DE102005036715A9

DE102005036715A9 - Potentialtrennung für Füllstandradar

Info

Publication number: DE102005036715A9
Application number: DE102005036715A
Authority: DE
Inventors: Karl Griessbaum; Josef Fehrenbach; Daniel Schultheiss
Original assignee: Vega Grieshaber KG
Current assignee: Vega Grieshaber KG
Priority date: 2005-08-04
Filing date: 2005-08-04
Publication date: 2007-09-06
Also published as: CN101233392B; CN101233392A; US20070028829A1; US7640799B2; DE102005036715A1

Abstract

Das Potential einer elektrischen Versorgungsleitung eines Radarsensors sollte aus Sicherheitsgründen vom Potential des Füllgutbehälters getrennt sein. Gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird ein Füllstandradar mit Potentialtrennung bereitgestellt, welcher ein Trennelement zur Isolation der Antenne von einer Speisevorrichtung umfasst, wobei das Trennelement direkt an der Antenne angeordnet ist bzw. einen Teil der Antenne bildet. Hierdurch wird eine Isolation der Antenne von dem Behälteraußenraum bereitgestellt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft die Füllstandsmessung. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein Füllstandradar mit Potentialtrennung zur Bestimmung eines Füllstands in einem Tank, eine Antenne und ein Verfahren zur Bestimmung eines Füllstands in einem Tank.
Aus messtechnischen Erwägungen und aus Sicherheitsgründen sollte das Potential der elektrischen Versorgungsleitung eines Radarsensors vom Potential des, oft metallischen, Füllgutbehälters getrennt sein. Dies kann beispielsweise zu einer Reduktion von Rauscheffekten bei der Messung und zu einer Verringerung der Störanfälligkeit der Messsignale führen. Weiterhin führt eine solche Isolierung zu einer erhöhten Sicherheit, beispielsweise hinsichtlich der Vermeidung von Bränden, welche als Folge eines Kurzschlusses oder eines Defekts in der elektrischen Versorgung oder der Elektronik des Füllstandradars auftreten können. So könnte ein ungewollter Funkenschlag beispielsweise zur Entzündung oder Beschädigung des Füllguts führen.
Auch kann eine derartige Isolierung zur thermischen Trennung zwischen Füllgut und Elektronik dienen, was insbesondere bei hohen Temperaturdifferenzen zwischen dem Tankinneren und der Umgebung des Tanks notwendig sein kann.

Die WO 2005/038414 betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Isolation eines Füllstandradars. Der elektrische Isolator ist hierbei quer zu einem offenen Ende eines Hohlleiters angeordnet. Das andere Ende des Hohlleiters speist die Antenne. Der Isolator befindet sich direkt an der Elektronik oder trennt den Hohlleiter in einen unteren Hohlleiter und einen oberen Hohlleiter.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Potentialtrennung für einen Füllstandradar anzugeben.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist ein Füllstandradar mit Potentialtrennung zur Bestimmung eines Füllstands in einem Tank angegeben, umfassend eine Antenne zum Aussenden und/oder Empfangen von elektromagnetischen Wellen, eine Speisevorrichtung zur Speisung der Antenne mit den elektromagnetischen Wellen und ein Trennelement zur Isolation der Antenne von der Speisevorrichtung, wobei das Trennelement direkt an der Antenne angeordnet ist.

Hierdurch wird eine Potentialtrennung direkt zwischen der Antenne und dem Hohlleiter bereitgestellt. Somit ist die Antenne, welche beispielsweise im Inneren eines Füllgutbehälters angeordnet ist, von dem Hohlleiter, welcher beispielsweise außerhalb des Füllgutbehälters angeordnet ist, isoliert. Es wird also unter anderem auch eine Isolierung zwischen Behälterinnerem und Behälteräußerem bereitgestellt.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist das Trennelement bis zu einer definierten Spannung zur elektrischen Isolation der Antenne von der Speisevorrichtung ausgeführt. Beispielsweise ist das Trennelement derart dimensioniert, dass eine ausreichende elektrische Isolation bis zu einer vorgegebenen Maximalspannung sichergestellt ist.

