CN209446132U - 雷达料位计 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种雷达料位计。该雷达料位计包括信号传播装置、布置在信号传播装置中的介电填充构件、以及用于防止储罐内容物逸出到外部环境中的密封装置。介电填充构件包括由聚合物材料形成的主体和由改性聚合物材料形成的至少一个结构加强元件，其中，改性聚合物材料是通过利用填充材料对聚合物材料进行改性而获得的，其中，所述至少一个结构加强元件通过烧结与主体一体形成，并且形成密封装置的一部分。本实用新型基于以下认识：由改性聚合物材料制成的结构加强元件可以通过烧结结合到主体中。

Description

雷达料位计
技术领域
本实用新型涉及具有带密封介电填充构件的波导结构的雷达料位计，其中填充构件包括机械加强元件。
背景技术
雷达料位计(RLG)适用于测量容纳在储罐中的产品例如过程流体、粒状化合物和其他材料的填充料位。
这样的雷达料位计的示例可以包括：收发器电路，其用于发射和接收微波；信号传播装置，其被布置成朝向表面引导微波并且将通过表面反射的微波返回到收发器；以及处理电路，其适于基于由收发器发射和接收的微波之间的关系来确定填充料位。
信号传播装置可以包括中空波导结构例如一个或若干个中空波导，以及定向天线，定向天线适于将自由传播的电磁波发射到储罐中并且接收这些波的反射。这样的RLG有时被称为非接触式RLG(non-contact RLG， NCR)。天线可以适于特定频段。当前最常使用的频段具有约6GHz或26 GHz的中心频率，然而也可以预期更高的频段。
可替选地，信号传播装置可以包括延伸到储罐的内容物中的微波传输线(通常称为探针)。在这种情况下，发射信号和回波信号将沿探针传播，直到它们因由表面引起的阻抗不连续性而被反射。带探针的RLG有时被称为导波雷达(GWR)料位计。可以使用若干类型的探针，例如单线 (Goubau型)探针、同轴探针和双线探针。探针可以是基本上刚性的或柔性的，并且它们可以由金属例如不锈钢、塑料例如PTFE、或它们的组合制成。传输线探针可以连接至同轴探针连接件。
在NCR料位计的情况下，介电填充构件可以布置在天线和/或波导的腔中，以便保护波导/天线免受来自储罐气氛的热影响和化学影响。在GWR 料位计的情况下，同轴探针连接件包括在同轴导体之间的介电填充构件。
这样的介电填充构件应该能够透射微波，耐化学腐蚀，优选地是疏水的(防水)，并且还需要耐受储罐内存在的温度和压力。被称为高压、高温(HPHT)应用的一些应用提出了特别具有挑战性的情况。通常用于这样的填充构件的一种材料是PTFE，也被称为铁氟龙(注册标志)。
介电填充构件通常还用作过程密封件，即，确保储罐内容物不会释放到外部环境中。过程密封件可以是压力密封的。此处，也被用作密封件的介电填充构件被称为“密封介电填充构件”。
在一些情况下，一个或若干个密封元件例如O形环等布置在介电填充构件与周围结构之间。通常，在介电填充构件中形成凹槽以固定密封元件，从而也提供密封介电填充构件的机械固定。作为示例，参见US 9,291,492。在其他情况下，介电填充构件本身的一部分用作密封元件。作为示例，参见US 6,401,532。
这样的密封介电填充构件存在若干挑战。一个潜在的问题是合适的材料例如PTFE具有大的热膨胀系数，并且将在升高的温度下膨胀。因此，当填充构件收缩时，设置在填充构件与周围结构(例如，金属)之间的密封元件的密封将劣化。同样，当填充构件收缩时，由填充构件本身提供的密封将可能劣化。
已经做出了尝试来解决这个问题。例如，未公布的美国专利申请 15/299,976公开了一种“桶”型介电填充构件，其中，桶的盘形部分用作密封件。为了补偿厚度的任何变化，借助于弹簧加载的夹具将盘置于压力下。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供将介电填充构件与一个或若干个结构加强元件组合的改进方法。
