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Die Erfindung betrifft ein Radarmessgerät, insbesondere ein Radar-Füllstandmessgerät gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Radarmessgeräte, werden häufig als Feldgeräte zur Messung von Füllständen oder Grenzständen eingesetzt und basieren oftmals auf Laufzeitmessungen. Bei den Laufzeitmessungen werden die Signallaufzeiten von Radarsignalen oder von geführten Mikrowellenpulsen bestimmt. Aus diesen Signallaufzeiten wird dann die gewünschte Messgröße, beispielsweise der Füllstand oder Grenzstand eines Mediums in einem Behälter, ermittelt.
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Die verwendeten Radarsignale und Mikrowellensignale lassen sich dem Bereich der Hochfrequenztechnik (HF-Technik) zuordnen. Als Signale, die im Bereich der Hochfrequenztechnik liegen, werden im Regelfall Signale im Frequenzbereich bis 2 GHz als geführte Mikrowellensignale verwendet und Signale im Bereich von 5 GHz bis 85GHz und darüber hinaus als Radarsignale eingesetzt.
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Radarmessgeräte aus dem Stand der Technik, insbesondere Radar-Füllstandmessgeräte weisen ein Gehäuse, eine in dem Gehäuse angeordnete Elektronik zur Erzeugung hochfrequenter Signale, eine Sende- und Empfangseinrichtung, der die hochfrequenten Signale mittels einer Zuführvorrichtung zugeführt sind, eine Einkoppelvorrichtung und eine Befestigungsanordnung zur Befestigung des Radarmessgeräts an einem Behälter auf. Eine Polarisation der von dem Radarmessgerät abgestrahlten elektromagnetischen Strahlung ist dabei durch eine Ausrichtung der Einkoppelvorrichtung vorgegeben, wobei die Einkoppelvorrichtung die elektromagnetischen Hochfrequenzsignale in der Regel in einen Hohlleiter oder direkt in eine als Sende- und Empfangseinrichtung ausgebildete Antenne einkoppelt. Im Stand der Technik ist es dabei üblich, dass die Befestigungsanordnung beispielsweise als Einschraubstutzen mit einem Außengewinde oder als vergleichbare Befestigungsanordnung, beispielsweise als Bajonettverschluss, ausgebildet ist. Eine Ausrichtung der Befestigungsanordnung relativ zu einem Behälter, in den sie beispielsweise eingeschraubt wird, ist bei einer derartigen Ausgestaltung von der Länge eines Gewindes, der Kompression eventuell vorhandener Dichtungen oder anderen mechanischen Randbedingungen abhängig, so dass eine Ausrichtung des Radarmessgeräts relativ zum Behälter nur schwierig möglich ist.
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Eine Ausrichtung des Füllstandmessgerätes relativ zum Behälter ist aber insbesondere dann wünschenswert, wenn aufgrund von Störechos die Polarisation der ausgesendeten elektromagnetischen Strahlung verändert und damit die Störechos reduziert werden sollen.
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Aus dem Stand der Technik ist dafür beispielsweise aus der
EP 2 172 749 A1 ein Radar-Füllstandmessgerät bekannt, bei dem eine Befestigungsanordnung eine zusätzliche Kontermutter aufweist, so dass ein Außengewinde der Befestigungsanordnung nicht vollständig in dem Behälter eingeschraubt und so eine Ausrichtung des Füllstandmessgerätes relativ zum Behälter erreicht werden kann, wodurch ebenfalls eine Ausrichtung der Polarisationsrichtung der ausgesendeten elektromagnetischen Signale relativ zum Behälter möglich ist.
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In einer alternativen Ausgestaltungsform aus dem Stand der Technik, die beispielsweise in der
DE 197 52 808 A1 der Anmelderin offenbart ist, ist zwar die Befestigungsanordnung in Form eines Einschraubstutzens vollständig in den Behälter eingeschraubt, es wird aber das Füllstandmessgerät mitsamt der daran angeordneten Antennenanordnung in dieser Befestigungsanordnung zur Einstellung der Polarisationsrichtung der ausgesendeten elektromagnetischen Wellen relativ zum Behälter gedreht.
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Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine alternative Ausgestaltung für ein Radarmessgerät, insbesondere ein Radar-Füllstandmessgerät mit einem einfachen Aufbau anzugeben.
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Diese Aufgabe wird durch ein Radarmessgerät mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Vorteilhafte Weiterbildungen sind in abhängigen Ansprüchen wiedergegeben.
