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Die Erfindung betrifft ein Hochfrequenz-Modul für kompakt und modular auslegbare Füllstandsmessgeräte.
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In der Prozessautomatisierungstechnik werden zur Erfassung relevanter Prozessparameter entsprechende Feldgeräte eingesetzt. Zwecks Erfassung der jeweiligen Prozessparameter sind in den entsprechenden Feldgeräten daher geeignete Messprinzipien implementiert, um als Prozessparameter etwa einen Füllstand, einen Durchfluss, einen Druck, eine Temperatur, einen pH-Wert, ein Redoxpotential oder eine Leitfähigkeit zu erfassen. Verschiedenste solcher Feldgeräte-Typen werden von der Firma Endress + Hauser hergestellt und vertrieben.
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Zur Füllstandsmessung von Füllgütern in Behältern haben sich berührungslose Messverfahren etabliert, da sie robust und wartungsarm sind. Ein weiterer Vorteil berührungsloser Messverfahren besteht in der Fähigkeit, den Füllstand quasi kontinuierlich messen zu können. Im Bereich der kontinuierlichen Füllstandsmessung werden daher vorwiegend Radar-basierte Messverfahren eingesetzt (im Kontext dieser Patentanmeldung bezieht sich der Begriff „Radar“ auf Signale bzw. elektromagnetische Wellen mit Frequenzen zwischen 0.03 GHz und 300 GHz). Ein etabliertes Messverfahren bildet hierbei FMCW („Frequency Modulated Continuous Wave“). Beschrieben wird das FMCW-basierte Füllstands-Messverfahren beispielsweise in der Offenlegungsschrift
DE 10 2013 108 490 A1 .
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Prinzip-Bedingt ist die Antennen-Anordnung von Radar-basierten Füllstandsmessgeräten mit direktem Kontakt zum Behälter-Inneren anzubringen, da zwischen der Antennen-Anordnung und dem Füllgut keine für Radar-Signale undurchlässige Barriere im Wege stehen darf. Die elektronischen Module des Füllstandmessgerätes, wie das Radar-spezifische Hochfrequenz-Modul zur Hochfrequenzsignal-Erzeugung sowie weitere Einheiten zur Daten-Verarbeitung und -Übertragung sind hingegen außerhalb des Behälters in einem separaten Geräte-Gehäuse untergebracht. Denn vor allem zu Explosionsschutz-Zwecken wird oftmals eine räumliche Trennung zwischen den aktiven, also mit Strom versorgten Modulen und der passiven Antennen-Anordnung gefordert. Hierzu umfasst das Geräte-Gehäuse einen Messgeräte-Hals, über den die Antennen-Anordnung mit dem Geräte-Gehäuse mechanisch verbunden ist. Dabei ist in dem Messgeräte-Hals gen Antennen-Anordnung eine entsprechende Explosionsschutz-Barriere angeordnet. Zusätzlich oder alternativ zu Explosionsschutzanforderungen muss der Messgeräte-Hals gegebenenfalls weitere Schutzfunktionen erfüllen: Je nach Anwendung herrschen im Inneren des Behälters hohe Temperaturen, hoher Druck oder gefährliche Gase vor. Daher muss der Messgeräte-Hals je nach Anwendung als Druckdichtung, Temperaturbarriere und/oder als Medien-Abdichtung fungieren.
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Damit das Geräte-Gehäuse und die darin befindlichen (Schnittstellen-) Module außer bei Füllstandsmessgeräten auch als Plattform für weitere Feldgeräte-Typen dienen kann, und damit das Geräte-Gehäuse insgesamt kompakter auslegbar ist, kann das für Radar-basierte Füllstandsmessgeräte spezifische Hochfrequenz-Modul in den Messgeräte-Hals ausgelagert werden. Die räumlichen Verhältnisse im Messgeräte-Hals sind aufgrund thermischer und explosionsschutzspezifischer Anforderungen jedoch äußerst begrenzt. Aus diesem Grund ist eine Unterbringung des Radar-spezifischen Hochfrequenz-Moduls im Messgeräte-Hals schwierig. Insbesondere bei modularer Auslegung ist auch die Anbindung des Hochfrequenz-Moduls an die Antennen-Anordnung herausfordernd, da die Anbindung lösbar ausgelegt sein muss und etwaige Steckverbindungen zwischen den entsprechenden Wellenleiter-Segmenten die Gefahr von Hochfrequenz-Störungen erhöhen.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein kompakt und modular auslegbares Füllstandsmessgerät bereitzustellen.
