CN115790778A - 由物位测量仪和瞄准器组成的系统和瞄准器 - Google Patents

Abstract

描述和示出由测量容器中介质的物位的物位测量仪和至少一个瞄准器组成的系统，其中物位测量仪具有产生测量信号的控制和评估单元和工艺连接元件，其中工艺连接元件在介质侧具有透射元件，其中透射元件至少部分地对于测量信号是可通过的。说明由物位测量仪和瞄准器组成的系统，使得可以特别灵活地使用物位测量仪的任务通过以下方式来解决，即至少一个瞄准器与工艺连接元件连接，其中至少一个瞄准器在介质侧具有用于将测量信号耦合输入到容器中的瞄准器透镜，其中瞄准器透镜被构造并且在运行中在测量信号的传播方向上布置在透射元件后面，使得瞄准器透镜改变测量信号的张角。

Description

由物位测量仪和瞄准器组成的系统和瞄准器

技术领域

本发明以一种由用于测量容器中介质的物位的物位测量仪和至少一个瞄准器组成的系统为出发点，其中物位测量仪具有用于产生测量信号的控制和评估单元以及工艺连接元件，其中工艺连接元件在介质侧具有透射元件，其中透射元件至少部分地对于测量信号是可通过的。

此外，本发明涉及一种用于连接到物位测量仪上来制造根据本发明的系统的瞄准器。

背景技术

如果说工艺连接元件在介质侧具有透射元件，则这指的是透射元件在运行中或在安装状态下布置在介质侧。

根据一种设计方案，测量信号是雷达信号，并且物位测量仪是自由辐射雷达物位测量仪。测量信号可以在运行中连续地或也以脉冲的方式被发射。

在实践中，可以在不同的状况下使用自由辐射物位测量仪。

根据测量状况，由物位测量仪发出的测量信号的不同特性是有利的。所发出的信号的张角尤其是相关的，所述张角限定为了确定物位所考虑的介质的区域。具有大张角的宽测量信号具有以下优点：检测介质的大的面积来确定物位。另一方面，容器中的在运行中干扰的内装部件也可能容易地干扰测量信号。

因此，如果测量信号具有尽可能小的张角，则由状况决定地同样是有利的。在实践中，例如在细的、高的容器中应用测量信号的这种构造。尤其是发出80 GHz范围内的测量信号的透镜天线可以实现具有几度张角的测量信号。

发明内容

本发明所基于的任务在于，说明一种由物位测量仪和瞄准器组成的系统，使得可以特别灵活地使用物位测量仪。此外，本发明的任务是说明一种用于制造根据本发明的系统的瞄准器。

根据第一教导，先前提到的任务通过开头提到的由物位测量仪和至少一个瞄准器组成的系统通过以下方式解决，即至少一个瞄准器与工艺连接元件连接，其中至少一个瞄准器在介质侧具有用于将测量信号耦合输入到容器中的瞄准器透镜，

其中瞄准器透镜被构造并且在运行中在测量信号的传播方向上布置在透射元件后面，使得所述瞄准器透镜改变测量信号的张角。

例如，瞄准器透镜可以扩张测量信号，即增大张角，或聚焦测量信号，即减小张角。

根据本发明已经认识到，可以通过瞄准器在透射元件之前对测量信号的方向特性或张角发生影响，其中能够通过应用瞄准器使通过物位测量仪实现的方向特性适配于单独的测量状况。由此可以针对不同的测量状况优化具有相同结构的多个物位测量仪或测量仪。

如果瞄准器以可更换的方式、即以可拆卸的方式与物位测量仪连接，则单个物位测量仪也可以与不同的瞄准器组合，并且从而例如即使在装入容器中之后也能够针对不同的测量状况被优化。