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Ein erfindungsgemäßes Radarmessgerät, insbesondere Radar-Füllstandmessgerät mit einem Gehäuse, einer in dem Gehäuse angeordneten Elektronik zur Erzeugung hochfrequenter Signale, einer Sende- und Empfangseinrichtung, der die hochfrequenten Signale mittels einer Zuführvorrichtung zugeführt sind, einer Einkoppelvorrichtung und einer Befestigungsanordnung zur Befestigung des Radarmessgeräts, vorzugsweise an einem Behälter, zeichnet sich dadurch aus, dass die Sende- und Empfangseinrichtung relativ zu der Befestigungsanordnung feststehend und die Einkoppelvorrichtung relativ zu der Befestigungsanordnung drehbar ausgebildet ist.
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Dadurch, dass die Sende- und Empfangseinrichtung relativ zu der Befestigungsanordnung feststehend ausgebildet ist, kann eine stabile, kompakte und einfach abzudichtende Einheit zur Befestigung des Radarmessgeräts an einem Behälter zur Verfügung gestellt werden, wobei durch die relativ zur Befestigungsanordnung drehbar ausgebildete Einkoppelvorrichtung die Möglichkeit besteht, eine Polarisationsrichtung der ausgesendeten elektromagnetischen Strahlung vorzugeben und insbesondere relativ zum Behälter auszurichten. Auf diese Weise wird eine Kompensation bzw. Ausblendung von Störechos ermöglicht.
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Die Sende- und Empfangseinrichtung kann hierfür als Antenne, vorzugsweise als Hornantenne ausgebildet sein.
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Hornantennen haben grundsätzlich einen einfachen und robusten Aufbau, einen sehr guten Wirkungsgrad und sind kostengünstig herzustellen und eignen sich damit hervorragend für die Anwendung in der Füllstand- und Grenzstandmesstechnik. Es besteht außerdem die Möglichkeit, eine solche Hornantenne wirkungsvoll gegen Verschmutzung und/oder Korrosion aufgrund einer aggressiven Messumgebung zu schützen, indem die Hornantenne vorderseitig mit einem Radom abgedeckt oder das Antennenhorn mit einem Medium, beispielsweise Kunststoff gefüllt wird. Ferner können auch Linsen, die zur Signalbündelung eingesetzt werden, gegenüber der Messumgebung schützen. Solche Anordnungen können außerdem wirkungsvoll gegen das Eindringen von Medien aus der Messumgebung abgedichtet werden, so dass weitere aufwändige Konstruktionen zur Abdichtung der Anordnung die über die Befestigungsanordnung hinausgehen, vorliegend vermieden werden können.
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Eine besonders kompakte Ausgestaltung kann erreicht werden, wenn die Antenne in die Befestigungsanordnung integriert ist. Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass die Antenne, beispielsweise als Hornantenne direkt in der Befestigungsanordnung beispielsweise einen Flansch angeordnet oder einstückig mit dieser ausgebildet ist.
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Eine universelle Anwendbarkeit des Radarmessgerätes kann insbesondere dann erreicht werden, wenn die Befestigungsanordnung als Einschraub- oder Einschweißstutzen ausgebildet ist, wobei diese vorzugsweise genormte bzw. übliche Außendurchmesser, beispielsweise 3/4 Zoll oder 1 1/2 Zoll und genormte oder übliche Gewindeformen, beispielsweise G- oder NPT-Gewinde aufweist.
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Eine besonders einfache Ausgestaltung zur Einstellung der Polarisation der ausgesendeten elektromagnetischen Signale kann erreicht werden, wenn die Zuführvorrichtung zweiteilig ausgebildet ist, wobei ein erster Teil der Einkoppelvorrichtung und ein zweiter Teil der Sende- und Empfangsvorrichtung zugeordnet ist. Auf diese Weise kann erreicht werden, dass die beiden Teile der Zuführvorrichtung relativ zueinander beweglich und insbesondere der erste Teil relativ zu dem zweiten Teil verdrehbar, vorzugsweise um eine in Richtung einer Hauptabstrahlrichtung der Sende- und Empfangseinrichtung orientierte Achse drehbar, ausgebildet ist.
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In einer Ausgestaltungsform ist wenigstens der zweite Teil der Zuführvorrichtung als Hohlleiter ausgebildet, vorzugsweise als Hohlleiter mit einem kreisförmigen Querschnitt, der sich in Hauptabstrahlrichtung vorderseitig vorzugsweise konisch erweitert und damit als Sende- und Empfangsvorrichtung eine Hornantenne bildet.