Weiterhin ist das Trennelement, gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, zur thermischen Isolation der Antenne von der Speisevorrichtung ausgeführt. Dies kann insbesondere beispielsweise dann von Vorteil sein, wenn die thermischen Bedingungen im Inneren des Tanks konstant gehalten werden sollen und von äußeren thermischen Einflüssen isoliert werden sollen. Insbesondere im Falle hoher Temperaturunterschiede zwischen Behälterinnerem und Behälteräußerem kann eine solche thermische Isolierung erhebliche Vorteile bringen.

Ebenso ist es für den Fall, dass im Behälter extreme Temperaturen herrschen, vorteilhaft, diese Temperaturen weitgehend von der Elektronik fernzuhalten, um nicht eine temperaturbedingte Funktionsbeeinflussung oder gar ein Ausfall der Elektronik zu riskieren.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung umfasst die Speisevorrichtung einen Hohlleiter und eine Strahlungsquelle, wobei die Strahlungsquelle zur Erzeugung der elektromagnetischen Wellen ausgeführt ist und wobei der Hohlleiter zur Leitung der elektromagnetischen Wellen von der Strahlungsquelle zu der Antenne ausgeführt ist.

Somit ist die Antenne über einen Hohlleiter mit der Strahlungsquelle verbunden, wobei Hohlleiter und Antenne durch das Trennelement voneinander isoliert sind. Diese Isolation kann sowohl elektrisch als auch thermisch sein.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung weist das Trennelement ein Dielektrikum auf. Ein solches Dielektrikum weist gute elektrische und meist ebenso auch zufriedenstellende thermische Isolationseigenschaften auf und eignet sich insbesondere zur Ausbildung isolierender Schichten.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist das Trennelement als dielektrische Barriere ausgeführt, umfassend eine Schicht aus festem dielektrischen Material.

Derartige Schichten sind leicht in der Herstellung und weisen gute elektrisch isolierende Eigenschaften und hohe Durchschlagsspannungen auf.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist eine Verbindung zwischen dem Trennelement und der Speisevorrichtung oder zwischen dem Trennelement und der Antenne derart ausgeführt, dass die Speisevorrichtung relativ zu der Antenne verdrehbar gelagert ist. Somit kann beispielsweise eine Verdrehbarkeit zwischen dem Sensorgehäuse mit eingebauter Schaltung und der Antennenbaugruppe bereitgestellt werden.

Dies erhöht die Flexibilität des Füllstandradars, da wechselnde Umgebungsbedingungen bzw. Einbaubedingungen oft andere Sensorgehäusestellungen erfordern können.

Außerdem ist es abhängig von störenden Behältereinbauten, die neben der zu messenden Füllgutoberfläche ebenfalls Reflexionen erzeugen und damit die Messung erschweren, oft von Vorteil, die Polarisation der von der Antenne ausgesendeten elektromagnetischen Welle drehen zu können. Durch diese Polarisationsdrehung können bestimmte Störreflexionen minimiert werden, so dass dadurch die Messung des Füllguts sicherer und genauer wird. Bisher ist es hierzu üblich, den kompletten Füllstandsensor in seiner Einbauposition zu verdrehen. Bei Sensoren mit Flanschbefestigung bedeutet dies, alle Montageschrauben des Flansches zu lösen und entsprechend der Lochteilung des Flansches diesen in beispielsweise 90°- oder 60°-Schritten zu verdrehen. Eine Feineinstellung der Polarisation über die durch die Locheinteilung vorgegebene Schrittweite hinaus ist auf diese Art nicht möglich.

Bei Sensoren mit Einschraubgewinde muss die Polarisationsdrehung durch entsprechende Verdrehung des Einschraubgewindes erfolgen, was zwar entsprechend fein möglich ist, aber hinsichtlich der Dichtfunktion des Gewindes problematisch sein kann.