因为测量仪可以针对不同的应用被优化，而不必对测量仪进行结构上的改变，因此总体上可以特别灵活地使用根据本发明的系统。

原则上，透射元件和瞄准器透镜彼此协调以成形测量信号。详细地，即使通过组合这些元件也不应该在容器中产生聚焦点，以便完全照明期望的测量区域。

根据第一设计方案，透射元件被构造为透镜或窗口。如果透射元件被构造为透镜，则根据一种设计方案，通过透镜成形的测量信号尤其是在测量信号的张角方面鉴于测量状况被优化。例如，具有约80 GHz的频率的测量信号在透镜直径约为70 mm的情况下可以具有约4°的特别小的张角。可替代地，具有约80 GHz的频率的测量信号在透镜直径约为40 mm的情况下可以具有约8°的张角，由此可以检测更大的测量区域。同样可设想的是，透镜对测量信号进行成形，使得张角具有平均值。

在这里同样可设想使用对于测量信号可通过的窗口。

根据另一特别优选的设计方案，在工艺连接元件和瞄准器之间的连接被构造为可拆卸连接，其中所述连接被构造为力配合的（kraftschlüssig）和/或形状配合的（formschlüssig）连接，其中所述连接优选地通过螺纹或通过卡槽连接（Rastverbindung）或通过法兰连接来实现。这种设计方案具有以下优点，即可以使至少一个瞄准器以机械方式牢固地并且也耐压地与工艺连接元件连接，并且此外同样可以更换所述至少一个瞄准器。

例如，工艺连接元件具有外螺纹，并且瞄准器具有相配的内螺纹，瞄准器通过所述内螺纹布置在工艺连接元件处。根据可替代的构造方案，工艺连接元件具有（weist…aus）内螺纹，并且瞄准器具有相配的外螺纹，瞄准器通过所述外螺纹布置在工艺连接元件处。

可替代地，工艺连接元件和瞄准器之间的连接被构造为不可拆卸连接，其中不可拆卸连接优选地被构造为材料决定的（stoffschlüssig）连接。

根据另一设计方案，存在固定装置（Halterung），其中能够通过所述固定装置使所述瞄准器与所述容器连接。除了连接到工艺连接元件上之外，瞄准器同样可以通过对应的固定装置在容器中被定位。

根据另一优选的设计方案，瞄准器被构造为适配器。特别优选地，适配器不仅能够与物位测量仪的工艺连接元件连接，而且能够与工艺连接件、尤其是容器连接件连接。

在此，适配器尤其是被构造为使得能够分别通过螺纹连接件使所述适配器不仅与工艺连接元件连接而且与容器连接件连接。为此，适配器具有两种螺纹，特别优选地两种不同的螺纹。

例如，适配器从GAS螺纹适配于NPT螺纹。可替代地，适配器从NPT螺纹适配于GAS螺纹。

此外，适配器也可以被构造为使得可以通过卡口连接件使所述适配器与容器连接件连接。

从而，作为适配器的设计方案具有以下优点，即物位测量仪可以通过这样的适配器被布置在具有不同容器连接件的不同容器处。总体而言，通过这种设计方案进一步改善物位测量仪的灵活布置。

根据下一优选的设计方案，至少一个瞄准器具有内部空间，其中所述内部空间至少部分地被构造为空心的。在此尤其是在透射元件与瞄准器透镜之间的区域被构造为空腔。在运行中，测量信号通过该空腔从透射元件被传输到瞄准器透镜。

根据下一设计方案，在至少一个瞄准器的内部空间中存在用于引导和/或用于适配测量信号的至少一种介电材料。

此外，根据另一设计方案，在瞄准器的内部空间中可以存在用于引导测量信号的喇叭形结构。

该系统的另一有利设计方案的特征在于，透射元件被构造为透镜，其中所述透镜的直径小于瞄准器透镜的直径。

因为众所周知需要大的孔径面，以便实现测量信号的特别小的张角，所以根据这种设计方案可以以特别有利的方式聚焦测量信号的张角。因此，如果干扰的内装部件伸入到容器中，则这种设计方案尤其是有利的。从而可以保证测量信号不受对应的内装部件干扰。如果应该在长的细的容器中监控工艺介质，则这种设计方案同样是有利的。

