DE102004058554B4

DE102004058554B4 - Vorrichtung zur Bestimmung eines Füllstandes

Info

Publication number: DE102004058554B4
Application number: DE200410058554
Authority: DE
Inventors: Armin Wendler
Original assignee: Endress and Hauser SE and Co KG
Current assignee: Endress and Hauser SE and Co KG
Priority date: 2004-12-03
Filing date: 2004-12-03
Publication date: 2008-02-14
Anticipated expiration: 2024-12-04
Also published as: DE102004058554A1

Abstract

Vorrichtung (1) zur Bestimmung eines Füllstandes eines Mediums (2) in einem Behälter (3),
mit einer Antenne (10) zur Abstrahlung und zum Empfangen von Messsignalen,
wobei es sich bei der Antenne (10) um eine Planarantenne handelt,
und mit einem Antennengehäuse (11) zur Befestigung der Antenne (10),
wobei sich in dem Antennengehäuse (11) mindestens ein Innenraum (12) befindet,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Antenne (10) eine Druckausgleichseinheit (15) aufweist, welche einen Druckausgleich zwischen dem Behälter (3) und dem Innenraum (12) erzeugt,
und
dass es sich bei der Druckausgleichseinheit (15) um mindestens eine in den Innenraum (12) hineinreichende Bohrung (16) in der Antenne (10) handelt.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Der Füllstand eines Mediums in einem Behälter lässt sich mit dem sog. Laufzeitverfahren dadurch bestimmen, dass Messsignale (meist handelt es sich um elektro-magnetische Signale) in Richtung der Oberfläche des Mediums ausgestrahlt und die an der Oberfläche reflektierten Signale detektiert werden. Die Zeit zwischen dem Aussenden und dem Empfangen der Signale entspricht dem zweifachen Abstand zwischen der Antenne und der Oberfläche des Mediums. Somit lässt sich aus der Laufzeit der Füllstand berechnen. Beschrieben sind solche Messgeräte beispielsweise in folgenden Offenlegungsschriften der Anmelderin: EP 1 083 413 A1 , DE 101 08 993 A1 , DE 101 18 009 A1 oder DE 101 49 851 A1 .
Die Antenne dieser Messgeräte befindet sich gelegentlich in Behältern, in denen sich der Prozessdruck stark ändern kann. Es ist beispielsweise möglich, dass im Fall, dass der Behälter mit dem Medium befüllt ist, ein großer Innendruck herrscht, wobei im entleerten Zustand keine Druckbeaufschlagung stattfindet, um beispielsweise eine Reinigung des Behälters zu erlauben. Zwischen diesen Zuständen können Druckdifferenzen von mehreren bar herrschen.
Das Patent JP 2001044735 A beschreibt eine planare Antenne, in welcher der Träger der Antennenstruktur von einer hinteren und einer vorderen Abdeckung umgeben ist. Für einen Druckausgleich des Raumes zwischen den beiden Abdeckungen sind in der vorderen Abdeckung Belüftungslöcher vorgesehen.
Daher besteht die Aufgabe der Erfindung darin, eine Messvorrichtung vorzuschlagen, die eine Anwendung unter Druckschwankungen erlaubt.
Die Aufgabe löst die Erfindung mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Für den Aufbau der Vorrichtung sei auf die bereits oben zitierten Schriften der Anmelderin: EP 1 083 413 A1 , DE 101 08 993 A1 , DE 101 18 009 A1 oder DE 101 49 851 A1 verwiesen. Bei Antennen, die aus PTFE-Grundmaterialien bestehen, ist es beispielsweise möglich, dass Gas durch das Material, also durch die Antenne hindurchdiffundiert. Dies ist ein sehr langsamer Prozess, der ggf. bis zu Monaten dauert. Nichtsdestotrotz sammelt sich dadurch Gas im Innenraum des Antennengehäuses an. Wird der Prozessdruck im Behälter z.B. für eine Reinigung schlagartig vermindert, so ergibt sich im Innenraum oder im Rückraum der Antenne ein Überdruck, der eine Kraft auf die Antenne ausübt und sie dabei verformt. Daher ist die Erfindung erforderlich, bei welcher eine Druckausgleichseinheit vorgesehen ist, welche für einen Druckausgleich zwischen dem Behälter und dem Innenraum des Antennengehäuses sorgt. Planarantennen sind in den obigen Schriften beschrieben und solche Antennen werden bevorzugt in mit Druck beaufschlagten Behältern verwendet. Die ebene Abstrahlfläche der Planarantennen macht diese jedoch besonders anfällig für den oben beschriebenen Effekt des Überdrucks. Die Bohrung befindet sich dabei in der Antenne. Im einfachsten Fall wird also ein Durchgang zwischen dem Innenraum und dem Behälterinnenraum geschaffen, durch den das hineindiffundierte Gas wieder entweichen kann. Es handelt sich beispielsweise um eine gerade durchgehende Bohrung oder um eine Bohrung, die den Weg von beispielsweise Flüssigkeiten verhindert oder zumindest verzögert.
Eine Ausgestaltung der Vorrichtung beinhaltet, dass in der Druckausgleichseinheit mindestens eine Filtereinheit vorgesehen ist, welche ein Eindringen von Feuchtigkeit und/oder von Flüssigkeit in den Innenraum verhindert. Vorzugsweise ist vorgesehen, dass es sich bei der Filtereinheit um einen Gore-Tex IR-Marke-Filter und/oder um ein Sintermetall handelt. Eine solche Filtereinheit verhindert also das Einströmen von Flüssigkeit oder Feuchtigkeit, so dass die in dem Antennengehäuse befindliche Elektronik geschützt ist. Bei dem Sintermetall kann es sich auch um ein ölgetränktes Sintermetall handelt, welches den Durchgang von Feuchtigkeit oder Flüssigkeit verhindert.
Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:
1: eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
In der 1 ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung 1 an einem Behälter 3 zur Bestimmung des Füllstandes des Mediums 2 angebracht. Der Füllstand wird dadurch bestimmt, dass von der Antenne 10 Messsignale in Richtung des Mediums 2 abgestrahlt und die reflektierten Signale wieder empfangen werden. Aus der Laufzeit der Signale wird dann die Füllhöhe berechnet. Die Einheiten für die Erzeugung der Messsignale und für deren Auswertung sind hier nicht dargestellt. Die Antenne 10 ist in diesem Fall eine Planarantenne, auf der eine – hier nicht dargestellte – entsprechende Struktur zur Abstrahlung und zum Empfangen der Signale aufgebracht worden ist. Das Grundmaterial sei hier PTFE. Durch dieses Material kann in dem Behälter 3 befindliches Gas hindurchdiffundieren und somit in den Innenraum 12 des Antennengehäuses 11 gelangen. Das Antennengehäuse 11 dient der Befestigung der Antenne 10 und beherbergt die erforderliche Elektronik und die erforderlichen elektrischen Verbindungen, die wegen der Übersichtlichkeit hier nicht dargestellt sind. Der Innenraum 12 kann ein Hohlraum sein – wie hier dargestellt – oder er kann auch vergossen sein, wobei es sich gezeigt hat, dass das Gas ggf. auch in die Vergussmasse eindringt und sich dort sammelt. Ist der Behälter 3 üblicherweise mit Überdruck beaufschlagt und wird der Druck z.B. für eine Reinigung schlagartig abgebaut, so hat das Gas im Innenraum 12 nicht ausreichend Zeit, um durch die Antenne 10 wieder zurück zu diffundieren, da dieser Prozess bis zu Monaten dauern kann, der Druckabbau jedoch deutlich schneller passiert. Der sich dadurch im Innenraum 12 ergebende Überdruck führt dazu, dass auf die Antenne 10 eine Kraft ausgeübt wird, die zu einer Verformung der Antenne 10 führt und diese damit unbrauchbar macht. Dieser Schwierigkeit hilft die Erfindung ab. Die Druckausgleichseinheit 15 besteht hier aus zwei durchgehenden Bohrungen 16 in der Antenne 10. Alternativ kann die Druckausgleichseinheit 15 auch im Antennengehäuse 11 angebracht sein. Wichtig ist, dass die Drucksausgleichseinheit 15 den Druck zwischen dem Innenraum 12 und dem Innenraum des Behälters 3 ausgleichen kann. Die durchgehenden Bohrungen 16 sind hier jeweils mit einer Filtereinheit 17 versehen. Die Filtereinheit 17 verhindert, dass beispielsweise Flüssigkeit, Feuchtigkeit oder Medium 2 in den Innenraum 12 durch die Bohrungen 16 hindurch eindringt, erlaubt jedoch gleichzeitig, dass das Gas aus dem Innenraum 12 hinaus kann. Dieses Eindringen von Flüssigkeit kann auch dadurch verhindert werden, dass die Bohrungen 16 nur sehr kleine Durchmesser aufweisen.