Durch die in der vorliegenden Erfindung vorgeschlagene Verdrehbarkeit zwischen Trennelement und Speisevorrichtung oder zwischen Trennelement und Antenne kann vorteilhaft eine Polarisationsdrehung erfolgen, ohne dass die Antenne, die üblicherweise mechanisch fest mit Flansch bzw. Einschraubgewinde verbunden ist, gedreht werden muss. Bei unveränderter Position der Flanschbefestigung oder des Einschraubgewindes lässt sich die Polarisation durch Verdrehung der Speisevorrichtung, eventuell gekoppelt mit dem Sensorgehäuse, beliebig fein, ohne Montageaufwand und ohne Beeinträchtigung der Behälterabdichtung verdrehen.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist die Verbindung zwischen dem Trennelement und der Speisevorrichtung oder zwischen dem Trennelement und der Antenne absteckbar ausgeführt.

Durch die Ausgestaltung des Füllstandradars mit einer lösbaren, absteckbaren Verbindung, durch welche das gesamte Oberteil des Füllstandradars von der Antenne abgezogen werden kann, kann die Elektronik zusammen mit dem Hohlleiter (falls vorhanden) auf einfache Art und Weise abgebaut bzw. ausgetauscht werden. Dies erhöht die Flexibilität des Radars, insbesondere im Falle einer Reparatur oder einer Wartung, da eine Demontage der oberen (externen) Bauteilgruppe auf einfache Art und Weise möglich ist, ohne dass die Antenne abgeflanscht oder anderweitig vom Deckel des Füllstandbehälters gelöst werden muss.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist die Verbindung zwischen dem Trennelement und der Speisevorrichtung oder zwischen dem Trennelement und der Antenne gasdicht oder wasserdicht.

Hierdurch kann ein Stofftransport zwischen dem antennenseitigen Tank und der speisevorrichtungsseitigen Außenwelt verhindert werden. Somit ist es beispielsweise möglich, eine Korrosion oder sonstige Beschädigung oder Zerstörung des Füllstandradars oberhalb der Antenne zu vermeiden. Auch kann somit die ungewollte Zuführung von festen, flüssigen oder gasförmigen Stoffen in den Tank verhindert werden. Auch ist es möglich, einen Druckausgleich zwischen Tankinnerem und Tankäußerem zu vermeiden.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung umfasst das Füllstandradar weiterhin eine Messschaltung zur Erzeugung von Mikrowellensignalen, die über die Antenne ausgesandt werden, und/oder zur Messung von der Antenne empfangener elektromagnetischer Wellen, wobei die Messschaltung zumindest teilweise mit dem Trennelement kombiniert ist.

Durch die zumindest teilweise Kombination der Messschaltung mit dem Trennelement kann Platz eingespart werden.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist die Antenne als Hornantenne oder Parabolantenne ausgebildet. Somit ist es möglich, unterschiedliche Antennen vom Potential der Speisevorrichtung zu isolieren bzw. thermisch davon zu separieren.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist der Hohlleiter als Rundhohlleiter oder Rechteckhohlleiter ausgebildet.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist die Antenne als Parabolantenne ausgebildet, wobei die Speisevorrichtung einen Hohlleiter mit einem ersten Bereich umfasst. Der erste Bereich des Hohlleiters ragt hierbei in die Parabolantenne hinein, wobei das Trennmittel den Hohlleiter teilweise ummantelt.

Somit kann der Hohlleiter, der die Antenne speist, von der Parabolantenne und einem damit verbundenen Befestigungsflansch durch das Trennelement isoliert werden.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ummantelt das Trennelement den ersten Bereich des Hohlleiters vollständig. Hierdurch wird eine vollständige Isolierung des die Antenne speisenden Hohlleiters durch eine komplette, beispielsweise dielektrische, Umhüllung bereitgestellt.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist eine Antenne zum Aussenden und/oder Empfangen von elektromagnetischen Wellen angegeben, wobei die Antenne ein Trennelement zur Isolation der Antenne von einer Speisevorrichtung umfasst.

Die Speisevorrichtung ist zur Speisung der Antenne mit den elektromagnetischen Wellen ausgeführt.

Gemäß dieses Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung ist das Trennelement Teil der Antenne, wodurch eine Isolation der Antenne von der daran angeschlossenen Speisevorrichtung gewährleistet ist.