另一设计方案的特征在于，透射元件被构造为透镜，其中所述透镜的直径大于瞄准器透镜的直径。

利用这种设计方案，例如可以增大穿过透射元件的测量信号的张角，由此也检测介质的更大的区域。如果应该照明介质的尽可能大的测量区域，则这种设计方案是有利的。

另一设计方案的特征在于，透射元件被构造为透镜，其中所述透镜的直径基本上与瞄准器透镜的直径相同。

可替代地或附加地，瞄准器透镜也可以在形状方面、尤其是在曲率半径方面和/或在材料方面与透射元件不同。

如果在至少一个瞄准器的内部空间中至少局部地存在空腔，则当在空腔的区域中存在用于限制瞄准器中的过压的过压保护装置时是有利的。这种设计方案尤其是适用于在高工艺压力下的测量。

过压保护装置特别优选地被构造为使得所述过压保护装置在超过瞄准器中的压力的极限值时触发，其中该极限值小于最大允许的工艺压力。

根据一种设计方案，极限值大约为工艺压力的三分之一。

根据另一设计方案，过压保护装置被构造为瞄准器壳体的额定断裂点。可替代地，过压保护装置也可以通过每种其他已知的且合适的过压保护装置实现。

过压保护装置的存在保证尤其是用于电子设备和测量仪的电缆线路的更好保护。

过压保护装置特别优选地布置在瞄准器处，使得所述过压保护装置在运行中、即在安装状态下不布置在容器之内。

根据另一设计方案，透射元件和/或瞄准器透镜被构造为密封件。如果透射元件和瞄准器透镜被构造为密封件，则这种设计方案保证对于在遭受爆炸危险的应用中的使用在双重密封件方面的要求。双重密封件与过压保护装置的组合总体地保证用于电子设备以及控制和评估单元的电缆线路的特别高的保护。

根据另一设计方案，瞄准器透镜被构造并且与所述透射元件协调，使得所述瞄准器透镜附加地改变测量信号的传播方向。根据该设计方案，透射元件特别优选地同样被构造为透镜。例如，瞄准器透镜被构造并且适配于透射元件，使得瞄准器透镜减小测量信号的张角，例如减小到约9°，并且使传播方向偏斜几度，例如偏斜约6°。通过假设电磁波的传播无衍射地伸展，使得代替相前（Phasenfronten）可以观察光路，特别优选地简化各个天线元件、诸如构造为透镜的透射元件和/或瞄准器透镜的几何设计（Ausgestaltung）的描述和/或确定。因此，可以通过传播方向上的射线特别简单地描述传播波。

这种设计方案具有以下优点：可以补偿用于产生和辐射测量信号的天线的歪斜装入位置，或者还可以特别灵活地设定和/或例如通过不同的瞄准器改变测量仪的容器中的要照亮的区域。

根据另一特别优选的设计方案，给物位测量仪分配多个瞄准器，利用所述瞄准器实现所述测量信号的不同张角和/或所述测量信号的传播方向上的不同方向变化，尤其是其中各个瞄准器在瞄准器透镜的形状方面和/或在瞄准器透镜的尺寸方面和/或在瞄准器透镜的材料方面和/或在连接状态下瞄准器透镜距透射元件的距离方面不同。

如果说给物位测量仪分配多个瞄准器，则这指的是多个不同的瞄准器被构造为使得可以使所述瞄准器与物位测量仪的工艺连接元件连接。这样的连接不同时进行，相反地可以在不同的测量状况下将各个瞄准器与工艺连接件连接。

由物位测量仪和多个瞄准器组成的该系统具有以下优点，即物位测量仪可以特别灵活地被用于不同的应用情况，所述瞄准器分别针对不同的测量状况优化测量仪。

根据第二教导，本发明涉及用于连接到物位测量仪上来制造先前描述的系统之一的瞄准器。为此，瞄准器根据先前描述的设计方案之一来构造。

附图说明

现在存在设计和改进根据本发明的系统以及根据本发明的瞄准器的大量可能性。为此，参照从属于独立专利权利要求的专利权利要求以及与附图一起参照对以下实施例的描述。在所述附图中，