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Die Erfindung löst diese Aufgabe durch ein Hochfrequenz-Modul für Radar-basierte Füllstandsmessgeräte. Dabei umfasst das Hochfrequenz-Modul folgende Komponenten:
- - Eine Sende-/Empfangs-Einheit, die ausgelegt ist,
- o um gemäß eines definierten Messprinzips entsprechende Radar-Signale zu erzeugen, und
- o um nach Reflektion der Radar-Signale an der Füllgut-Oberfläche anhand entsprechender Empfangs-Signale gemäß des Messprinzips den Füllstand zu bestimmen,
- - eine Elektronik-Kapselung, in dem die Sende-/Empfangs-Einheit angeordnet ist, wobei die Kapselung dazu dient, dass die Sende-/Empfangs-Einheit und das Wellenleiter-Segment zu Explosionsschutz-Zwecken mittels eines entsprechenden Vergusses verschließbar sind, und
- - ein Wellenleiter-Segment, das an die Sende-/Empfangs-Einheit angeschlossen ist, um die Radar-Signale zu übertragen.
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Das Wellenleiter-Segment ist derart an einer Durchführung der Elektronik-Kapselung befestigt, dass das Wellenleiter-Segment aus der Elektronik-Kapselung hinaus geführt wird. Dabei ist die Sende-/Empfangs-Einheit erfindungsgemäß mittels eines entsprechenden Befestigungsmittels zumindest mittelbar an dem Wellenleiter-Segment befestigt.
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Durch diese erfindungsgemäße Befestigung ist die Sende-/Empfangs-Einheit, bzw. Leiterplatte, auf der sie befestigt ist, innerhalb der Elektronik-Kapselung freitragend. Im Rahmen der Erfindung kann also die Sende-/Empfangs-Einheit auch auf einer Leiterplatte angeordnet werden, so dass die Sende-/Empfangs-Einheit über die Leiterplatte an dem Wellenleiter-Segment befestigt ist. Durch diese indirekte Fixierung der Sende-/Empfangs-Einheit an der Elektronik-Kapselung über das Hohlleiter-Segment kann auf eine direkte Befestigung der Sende-/Empfangs-Einheit (bzw. der Leiterplatte) an der Elektronik-Kapselung verzichtet werden. Hierdurch kann die Leiterplatte und damit die Elektronik-Kapselung sehr kompakt ausgelegt werden, so dass auch das Hochfrequenz-Modul insgesamt kompakter ausgelegt werden kann. Dies vereinfacht wiederum die Unterbringung des Hochfrequenz-Moduls im Füllstandsmessgerät.
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Unter den Begriffen „Einheit“ bzw. „Modul“ wird im Rahmen der Erfindung prinzipiell jede elektronische Schaltung verstanden, die für den angedachten Einsatzzweck, bspw. zur Hochfrequenz-Erzeugung oder als Schnittstelle geeignet ausgelegt ist. Die entsprechende Einheit kann also je nach Anforderung eine Analogschaltung zur Erzeugung bzw. Verarbeitung entsprechender analoger Signale umfassen. Die Einheit kann jedoch auch eine Digitalschaltung, wie ein FPGA oder ein Speichermedium in Zusammenwirken mit einem Programm umfassen. Dabei ist das Programm ausgelegt, die entsprechenden Verfahrensschritte durchzuführen bzw. die notwendigen Rechenoperationen der jeweiligen Einheit anzuwenden. In diesem Kontext können verschiedene elektronische Einheiten bzw. Module des Messgerätes im Sinne der Erfindung potenziell auch auf einen gemeinsamen physikalischen Speicher zurückgreifen bzw. mittels derselben physikalischen Digitalschaltung betrieben werden. Konkret kann die Sende-/Empfangs-Einheit zur Ansteuerung der Antennen-Anordnung über die Wellenleiter beispielsweise auf dem FMCW- oder dem Pulslaufzeit-Verfahren basieren.
