CN107490333A - 用于保持灌装高度测量探头的棒状内导体与外导体之间的距离的间隔件 - Google Patents

用于保持灌装高度测量探头的棒状内导体与外导体之间的距离的间隔件 Download PDF

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Abstract

本发明涉及用于保持灌装高度测量探头(70)的棒状内导体(30)与外导体(50)之间的距离(A)的间隔件(10)。所述间隔件(10)包括环状元件(11)和至少三个支撑元件(12)，所述至少三个支撑元件(12)各自沿放射状方向(13)从所述环状元件(11)的内表面(14)指向外面。所述至少三个支撑元件(12)中的各者在远离所述内表面(14)的端部(15)上具有弯曲前表面(16)。远离所述内表面(14)的所述端部(15)被配置成与所述棒状内导体(30)的开口(31)咬合。本发明还涉及测量探头(70)的棒状内导体(30)。所述棒状内导体(30)包括沿着所述棒状内导体(30)的周向方向(33)具有至少三个开口(31)的第一排(32)，所述至少三个开口(31)被配置成保持间隔件(10)的相应支撑元件(12)。所述开口(31)各自具有弯曲的基部区域(34)，所述基部区域(34)的半径的中心点不在所述棒状内导体(30)的旋转轴线(35)上。本发明还涉及：被配置成测定容器内的介质的灌装高度的测量探头(70)；用于将间隔件(10)装配在棒状内导体(30)上的工具(60)；以及用于将间隔件(10)装配在棒状内导体(30)上的装配方法。

Description

用于保持灌装高度测量探头的棒状内导体与外导体之间的距 离的间隔件
技术领域
本发明涉及一种用于保持灌装高度(filling level)测量探头的棒状内导体与外导体之间的距离的间隔件。本发明还涉及：测量探头的棒状内导体、被配置成测定容器内的介质的灌装高度的测量探头、用于将间隔件装配在棒状内导体上的工具、以及用于将间隔件装配在棒状内导体上的装配方法。
背景技术
时域反射仪(TDR：Time Domain Reflectometry)被用来测定并分析电磁波和信号的运行长度和反射特性。
在基于TDR的灌装高度测量装置中，通过传感器的电子电路来产生电磁脉冲，然后将该电磁脉冲耦合到例如能够被描述为测量探头的导体中，之后沿着所述测量探头引导该电磁脉冲。例如，使用了同轴测量探头，在该同轴测量探头中，棒状内导体布置在管形外导体内。在电磁脉冲被耦合到测量探头中之后，该脉冲被待测介质的表面反射并沿着该测量探头返回到电子电路，这里该电子电路就根据发射脉冲与接收脉冲之间的时间差来计算灌装高度。
这样的测量探头可能受到振动或外部冲击的影响，因而就可能导致测量不准确。特别地，可能出现测量探头的管形外导体与放置在该管形外导体内部的棒状内导体之间的意外相对运动，因而所测量到的信号的质量将会受到影响。
发明内容
本发明的目的是提供一种改进的用于灌装高度测量的同轴测量探头。
这个目的是通过独立权利要求的主题来实现的。示例性实施例由从属权利要求和以下说明产生。
根据本发明的一个方面，涉及一种用于保持灌装高度测量探头的棒状内导体与外导体之间的距离的间隔件。所述间隔件具有环状元件和至少三个支撑元件，所述至少三个支撑元件沿各自的放射状方向从所述环状元件的内表面指向外面。所述至少三个支撑元件中的各者在远离所述内表面的端部处具有弯曲前表面。远离所述内表面的所述端部被配置成与所述棒状内导体的开口咬合。
通过使用这样的间隔件，就能够在也被称为灌装高度测量探头或仅被称为测量探头的同轴测量探头中提供所述棒状内导体(更具体地，内杆)的稳定支撑。特别地，能够提高所述测量探头在具有振动载荷的系统中的适用性。在灌装高度测量的期间内，可能出现振动载荷或外部冲击，这可能会影响测量结果。
由于设有所述间隔件，所以还能够减小在振动载荷下发生的所述测量探头的所述棒状内导体与所述外导体之间的相对移动。同时，能够使每个所述间隔件的所测得信号的电气偏差保持为低的偏差。例如，与用于将所述棒状内导体和所述外导体连接起来的普通连接装置相比，能够减少高频(HF：high frequency)干扰信号。
因为上述的简单结构，所以能够实现待测介质的良好撤回(receding)行为，并且因为由所述间隔件引入的在所述测量探头内造成污染的表面区域极少，所以所述测量探头的污染程度能够保持为低的程度。而且，但并不是最后的效果，由于上述所述间隔件，就能够确保用于防止所述间隔件从所述测量探头中掉出的可靠保护。
所述环状元件例如具有管段(tubular segment)的形状。所述环状元件能够被形成为薄壁的管段，例如呈现为薄壁圆筒的形状。特别地，所述环状元件能够具有一段圆筒形表面的形状。因此，所述环状元件具有圆筒形内表面和圆筒形外表面。所述至少三个支撑元件朝着所述环状元件的中心点沿径向方向从所述圆筒形内表面指向外面。所述支撑元件各自能够以沿着所述环状元件的周向方向的规则间隔而被布置在所述内表面上。例如，相对于所述环状元件的所述周向方向，各个所述支撑元件之间的角(特别是所述支撑元件的所述放射状方向之间的角)是120°。