图1示出根据本发明的系统的第一实施例，

图2示出根据本发明的系统的另一实施例，

图3示出根据本发明的系统的另一实施例，

图4示出根据本发明的系统的另一实施例，

图5示出根据本发明的系统的另一实施例，

图6示出根据本发明的系统的另一实施例，

图7示出根据本发明的系统的另一实施例，和

图8示出根据本发明的系统的另一实施例，所述系统布置在容器处。

具体实施方式

图1示出由用于测量容器中介质的物位的物位测量仪2和瞄准器（Aufsatz）3组成的系统1的第一实施例，其中物位测量仪2具有控制和评估单元4以及工艺连接元件（Prozessanschlusselement）5，其中工艺连接元件5在介质侧具有透镜7形式的透射元件6，其中透镜7至少部分地对于由控制和评估单元4产生的测量信号是可通过的。

瞄准器3经由螺纹连接8与工艺连接元件5连接，其中瞄准器3在介质侧具有用于将测量信号耦合输入到容器10中的瞄准器透镜9。在所示的连接状态下，瞄准器透镜9被构造和布置为使得所述瞄准器透镜在透射元件6后面在测量信号的传播方向上成形、即聚焦或扩张测量信号的方向特性来适配于工艺状况。

在所示的实施例中，瞄准器透镜9和透镜7彼此协调，使得测量信号的张角通过瞄准器透镜被缩小。为此，瞄准器透镜9的孔径被构造得特别大。因此，该实施例在容器10是长且细的或者干扰的内装部件突出到容器10中的测量状况下尤其是有利的。

图2示出根据本发明的系统1的另一实施例，其中与第一实施例不同，构造为透射元件6的透镜7具有比瞄准器透镜9更大的直径。根据该实施例，透镜7和瞄准器透镜9彼此适配，使得测量信号的张角通过瞄准器透镜9被增大。为此，瞄准器透镜9的直径被构造得小于透镜7的直径。

除了在直径方面的偏差之外，瞄准器透镜9同样可以在形状方面、尤其是在曲率半径方面和/或在材料方面与透镜7不同。这在图3中示出。

图4示出另一实施例，其中在瞄准器透镜9和构造为透射元件6的透镜7之间的距离被缩短。

图5示出由物位测量仪2和瞄准器3组成的系统1的另一实施例，其中透射元件6被构造为透镜7并且其中瞄准器透镜9与透镜7协调，使得所述瞄准器透镜不仅减小测量信号的张角，而且使所述张角偏斜几度。

在图6中所示的实施例中，构造为透射元件6的第一透镜7的直径对应于瞄准器透镜9的直径。用于引导测量信号的介电材料12布置在透镜7和9之间。在该实施例中，不仅构造为透射元件6的第一透镜7而且瞄准器透镜9都被构造为密封件（Dichtung），使得在这里控制和评估单元4的电子设备以及在这里未示出的所属的电缆线路受双重密封件保护。

该实施例尤其是在遭受爆炸危险（explosionsgefährdeten）的应用中是有利的。

图7中所示的实施例的瞄准器3附加地具有过压保护装置11，所述过压保护装置在瞄准器3中的不期望的过压的情况下、例如当布置在工艺侧的密封件是有缺陷的时，从瞄准器3排出压力。该实施例尤其是与双重密封件组合地在遭受爆炸危险的测量状况中的应用方面是有利的。

图8示出根据本发明的系统1的另一实施例，所述系统布置在容器10处。在所示的实施例中，瞄准器3被构造为适配器（Adapter）。适配器不仅与工艺连接元件5旋紧，而且与容器连接件旋紧。同样示出过压保护装置11，所述过压保护装置在容器10之外布置在瞄准器3的壳体处。因此，该实施例也特别适用于在遭受爆炸危险的区域中使用。

附图标记

1 由物位测量仪和瞄准器组成的系统

2 物位测量仪

3 瞄准器

4 控制和评估单元

5 工艺连接元件

6 透射元件

7 透镜

8 螺纹连接

9 瞄准器透镜

10 容器

11 过压保护装置

12 介电材料。

Claims (18)

1.一种由用于测量容器（10）中介质的物位的物位测量仪（2）和至少一个瞄准器（3）组成的系统（1），其中所述物位测量仪（2）具有用于产生测量信号的控制和评估单元（4）和工艺连接元件（5），其中所述工艺连接元件（5）在介质侧具有透射元件（6），其中所述透射元件（6）至少部分地对于所述测量信号是可通过的，其特征在于，