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Im Rahmen der Erfindung ist es nicht fest vorgegeben, wie das Wellenleiter-Segment - und somit indirekt auch die Sende-/Empfangs-Einheit - an der Durchführung der Elektronik-Kapselung befestigt wird. Beispielsweise kann das Wellenleiter-Segment mittels einer Schraubverbindung an der Durchführung der Elektronik-Kapselung befestigt werden. Dabei kann eine etwaige Schraubverbindung insbesondere mit einem am Wellenleiter-Segment derart entlang der Wellenleiter-Achse ausgerichteten Außengewinde ausgelegt werden, so dass das Wellenleiter-Segment durch eine korrespondierende Mutter gegen die Durchführung der Elektronik-Kapselung gekontert wird.
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Auf Basis des erfindungsgemäßen Hochfrequenz-Moduls kann ein Radar-basiertes Füllstandsmessgerät zur Bestimmung eines Füllstandes eines Füllguts realisiert werden. Hierzu hat das Füllstandsmessgerät neben dem Hochfrequenz-Modul gemäß einer der vorhergehend beschriebenen Ausführungsvarianten folgende Komponenten zu umfassen:
- - Eine Antennen-Anordnung, die über einen Hochfrequenz-Anschluss ansteuerbar ist, so dass
- ◯ das Radar-Signal gen Füllgut ausendbar ist, und
- ◯ so dass nach Reflektion des Radar-Signals an der Füllgut-Oberfläche jeweils ein Empfangs-Signal empfangbar ist, und
- - ein mit der Antennen-Anordnung bzw. dem Hochfrequenz-Anschluss verbundenes Geräte-Gehäuse, in dem das Hochfrequenz-Modul derart angeordnet ist, dass das Wellenleiter-Segment entlang einer gemeinsamen Wellenleiter-Achse formschlüssig an den Hochfrequenz-Anschluss oder eine galvanische Trennung, die beidseitig zwischen dem Hochfrequenz-Anschluss und dem Wellenleiter-Segment eingebracht ist, anschließt.
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Sofern das Geräte-Gehäuse zwecks thermischer Entkopplung zur Antennen-Anordnung hin über einen Messgeräte-Hals mit der Antennen-Anordnung verbunden ist, kann das Hochfrequenz-Modul im Rahmen der Erfindung insbesondere im Messgeräte-Hals des Geräte-Gehäuses angeordnet werden, da das Elektronik-Modul erfindungsgemäß sehr kompakt auslegbar ist.
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Zu einer verlustarmen Übertragung des Radar-Signals ist es notwendig, dass der Hochfrequenz-Anschluss und das Wellenleiter-Segment des Hochfrequenz-Moduls auf die entsprechende Frequenz bzw. Mode des Radar-Signals abgestimmt sind. Diesbezüglich können der Hochfrequenz-Anschluss und das Wellenleiter-Segment im Rahmen der Erfindung beispielsweise als Hohlleiter mit einem entsprechend dimensionierten Querschnitt konzipiert werden.
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Anhand der nachfolgenden Figuren wird die Erfindung näher erläutert. Es zeigt:
- 1: Ein Radar-basiertes Füllstandsmessgerät an einem Behälter,
- 2: eine Querschnittsansicht des erfindungsgemäßen Füllstandsmessgerätes, und
- 3: eine Detail-Ansicht des Füllstandsmessgerätes im Bereich des Wellenleiter-Segmentes.
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Zum prinzipiellen Verständnis von Radar-basierter Füllstandsmessung ist in 1 ein Behälter 3 mit einem Füllgut 2 gezeigt, dessen Füllstand L zu bestimmen ist. Dabei kann der Behälter 3 je nach Art des Füllgutes 2 und je nach Einsatzgebiet bis zu mehr als 100 m hoch sein. Von der Art des Füllgutes 2 und dem Einsatzgebiet hängen auch die Bedingungen im Behälter 3 ab. So kann es im Falle von exothermen Reaktionen beispielsweise zu hoher Temperatur- und Druckbelastung kommen. Bei staubhaltigen oder entzündlichen Stoffen sind im Behälter-Inneren entsprechende Explosionsschutzbedingungen einzuhalten.