根据本实用新型的第一方面，通过一种用于使用电磁测量信号来确定储罐中的产品的过程变量的雷达料位计来实现这个目的和其他目的，雷达料位计包括：信号传播装置，其适于朝向产品引导微波发射信号并且返回所述微波发射信号从产品的表面的反射；介电填充构件，其布置在信号传播装置中以防止储罐内容物进入信号传播装置；以及密封装置，其用于防止储罐内容物逸出到外部环境中。介电填充构件包括由聚合物材料形成的主体，以及由改性聚合物材料形成的至少一个结构加强元件，其中，改性聚合物材料是通过利用填充材料对聚合物材料进行改性而获得的，其中，所述至少一个结构加强元件通过烧结与所述主体一体形成，并且形成所述密封装置的一部分。
本实用新型基于以下认识：由改性聚合物材料制成的结构加强元件可以通过烧结结合到主体中。这产生一个完全一体化的介电填充构件，该介电填充构件具有机械特性得到改进的部分。有利地，这样的部分可以用于提供储罐的改进的密封，特别是在(周期性)高压/高温条件下的密封。例如，本实用新型可以被用于形成介电填充构件，该介电填充构件具有：暴露于储罐内容物的耐化学腐蚀表面，以及用于确保令人满意的密封的结构上坚固的区域。在一些实施方式中，结构加强元件被围绕主体的外周布置并且形成用于接纳密封元件的凹槽。
因此，与由聚合物材料制成的主体相比，由改性聚合物材料制成的元件是“结构上加强的”。“结构加强”在此处意指在暴露于机械应力的情况下的更大的抗变形性。机械阻力的一个指标是杨氏模量，它指定材料的弹性——即材料在变形后恢复其原始形状的能力。结构加强元件在相关的温度和压力下优选地(几乎)是完全弹性的，即无论变形的持续时间如何，它都将恢复到其原始形状和形态。这意味着结构加强元件不易受冷蠕变 (coldcreeping)——即，元件在长时间变形之后不会返回到其原始形态 (而是替代地“蠕变”成不同形态)的过程——的影响。
改性聚合物材料优选地具有比(纯)聚合物材料的杨氏模量显著更大 (例如，大至少50％，或甚至大100％或更大)的杨氏模量。作为示例， PTFE具有约0.5GPa的杨氏模量。
“结构加强”元件也可以呈现更大的硬度。硬度可以如根据ASTM D 2240标准测量的以肖氏D来表示，或者如例如根据DIN 53456标准测量以N/mm2来表示。
“结构加强”元件也可以呈现更高的温度稳定性，即随着温度升高变形更小。这样的温度稳定性的指示可以是较小的温度膨胀系数。
如本文中使用的，表述“烧结”指的是通过将两个元件彼此压靠并且在不熔化的情况下对这两个元件进行加热来使两个元件结合的工艺。改性聚合物材料例如改性PTFE的烧结本身是已知的。然而，本实用新型是基于以下认识：可以通过使用烧结来将聚合物材料的主体与由改性聚合物材料制成的一个或若干个元件结合而在要被布置在雷达料位计中的喇叭天线中的介电填充构件的特定领域中实现若干优点。
更具体地，通过将聚合物材料(例如PTFE)的主体与由改性聚合物材料(例如改性PTFE)制成的一个或若干个结构加强元件烧结在一起，实现了非常可靠的结合。烧结还消除了对粘合剂的需要，并且在无需附加界面的情况下固定微波吸收元件。
介电填充构件由具有适当电磁性质的介电材料制成，以免干扰RLG 的工作。另外，材料通常应当是疏水的，即防水，并且优选地对于储罐中的内容物(通常是石油产品)具有耐化学腐蚀性。已发现含氟聚合物具有合适的性质，并且常规用作雷达料位计中的介电填充构件的材料的示例包括PTFE(聚四氟乙烯)、PFA(全氟烷氧基链烷烃)和FEP(氟化乙烯丙烯)。这些材料具有优异的耐化学腐蚀性，并且还具有卫生FDA批准，即它们也可以用于高度卫生的过程，例如用于食品工业中。在这些材料中， PTFE是唯一一种可以耐受高温(高于150摄氏度)的材料，并且因此通常是首选。