Eine solche Antenne kann als modulares Bauteil für ein Füllstandradar eingesetzt werden, wobei eine Isolation zwischen Antenne und Elektronik, auch bei Verwendung verschiedener Elektroniken und Wellenleiter gewährleistet ist.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist das Trennelement zur thermischen Isolation der Antenne von der Speisevorrichtung oder (bis zu einer definierten elektrischen Spannung) zu einer elektrischen Isolation der Antenne von der Speisevorrichtung ausgeführt. Weiterhin kann das Trennelement ein Dielektrikum, beispielsweise in Form einer dielektrischen Barriere, umfassend eine Schicht aus festem dielektrischen Material, aufweisen.

Insbesondere kann die Antenne relativ zur Speisevorrichtung verdrehbar gelagert sein, wobei das Trennelement einen Teil der Lagerung bildet.

Weiterhin ist ein Verfahren zur Bestimmung eines Füllstands in einem Tank angegeben, bei dem eine Speisung einer Antenne mit elektromagnetischen Wellen durch eine Speisevorrichtung erfolgt. Weiterhin werden die elektromagnetischen Wellen durch die Antenne ausgesendet und/oder empfangen und es findet eine Isolation der Antenne von der Speisevorrichtung durch ein Trennelement statt, wobei das Trennelement direkt an der Antenne angeordnet ist.

Hierdurch wird ein Verfahren bereitgestellt, durch das ein Füllstand in einem Tank bestimmt werden kann, wobei eine Potentialtrennung zwischen einer (externen) Speisevorrichtung und einer damit verbundenen Elektronik auf der einen Seite und einer (Füllstandstank-internen) Antenne auf der anderen Seite ermöglicht wird. Die Potentialtrennung findet hier direkt an der Antenne statt.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung werden die elektromagnetischen Wellen durch eine Strahlungsquelle erzeugt und von der Strahlungsquelle zu der Antenne durch einen Hohlleiter geleitet. Hohlleiter und Strahlungsquelle sind hierbei Teil der Speisevorrichtung und somit durch das Trennelement von der Antenne isoliert.