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Um den Füllstand L unabhängig von den vorherrschenden Bedingungen ermitteln zu können, ist ein Radar-basiertes Füllstandsmessgerät 1 in einer bekannten Einbauhöhe h oberhalb des Füllgutes 2 am Behälter 3 angebracht. Dabei ist das Füllstandsmessgerät 1 derart an einer entsprechenden (Flansch-) Öffnung des Behälters 3 befestigt bzw. ausgerichtet, dass in den Behälter 3 hinein eine Antennen-Anordnung 10 des Füllstandsmessgerätes 1 vertikal gen Füllgut 2 gerichtet ist. Dabei ist das übrige Geräte-Gehäuse 13 des Füllstandsmessgerätes 1, in dem die elektronischen Komponenten 11 untergebracht sind, außerhalb der Behälter-Durchführung angeordnet. Durch die räumliche Trennung der elektronischen Komponenten 11 im Geräte-Gehäuse 13 von der Antennen-Anordnung 10 bzw. vom Behälter-Inneren durch einen Messgeräte-Hals 131 wird einerseits Explosions-Schutz innerhalb des Behälters 3 gewährleitet. Andererseits werden die elektronischen Komponenten 10 im Geräte-Gehäuse 13 bzw. im Messgeräte-Hals 131 vor Temperatur- und Druck-Belastung aus dem Behälter-Inneren geschützt. Wie in 1 und 2 angedeutet ist, weist der Messgeräte-Hals 131 zur thermischen Entkopplung des Geräte-Gehäuses 13 entsprechende Kühlrippen auf.
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Durch die Anordnung am Behälter 3 ist es dem Füllstandsmessgerät 1 möglich, über die Antennen-Anordnung 10 Radar-Signale S
HF vertikal in Richtung der Oberfläche des Füllgutes 2 auszusenden. Nach Reflektion an der Füllgut-Oberfläche empfängt das Füllstandsmessgerät 1 die reflektierten Radar-Signale R
HF wiederum über die Antennen-Anordnung 10. Dabei ist die Signallaufzeit zwischen Aussenden und Empfang des jeweiligen Radar-Signals S
HF, R
HF proportional zum Abstand d zwischen dem Füllstandsmessgerät 1 und dem Füllgut 2, wobei die Signallaufzeit vom Füllstandsmessgerät 1 beispielsweise mittels des FMCW- oder mittels des Pulslaufzeit-Verfahrens bestimmt werden kann. Dementsprechend kann das Füllstandsmessgerät 1 beispielsweise auf Basis einer entsprechenden Kalibration die gemessene Laufzeit dem jeweiligen Abstand d zuordnen. Hierüber kann das Füllstandsmessgerät 1 gemäß
wiederum den Füllstand L bestimmen, sofern die Einbauhöhe h im Füllstandsmessgerät 1 hinterlegt wird.
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In der Regel ist das Füllstandsmessgerät 1 über ein im Geräte-Gehäuse 13 untergebrachtes Schnittstellen-Modul, wie etwa „PROFIBUS“, „HART“ oder „Wireless HART“ mit einer übergeordneten Einheit 4, wie z. B. einem Prozessleitsystem, verbunden. Hierüber kann der Füllstandswert L übermittelt werden, beispielsweise um gegebenenfalls Zu- oder Abflüsse des Behälters 3 zu steuern. Es können aber auch anderweitige Informationen über den allgemeinen Betriebszustand des Füllstandsmessgerätes 1 kommuniziert werden.
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Wie in 2 skizziert ist, wird die Antennen-Anordnung 10 innerhalb des Füllstandsmessgerätes 1 hochfrequenztechnisch von einem Hochfrequenz-Modul 11, 12, 120 angesteuert. Dabei ist in einer entsprechend ausgelegten Sende-/Empfangs-Einheit 11 des Hochfrequenz-Moduls 11, 12, 120 zur Bestimmung der Signallaufzeit anhand des eingehenden Empfangs-Signals RHF beispielsweise das FMCW- oder Pulslaufzeit-Messprinzip implementiert. Außerdem dient die Sende-/Empfangs-Einheit 11 zur Erzeugung des auszusendenden Radar-Signals SHF. Hierzu ist die Sende-/Empfangs-Einheit 11 in der gezeigten Ausführungsvariante innerhalb des Messgeräte-Hals 131 bspw. als monolithisch gekapseltes SMD-Bauteil auf einer der Antennen-Anordnung 10 zugewandten Seite einer Leiterplatte angeordnet.