所述至少三个支撑元件均具有远离所述内表面的端部。在远离所述内表面的这个端部处，安置有所述弯曲前表面，所述弯曲前表面例如是单一弯曲的表面。本发明意义上的单一弯曲的表面是指该表面仅在一个方向上弯曲并且在其他方向上不具有曲率。因此，所述弯曲前表面可以是一段圆筒形表面。
在优选实施例中，所述至少三个支撑元件各自均具有远离所述内表面的所述端部，所述端部除了具有所述弯曲前表面之外，还具有平坦前表面，其中所述平坦前表面优选地由两个平面部分形成。因此，各个远离所述内表面的所述端部都具有弯曲部分(特别地，所述弯曲前表面)，而且还具有两个平面部分，即所述平坦前表面。换言之，所述支撑元件的所述端部被形成为部分弯曲且部分平坦的。每个所述支撑元件的所述端部都能够被形成为部分弯曲且部分平坦，由此能够减少或避免所述支撑元件的所述端部的磨损。
所述至少三个支撑元件中的各者还能够具有指向所述内表面的端部，在该端部处，各个所述支撑元件被固定至所述环状元件的所述内表面。在指向所述内表面的这个端部与所述内表面本身之间，能够提供一个半径(或用半径度量的范围)作为所述内表面与各个所述支撑元件之间的过渡。
所述间隔件能够具有柔性材料或弹性材料，这样就能够依靠安装工具将所述间隔件定位在所述棒状内导体上，然后就能够将所述外导体定位在所述间隔件上方。为了将所述间隔件固定在所述棒状内导体上，所述支撑元件的远离所述内表面的所述端部被配置成与所述棒状内导体的所述开口咬合。
所述棒状内导体还能够具有与所述间隔件的各个所述支撑元件分别对应的三个所述开口，这样，各个所述支撑元件的远离所述内表面的所述端部就能够与所述棒状内导体的相应所述开口咬合。当所述支撑元件的远离所述内表面的所述端部正处于与所述棒状内导体的所述开口咬合的状态下时，远离所述内表面的所述端部的所述弯曲前表面的半径不同于所述棒状内导体的表面的半径。然而，在所述间隔件被定位在所述棒状内导体上方的同时，所述弯曲前表面的半径能够对应于所述棒状内导体的所述表面的半径。将会在本发明的发明内容和对附图的说明中更详细地解释这个方面。
根据本发明的一个实施例，所述至少三个支撑元件沿所述放射状方向减小。所述放射状方向例如是各个所述支撑元件的中轴线。
所述放射状方向是关于所述环状元件的放射状方向。这意味着所述放射状方向穿过所述环状元件的所述中心点。由于上述减小，所述支撑元件在指向所述环状元件的所述内表面的所述端部处的在垂直于所述放射状方向的方向上的截面面积大于所述支撑元件在该支撑元件的远离所述内表面的所述端部处的截面面积。也将会在对附图的说明中更详细地解释这个方面。
所述至少三个支撑元件能够具有圆形的截面区域或椭圆形的截面区域。各个所述支撑元件的截面的形状能够沿所述放射状方向发生改变。例如，指向所述环状元件的所述内表面的所述端部的截面区域能够具有椭圆形形状，而且，远离所述内表面的所述端部的截面区域能够具有圆形形状。
根据本发明的另一个实施例，所述至少三个支撑元件以沿着所述环状元件的所述周向方向的规则间隔而被布置着。
所述周向方向描述了沿着所述环状元件的所述圆筒形内表面或所述圆筒形外表面延伸的方向。沿着所述周向方向，所述支撑元件能够以相等间隔的方式被布置在所述环状元件的所述内表面上。各个所述支撑元件之间的角能够估量为120°。通过设置恰好三个所述支撑元件，能够为所述同轴测量探头的操作提供有效的间隔件。
对于在所述环状元件的所述内表面上设置有不止三个所述支撑元件的情况，可以选择各个所述支撑元件之间的相对较小的角，而且，所述支撑元件能够以沿着所述周向方向的规则间隔而被布置在所述环状元件的所述内表面上。因此，在振动载荷的情况下，能够实现所述测量探头的所述棒状内导体与所述外导体之间的相等载荷传递。
通过设置至少三个所述支撑元件，能够提供足够的应付振动载荷的稳定性或耐受性，并且能够提供所述间隔件在所述棒状内导体上的简单装配。特别地，在将所述间隔件装配在所述棒状内导体上的期间内，所述支撑元件能够在所述棒状内导体的所述表面上移动过去。将会在以下说明中更详细地说明这个方面。
根据本发明的另一个实施例，各个所述支撑元件的所述弯曲前表面的半径的中心点不在所述环状元件或所述间隔件的旋转轴线上。
特别地，能够选择所述弯曲前表面的半径以使得：在所述间隔件或所述环状元件的变形期间内，能够在装配的同时提供所述支撑元件的所述弯曲前表面在所述棒状内导体的所述表面上方的最佳可控性。在所述间隔件的这样的变形期间内，所述支撑元件的所述弯曲前表面均能够相对于所述环状元件的所述中心点发生例如0.3mm的位移。所述弯曲前表面因此以离开所述中心点的方式移开。因此，所述弯曲前表面或所述支撑元件的支撑区域以如下方式被设计：在安装期间内在装配到所述棒状内导体上时的变形路径尽可能低，以避免所述间隔件在扩张期间内的损坏。在这种情况下，所述弯曲前表面的半径与所述棒状内导体的所述表面的半径一致。换言之，在变形期间内，所述弯曲前表面的在将所述间隔件安装在所述棒状内导体上时的半径与所述棒状内导体的所述表面的半径一致。然而，所述弯曲前表面的半径的所述中心点在装配之前和之后(即在所述间隔件的松弛状态下)都不位于所述环状元件的所述旋转轴线上。因此，所述弯曲前表面被配置成在装配期间内提供对所述间隔件的在所述棒状内导体的表面上方的最佳引导。
根据本发明的另一个实施例，所述至少三个支撑元件均包括钻孔，而且，穿过所述支撑元件的所述钻孔的钻孔轴线分别被布置成向着所述环状元件的所述旋转轴线倾斜。