Weitere Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Im Folgenden werden mit Verweis auf die Figuren bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung beschrieben.
1 zeigt eine Potentialtrennung eines Füllstandradars gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
2 zeigt eine Potentialtrennung einer Antenne gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
3 zeigt eine Potentialtrennung für eine Parabolantenne gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
4 zeigt eine weitere Potentialtrennung für eine Parabolantenne gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
5 zeigt eine Potentialtrennung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
In der folgenden Figurenbeschreibung werden für die gleichen oder ähnlichen Elemente die gleichen Bezugsziffern verwendet.
1 zeigt einen Teil eines Füllstandradars mit einer Potentialtrennung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Wie in 1 zu erkennen, besteht die Anordnung aus einem Hohlleiter 1, welcher zum Leiten elektromagnetischer Wellen vorgesehen ist, einer Antenne 2 zum Aussenden und/oder Empfangen von elektromagnetischen Wellen und einem Trennelement 3 zur Isolation der Antenne 2 von dem Hohlleiter 1. Wie in 1 zu erkennen, ist das Trennelement 3 direkt an der Antenne 2 angeordnet. Die Antenne 2 weist hierfür ein Verbindungselement 5 auf. Das Trennelement 3 kann beispielsweise auf das Verbindungselement 5 aufgedampft oder anderweitig abgeschieden sein. Natürlich ist es auch möglich, dass das Trennelement 3 auf das Verbindungselement 5 aufgeklebt oder aufgesteckt oder anderweitig befestigt wird.
Der Hohlleiter 1 weist ein zweites Verbindungselement 4 auf, welches auf der anderen Seite des Trennelements 3 angeordnet ist.
Das Trennelement kann in Form einer dielektrischen Barriere ausgeführt sein, welche eine Schicht aus festem dielektrischen Material umfasst. Hierfür weist das Trennelement 3 eine Dicke auf, welche groß genug ist, um eine ausreichend gute elektrische Isolierung bereitzustellen. Beispielsweise kann die Dicke so dimensioniert sein, dass erst ab einer gewissen Maximalspannung zwischen dem Hohlleiter 1 und der Antenne 2 eine merkliche Stromleitung zwischen diesen beiden Elementen 1, 2 über das Trennelement 3 auftritt. Eine typische Dicke für ein derartiges Trennelement 3 liegt beispielsweise bei 0,5 mm. Selbstverständlich kann das Trennelement 3 auch deutlich dicker oder aber auch (falls z.B. die Maximalspannung geringer ist) auch dünner ausgeführt sein.
Der Hohlleiter 1 dient der Leitung von elektromagnetischen Wellen, insbesondere von Mikrowellen mit einer Frequenz von beispielsweise 6 bis 85 GHz. Selbstverständlich können die Hohlleiter 1 und die Antenne 2 aber auch für die Leitung bzw. Detektion oder Aussendung elektromagnetischer Strahlung mit höheren Frequenzen ausgeführt sein. Auch ist die Leitung bzw. Detektion oder Aussendung elektromagnetischer Strahlung mit niedrigerer Frequenz als 6 GHz möglich.
Der Hohlleiter 1 kann beispielsweise einen runden oder rotationssymmetrischen Querschnitt aufweisen. Weiterhin kann der Hohlleiter 1 einen eckigen Querschnitt aufweisen (rechteckig oder polygonal) oder auch einen völlig anders gearteten Querschnitt.
Der Hohlleiter kann außerdem luftgefüllt sein oder auch eine Füllung aus dielektrischem Material besitzen.