注意，聚合物材料(例如PTFE)不一定是完全纯的(所谓的“纯净” (“virgin”)级)，而是也可以与少量其他材料混合以提供最合适的机械特性。
与聚合物材料混合以形成改性聚合物材料的填充材料可以是玻璃(纤维或球)、聚合物(例如PEEK)、碳(纤维或焦炭)、金属(例如，青铜或不锈钢)、或其他合适的材料。
填充材料的量需要足以提供期望的机械特性，例如增大的杨氏模量和 /或硬度，但是必须足够小以允许改性材料的烧结。作为示例，填充材料的量在重量上为至少5％、或在重量上为至少10％。作为另一示例，填充材料的量在重量上不超过45％，或在重量上甚至不超过30％。
在一些实施方式中，信号传播装置包括中空波导结构和形成在波导结构内的腔，并且介电填充构件至少部分地布置在该腔内。中空波导结构可以包括具有波导部分和喇叭部分的喇叭天线，所述腔形成在波导部分和喇叭部分的内部。
改性聚合物材料可能呈现出差的介电特性。例如，利用PEEK改性的 PTFE具有比“纯”PTFE显著更高的介电常数。在介电填充构件布置在中空波导和/或天线喇叭中的应用中，结构加强元件因此优选地放置在微波区域的外部，即在微波传播的区域的外部。
在一个示例中，主体具有填充喇叭部分的大致圆锥形部分，以及从圆锥形部分的基部部分径向延伸的环形凸缘。环形凸缘形成密封装置的一部分，并且可以夹在储罐连接件与储罐凸缘(有时称为储罐喷嘴)之间。然后，结构加强元件可以形成该环形凸缘的至少一部分，使环形凸缘更加耐受所施加的压力，从而提供更可靠的密封。
在另一示例中，主体具有填充波导部分的中心部分，以及从中心部分径向延伸的环形套环(collar)部分。所谓“环形套环部分”意指从填充构件的中心连续地延伸至少超过储罐连接件中的环形基台(abutment)的内周边缘的不可渗透的部分。当压靠着环形基台时，该套环部分因此可以提供储罐密封。这样的套环部分还可以具有沿中心部分的轴的轴向延伸部，以便具有例如圆锥形状、碗状形状或桶状形状。
在这种情况下，环形套环部分形成密封装置的一部分，并且可以夹在储罐连接件与一个或若干个波导形成构件之间。然后，结构加强元件可以形成该环形套环部分的至少一部分，使其更加耐受所施加的压力，从而提供更可靠的密封。
在其他实施方式中，信号传播装置包括具有中心导体的同轴耦合装置，其中，介电填充构件围绕中心导体。然后，信号传播装置还可以包括电连接至同轴耦合装置的传输线探针，该传输线探针被配置成悬挂在储罐中并且延伸到产品中。
在这种情况下，主体可以是介电套筒(sleeve)，并且至少一个结构加强元件可以包括同轴地布置在主体内的内套筒。内套筒还可以形成用于接纳密封元件的凹槽，该密封元件通过将介电填充构件对中心导体密封而形成密封装置的一部分。
以类似的方式，主体可以是介电套筒，并且所述至少一个结构加强元件可以包括同轴地布置在主体外的外套筒。外套筒还可以形成用于接纳密封元件的凹槽，该密封元件通过将介电填充构件对周围结构例如储罐连接件密封而形成密封装置的一部分。
通过形成其中形成凹槽的结构上更坚固的材料的内套筒和/或外套筒，可以提高接纳在凹槽中的密封元件的密封效果。
附图说明
将参照示出了本实用新型的当前优选实施方式的附图来更详细地描述本实用新型。
图1a示出了根据本实用新型的实施方式的安装在储罐上的雷达料位计。
图1b更详细地示出了图1a中的介电填充构件的截面。
图2是用于制造介电填充构件的方法的流程图。
图3a是根据本实用新型的实施方式的非接触式雷达料位计的储罐连接件的截面视图。
图3b是更详细地示出图3a中的介电填充构件的截面视图。
图4a是根据本实用新型的实施方式的导波雷达(GWR)料位计的储罐连接件的截面视图。
图4b是更详细地示出图4a中的介电填充构件的截面视图。