所述环状元件的所述旋转轴线穿过所述环状元件的所述中心点。因此，倾斜的所述钻孔被设置在各个所述支撑元件中，而且所述钻孔被配置成接纳安装工具的销状元件。各个所述支撑元件的所述钻孔轴线能够向着所述环状元件的所述旋转轴线倾斜大约0°至20°，优选地大约0°至10°，特别地2.5°。各个所述支撑元件的所述钻孔能够穿过所述支撑元件的所述中轴线，而且，所述中轴线位于例如各个所述支撑元件的所述放射状方向上。
根据本发明的另一个实施例，各个穿过所述支撑元件的所述钻孔的所述钻孔轴线在一个公共点相遇，这个公共点位于所述环状元件的所述旋转轴线上。
换言之，所有的所述支撑元件的所述钻孔轴线都具有相对于所述环状元件的所述旋转轴线的相同倾角。该倾角是由所述安装工具的将要被所述钻孔保持的所述销状元件的取向来规定的。因为这些倾角，就可以通过所述安装工具的要被保持的所述销状元件来使所述间隔件展开或受到预加负载，这样所述间隔件能够被安装在所述棒状内导体上。
根据本发明的另一个实施例，所述环状元件具有圆筒形外表面。
根据本发明的另一个实施例，所述间隔件是由合成材料制成的。
特别地，所述间隔件可以由聚醚醚酮(PEEK：polyether ether ketone)制成。通过使用这样的材料，能够提供针对宽的温度范围的高耐受性，而且这样的材料还是耐化学腐蚀的。这是特别有利的，因为在测量灌装高度的同时所述间隔件可能会与相应的待测介质接触。
根据本发明的一个方面，所涉及的是测量探头的棒状内导体。所述棒状内导体包括沿着所述棒状内导体的周向方向具有至少三个开口的第一排，所述至少三个开口被配置成保持间隔件的相应支撑元件(特别是上述间隔件的相应支撑元件)。所述开口各自都具有如下这样的弯曲的基部区域(base area)：该基部区域的半径的中心点不在所述棒状内导体的旋转轴线上。
可以把前面已经说明的间隔件安装在所述棒状内导体上，而且，所述间隔件使所述灌装高度测量探头的所述棒状内导体和外导体以基本上同轴的取向方向彼此对准。在这方面，能够在所述棒状内导体的表面上设置所述开口，且所述开口呈位于所述棒状内导体的所述表面处的凹陷部的形式。所述开口可以被设置为所述棒状内导体中的钻孔，而且所述开口的所述基部区域呈单一弯曲的形状。所述单一弯曲的基部区域还意味着所述基部区域沿着一个方向弯曲(例如沿着所述棒状内导体的所述周向方向弯曲)，并且所述基部区域在其他方向(该方向例如平行于所述棒状内导体的所述旋转轴线)上不具有曲率，以便提供最佳支撑。
所述开口的所述弯曲的基部区域具有例如如下的曲率：该曲率与所述间隔件的所述支撑元件的在远离所述内表面的所述端部处的所述弯曲前表面的曲率相同。因此，远离所述内表面的所述端部(特别是所述间隔件的所述支撑元件的所述弯曲前表面)能够在咬合期间内搁置在所述棒状内导体的所述弯曲的基部区域上。特别地，所述凹陷部(即所述开口)以具有与所述间隔件的所述支撑元件的所述弯曲前表面的半径相同的半径的方式被形成在所述棒状内导体中。
根据本发明的一个实施例，所述开口的所述弯曲的基部区域是单一弯曲的。所述开口的所述单一弯曲的基部区域的旋转轴线和所述棒状内导体的所述旋转轴线以彼此相距一定距离的方式而被布置着。
调整所述开口的所述弯曲的基部区域以适应所述支撑元件的所述弯曲前表面。特别地，所述间隔件的所述支撑元件的所述弯曲前表面可以在咬合于所述棒状内导体的所述开口中的期间内搁置在所述棒状内导体的所述弯曲的基部区域上。各个所述开口的所述弯曲的基部区域和所述棒状内导体还具有如下的旋转轴线：它们以彼此相距一定距离的方式布置着。此外，各个所述开口的所述弯曲的基部区域的所述旋转轴线以彼此相距一定距离的方式而被布置着。换言之，每个所述弯曲的基部区域的半径的中心点位于其本身的旋转轴线上，而且各个所述开口的所述弯曲的基部区域的所述旋转轴线以彼此相距一定距离的方式而被布置着。
根据本发明的另一个实施例，所述棒状内导体包括沿着所述棒状内导体的所述周向方向具有至少三个开口的第二排，所述至少三个开口被配置成保持间隔件的相应支撑元件(特别是上述间隔件的相应支撑元件)。具有所述至少三个开口的所述第二排和具有所述至少三个开口的所述第一排沿着所述棒状内导体的所述旋转轴线以彼此相距一定距离的方式而被布置着。所述棒状内导体也可以存在额外的具有至少三个开口的排。
因此，能够在所述棒状内导体上设置多个间隔件。例如，在所述棒状内导体与所述外导体之间设置恰好两个间隔件，以改善所述测量探头的振动特性。
第一个间隔件的所述支撑元件能够例如与所述棒状内导体中的所述第一排的开口咬合，而且第二个间隔件的所述支撑元件与所述棒状内导体中的所述第二排的开口咬合。
根据本发明的另一个方面，所涉及的是被配置成测定容器内的介质的灌装高度的测量探头。所述测量探头包括：至少一个间隔件；沿着棒状内导体的周向方向具有至少三个开口的所述棒状内导体；以及外导体。所述间隔件可以是前面已经说明的具有相应特性的间隔件。所述棒状内导体也可以是前面已经说明的棒状内导体。所述间隔件被配置成通过使所述支撑元件与所述棒状内导体的所述开口咬合来使所述棒状内导体和所述外导体以基本上同轴的方式对准。
利用这样的测量探头，就可以改善抵抗振动载荷的抵抗能力，而且同时，可以提供待测介质在所述测量探头内的良好撤回行为。此外，可以避免待测介质在所述测量探头内的积聚(build-up)。