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Umschlossen wird die Leiterplatte mitsamt der Sende-/Empfangs-Einheit 11 durch eine Elektronik-Kapselung 12 des Hochfrequenz-Moduls 11, 12, 120. Dabei kann die Elektronik-Kapselung 12 aus einem Kunststoff, wie PC, PE, PP oder PA gefertigt werden. Dies ermöglicht es einerseits, die Leiterplatte mitsamt der Sende-/Empfangs-Einheit 11 zu Explosionsschutzzwecken zusätzlich mittels Vergussmasse zu kapseln (nicht explizit in 2 dargestellt). Andererseits wird mittels des Hochfrequenz-Moduls 11, 12, 120 die erfindungsgemäße Ankopplung der Sende-/Empfangs-Einheit 11 an die Antennen-Anordnung 10 ermöglicht. Hierzu umfasst die Antennen-Anordnung bei der in 2 gezeigten Ausführungsvariante als Hochfrequenz-Anschluss 100 ein geradliniges Hohlleiter-Segment 100, über welche die Antennen-Anordnung 10 hochfrequenztechnisch durch das Hochfrequenz-Modul 11, 12, 120 kontaktierbar ist.
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Zur Übertragung der Radar-Signale SHF, RHF von bzw. zur Sende-/Empfangs-Einheit 11 ist dem Hochfrequenz-Modul 11, 12, 120 ein ebenfalls geradlinig ausgeführtes Hohlleiter-Segment 120 zugeordnet, welches im fertig montierten Zustand des Füllstandsmessgerätes 1 in Bezug zur Leiterplatte orthogonal von der Sende-Empfangs-Einheit 11 gen Hochfrequenz-Anschluss 100 ausgeht. Dabei ist das Hohlleiter-Segment 120 derart über eine Schraubverbindung 122 an einer Durchführung 121 der Elektronik-Kapselung 12 befestigt, dass das Hohlleiter-Segment 120 durch die Wandung der Elektronik-Kapselung 12 hindurch nach außen geführt wird. Hierzu weist das Hohlleiter-Segment 120 um den Hohlraum herum ein in der Hohlleiter-Achse a ausgerichtetes Außengewinde auf, so dass das Hohlleiter-Segment 120 durch eine entsprechende Mutter von der Außenseite gegen die Elektronik-Kapselung 12 gekontert wird, wie es in 2 der Fall ist. Anstelle der in 2 gezeigten Schraubverbindung 122 kann das Hohlleiter-Segment 120 auch mit einer alternativen Befestigung entsprechend an der Durchführung der Elektronik-Kapselung 12 befestigt werden, beispielswese mittels Zapfen.
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Zudem ist die Leiterplatte, auf dem die Sende-/Empfangs-Einheit 11 innerhalb der Elektronik-Kapselung 12 angeordnet ist, mittels zumindest eines Befestigungsmittels am Hohlleiter-Segment 120 montiert. Dabei kann es sich bei dem Befestigungsmittel um eine Klebe-Verbindung oder wiederum eine Zapfen- oder Schraub-Verbindung handeln. Hierdurch ist die Leiterplatte bzw. die Sende-/Empfangs-Einheit 11 innerhalb der Elektronik-Kapselung 12 freitragend. Das heißt, durch die indirekte Fixierung über das Hohlleiter-Segment 120 erfordert die Sende-/Empfangs-Einheit 11 keine direkte Fixierung zur Elektronik-Kapselung 12 hin. Hierdurch kann die Leiterplatte und damit die Elektronik-Kapselung 12 insgesamt sehr kompakt ausgelegt werden, so dass die Unterbringung des Hochfrequenz-Moduls 11, 12, 120 im Messgeräte-Hals 131 vereinfacht wird.