图5a是根据本实用新型的实施方式的导波雷达(GWR)料位计的储罐连接件的截面视图。
图5b是更详细地示出图5a中的介电填充构件的截面视图。
具体实施方式
图1a中示意性地示出了根据本实用新型的实施方式的雷达料位计 (RLG)1。RLG 1被安装在储罐2上并且被布置成执行对过程变量——例如储罐2中的两种材料之间的界面的料位L——的测量。通常，第一材料是存储在储罐中的产品4，例如诸如汽油的液体或诸如粒状化合物的固体，第二材料是储罐中的空气或其他气氛5，而界面是产品4的表面3。在一些应用中，储罐是非常大的金属储罐(直径为10米的量级)。
雷达料位计1包括在图1a中非常示意性地示出的收发器电路6、处理电路7和信号/电力接口8。收发器电路6、处理电路7和接口8被布置在测量单元(MU)10中，测量单元10被安装至由金属材料——通常为钢——制成的储罐连接件12，储罐连接件12适于牢固地装配(例如，螺栓连接或焊接)至储罐凸缘13。储罐连接件12适于通过储罐壁提供电磁信号的通道(有时是压力密封的)，该通道将收发器电路6与信号传播装置连接，以允许信号传播到储罐中。
信号传播装置包括波导结构，此处是具有波导部分15和喇叭部分16 的定向天线11。此处喇叭部分16由储罐连接件12形成，但是也可以是例如借助于螺纹配件附接至储罐连接件12的分离部分。
收发器电路6被配置成生成和发射电磁(微波)发射信号ST以及接收电磁(微波)返回信号SR。耦合装置如探针(未示出)被布置成将来自收发器电路6的发射信号耦合到波导部分15中。
收发器电路6可以是能够发射和接收电磁信号的一个功能单元，或者可以是包括分离的发射器单元和接收单元的系统。收发器电路6的元件通常以硬件来实现，并且形成通常被称为微波单元的集成单元的一部分。为了简单起见，在下面的描述中将收发器电路称为“收发器”。
处理电路7被配置成通过分析发射信号ST和返回信号SR来确定在储罐的顶部处的参考位置(例如，储罐的外部与内部之间的通道)与表面3 之间的距离。处理通常包括生成储罐信号或“回波曲线”，回波曲线包括表示来自所述储罐内部的回波的多个峰。峰中的一个峰表示来自表面3的回波。基于所确定的距表面3的距离——通常被称为空距(ullage)——和储罐5的已知尺寸，可以推算出过程变量，例诸如储罐的填充料位L。
处理电路7可以包括以硬件实现的模拟处理和由存储在存储器中并由嵌入式处理器执行的软件模块实现的数字处理的组合。本实用新型不限于特定实现，并且可以预期任何被发现适于实现此处描述的功能的实现。
接口8被配置成允许将测量值传送至RLG的外部，并且可选地用于 RLG的电力供应。例如，接口8可以是双线式控制回路9，例如4-20mA 回路。接口8还可以包括串行数据总线，以允许使用数字通信协议进行通信。可用数字协议的示例包括HART、Modbus、过程现场总线和基金会现场总线。接口8还可以是采用例如无线HART的无线接口，在这种情况下，RLG设置有某种内部能量存储器，例如可能太阳能供电的电池17。
在使用中，由收发器生成的发射信号ST被耦合到波导部分15中，被允许传播到喇叭部分16并且然后发射到储罐中。此处发射信号是具有大于1GHz的工作频率范围的高频信号。通常，工作频率范围以约6GHz 或26GHz为中心，其中，频带宽度为1GHz或几GHz。发射信号ST朝向产品4的表面3传播并且通过在表面3的反射产生电磁返回信号SR。返回信号通过天线11被返回，被允许传播通过波导部分并且通过耦合装置耦合回到收发器。换言之，定向天线11被布置成用作适配器，将自由传播的电磁波发射到储罐2中以被界面反射，此处界面是储罐2中的产品4 的表面3。具有定向天线的RLG通常被称为非接触式雷达(NCR)料位计。