在所述支撑元件与所述棒状内导体的所述开口咬合的期间内，所述间隔件的各个所述支撑元件的所述弯曲前表面能够被放置在所述棒状内导体的各个所述开口的相应所述弯曲的基部区域上。因此，能够在所述棒状内导体与所述间隔件之间提供紧密配合。此外，由于小的间隙，能够在所述环状元件的所述圆筒形外表面与所述外导体的内表面之间提供近紧密配合。也可以不设置间隙，这样产生没有空隙的紧密配合。无论如何，能够提供所述棒状内导体在所述测量探头的所述外导体内的紧密配合或近紧密配合，且能够实现所述测量探头的整体改善的抵抗振动载荷的稳定性。
根据本发明的一个实施例，所述棒状内导体和所述外导体通过两个间隔件而被对准得处于基本上同轴的方式，这两个间隔件以沿着所述棒状内导体的旋转轴线在彼此之间相距一定距离的方式布置着。
通过在所述棒状内导体上设置有两个用于保持所述外导体与所述棒状内导体之间的距离的间隔件，能够提供整个所述测量探头的改善的抵抗振动载荷的抵抗能力。
所述外导体的作用力在所述间隔件的外表面上被传递至所述间隔件，并且通过间隔件的所述支撑元件被进一步传递至所述棒状内导体。相应地，作用力的传递也能够沿相反方向发生。
根据本发明的另一个实施例，所述间隔件的所述环状元件具有圆筒形外表面。所述环状元件的所述圆筒形外表面与所述外导体的所述内表面之间设置有间隙。
所述环状元件的所述圆筒形外表面能够具有与所述测量探头的所述外导体的所述内表面的尺寸对应的尺寸，这样能够在所述间隔件与所述外导体之间设置预定距离或间隙。因此，能够确保所述灌装高度测量探头的所述外导体与所述棒状内导体之间的近紧密配合，这样能够实现所述灌装高度测量探头的改善的抵抗振动载荷或外部冲击的抵抗能力。因此，能够降低由于所述灌装高度测量探头的振动运动而对测量结果造成的影响。同时，由于所述间隔件的装配，所以能够提供包括所述棒状内导体和所述外导体的同轴灌装高度测量探头的简单装配。
根据本发明的另一个方面，所涉及的是用于把已经说明的间隔件装配在棒状内导体上的工具。
特别地，所述工具被配置成将所述间隔件安置在所述棒状内导体上，以使得所述间隔件的所述支撑元件能够与所述棒状内导体的开口咬合。所述工具包括例如具有至少三个销状元件的环形夹紧装置。所述销状元件能够具有各自的纵向方向并且以可移动的方式被安装在所述环形夹紧装置内，以使得各个所述销状元件的纵向轴线始终在一个点相遇。所述销状元件能够以沿着周向方向的规则间隔而被布置在所述环形夹紧装置的前表面上。各个所述销状元件之间的相对于所述周向方向的角估量为例如120°。所述销状元件能够被配置成通过将所述工具沿着所述环状元件的旋转轴线移动而实施所述间隔件的预张开(pretensioning)以便将所述间隔件装配在所述棒状内导体上，而且，向着所述环状元件的所述旋转轴线倾斜的所述销状元件能够被推到所述支撑元件的所述钻孔中。
所述销状元件被配置成与设置在所述间隔件的所述支撑元件中的所述钻孔咬合，而且将所述工具的所述销状元件推到所述支撑元件的所述钻孔中会导致所述间隔件的变宽或预张开。换言之，所述间隔件被扩张，这样所述支撑元件就能够在所述棒状内导体的表面上方被引导，以便将所述间隔件定位在所述棒状内导体的相应位置处。
在定位所述间隔件之后，所述销状元件能够从所述支撑元件的所述钻孔中被拉出，这样所述间隔件可以松弛下来并且所述间隔件的所述支撑元件与所述棒状内导体的所述开口咬合。
根据本发明的另一个方面，所涉及的是用于将如上所述的间隔件装配在棒状内导体上的装配方法。在所述装配方法的一个步骤中，实施所述间隔件的预张开，以使得所述环状元件的所述支撑元件能够在所述棒状内导体的表面上方沿着所述棒状内导体的旋转轴线是可移动的。在另一个步骤中，通过将所述间隔件沿着所述棒状内导体的所述旋转轴线移动而实施所述间隔件的相对于所述棒状内导体的定位。在所述装配方法的又一个步骤中，实施所述间隔件的松弛，以使得所述环状元件的所述支撑元件与所述棒状内导体的相应开口咬合。
用于装配所述间隔件的所述工具能够用于所述装配方法。在所述装配方法的另一个步骤中，实施所述间隔件的预张开，以使得所述环状元件的所述支撑元件能够从所述棒状内导体的相应所述开口中被拉出，以便从所述棒状内导体移除所述间隔件。因此，所述装配方法还包括从所述棒状内导体拆卸所述间隔件。
由于本发明的间隔件，就可以确保所述棒状内导体在所述同轴测量探头内的稳定支撑。特别地，改善了这样的探头在振动载荷下进行测量的能力。这只会导致每个间隔件的测量信号具有低的电气偏差，因而测量精度不会受所述间隔件的影响。此外，能够提供待测介质的良好撤回行为，并且因为由所述间隔件引入的在所述测量探头内造成污染的表面区域极少，所以能够避免所述测量探头内的污染。还能够防止所述间隔件在安装状态下从所述测量探头中掉出。
所述间隔件能够由对于宽的温度范围具有高耐受性并且具有耐化学腐蚀性的稳定合成材料制成，例如聚醚醚酮(PEEK)。所述间隔件能够利用倾斜孔(更具体地，倾斜的钻孔)来发生变形，或通过使用工具以将所述间隔件推到所述棒状内导体上的方式而发生变形。换言之，能够在所述支撑元件中设置盲孔来代替钻孔，而且所述盲孔的钻孔轴线分别向着所述环状元件的所述旋转轴线倾斜。在所述间隔件的各个所述支撑元件中，能够设置相应的盲孔，该盲孔的钻孔轴线向着所述间隔件的所述环状元件的所述旋转轴线倾斜。因此，在所述工具的所述销状元件与所述间隔件的所述支撑元件的所述盲孔咬合并因此对所述间隔件进行预张开以便将所述间隔件定位在所述棒状内导体上方的同时，能够使用已经说明的工具来将所述间隔件安装在所述棒状内导体上。