Die Verbindung zwischen dem Hohlleiter 1 und dem Trennelement 3 und/oder zwischen dem Trennelement 3 und der Antenne 2 ist derart ausgeführt, dass der Hohlleiter 1 und die Antenne 2 relativ zueinander verdrehbar gelagert sind. Hierdurch ist auch bei installierter Antenne (welche fest mit einem Flansch im Deckel des Füllstandbehälters verbunden ist) eine nachträgliche Drehjustage des Hohlleiters 1 (und somit des darauf befindlichen Gehäuses inklusive Elektronik) relativ zur Antenne 2 möglich. Die Antenne 2 und das Sensorgehäuse (nicht gezeigt in 1) mit eingebauter Schaltung können somit gegeneinander verdreht werden.
Weiterhin kann die Verbindung zwischen dem Trennelement 3 und dem oberen Verbindungselement 4 oder zwischen dem Trennelement 3 und dem antennenseitigen Verbindungselement 5 absteckbar ausgeführt sein, so dass ein einfaches Austauschen bzw. Trennen oder Zusammenstecken von Hohlleiter 1 und Antenne 2 ermöglicht wird.
Natürlich kann das Trennelement 3 auch fest mit den beiden Verbindungselementen 4, 5 verbunden sein, so dass eine evtl. Dejustage oder ein ungewolltes Abstecken verhindert wird.
Insbesondere kann das Trennelement 3 für eine wasserdichte oder gar gasdichte Verbindung zwischen Antenne 2 und Hohlleiter 1 sorgen, so dass ein Stofftransport zwischen der Antenne und damit dem Inneren eines Füllgutbehälters und dem Hohlleiter und damit der daran angeschlossenen Elektronik bzw. der Außenwelt vermieden wird.
Dazu ist es in dem Fachmann üblichen Weise möglich, an bestimmten Stellen Dichtungen, z.B. O-Ringe, vorzusehen.
Außerdem ist darauf zu achten, dass das Trennelement die Mikrowellenausbreitung im Hohlleiter nicht allzu sehr beeinträchtigt. Dazu ist es möglich, durch Einbau sogenannter λ/4-Transformationsleitungen den Wellenübergang an der Stelle des Trennelements zu optimieren. Die Transformationsleitung ist dabei als kreisförmiger Spalt zwischen den von beiden Seiten an das Trennelement angrenzenden Metallteilen zu sehen. Der Spalt ist gefüllt durch das Trennelement und besitzt vorzugsweise eine radiale Ausdehnung von λ/4, wobei λ hier die Wellenlänge der im Spalt geführten Mikrowelle bezeichnet. Das offene Ende des Spalts auf dem äußeren Kreisumfang wird durch die Transformationsleitung als Kurzschluss auf den inneren Kreisumfang mit dem Durchmesser des Hohlleiters transformiert. Dieser Kurzschluss ersetzt die durch das Trennelement fehlende leitende Hohlleiterwandung.
2 zeigt eine Antennenanordnung mit Trennelement 3 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Hierbei ist eine Messschaltung zur Messung von der Antenne empfangener elektromagnetischer Wellen mit dem Trennelement 3 kombiniert. Die Messschaltung 6 besteht hierbei beispielsweise aus einer Vielzahl von SMD-Bauteilen, die auf dem Trennelement montiert sind. Kappe 7 dient hierbei dem Abschluss der Wellenleitung. Weiterhin ist ein Gehäuse 8 vorgesehen, welches die Messschaltung 6 schützt. Die Messschaltung 6 ist durch das Trennelement 3 vollständig von der Antenne 2 isoliert.
Das Trennelement 3 erfüllt hier aber nicht nur die Funktion der Isolation, sondern enthält auf der behälterabgewandten Seite auch Leiterbahnen und Lötpads für die Bauteile der Messschaltung. Im einfachsten Fall ist das Trennelement eine Leiterplatte, die allerdings keine Durchkontaktierungen aufweisen darf, um die elektrische Isolation nicht aufzuheben. Natürlich sind auch Multilayer-Leiterplatten mit Durchkontaktierungen, die nicht durch alle Lagen hindurch verbinden, sogenannte Sackloch-Durchkontaktierungen, möglich.