1: Vorrichtung
2: Medium
3: Behälter
10: Antenne
11: Antennengehäuse
12: Innenraum
15: Druckausgleichseinheit
16: Bohrung
17: Filtereinheit

Claims

Vorrichtung (1) zur Bestimmung eines Füllstandes eines Mediums (2) in einem Behälter (3), mit einer Antenne (10) zur Abstrahlung und zum Empfangen von Messsignalen, wobei es sich bei der Antenne (10) um eine Planarantenne handelt, und mit einem Antennengehäuse (11) zur Befestigung der Antenne (10), wobei sich in dem Antennengehäuse (11) mindestens ein Innenraum (12) befindet, dadurch gekennzeichnet, dass die Antenne (10) eine Druckausgleichseinheit (15) aufweist, welche einen Druckausgleich zwischen dem Behälter (3) und dem Innenraum (12) erzeugt, und dass es sich bei der Druckausgleichseinheit (15) um mindestens eine in den Innenraum (12) hineinreichende Bohrung (16) in der Antenne (10) handelt.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der Druckausgleichseinheit (15) mindestens eine Filtereinheit (17) vorgesehen ist, welche ein Eindringen von Feuchtigkeit und/oder von Flüssigkeit in den Innenraum (12) verhindert.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Filtereinheit (17) um einen Gore-Tex-Filter und/oder um ein Sintermetall handelt.