在移除所述工具之后，所述间隔件的所述支撑元件搁置在所述棒状内导体的所述凹陷部中。换言之，利用栅格(raster)来限定位置，并且能够防止所述间隔件相对于所述棒状内导体发生移位或发生扭转。接触表面(即所述支撑元件的所述弯曲前表面)被配置成使得用于滑动到所述棒状内导体上的变形路径尽可能低，以便在预张开或变宽的期间内避免所述间隔件的损坏。在这种情况下，各个所述支撑元件的所述弯曲前表面的半径等于所述棒状内导体的所述表面的外半径。
所述凹陷部或所述开口也具有弯曲的或单一弯曲的基部区域，所述基部区域被形成得最佳地支撑所述支撑元件的具有相同半径的所述弯曲前表面。优选地，设置三个支撑元件，以承担作用力。所述环状元件的所述支撑元件之间的外环部分被设计成有弹性，这样在实施所述间隔件的预张开的期间内可以同时向外推动所述三个支撑元件。只有这样，所述间隔件才能够被定位在安置有所述开口或所述凹陷部的位置处的外直径上方，即所述棒状内导体的所述表面上方。因为外部围绕的环形，所以所述间隔件本身不能扩张，并因此所述间隔件本身不能脱开。在使用环绕的所述环状元件而进行装配的期间内，由于振动而作用在所述棒状内导体上的侧向力通过咬合的所述支撑元件而被传递至外环并且在所有方向上被所述管形外导体吸收。
最后，通过所述间隔件，能够为所述同轴测量探头提供由稳定材料构成的稳定共轴系统。所述材料能够承受侧向力并且不会移动。此外，这样的测量探头具有能够实现介质的良好撤回行为且能够实现较低的HF干扰信号的廉价设计。
附图说明
图1示出了根据本发明一个实施例的间隔件的立体图。
图2示出了根据本发明一个实施例的间隔件的俯视图。
图2A示出了根据本发明一个实施例的支撑元件的端部，该端部具有部分平坦且部分弯曲的前表面。
图3示出了根据本发明一个实施例的间隔件的截面图。
图4示出了根据本发明另一个实施例的间隔件的立体图。
图5示出了根据本发明另一个实施例的间隔件的俯视图。
图6示出了根据本发明另一个实施例的间隔件的截面图。
图7示出了根据本发明一个实施例的棒状内导体的立体图。
图8示出了根据本发明一个实施例的棒状内导体以及与该棒状内导体咬合的间隔件的立体图。
图9示出了根据本发明一个实施例的外导体的截面图、棒状内导体以及与该棒状内导体咬合的间隔件的立体图。
图10示出了根据本发明一个实施例的用于装配间隔件的装配工具。
图11示出了根据本发明另一实施例的用于装配间隔件的工具。
图12示出了根据本发明一个实施例的利用工具对间隔件进行预张开(pretensioning)。
图13示出了根据本发明一个实施例的使用工具将间隔件定位在棒状内导体上方。
图14示出了根据本发明另一个实施例的使用工具将间隔件定位在棒状内导体上。
图15示出了根据本发明一个实施例的棒状内导体的侧视图。
图16示出了根据本发明一个实施例的同轴测量探头的截面图。
图17示出了根据本发明一个实施例的同轴测量探头的侧视图。
图18示出了根据本发明一个实施例的棒状内导体的截面图。
图19示出了根据本发明一个实施例的同轴测量探头的截面图。
图20示出了根据本发明一个实施例的用于将间隔件装配在棒状内导体上的装配方法的流程图。
具体实施方式
本发明的附图是示意性的，且不是按照实际比例绘制的。
如果在以下说明中在不同的附图中使用了相同的附图标记，则所说明的是相同或相似的元件。相同或相似的元件也可能使用不同的附图标记来说明。
图1示出了间隔件10的立体图，其中，间隔件10包括环状元件11和三个支撑元件12。此外，在三个支撑元件12的各者中都设置有钻孔19。特别地，在每个支撑元件12中设置有一个钻孔19。该钻孔可以是贯穿钻孔或盲孔。支撑元件12被布置在环状元件11的内表面14上。因此，能够将半径制定为各支撑元件12与内表面14之间的过渡。支撑元件12各自具有在远离内表面14的端部15处的前表面。
图1还示出了具有预定的表面质量的圆筒形外表面20。圆筒形外表面20被配置成与图1中没有示出的外导体保持距离。
如图2所示，位于远离内表面14的端部15处的前表面16具有弯曲形状。因此，在三个支撑元件12中的各者上，在远离环状元件11的内表面14的端部15处都设置有各自的弯曲前表面16。
图2A示出了支撑元件12的示例，该支撑元件12具有远离图2A中没有示出的内表面14的端部15。远离内表面14的端部15除了包括弯曲表面16之外还包括平坦前表面16’，而且，平坦前表面16’优选地由两个平面部分16’a、16’b形成。因此，支撑元件12各自的远离内表面14的端部15具有弯曲部分(特别是弯曲表面16)，而且还具有两平面部分16’a、16’b(特别是平坦前表面16’)。换言之，支撑元件12的端部15是部分弯曲且部分平坦的。因此，能够减少或甚至能够避免支撑元件的该端部的磨损。如图2A进一步所示，前表面16’的平面部分16’a、16’b在弯曲前表面16’的曲率方向上偏移，并且平面部分16’a、16’b被布置在一个平面内。
在间隔件10的俯视图中，图2示出了：支撑元件12按照沿着环状元件11的周向方向17的规则间隔而被布置着。特别地，能够如下这样地设定：支撑元件12沿着周向方向17在彼此之间分别具有恒定距离。各支撑元件12的放射状方向13之间的角优选地估量为120°。间隔件10的环状元件11还包括位于环状元件11的旋转轴线18上的中心点。