根据一种测量原理，发射信号是具有变化的频率的连续信号(频率调制连续波，FMCW)。基于FMCW的RLG将发射具有逐渐变化的频率的雷达扫描，并且将接收到的信号与原始信号进行混合(零差混合)以形成频域储罐信号。
根据另一测量原理，发射信号是持续时间为ns的量级并且重复频率为MHz的量级的一系列不同的脉冲。在被称为时域反射测量法(TDR) 的过程中，在采样与保持电路中利用原始脉冲序列对返回信号进行采样，从而形成时域储罐信号。当在NCR料位计中使用时域反射测量法时，需要对脉冲进行频率调制以允许利用定向天线来进行发射。
发射信号也可以是FMCW和脉冲信号的一些组合。例如，已经提出了被称为多频率脉冲波(MFPW)的原理。
在频域储罐信号的情况下，储罐信号的幅度被表示为频率的函数，其中，频率与距参考位置的距离有关。在时域储罐信号的情况下，储罐信号的幅度被表示为时间的函数，其中，时间与距参考位置的距离有关。
图1b中更清楚地示出的微波透射介电填充构件20至少部分地布置在由波导部分15和喇叭部分16形成的腔19内。填充构件20用于保护天线喇叭免受储罐气氛5的热影响和化学影响。填充构件20优选地由耐化学腐蚀且防水的材料制成，例如含氟聚合物。在本示例中，聚合物材料是针对其耐温性而选择的PTFE(铁氟龙(注册标志))。
参照图1b，此处填充构件20具有适于装配在波导部分15中的圆柱形部分22，以及适于装配在喇叭部分16中的圆锥形部分23。圆锥形部分的基部24——即面向储罐内部的表面——可以具有凸出形状，以便以有益的方式成形发射波的雷达束，并且还促进形成在填充构件上的冷凝物的滴落。
填充构件20还可以设置有围绕圆锥形部分22的外周延伸的凹槽26。凹槽适于接纳环形密封元件27，例如O形环。也可以采用O形环将填充构件20机械地固定在腔19中。
为了密封储罐，填充构件20可以设置有环形凸缘25(有时称为垫圈)，凸缘25从凸出基部24与圆锥形部分23相交处突出。当LRG 1安装至储罐时，凸缘25夹在储罐连接件12与储罐凸缘13之间，从而提供储罐2 和腔19的密封。这样的密封通常被称为“储罐密封”或“过程密封”。
根据本实用新型的实施方式，构件20由主体21和结构加强元件30 形成。此处，元件30是形成凸缘25的环形盘。
参照图2，通过以下过程制造介电填充构件20。
首先，在步骤S1中，由具有合适特性的第一聚合物材料——此处是 PTFE——形成主体21。第一聚合物材料可以是基本上纯的(纯净PTFE)，但是可以可替选地是改性PTFE，即与一定比例的非聚合物材料如玻璃混合的PTFE，以便提供合适的机械特性。
当使用PTFE时，通常通过以下操作来形成主体：首先借助于压缩成型形成具有适当的基本形状的坯件，然后将该坯件机械加工成其最终形状。PTFE的压缩成型包括将PTFE树脂(粉末)填充到相对简单形状的模腔中，然后使用液压压缩模具。如所提及的，为了提供合适的机械特性，可以将PTFE树脂与少量颗粒例如玻璃颗粒混合。压缩成型以及其他成型工艺的细节是本领域中已知的。成型的(以及可能机械加工的)坯件被允许放置多达几天，以使陷在成型坯件中的任何空气逸出。
在步骤S2中，通过将聚合物树脂例如PTFE树脂与通常呈粉末形式的填充材料混合来获得改性聚合物材料。选择填充材料使得改性聚合物材料具有比第一聚合物材料的结构强度更大的结构强度，即不易变形，例如具有更大的硬度或弹性。例如，改性聚合物材料可以具有比第一聚合物的杨氏模量大至少50％、或甚至大100％或更多的杨氏模量。作为参考，PTFE 具有约0.5GPa的杨氏模量。
例如，填充材料可以是合适的聚合物，例如PEEK(聚醚醚酮)、玻璃纤维或碳。包括金属颗粒的其他材料也是可能的。
填充材料的比例将取决于填充材料和期望的特性。最重要的是，该比例必须足够大以获得所需的机械强度(例如杨氏模量)，并且足够小以允许改性聚合物材料与聚合物材料烧结在一起。作为示例，对于非金属材料，填充材料的比例在重量上可以在5-40％的范围内。对于金属材料(较重)，填充材料的比例在重量上可能在40-60％的范围内。
