向牵引元件300。也能够设有多个这种弹簧元件，所述弹簧元件设置在外导体的横截面上(即在圆形轨道上)。

此外，能够将两个装置彼此组合，即既设有牵引元件也设有压力弹簧元件。导体的张紧能够以不电绝缘的方式实现为在探头的端部上的短路或者以绝缘的方式实现为敞开的端部，因为这对确定中间值不具有明显的影响，因为在这两种情况下由同轴探头的端部对测量范围限界。

由此，待测量的料位在测量容器中和在测量探头之内具有相同的水平，至今为止外导体101设有不同的孔(例如钻孔)。为了实现直至探头端部的所述料位匹配而可行的是，在内导体102和外导体101之间的(之前称作板/配合件/螺母)的连接件300也设有(例如呈钻孔形式的)孔801，由此填料能够通过所述连接件300。这在图8中示出。

另一可行性是，连接件300以其他形式，例如构造为具有一个或多个腹板702、703、704、705的十字形或星形，所述腹板例如从具有内螺纹的销状的区域701向外延伸。这在图7中示出。

星形的实施方案实现填充介质的提高的流量，因为星的腹板例如能够通过使用金属线而非常薄地实现。如果腹板构成为具有圆形的横截面，那么在该处仅能够非常困难地存放填充介质，这是星形的另一优点。

图14示出将内导体相对于外导体定心的另一可行性。连接件300的翻边(Umschlag)或边缘1401在此形状配合地套到外导体上进而将连接件和内导体固定在固定的位置上。连接件300的实施方式也能够在此采用任意形式(星、板、……)。

类似的效果能够通过附加的或额外存在的孔900在外导体101的端部上得到(参见图9)，所述孔例如具有狭缝或钻孔的形式。

图11示出储料箱1101，所述储料箱具有填料1102并且在所述储料箱中安装根据本发明的一个实施例的料位测量设备1003。料位测量设备用于确定料位1104。

补充要指出的是，“包括”和“具有”不排除其他元件或步骤并且“一个”不排除多个。此外要指出的是，参照上述实施例描述的特征和步骤也能够以与其他上述实施例的其他特征或步骤组合的方式应用。在权利要求中的附图标记不视为受限制的。

Claims (15)

1.一种用于时域反射料位测量设备(1003)的同轴探头(103)，所述同轴探头具有：

外导体(101)；

与所述外导体同轴地设置的内导体(102)；

牵引元件(300，501)，所述牵引元件安装在所述内导体的端部上，以便将所述内导体相对于所述外导体张紧。

2.根据权利要求1所述的同轴探头(103)，

其中所述牵引元件(300，501)设置在所述同轴探头的下端部(1004)上，

其中所述下端部是在按照规定地使用所述同轴探头时首先与填料(1102)接触的端部。

3.根据上述权利要求中任一项所述的同轴探头(103)，

其中所述牵引元件(300，501)具有内螺纹；

其中所述内导体(102)具有外螺纹，所述牵引元件的所述内螺纹能够拧紧到所述外螺纹上，以将所述内导体相对于所述外导体(101)张紧。

4.根据上述权利要求中任一项所述的同轴探头(103)，

其中所述牵引元件(300，501)具有比所述外导体(101)更大的直径，使得所述牵引元件在将所述内导体(102)相对于所述外导体张紧时碰撞到所述外导体的下边缘(111)。

5.根据上述权利要求中任一项所述的同轴探头(103)，

其中所述牵引元件(300，501)具有圆形的横截面。

6.根据上述权利要求中任一项所述的同轴探头(103)，

其中所述牵引元件(300，501)圆盘状地构成。

7.根据上述权利要求中任一项所述的同轴探头(103)，

其中所述牵引元件(300，501)具有锥形的区域，所述锥形的区域在将所述内导体(102)相对于所述外导体(101)张紧时碰撞到所述外导体的下边缘(111)，以便将所述内导体定心。

8.根据权利要求1、2或4至7中任一项所述的同轴探头(103)，

其中所述牵引元件(300，501)具有带有外螺纹的销状的上部区域；

其中所述内导体(102)具有内螺纹(502)，所述牵引元件(501)的销状的上部区域(503)能够拧入到所述内螺纹中，以将所述内导体相对于所述外导体(101)张紧。

9.根据权利要求8所述的同轴探头(103)，

其中所述牵引元件(300，501)具有螺丝，所述螺丝能够拧入到所述内导体的所述内螺纹(502)中，以将所述内导体(102)相对于所述外导体(101)张紧。

10.根据上述权利要求中任一项所述的同轴探头(103)，

其中所述牵引元件(300，501)具有中部区域(701)，从所述中部区域起一个或多个腹板(702，703，704，705)向外延伸，以便所述牵引元件在将所述内导体(102)相对于所述外导体(101)张紧时支撑到所述外导体的下边缘(111)上。

11.根据上述权利要求中任一项所述的同轴探头(103)，

其中所述牵引元件(300，501)具有孔，以便实现流体交换或者说在所述外导体(101)的内部区域和所述外导体的周围环境之间交换待测量的介质。

12.根据上述权利要求中任一项所述的同轴探头(103)，

其中所述牵引元件(300，501)具有圆柱形的第一区域和第二区域；

其中圆柱形的所述第一区域设置在所述牵引元件的上端部上，所述第一区域具有对应于所述外导体(101)的内直径的外直径；并且

其中紧接于所述第一区域设置有圆柱形的所述第二区域，所述第二区域的外直径对应于所述外导体的外直径或者至少大于所述外导体的内直径。

13.根据上述权利要求中任一项所述的同轴探头(103)，

其中所述牵引元件、所述外导体和所述内导体共同作用，使得在将所述内导体相对于所述外导体张紧之后所述内导体能够在稍后的时间点再次相对于所述外导体再张紧。

14.根据上述权利要求中任一项所述的同轴探头(103)，

所述同轴探头还具有弹簧元件，通过所述弹簧元件引起所述内导体相对于所述外导体张紧。

15.一种具有根据权利要求1至14中任一项所述的同轴探头(103)的料位测量设备(1003)。