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Wie in 2 dargestellt ist, können innerhalb der Elektronik-Kapselung 12 des Hochfrequenz-Moduls 11, 12, 120 neben der Sende-/Empfangs-Einheit 11 auch weitere Leiterkarten 15 angeordnet werden. Diese können, wie in der Darstellung gezeigt wird, elektrisch beispielsweise mittels eines mechanisch flexiblen Kabelbaums mit der Leiterplatte verbunden werden, auf welcher die Sende-/Empfangs-Einheit 11 angeordnet ist. Dabei können die Sende-/Empfangs-Einheit 11 und etwaige weitere Leiterkarten 15 zur Fertigung des Hochfrequenz-Moduls 11, 12, 120 beispielsweise mittels einer Montage-Hilfe, die als Negativ-Form der Sende-/Empfangs-Einheit 11 bzw. der weiteren Leiterkarten 15 ausgelegt ist, von einer der Durchführung 121 abgewandten Seite der Elektronik-Kapselung 12 eingeführt werden.
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Im montierten Zustand des Füllstandsmessgerätes 1, also sobald das Hochfrequenz-Modul 11, 12, 120 in den Messgeräte-Hals 131 eingesetzt ist, grenzen der als Hohlleiter ausgelegte Hochfrequenz-Anschluss 100 und das Hohlleiter-Segment 120 des Hochfrequenz-Moduls 11, 12, 120 derart passgenau aneinander (bzw. der Hochfrequenz-Anschluss 100 und das Hohlleiter-Segment 120 grenzen derart passgenau jeweils an eine zwischen ihnen angeordnete galvanische Trennung 140 an), dass die Hohlleiter-Segmente 100, 120 eine gemeinsame Hohlleiter-Achse a ausbilden.
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Hierdurch wird eine verlustfreie Übertragung der Radar-Signale SHF zwischen der Antennen-Anordnung 10 und der Sende-/Empfangs-Einheit 11 erzielt. Dementsprechend ist das Hochfrequenz-Modul 11, 12, 120 bei der in 2 gezeigten Ausführungsvariante so ausgelegt, dass die Elektronik-Kapselung 12 beim Einsetzen in den Mesgeräte-Hals 131 (von demjenigen Endbereich, welcher der Antennen-Anordnung 10 abgewandt ist) entsprechend in Richtung der Hohlleiter-Achse a der Hohlleiter-Segmente 100, 120 geführt wird. Hierzu ist in Verlängerung zur Elektronik-Kapselung 12 korrespondierend zur Innenwandung des Messgeräte-Halses 131 in diesem Bereich ein entsprechendes Führungselement 14 radialsymmetrisch um das zweite Hohlleiter-Segment 120 herum ausgebildet.
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Die in 2 gezeigte, optionale galvanische Trennung 140 aus Kunststoff oder Keramik dient dazu, die Antennen-Anordnung 10 elektrisch von der Sende-/Empfangseinheit 11 bzw. von den weiteren elektronischen Komponenten im Geräte-Gehäuse 13 zu entkoppeln. Hierzu ist die galvanische Trennung 140 passgenau zwischen dem Hochfrequenz-Anschluss 100 und dem Hohlleiter-Segment 120 angeordnet, wobei die galvanische Trennung 140 aus einem elektrisch isolierenden Material wie einer Keramik oder einem Kunststoff gefertigt ist und eine zum Innenquerschnitt der Hohlleiter 100, 120 korrespondierende Durchführung aufweist.
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Damit der Hochfrequenz-Anschluss 100 der Antennen-Anordnung 10 und das Hohlleiter-Segment 120 des Hochfrequenz-Moduls 1, 12, 120 im eingesetzten Zustand der Elektronik-Kapselung 12 spaltfrei aneinander bzw. an die galvanische Trennung 140 grenzen, drückt erfindungsgemäß ein Feder-Element 130 die Elektronik-Kapselung unter Führung des Führungselementes 14 vom Inneren des Messgeräte-Hals 131 ausgehend derart gen Antennen-Anordnung 10, dass das Hohlleiter-Segment 120 mit der entsprechenden Feder-Kraft gegen den Hohlleiter des Hochfrequenz-Anschlusses 100 gepresst wird. Hierdurch wird wiederum eine verlustfreie Signal-Übertragung gewährleistet. Bei der in 2 gezeigten Ausführungsvariante ist das Feder-Element 130 als Wellenfeder ausgelegt. Dabei ist die Wellenfeder 130 im Inneren des Messgeräte-Halses 131 zwischen einer Nut bzw. einem Sicherungsring 132 und derjenigen Außenseite der der Elektronik-Kapselung 12, die dem Hohlleiter-Segment 120 abgewandt ist, eingespannt.