图3示出了间隔件10的截面图，特别是穿过环状元件11而截取的截面图。该图示出了：环状元件11在其边缘上具有倒角(chamfer)，特别是在界定了内表面14的边缘处具有倒角。该图还示出了：支撑元件12在内表面14的轮廓中能够具有椭圆形形状或可以说具有并非圆形的轮廓形状。图3中以俯视图的方式示出了前表面16。此外，环状元件11或者说间隔件10的旋转轴线18也被示出。旋转轴线18经过环状元件11的中心点。
图4示出了间隔件10的另一个示例，该间隔件10包括环状元件11和三个支撑元件12。在支撑元件12中各自都设置有一个钻孔19，而且钻孔19可以是贯穿钻孔或盲孔。环状元件11的外表面20也被设计成与图4中没有示出的外导体保持距离。这一类型的实施例中的间隔件10被设置有在支撑元件12的位于远离内表面14的端部15处的弯曲前表面。
图5的间隔件10的俯视图中示出了这些弯曲前表面16。在这一类型的实施例中，支撑元件12以彼此之间具有规则间隔的方式而被布置着，但优选地，以相等间隔而被布置着。各支撑元件12的放射状方向13之间的角例如估量为120°。各支撑元件12的放射状方向13经过环状元件11的中心点，该中心点位于环状元件11或者说间隔件10的旋转轴线18上。
图6示出了间隔件10，而且显示了环状元件11的截面图。该图示出了：支撑元件12在环状元件11的内表面14的领域中具有基部区域，该基部区域并非圆形或者甚至说并非椭圆形。环状元件11也可以在其边缘上具有倒角，特别是在内表面14的领域中具有倒角。
图4至图6所示的实施例包括圆的支撑元件12。此外，在支撑元件12的倾斜钻孔19的区域中打算采用材料增强体(material reinforcements)。该材料增强体例如可以呈现为附加的球体的形式。
图7示出了具有开口31的棒状内导体30，这些开口31被设置在棒状内导体30的表面37中。开口31在棒状内导体30的表面37处沿着棒状内导体30的周向方向33而被布置成一排。由此，在棒状内导体30的表面37上能够设置有至少三个开口31。开口31是盲孔，而且各开口31的基部区域34具有弯曲形状。特别地，开口31的基部区域具有单一的弯曲形状，而且，该基部区域相对于如下的旋转轴线是弯曲的：该旋转轴线平行于棒状内导体30的旋转轴线35而延伸，并且优选地以跟棒状内导体30的旋转轴线35相距一定距离的方式延伸。换言之，弯曲的基部区域34包括这样的半径：该半径的中心点不在棒状内导体30的旋转轴线35上。
图8示出了棒状内导体30以及与棒状内导体30咬合的间隔件10。间隔件10具有环状元件11，环状元件11具有内表面14。支撑元件12沿环状元件11的径向方向从内表面14指向外面。该径向方向是指：支撑元件12朝着环状元件11的中心点从内表面14指向外面。因此，针对8所示的示例，该径向方向穿过环状元件11的旋转轴线18并且穿过棒状内导体30的旋转轴线35。
支撑元件12插入被设置在棒状内导体30的表面37中的开口31中。因此，图8中被遮住的弯曲前表面16陷入到棒状内导体30中并且搁置到棒状内导体30的同样被遮住且在图8中同样没有示出的基部区域34上。
这里还示出了钻孔19，各钻孔19穿过间隔件10的相应的支撑元件12。
图9以剖视图的方式示出了外导体50，并且示出了与间隔件10咬合的棒状内导体30。因此，图9对应于图8，而且图9额外地示出了同轴测量探头的外导体50。间隔件10被配置成保持棒状内导体30与外导体50之间的恒定距离A或调节棒状内导体30与外导体50之间的距离。因为间隔件10通过它的支撑元件12与棒状内导体30咬合，所以作用力因此能够在棒状内导体30与管形外导体50之间被传递。能够以间隔件10与外导体50之间几乎没有出现空隙的方式来设置间隔件10的外表面20与外导体50之间的间隙。因此，作用力能够经由间隔件10而在棒状内导体30与外导体50之间被有效地传递。换言之，即使当例如振动载荷等侧向力作用于棒状内导体30或外导体50上时，外导体50与棒状内导体30之间的距离A也能够基本上保持恒定。
图10示出了用于将间隔件10装配在棒状内导体30上的工具60。图10中没有显示棒状内导体30。工具60包括具有至少三个销状元件63的环形夹紧装置62。工具60还包括用于操纵该工具的粗糙表面61。
如图11所示，销状元件63具有各自的纵向轴线64，而且各销状元件63的纵向轴线64是朝着彼此倾斜的。销状元件63以可移动的方式被安装在环形夹紧装置62中，以使得销状元件63的纵向轴线64始终在公共点处相遇。但是，各销状元件63的纵向轴线64不在在公共点处相遇也是可以的。此外，间隔件10被提供到工具60上。特别地，间隔件10被插到或推到工具60上，以便将间隔件10装配在棒状内导体30上。
在图12中示出了：工具60的销状元件63被推着穿过相应支撑元件12的钻孔19。图12还示出了：销状元件63以沿着工具60的周向方向65的规则间隔而被布置在环形夹紧装置62的前表面66上。例如，销状元件63也可以沿着环形夹紧装置62的周向方向65以彼此之间具有相等间隔的方式而被布置着。通过推动工具60的穿过相应支撑元件12的钻孔19的销状元件63，来实施间隔件10的预张开。在这个过程中，使工具60沿着环状元件11的旋转轴线18移动。