3 zeigt eine Antennenanordnung für eine Füllstandsmesseinrichtung, welche eine Parabolantenne 2 aufweist. Die Speisevorrichtung umfasst hierbei einen Hohlleiter 9, in den über einen Einkoppelstift die zu sendenden Signale eingekoppelt werden. Über den Hohlleiter 9 werden die Wellen zum Gegenreflektor 13 geführt, von wo sie über eine Reflexion über den parabolischen Reflektor 2 gebündelt abgestrahlt werden. Zum Schutz der Speisevorrichtung vor eindringender Behälteratmosphäre ist es üblich, den Zwischenraum zwischen unterem Hohleiterende und Gegenreflektor durch einen dielektrischen Körper aufzufüllen. Dieser verhindert, dass Gas und Feuchtigkeit in den Hohlleiter 9 gelangt. In 3 ist außerdem angedeutet, dass die Parabolantenne mit einem Flansch 11 zur Montage im Behälter verbunden ist, und dass eine Umhausung 12 zum Schutz der Elektronik (nicht dargestellt) und Speisevorrichtung vorgesehen ist.
Weiterhin ist eine rohrförmige dielektrische Barriere 3 vorgesehen, welche den Hohlleiter 9, der die Antenne speist, teilweise ummantelt und von der Parabolantenne 2 und dem damit verbundenen Befestigungsflansch 11 isoliert.
4 zeigt eine Anordnung gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, in welcher der in die Parabolantenne 2 hineinragende Teil des Hohlleiters 9 vollständig von der dielektrischen Barriere 3 ummantelt ist. Hierdurch ist der in die Parabolantenne 2 hineinragende Teil des Hohlleiters 9 vollständig von dem antennenseitigen Bereich des Flansches 11 (also beispielsweise vom Innenbereich eines Füllgutbehälters) isoliert. Neben einer elektrischen Isolation kann diese Schutzschicht auch wirksamen Schutz gegen Korrosion oder anderweitige Zerstörung des Hohlleiters 9 bilden. Weiterhin kann durch diese Ummantelung ein Stofftransport zwischen Innenbereich des Füllgutbehälters und Außenbereich des Füllgutbehälters vermieden werden.
5 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel für eine Antenne gemäß der vorliegenden Erfindung. Hierbei weist die Antenne 2 neben dem Trennelement 3 einen zusätzlichen dielektrischen Körper 10 auf, welcher sich in die Antenne hinein erstreckt und spitz zuläuft. Im Falle eines rundes Hohlleiters 1 ist dieser zusätzliche dielektrische Körper 10 kegelförmig ausgestaltet, im Falle eines Hohlleiters 1 mit rechteckigem Querschnitt pyramidenförmig. Hierdurch wird die Kopplung zwischen Hohlleiter 1 und Antenne 2 erhöht und die Übertragungsqualität der von der Antenne detektierten elektromagnetischen Signale in den Hohlleiter 1 hinein verbessert. Des weiteren wird durch die Spitze das Abtropfen von eventuell auftretendem Kondensat erleichtert, was die Signalqualität und damit die Messsicherheit erhöht. Trennelement 3 und zweiter dielektrischer Körper 10 können hierbei verschiedene Körper sein. Allerdings können sie aber auch aus einem zusammenhängenden Stück bestehen, so dass gleichzeitig eine Isolation und verbesserte Kopplung bereitgestellt wird.
Besonders gut ist die Erfindung für Füllstandsmessgeräte geeignet, jedoch keineswegs auf diesen Einsatzbereich beschränkt. Sie lässt sich überall dort einsetzen, wo Antennen zum Aussenden oder Empfangen von elektromagnetischen Wellen von einer entsprechenden Speisevorrichtung isoliert werden müssen.
Ergänzend sei darauf hingewiesen, dass „umfassend" keine anderen Elemente oder Schritte ausschließt und „eine" oder „ein" keine Vielzahl ausschließt. Ferner sei darauf hingewiesen, dass Merkmale oder Schritte, die mit Verweis auf eines der obigen Ausführungsbeispiele beschrieben worden sind, auch in Kombination mit anderen Merkmalen oder Schritten anderer oben beschriebener Ausführungsbeispiele verwendet werden können. Bezugszeichen in den Ansprüchen sind nicht als Einschränkung anzusehen.