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Vorzugsweise sind sowohl der erste Teil als auch der zweite Teil der Zuführvorrichtung als Hohlleiter ausgebildet, wobei sich grundsätzlich die Querschnitte des ersten Teils und des zweiten Teils unterscheiden können, vorzugsweise aber gleich sind. Der erste Teil und der zweite Teil der Zuführvorrichtung können mittels einer Verbindungsanordnung miteinander verbunden sein, die vorzugsweise als Hohlleiterkupplung, weiter vorzugsweise als Hohlleiterdrehkupplung, ausgebildet ist. Auf diese Weise kann erreicht werden, dass der erste, der Einkopplungsvorrichtung zugeordnete Teil relativ zu dem zweiten, der Sende- und Empfangseinrichtung zugeordneten Teil beweglich ausgestaltet, insbesondere drehbar ausgestaltet sein kann.
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In einer bevorzugten Ausgestaltungsform ist der erste Teil mit der Einkoppelvorrichtung, die vorzugsweise auf eine Leiterplatte eines Hochfrequenzmoduls der Elektronik sitzt, verbunden oder als Einkoppelvorrichtung ausgebildet. Eine Ausgestaltung, bei der die Einkoppelvorrichtung für die elektromagnetischen Wellen in den Hohlleiter unmittelbar an der Elektronik und dabei vorzugsweise auf einer Leiterplatte eines Hochfrequenzmoduls der Elektronik angeordnet ist, stellt eine besonders einfache Ausgestaltungsform dar, die zudem mit einem hohen Grad an Automatisierung und damit hoher Präzision hergestellt werden kann. Durch die Automatisierungsmöglichkeit ist dies auch eine besonders kostengünstige Lösung.
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Dadurch, dass die Einspeisung, die bei Hohlleitern mit kreisförmigem Querschnitt die Polarisationsrichtung der eingekoppelten elektromagnetischen Wellen vorgibt mit dem ersten Teil der Zuführvorrichtung relativ zu dem zweiten Teil der Zuführvorrichtung und der Sende- und Empfangseinrichtung drehbar ist, kann eine beliebige Ausrichtung der Polarisationsrichtung der eingekoppelten elektromagnetischen Wellen relativ zum Behälter auf einfache Weise eingestellt werden, wobei keine zusätzlichen aufwändigen Dichtungsmaßnahmen zum Behälter bzw. zur Prozessumgebung hin notwendig sind.
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Die Einkoppelvorrichtung ist hierfür vorzugsweise als Flächenstrahler, insbesondere als Einzel- oder Mehrfach-Patch, Erregerpin auf der Leiterplatte oder als Finne am Hohlleiterende ausgebildet. Vorzugsweise wird ein Erregerpin oder ein Einzelpatch eingesetzt.
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Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf ein Ausführungsbeispiel näher erläutert.
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Es zeigen:
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1: eine Prinzipskizze eines Radarmessgerätes gemäß der vorliegenden Anmeldung und
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2a–2c: verschiedene Möglichkeiten einer Abdichtung.
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1 zeigt eine Prinzipskizze eines Radarmessgerätes 1 gemäß der vorliegenden Anmeldung.
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Das Radarmessgerät 1, das vorliegend als Radar-Füllstandmessgerät ausgebildet ist, weist im Wesentlichen ein Gehäuse 3, mit einem darin angeordneten Elektronikgehäuse 6, indem verschiedene elektronische Komponenten, beispielsweise eine Leiterplatte 5 eines Hochfrequenzmoduls angeordnet sind, auf. Das Gehäuse 3 ist an einer Befestigungsanordnung 13 zur Befestigung des Radar-Füllstandmessgerätes 1 an einem Behälter angeordnet. Die Verbindung zwischen dem Gehäuse 3 und der Befestigungsanordnung 13 erfolgt in dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel mittels einer Drehkupplung 17, die eine Drehung des Gehäuses 3 relativ zu der Befestigungsanordnung 13 ermöglicht.
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Die Befestigungsanordnung 13 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel als Einschraubstutzen mit einem an einem von dem Gehäuse 3 abgewandten Ende der Befestigungsanordnung 13 angeordneten Außengewinde 15 ausgebildet. Rückseitig zu dem Außengewinde 15 weist die Befestigungsanordnung 13 einen umlaufenden Anschlag auf, der insbesondere in Zusammenwirkung mit einem Dichtelement beispielsweise einem O-Ring oder einer Flachdichtung eine Abdichtung zwischen der Befestigungsanordnung 13 und einem Behälter, in den die Befestigungsanordnung 13 eingeschraubt wird, gewährleisten kann.