然而，间隔件10被插在工具60上。工具60可以通过让销状元件63沿箭头67所标示的方向移动来使间隔件10预张开。换言之，销状元件63能够被配置成使间隔件10预张开，以便通过减小至少两个销状元件63但优选地三个销状元件63的纵向轴线64之间的角来将间隔件10装配到图12中没有示出的棒状内导体30上。优选地，间隔件10的预张开仅仅是通过推动穿过支撑元件12的钻孔19的销状元件63而发生的。图12中清楚地示出了间隔件10的环状元件11的变形。因此，间隔件10或者说环状元件11在安置有销状元件63的位置处变宽。
图13示出了将间隔件10定位于棒状内导体30之上，而且间隔件10是依靠工具60的销状元件63而被预张开的。间隔件10能够被销状元件63以如下方式预张开：支撑元件12的弯曲前表面16沿着棒状内导体30的表面37或在棒状内导体30的表面37之上是可移动的。换言之，间隔件10在棒状内导体30的表面37上方被推动到棒状内导体30上的期望位置处。
如图14所示，在将间隔件10定位于棒状内导体30上之后通过将销状元件63从支撑元件12的钻孔19中拉出，间隔件10松弛下来，这样间隔件10的支撑元件12就与棒状内导体30的开口31咬合。而且，支撑元件12的弯曲前表面16搁置在棒状内导体30的弯曲基部区域34上。还应当注意的是，在如图13所示将间隔件10推到棒状内导体30上的同时，以如下的方式发生间隔件10的变形：支撑元件12的弯曲前表面16具有与棒状内导体30的表面37的半径相同的半径。
图15示出了棒状内导体30的侧视图。棒状内导体30在第一端处被安装至测量装置，在棒状内导体30的该第一端处，棒状内导体30包括例如螺钉连接等固定部80。外导体50能够被固定到该测量装置上，且因为能够在间隔件10与外导体50之间设置小的间隙，所以棒状内导体30仅通过测量装置而被连接至外导体50。棒状内导体30还包括沿着棒状内导体30的周向方向33具有至少三个开口31的第一排32，以便接收间隔件10的支撑元件12。图15中没有示出该间隔件10。这里仅完整地示出了第一排32中的一个开口31。棒状内导体30还包括沿着棒状内导体30的周向方向33具有至少三个开口31的第二排36，以便接收图15中没有示出的另一个间隔件10的各支撑元件。此外，这里仅完整地示出了第二排36的开口31中的一个开口31。具有至少三个开口31的第二排36被布置在棒状内导体30的第二端的区域中。在固定部80与具有至少三个开口31的第二排36之间，具有至少三个开口31的第一排32以几乎同心的方式被布置在棒状内导体30上。
图16示出了棒状内导体30和外导体50，而且，两个间隔件10保持着外导体50与棒状内导体30之间的距离A。特别地，间隔件10被配置成将棒状内导体30相对于外导体50以基本上同轴的方式保持着或者说使棒状内导体30相对于外导体50以基本上同轴的方式隔开。图16中还示出了：当灌装高度测量探头处于装配状态中且棒状内导体30和外导体50被布置成彼此同轴时，间隔件10的旋转轴线18位于棒状内导体30的旋转轴线35上。
图17示出了具有外导体50的灌装高度测量探头70的侧视图。在外导体50中能够设置有多个钻孔，这些钻孔以彼此偏移的方式布置着。在图17中，棒状内导体30和间隔件10被外导体50遮住了。
图18示出了棒状内导体30的截面图，而且，棒状内导体30包括位于棒状内导体30的表面37中的开口31(尤其是凹陷部)。开口31都具有基部区域34，且各个基部区域34具有如下的半径：该半径的中心点不在棒状内导体30的旋转轴线35上。开口31的基部区域34被配置成与间隔件10的支撑元件12的弯曲前表面16咬合。图18中没有示出间隔件10。
图19示出了穿过同轴灌装高度测量探头70的外导体50和棒状内导体30而截取的截面图以及间隔件10的俯视图。间隔件10的支撑元件12与图19中没有示出的位于棒状内导体30的表面37中的开口31咬合，从而使外导体50与棒状内导体30同轴对准或者说保持外导体50与棒状内导体30之间的距离。因此，间隔件10的旋转轴线18位于棒状内导体30的旋转轴线35上。
图20示出了用于将间隔件10装配在棒状内导体30上的装配方法的流程图。在该方法的第一个步骤S1中，实施间隔件10的预张开，以使得环状元件11的支撑元件12能够沿着棒状内导体30的旋转轴线35在棒状内导体30的表面37上方发生移动。在该方法的另一个步骤S2中，实施间隔件10的相对于棒状内导体30的定位。因此，间隔件10被移动到棒状内导体30上方或者说被推到棒状内导体30上，而且被定位于棒状内导体30的开口31上方。在该方法的又一个步骤S3中，实施间隔件10的松弛，以使得环状元件11的支撑元件12与棒状内导体30的相应开口31咬合。
应当补充的是，“包括”的意思不排除其他元件或步骤，并且“一个”的意思不排除多个。此外，应当注意的是，参照上述各实施例中的一个实施例而被说明的特性或步骤也能够与上述的其他实施例的其他特性或步骤组合地使用。权利要求中的附图标记不应被视为限制。
相关申请的交叉参考
本申请要求2016年6月13日提交的欧洲专利申请第16174228.3号的申请日的权益，因此将该欧洲专利申请的全部内容以引用的方式并入本文中。