Claims

Füllstandradar mit Potentialtrennung zur Bestimmung eines Füllstands in einem Tank, das Füllstandradar umfassend: eine Antenne zum Aussenden und/oder Empfangen von elektromagnetischen Wellen; eine Speisevorrichtung zur Speisung der Antenne mit den elektromagnetischen Wellen; ein Trennelement zur Isolation der Antenne von der Speisevorrichtung; wobei das Trennelement direkt an der Antenne angeordnet ist.
Füllstandradar nach Anspruch 1, wobei das Trennelement bis zu einer definierten Spannung zur elektrischen Isolation der Antenne von der Speisevorrichtung ausgeführt ist.
Füllstandradar nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Trennelement zur thermischen Isolation der Antenne von der Speisevorrichtung ausgeführt ist.
Füllstandradar nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Speisevorrichtung einen Hohlleiter und eine Strahlungsquelle umfasst; wobei die Strahlungsquelle zur Erzeugung der elektromagnetischen Wellen ausgeführt ist; und wobei der Hohlleiter zur Leitung der elektromagnetischen Wellen von der Strahlungsquelle zu der Antenne ausgeführt ist.
Füllstandradar nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Trennelement ein Dielektrikum aufweist.
Füllstandradar nach Anspruch 5, wobei das Trennelement als dielektrische Barriere umfassend eine Schicht aus festem dielektrischem Material ausgeführt ist.
Füllstandradar nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Verbindung zwischen dem Trennelement und der Speisevorrichtung oder zwischen dem Trennelement und der Antenne derart ausgeführt ist, dass die Speisevorrichtung relativ zu der Antenne verdrehbar gelagert ist.
Füllstandradar nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Verbindung zwischen dem Trennelement und der Speisevorrichtung oder zwischen dem Trennelement und der Antenne derart ausgeführt ist, dass die Speisevorrichtung von der Antenne absteckbar ist.
Füllstandradar nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Verbindung zwischen dem Trennelement und der Speisevorrichtung oder zwischen dem Trennelement und der Antenne gasdicht oder wasserdicht ist.
Füllstandradar nach einem der vorhergehenden Ansprüche, weiterhin umfassend eine Messschaltung zur Messung von der Antenne empfangener elektromagnetischer Wellen; wobei die Messschaltung zumindest teilweise mit dem Trennelement kombiniert ist.
Füllstandradar nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Antenne als Hornantenne oder Parabolantenne ausgebildet ist.
Füllstandradar nach einem der Ansprüche 4 bis 11, wobei der Hohlleiter als Rundhohlleiter oder Rechteckhohlleiter ausgebildet ist.
Füllstandradar nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Antenne als Parabolantenne ausgebildet ist; wobei die Speisevorrichtung einen Hohlleiter mit einem ersten Bereich umfasst; wobei der erste Bereich des Hohlleiters in die Parabolantenne hineinragt; und wobei das Trennelement den Hohlleiter teilweise ummantelt.
Füllstandradar nach Anspruch 13, wobei das Trennelement den ersten Bereich des Hohlleiters vollständig ummantelt.
Antenne zum Aussenden und/oder Empfangen von elektromagnetischen Wellen; wobei die Antenne ein Trennelement zur Isolation der Antenne von einer Speisevorrichtung umfasst; wobei die Speisevorrichtung zur Speisung der Antenne mit den elektromagnetischen Wellen ausgeführt ist.
Antenne nach Anspruch 15, wobei das Trennelement bis zu einer definierten Spannung zur elektrischen Isolation der Antenne von der Speisevorrichtung ausgeführt ist.
Antenne nach Anspruch 15 oder 16, wobei das Trennelement zur thermischen Isolation der Antenne von der Speisevorrichtung ausgeführt ist.
Antenne nach einem der Ansprüche 15 bis 17, wobei das Trennelement ein Dielektrikum aufweist.
Antenne nach einem der Ansprüche 15 bis 18, wobei das Trennelement als dielektrische Barriere umfassend eine Schicht aus festem dielektrischem Material ausgeführt ist.
Antenne nach einem der Ansprüche 15 bis 19, wobei eine Verbindung zwischen dem Trennelement und der Speisevorrichtung oder zwischen dem Trennelement und der Antenne derart ausgeführt ist, dass das Trennelement oder die Speisevorrichtung relativ zu der Antenne verdrehbar gelagert ist.
Antenne nach einem der Ansprüche 15 bis 20, wobei die Verbindung zwischen dem Trennelement und der Speisevorrichtung oder zwischen dem Trennelement und der Antenne derart ausgeführt ist, dass das Trennelement oder die Speisevorrichtung von der Antenne absteckbar ist.
Antenne nach einem der Ansprüche 15 bis 21, wobei die Verbindung zwischen dem Trennelement und der Speisevorrichtung oder zwischen dem Trennelement und der Antenne gasdicht oder wasserdicht ist.
Antenne nach einem der Ansprüche 15 bis 22, weiterhin umfassend eine Messschaltung zur Messung von der Antenne empfangener elektromagnetischer Wellen; wobei die Messschaltung zumindest teilweise mit dem Trennelement kombiniert ist.
Antenne nach einem der Ansprüche 15 bis 23, wobei die Antenne als Hornantenne oder Parabolantenne ausgebildet ist.
Verfahren zur Bestimmung eines Füllstands in einem Tank, umfassend die Schritte: Speisung einer Antenne mit elektromagnetischen Wellen durch eine Speisevorrichtung; Aussenden und/oder Empfangen der elektromagnetischen Wellen durch die Antenne; Isolation der Antenne von der Speisevorrichtung durch ein Trennelement; wobei das Trennelement direkt an der Antenne angeordnet ist.
Verfahren nach Anspruch 25, weiterhin umfassend die Schritte: Erzeugung der elektromagnetischen Wellen durch eine Strahlungsquelle; Leitung der elektromagnetischen Wellen von der Strahlungsquelle zu der Antenne durch einen Hohlleiter; wobei die Speisevorrichtung den Hohlleiter und die Strahlungsquelle umfasst.
Verfahren nach Anspruch 25 oder 26, weiterhin umfassend den Schritt: Messung von der Antenne empfangener elektromagnetischer Wellen durch eine Messschaltung; wobei die Messschaltung zumindest teilweise mit dem Trennelement kombiniert ist.