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In die Befestigungsanordnung 13 ist außerdem vorderseitig eine als Antenne, vorliegend als Hornantenne, ausgestaltete Sende- und Empfangseinrichtung 7 integriert. Die Sende- und Empfangseinrichtung 7 ist rückseitig mit einer Zuführvorrichtung 9, mittels derer hier ein hochfrequentes elektromagnetisches Signal, das in der Elektronik 5 erzeugt wird, zugeführt wird, verbunden. Die Zuführvorrichtung 9 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel als Hohlleiter mit kreisförmigem Querschnitt zweiteilig ausgebildet, wobei ein erster Teil 91 der Zuführvorrichtung 9 der Elektronik 5 bzw. einer der Elektronik zugeordneten Einkopplungsvorrichtung 11 zur Einkopplung der dort erzeugten Hochfrequenzsignale in die Zuführvorrichtung 9 zugeordnet und mit dieser mechanisch verbunden ist. Der erste Teil 91 der Zuführvorrichtung 9 ist mit dem zweiten Teil 92 der Zuführvorrichtung 9, der der Sende- und Empfangseinrichtung 7, vorliegend der Hornantenne zugeordnet ist, um eine Verbindungsanordnung 93, die vorliegend als Hohlleiter-Drehkupplung ausgestaltet ist, verbunden.
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Eine Hohlleiter-Drehkupplung 93 ermöglicht eine Drehung des ersten Teils 91 relativ zu dem zweiten Teil 92 bei gleichzeitiger Übertragung der in den Hohlleiter eingekoppelten elektromagnetischen Signale.
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Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist damit das Gehäuse 3 über die Drehkupplung 17 mit dem in dem Gehäuse 3 angeordneten Elektronikgehäuse 6 und der darin befindlichen Elektronik 5 relativ zu der Befestigungsanordnung 13 drehbar ausgestaltet. Eine Drehung kann dabei um eine Achse in Richtung einer Hauptabstrahlrichtung A der als Hornantenne ausgebildeten Sende- und Empfangseinrichtung 9 erfolgen, so dass durch die Drehung der der Elektronik 5 zugeordneten Einkopplungsvorrichtung 11 relativ zu der der Befestigungsanordnung 13 zugeordneten Hornantenne 7 eine Einstellung der Polarisationsrichtung der von der Hornantenne ausgesendeten elektromagnetischen Strahlung möglich ist. Durch diesen Aufbau wird es in einfacher Art und Weise ermöglicht, die Polarisationsrichtung der von dem Radar-Füllstandmessgerät ausgesendeten elektromagnetischen Strahlung relativ zum Behälter einzustellen und somit Störechos oder Störreflexionen aus dem Behälter durch Verändern der Polarisationsrichtung der ausgesendeten elektromagnetischen Strahlung zu minimieren oder vollständig zu vermeiden.
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Eine Dichtung 19 kann z.B. an einer Füllung 8 der Hornantenne 7 an einem in Hauptabstrahlrichtung A vorderen Ende oder an einer Erweiterung in den Hohlleiter bzw. die Zuführvorrichtung 9 mittels O-Ringen erfolgen.
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In den 2a–2c sind verschiedene Abdichtungsmöglichkeiten der in 1 dargestellten Anordnung beispielhaft gezeigt.
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In den 2a und 2b kommen O-Ringe als Dichtung 19 zum Einsatz. In 2a ist der Holleiter alternativ mit einem Glasfenster 21 verschlossen, was vor allem bei Anwendungen in explosionsgeschützten Bereichen vorteilhaft sein kann.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Radarmessgerät
- 3
- Gehäuse
- 5
- Elektronik/Leiterplatte
- 6
- Elektronikgehäuse
- 7
- Sende- und Empfangseinrichtung /Antenne
- 8
- Füllung
- 9
- Zuführvorrichtung
- 11
- Einkoppelvorrichtung
- 13
- Befestigungsanordnung
- 15
- Außengewinde
- 17
- Drehkupplung
- 19
- Dichtung
- 21
- Glasfenster
- 91
- erster Teil
- 92
- zweiter Teil
- 93
- Verbindungsanordnung
- A
- Hauptabstrahlrichtung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 2172749 A1 [0006]
- DE 19752808 A1 [0007]