Claims (15)

1.一种间隔件(10)，所述间隔件(10)用于保持灌装高度测量探头(70)的棒状内导体(30)与外导体(50)之间的距离(A)，并且所述间隔件(10)包括：
环状元件(11)；以及
至少三个支撑元件(12)，所述至少三个支撑元件(12)中的各者沿各自的放射状方向(13)从所述环状元件(11)的内表面(14)指向外面，
其中，所述至少三个支撑元件(12)中的各者具有背对着所述内表面(14)的远的端部(15)，所述端部(15)具有弯曲前表面(16)，
并且其中，背对着所述内表面(14)的所述端部(15)被配置成与所述棒状内导体(30)的开口(31)咬合。
2.根据权利要求1所述的间隔件(10)，
其中，所述至少三个支撑元件(12)沿所述放射状方向(13)减小。
3.根据前述权利要求中任一项所述的间隔件(10)，
其中，所述至少三个支撑元件(12)以沿着所述环状元件(11)的周向方向(17)的规则间隔而被布置着。
4.根据前述权利要求中任一项所述的间隔件(10)，
其中，所述至少三个支撑元件(12)中的至少一者的所述弯曲前表面(16)的半径的中心点不在所述环状元件(11)的旋转对称轴线(18)上。
5.根据前述权利要求中任一项所述的间隔件(10)，
其中，所述至少三个支撑元件(12)各自具有钻孔(19)，
并且其中，穿过所述支撑元件(12)而延伸的所述钻孔(19)的钻孔轴线被布置成使得所述钻孔轴线向着所述环状元件(11)的所述旋转对称轴线(18)倾斜。
6.根据权利要求5所述的间隔件(10)，
其中，各个穿过所述支撑元件(12)而延伸的所述钻孔(19)的所述钻孔轴线在位于所述环状元件(11)的所述旋转对称轴线(18)上的公共点处相遇。
7.根据前述权利要求中任一项所述的间隔件(10)，
其中，所述间隔件(10)是由合成材料制成的。
8.测量探头(70)的棒状内导体(30)，所述棒状内导体(30)包括：
第一排(32)，所述第一排(32)沿着所述棒状内导体(30)的周向方向(33)具有至少三个开口(31)，所述至少三个开口(31)被配置成保持间隔件(10)的相应支撑元件(12)，
其中，所述开口(31)各自具有弯曲的基部区域(34)，所述弯曲的基部区域(34)的半径的中心点不在所述棒状内导体(30)的旋转轴线(35)上。
9.根据权利要求8所述的棒状内导体(30)，
其中，所述开口(31)的所述弯曲的基部区域(34)是单一弯曲的，并且所述单一弯曲的基部区域(34)的旋转轴线和所述棒状内导体(30)的所述旋转轴线(35)以彼此相距一定距离的方式而被布置着。
10.根据权利要求8或9所述的棒状内导体(30)，其包括：
第二排(36)，所述第二排(36)沿着所述棒状内导体(30)的所述周向方向(33)具有至少三个开口(31)，所述第二排(36)的所述至少三个开口(31)被配置成保持间隔件(10)的相应支撑元件(12)，
其中，具有所述至少三个开口(31)的所述第二排(36)和具有所述至少三个开口(31)的所述第一排(32)以沿着所述棒状内导体(30)的所述旋转轴线(35)在彼此之间相距一定距离的方式而被布置着。
11.一种测量探头(70)，所述测量探头(70)被配置成测定容器内的介质的灌装高度，并且所述测量探头(70)包括：
至少一个根据权利要求1至7中任一项所述的间隔件(10)；
棒状内导体(30)，所述棒状内导体(30)沿着所述棒状内导体(30)的周向方向(33)具有至少三个开口(31)；以及
外导体(50)，
其中，所述间隔件(10)被配置成：通过使所述支撑元件(12)与所述棒状内导体(30)的所述开口(31)咬合，将所述棒状内导体(30)和所述外导体(50)以基本上同轴的方式保持在一起。
12.根据权利要求11所述的测量探头(70)，
其中，所述棒状内导体(30)和所述外导体(50)通过两个所述间隔件(10)而被对准为处于基本上同轴的方式，这两个所述间隔件(10)以沿着所述棒状内导体(30)的旋转轴线(35)在彼此之间相距一定距离的方式而被布置着。
13.根据权利要求11或12所述的测量探头(70)，
其中，所述间隔件(10)的所述环状元件(11)具有圆筒形外表面(20)，
并且其中，在所述环状元件(11)的所述圆筒形外表面(20)与所述外导体(50)的内表面(51)之间设置有间隙。
14.一种工具(60)，其用于将根据权利要求1至7中任一项所述的间隔件(10)装配在根据权利要求11至13中任一项所述的测量探头的所述棒状内导体(30)上。
15.一种装配方法，所述装配方法用于将根据权利要求1至7中任一项所述的间隔件(10)装配在棒状内导体(30)上，并且所述装配方法包括以下步骤：
实施所述间隔件(10)的预张开，以使得所述环状元件(11)的所述支撑元件(12)能够沿着所述棒状内导体(30)的旋转轴线(35)在所述棒状内导体(30)的表面(37)上方被引导(S1)；
实施所述间隔件(10)的相对于所述棒状内导体(30)的定位(S2)；以及
实施所述间隔件(10)的松弛，以使得所述环状元件(11)的所述支撑元件(12)插入在所述棒状内导体(30)的相应开口(31)中(S3)。
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