所述至少一个瞄准器（3）与所述工艺连接元件（5）连接，其中所述至少一个瞄准器（3）在介质侧具有用于将所述测量信号耦合输入到所述容器（10）中的瞄准器透镜（9），

其中所述瞄准器透镜（9）被构造并且在运行中在所述测量信号的传播方向上布置在所述透射元件（6）后面，使得所述瞄准器透镜改变所述测量信号的张角。

2.根据权利要求1所述的系统（1），其特征在于，所述透射元件（6）被构造为透镜（7）或窗口。

3.根据权利要求1或2中任一项所述的系统（1），其特征在于，在所述工艺连接元件（5）和所述瞄准器（3）之间的连接被构造为可拆卸连接，其中所述连接被构造为力配合的和/或形状配合的连接，其中所述连接优选地通过螺纹或通过卡槽连接或通过法兰连接来实现。

4.根据权利要求1或2中任一项所述的系统（1），其特征在于，在所述工艺连接元件（5）和所述瞄准器（3）之间的连接被构造为不可拆卸连接，其中所述不可拆卸连接优选地被构造为材料决定的连接。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的系统（1），其特征在于，存在固定装置，其中能够通过所述固定装置使所述瞄准器与所述容器（10）连接。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的系统，其特征在于，所述瞄准器（3）被构造为适配器，其中所述适配器尤其是被构造为使得能够通过螺纹使所述适配器不仅与所述工艺连接元件连接而且与所述容器连接件连接。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的系统（1），其特征在于，所述至少一个瞄准器（3）具有内部空间，并且所述内部空间至少部分地被构造为空心的，其中尤其是在所述透射元件（6）和所述瞄准器透镜（9）之间的区域被构造为空腔。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的系统（1），其特征在于，所述至少一个瞄准器（3）具有内部空间，并且在所述至少一个瞄准器（3）的内部空间中存在用于引导和/或用于适配所述测量信号的至少一种介电材料（12）。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的系统（1），其特征在于，所述至少一个瞄准器（3）具有内部空间，并且在所述至少一个瞄准器（3）的内部空间中存在用于引导所述测量信号的喇叭形结构。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的系统（1），其特征在于，所述透射元件（6）被构造为透镜（7），其中所述透镜（7）的直径小于所述瞄准器透镜（9）的直径。

11.根据权利要求1至9中任一项所述的系统（1），其特征在于，所述透射元件（6）被构造为透镜（7），其中所述透镜（7）的直径大于所述瞄准器透镜（9）的直径。

12.根据权利要求1至9中任一项所述的系统（1），其特征在于，所述透射元件（6）被构造为透镜（7），其中所述透镜（7）的直径基本上与所述瞄准器透镜（9）的直径相同。

13.根据权利要求7所述的系统（1），其特征在于，在所述空腔的区域中存在用于限制所述空腔中的过压的过压保护装置（1）。

14.根据权利要求13所述的系统（1），其特征在于，所述过压保护装置（11）被构造为使得所述过压保护装置在超过所述瞄准器中的压力的极限值时触发，其中所述极限值小于最大允许的工艺压力，尤其是其中所述极限值大约为所述工艺压力的三分之一。

15.根据权利要求1至14中任一项所述的系统（1），其特征在于，所述透射元件（6）和/或所述瞄准器透镜（9）被构造为密封件。

16.根据权利要求1至15中任一项所述的系统，其特征在于，所述瞄准器透镜（9）被构造并且与所述透射元件（6）协调，使得所述瞄准器透镜附加地改变所述测量信号的传播方向。

17.根据权利要求1至16中任一项所述的系统（1），其特征在于，给所述物位测量仪（2）分配多个瞄准器（3），利用所述瞄准器（3）实现所述测量信号的不同张角和/或所述测量信号的传播方向上的不同方向变化，尤其是其中各个瞄准器（3）在形状方面和/或在尺寸方面和/或在所述瞄准器透镜（9）的材料方面和/或在连接状态下所述瞄准器透镜（9）距所述透射元件（6）的距离方面不同。

18.一种用于连接到物位测量仪（2）上来制造根据权利要求1至17中任一项所述的系统（1）的瞄准器（3）。

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