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Im Gegensatz zu der in 2 gezeigten Ausführungsvariante ist es alternativ außerdem denkbar, das Feder-Element 130, 133 als Zugfeder 133 auszulegen und im Geräte-Hals 131 zwischen der Antennen-Anordnung 10 und der Elektronik-Kapselung 12 einzuspannen, um das zweite Wellenleiter-Segment 120 wiederum mit der entsprechenden Feder-Kraft gegen das erste Wellenleiter-Segment 100 zu ziehen. Eine solche Möglichkeit zur erfindungsgemäßen Fixierung des Hochfrequenz-Moduls 11, 12, 120 ist in 3 veranschaulicht: In der dort gezeigten Ausführungsform ist außenseitig der Elektronik-Kapselung 12 ein Federring 133 auf Höhe des Hohlleiter-Segmentes 120 vorgesehen. Dabei ist der Federring 133 konzipiert, um im eingesetzten Zustand des Hochfrequenz-Moduls 11, 12, 120 in den Messgeräte-Hals 131 derart von innen gegen das Führungselement 14 der Elektronik-Kapselung 12 zu drücken, so dass ein ringförmiger Außenwulst des Führungselementes 14 nach außen in eine entsprechende Nut des Messgeräte-Halses 131 einrastet. Dabei sind die Positionen des Federrings 133, des Außenwulstes und der Nut so weit unten gewählt, dass das Hohlleiter-Segment 120 wiederum mit einer definierten Zugspannung spaltfrei gegen den Hochfrequenz-Anschluss 100 der Antennen-Anordnung 10 gepresst wird.
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Unabhängig von der Auslegung des Feder-Elementes 130, 133 als Zugfeder 133 oder als Druckfeder 130 wird durch das Einspannen neben der spaltfreien Abdichtung zwischen den Hohlleitern 100, 120 außerdem bewirkt, dass die Elektronik-Kapselung 12 innerhalb des Messgeräte-Halses 12 fixiert wird. In diesem Zusammenhang kann das erfindungsgemäße Pressen des Hohlleiter-Segmentes 120 gegen den Hochfrequenz-Anschluss 100 auch dann implementiert werden, wenn die Elektronik-Kapselung 12 unmittelbar im Geräte-Gehäuse 13 untergebracht ist. Dies kann der Fall sein, wenn das Geräte-Gehäuse 13 des Füllstandsmessgerätes 1 keinen Messgeräte-Hals 131 umfasst, oder wenn sich der hohlleiterförmige Hochfrequenz-Anschluss 100 durch den gesamten Messgeräte-Hals 131 erstreckt. Außerdem kann das erfindungsgemäße Anpressen der einzelnen Hohlleiter-Segmente 100, 120 auch umgesetzt werden, wenn diese nicht als Hohlleiter, sondern beispielsweise als dielektrische Wellenleiter konzipiert sind.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Füllstandsmessgerät
- 2
- Füllgut
- 3
- Behälter
- 4
- Übergeordnete Einheit
- 10
- Antennen-Anordnung
- 11
- Sende-/Empfangs-Einheit
- 12
- Elektronik-Kapselung
- 13
- Geräte-Gehäuse
- 14
- Führungselement
- 15
- Leiterkarten
- 100
- Hochfrequenz-Anschluss der Antennen-Anordnung
- 120
- Wellenleiter-Segment des Hochfrequenz-Moduls
- 121
- Durchführung in der Elektronik-Kapselung
- 122
- Schraubverbindung
- 130
- Feder-Element
- 131
- Messgeräte-Hals
- 132
- Sicherungsring
- 133
- Federring
- 140
- Galvanische Trennung
- a
- Wellenleiter-Achse
- d
- Entfernung
- h
- Einbauhöhe
- L
- Füllstand
- RHF
- Reflektiertes Radar-Signal
- SHF
- Radar-Signal
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102013108490 A1 [0003]