下表示出了填充材料和合适的混合比例的示例。
在步骤S3中，由改性聚合物材料形成结构加强元件30(此处是意在形成凸缘25的环形盘)。可以使用与用于形成主体21的技术——例如，压缩成型和适当的机械加工——类似的技术来形成元件30。元件30也可以通过烧结形成。
在步骤S4中，通过将元件30布置成与主体21加压接触来施加压力，并且在步骤S5中，施加热以使得结构加强元件30与主体烧结在一起。如以上所提及的，此处烧结指的是在不熔化的情况下结合。虽然施加压力和温度的步骤在此处被示出为分开的步骤，但是注意到，在步骤S5中也可以继续施加压力，使得压力和温度被同时施加，以通过烧结实现结合。烧结周期——即温度和持续时间的序列——可以长达10小时或更长，甚至高达或超过50小时，这取决于元件30的大小。
在元件30与主体烧结在一起之后，在步骤S5中可能需要额外的机械加工以使介电填充构件20呈现其最终形状。
图3a示出了用于非接触式RLG的储罐连接件112的另一实施方式。储罐连接件112具有形成波导结构的一部分的中央通道113。通道113的圆柱形部分113a形成波导部分115，而通道113的下部向外的锥形部分 113b形成喇叭部分的上部部分116a。此处喇叭部分的下部部分116b由附接至储罐连接件112的配件114的独立的圆锥形部分形成。在一些应用中，使用储罐连接适配器117适配通道113的内径。
介电填充构件120布置在波导部分115中。图3b中更详细地示出的填充构件120具有中心的雪茄形部分122和环形套环部分125。在所示的情况下，套环部分125具有包括盘形部分125a和圆柱形部分125b的桶形。此处桶形套环部分125具有面背储罐内部的开口，但是在其他实施方式中，它可以面向储罐内部。中心部分122具有延伸到通道113的锥形部分113b中的锥形下端122a。在通过引用并入本文的US 9,212,941中论述了填充构件120的这样的“桶”式设计的细节和益处。
填充构件120由外波导形成构件118保持就位，外波导形成构件118 通常由与储罐连接件112的材料相同的导电材料制成。构件118具有连接销119延伸穿过其的开口100。通过金属元件118保持就位的销119用于防止相对软的介电波导填充构件120被储罐内的压力推出通道113，特别是在温度升高的情况期间。
参照图3b，套环部分125的圆柱形部分125b形成用于接纳密封元件如O形环127的凹槽126。密封元件提供储罐的密封。为了提供更可靠的密封，此处圆柱形部分125b由结构加强元件130形成，该结构加强元件 130已通过烧结附接至中心部分(主体)122。烧结过程和材料的选择与上面参照图2所论述的内容相同。
重要的是要注意，结构加强元件130(即此处是圆柱形部分125b)可以具有与填充构件的主体(即中心部分122)的波导特性不同的波导特性。因此，优选的是，结构加强元件位于微波区域之外，即在距微波将不会穿透的波导部分115的径向距离处。因此，此处形成套环部分125的一部分的元件130的介电特性对雷达料位计的性能没有不利影响。
图4a至图4b和图5a至图5b示出了用于其中信号传播装置10包括探针12——即，延伸到储罐内容物中的传输线——的雷达料位计的两种类型的储罐连接件。在这种情况下，发射信号和回波信号将沿探针传播，直到它们被通过表面3引起的阻抗不连续性反射。带探针的RLG有时被称为导波雷达(GWR)料位计。可以使用若干类型的探针，例如单线 (Goubau型)探针、同轴探针和双线探针。探针可以是基本上刚性的或柔性的，并且它们可以由金属例如不锈钢、塑料例如PTFE、或者它们的组合制成。
探针的上端附接至储罐的顶部，并且经由密封的储罐馈通件连接至收发器。该储罐馈通件——也可以被认为形成信号传播装置的一部分——通常由提供储罐密封的介电填充构件填充。
图4a示出了用于探针的储罐连接件212的第一示例。探针未在图4a 中示出，但是其意在连接至导电探针连接器202的下端202a。探针连接器 202通过介电套筒(sleeve)203被悬挂，介电套筒203安装在储罐连接件 212的中心开口204中。此处套筒203由两个独立的零件——内(下)套筒203a和外(上)套筒203b——形成。内介电套筒203a与储罐内部接触，因此通常由耐化学腐蚀材料如PTFE制成。
内套筒203a在其外部形成有凹槽226a，并且在其内部形成有凹槽 226b，以分别用于接纳密封元件例如O形环227a和O形环227b。密封元件既沿探针连接器202又沿储罐连接件212的内部提供储罐的密封。
为了提供更可靠的密封，套筒203a中形成凹槽226a和226b的部分此处由一个或若干个结构加强元件230形成。在图4b所示的示例中，套筒203a由五个环形构件205a-205e形成。最里面的环形构件205a、中间的环形构件205c和最上面的环形构件205e全部由第一聚合物材料制成，而中间的环形构件205b和205d是由改性聚合物材料制成的结构加强元件230。五个环形构件205a-205e烧结在一起以形成套筒203a。烧结过程和材料的选择类似于上面参照图2所论述的内容。
图5a示出了用于探针的储罐连接件312的第二示例。同样，探针未在图5a中示出，但是其意在连接至导电探针连接器302的下端302a。探针连接器302通过介电套筒303被悬挂，介电套筒303安装在储罐连接件 312的中心开口304中。此处套筒303由两个独立的零件——内(下)零件303a和外(上)零件303b——形成。内介电零件303a与储罐内部接触，因此通常由耐化学腐蚀材料如PTFE制成。外零件303b通常由结构上更坚固的材料制成，以便耐受压力而不会变形。
此处内零件303a形成为两个同轴但轴向移位的套筒。内零件303a在其外部形成有凹槽326a，在其内部形成有凹槽326b，以分别用于接纳密封元件例如O形环327a和O形环327b。密封元件既沿探针连接器302 又沿储罐连接件312的内部提供储罐的密封。
为了提供更可靠的密封，零件303a中形成凹槽326a和326b的部分此处由结构加强元件330a和330b形成。在图5b所示的示例中，内零件 303a由呈介电套筒305形式的主体和两个结构加强套筒330a和330b形成。第一外套筒330a形成径向和轴向延伸的套环部分。第二内套筒330b 形成主体介电套筒305的内衬。三个套筒305、330a和330b烧结在一起以形成填充构件303的内零件303a。烧结过程和材料的选择类似于以上参照图2所论述的内容。
另外，介电套筒303的外零件303b——其通常形成为独立的部件——此处也形成为另一结构加强元件330c，该元件330c也可以与主体305 和结构加强元件330a和330b烧结在一起。可替选地，结构加强元件330a、 330b和330c中的两个、或者甚至全部三个可以在被烧结至主体305之前一体形成。
注意，结构加强元件330c不形成任何密封装置的一部分，而是形成介电填充构件的刚性部分，从而确保填充构件的固定位置。该申请是本发明性构思的单独应用，但是并非由本权利要求书覆盖。此申请不会被移交，但可能作为未来分案申请的主题。
本领域技术人员认识到，本实用新型决不限于以上描述的优选实施方式。相反，在所附权利要求书的范围内，许多修改和变化是可能的。例如，取决于确切的应用，填充构件和结构加强元件的形状和形态可以与所示示例不同。

Claims (18)

1.一种用于使用电磁测量信号确定储罐中的产品的过程变量的雷达料位计，包括：
信号传播装置，其适于朝向所述产品引导微波发射信号并且返回所述微波发射信号从所述产品的表面的反射；
介电填充构件，其布置在所述信号传播装置中，以防止储罐内容物进入所述信号传播装置；以及
密封装置，其用于防止储罐内容物逸出到外部环境中；
所述介电填充构件包括：
由聚合物材料形成的主体，以及
由改性聚合物材料形成的至少一个结构加强元件，其中，所述改性聚合物材料是通过利用填充材料对所述聚合物材料进行改性而获得的，
其中，所述至少一个结构加强元件通过烧结与所述主体一体形成，并且形成所述密封装置的一部分。
2.根据权利要求1所述的雷达料位计，其中，所述聚合物材料是含氟聚合物。
3.根据权利要求1所述的雷达料位计，其中，所述聚合物材料是PTFE。
4.根据权利要求1所述的雷达料位计，其中，所述填充材料选自由玻璃纤维、PEEK、碳和金属颗粒构成的组。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的雷达料位计，其中，所述至少一个结构加强元件被围绕所述主体的外周布置，并且形成用于接纳密封元件的凹槽。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的雷达料位计，其中，所述信号传播装置包括中空波导结构和形成在所述波导结构内的腔，并且其中，所述介电填充构件至少部分地布置在所述腔内。
7.根据权利要求6所述的雷达料位计，其中，所述结构加强元件位于所述中空波导结构的微波区域的径向外部。
8.根据权利要求6所述的雷达料位计，其中，所述中空波导结构包括具有波导部分和喇叭部分的喇叭天线，所述腔形成在所述波导部分和/ 或所述喇叭部分内。
9.根据权利要求8所述的雷达料位计，其中，所述主体具有填充所述喇叭部分的大致圆锥形部分，以及从所述圆锥形部分的基部部分径向延伸的环形凸缘，所述环形凸缘形成所述密封装置的一部分，
其中，所述结构加强元件形成所述环形凸缘的至少一部分。
10.根据权利要求8所述的雷达料位计，其中，所述主体具有填充所述波导部分的中心部分，以及从所述中心部分径向延伸的环形套环部分，所述环形套环部分形成所述密封装置的一部分，
其中，所述结构加强元件形成所述环形套环部分的至少一部分。
11.根据权利要求10所述的雷达料位计，其中，所述环形套环部分还具有沿所述中心部分的轴的轴向延伸部。
12.根据权利要求11所述的雷达料位计，其中，所述环形套环部分是桶形的，具有从所述中心部分径向向外延伸的盘形部分，以及与所述中心部分同轴的圆柱形部分。
13.根据权利要求1所述的雷达料位计，其中，所述信号传播装置包括具有中心导体的同轴耦合装置，并且其中，所述介电填充构件围绕所述中心导体。
14.根据权利要求13所述的雷达料位计，其中，所述主体是介电套筒，并且所述至少一个结构加强元件包括同轴地布置在所述介电套筒内的内套筒，所述内套筒形成用于接纳密封元件的凹槽。
15.根据权利要求13所述的雷达料位计，其中，所述主体是介电套筒，并且所述至少一个结构加强元件包括同轴地布置在所述介电套筒外的外套筒，所述外套筒形成用于接纳密封元件的凹槽。
16.根据权利要求15所述的雷达料位计，其中，所述外套筒相对于所述主体轴向移位。
17.根据权利要求13所述的雷达料位计，其中，所述主体和所述至少一个结构加强元件由至少两个由所述聚合物材料制成的第一环形构件和至少一个由所述改性聚合物材料制成的第二环形构件形成，所述至少一个第二环形构件中的至少一个夹在所述至少两个第一环形构件中的两个环形构件之间。
18.根据权利要求13所述的雷达料位计，其中，所述信号传播装置包括电连接至所述同轴耦合装置的传输线探针，所述传输线探针被配置成悬挂在所述储罐中并且延伸到所述产品中。
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