DE4407823C2 - Füllstandmeßgerät - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Füllstandmeßgerät zur Messung des Füllstands eines Füllguts in einem Behälter.

Solche Einrichtungen für Füllstandmeßgerate sind hinläng­ lich bekannt und werden von der Anmelderin in verschiedenen Ausführungen unter der Bezeichnung VEGAPULS hergestellt und vertrieben. Die Radarsensoren der Serie VEGAPULS werden zur kontinuierlichen Füllstandmessung sowohl bei Flüssigkeiten als auch bei Schüttgütern eingesetzt. Das Meßprinzip beruht darauf, kurze Mikrowellenpulse von einer Antenne, im allge­ meinen einer Hornantenne, abzustrahlen. In einem kombinier­ ten Sende- und Empfangssystem werden die vom Füllgut re­ flektierten Pulse erfaßt und durch Laufzeitmessung dieser Pulse der Abstand zum Füllgut ermittelt. Die Einkopplung der Mikrowellen in das Behälterinnere erfolgt über einen abgedichteten Hohlleiter, so daß sich im Behälter keinerlei temperaturempfindliche Komponenten befinden. Eine gute Abdichtung ist hierbei wesentlich.

Aus DE 41 00 922 C2 ist bekannt, zum Trennen des Behälter­ innenraumes von dem elektronischen Sende- und Empfangsteil des Füllstandmeßradargerätes in dem durch das Behälterdach ragenden Hohlleiter ein zylinderförmiges Hohlleiterfenster, z. B. aus Quarzglas, anzuordnen, das einen für die Durchläs­ sigkeit der Mikrowellen günstigen niedrigen dielektrischen Verlustfaktor besitzt. Dieses Hohlleiterfenster dient zur Abtrennung der die elektronischen Bauteile aufweisenden Teile vom Innenraum des Behälters. Allerdings besteht bei Druckeinwirkung von der Gehäuseseite her oder bei einem Unterdruck auf der Behälterseite, insbesondere bei Einwir­ kung hoher oder niedriger Temperaturen, die Gefahr, daß das Hohlleiterfenster aus dem Hohlleiter herausgedrückt wird. Um ein solches Herausdrücken des Hohlleiterfensters zu vermeiden, ist vorgesehen, den Hohlleiter und das Hohllei­ terfenster für eine axiale Abstützung mit konisch ausgebil­ deten Abschnitten auszubilden, so daß das Hohlleiterfenster bei einer axialen Einwirkung am Hohlleiterrohr abgestützt wird.

Darüber hinaus sind Füllstandmeßgeräte bekannt, bei denen die Mikrowellen durch eine mikrowellendurchlässige Platte in den Innenraum eines Meßbehälters gesendet werden. Die Radarantenne ist hierbei hinter der Platte, die aus Glas, Keramik, PTFE oder PP besteht, vom Behälterinnenraum abge­ trennt. Eine solche Abtrennung vom Behälterinnenraum bietet bei aggressiven oder toxischen Füllgütern erhebliche Vor­ teile. So kann das Füllstandmeßgerät z. B. ohne Öffnen des Behälters demontiert werden. Außerdem kann das Antennensy­ stem so wirksam vor Verschmutzung geschützt werden.

Aus EP 0 162 821 A1 ist ein Radar-Füllstandmeßgerät mit einer Hornantenne, die Mikrowellen durch ein Rohr in Richtung Füll­ gutoberfläche eines Füllgutes sendet, bekannt. Um eine parallele Abstrahlung der Mikrowellen in Richtung Füllgutoberfläche zu erreichen, ist ein sogenannter "mode generator" in Form von zwei übereinander angeordneten Reflektoren vorgesehen. Die Reflekto­ ren sind Plane oder gewölbte Plastikplatten, die mit Metallisie­ rungsstreifen versehen sind, um die Mikrowellen gezielt abzulen­ ken bzw. zu reflektieren. Der Reflektor, auf dessen Oberseite eine Vielzahl von radial nach außen gerichteten Metallstäben aufgebracht ist, dient dazu, die E₀₁-polarisierten Wellen zu reflektieren. Die reflektierten Mikrowellen werden vom Reflek­ tor, der an seiner Oberseite mit einem Metallfilm und an seiner Unterseite mit Metallstäben versehen ist, reflektiert und plan­ parallel in Richtung Füllgutoberfläche ausgestrahlt.

Aus US 4,670,754 ist ebenfalls ein Radar-Füllstandmeßgerät be­ kannt. An der dem Befestigungsflansch zugewandten Seite ist das Radar-Füllstandmeßgerät mit einer dielektrischen Linse dicht abgeschlossen. Die Linse dient dazu, die vom Hornstrahler abge­ sandten Mikrowellen zu kollimieren und die von der Füllgutober­ fläche reflektierten Strahlen in Richtung Horn zu fokusieren. Um die durch die Linse naturgemäß bedingten Interferenzen und damit auftretenden Störechos zu verringern, sind in der Linse metalli­ sche Elemente, z. B. Metallscheiben oder Drahtgitter, einge­ arbeitet.

Der vorliegende Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Füllstandmeßgerät mit einer mikrowellendurchlässigen Platte hinsichtlich seiner Verwendbarkeit weiter zu verbessern.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteran­ sprüche.

Die Erfindung beruht also im wesentlichen darauf, parallel zur Plattenebene an oder in der Platte mindestens einen Satz von in einem vorgegebenen Abstand parallel zueinander angeordneten Gitterstäben vorzusehen. Die Gitterstäbe sind dabei erfindungsgemäß mindestens annähernd orthogonal zur elektrischen Feldkomponente der Mikrowellen ausgerichtet.

Durch das Anordnen der Gitterstäbe an oder in der Platte kann die Druckfestigkeit des Füllstandmeßgerätes beträcht­ lich erhöht werden. Die Gitterstäbe bilden nämlich eine mechanische Stütze für die mikrowellendurchlässige Platte. Sind die von der Antenne, im allgemeinen eine Hornantenne, ausgestrahlten Mikrowellen linear polarisiert und die Gitterstäbe vertikal zur elektrischen Feldkomponente dieser Mikrowellen ausgerichtet, so wird die Mikrowellenausbrei­ tung nur unwesentlich beeinflußt.

Bei den bisher bekannten mikrowellendurchlässigen Platten besteht bei Überdruck bzw. Unterdruck auf der Behältersei­ te, insbesondere bei Einwirkung hoher oder niedriger Tempe­ raturen, die Gefahr, daß die mikrowellendurchlässige Platte beschädigt wird oder gar zu Bruch geht. Um dies zu vermei­ den, ist erfindungsgemäß vorgesehen, die erwähnten Gitter­ stäbe in der Plattenebene innerhalb der Platte oder an einer Oberflächenseite der mikrowellendurchlässigen Platte anzuordnen. Bei möglicherweise auftretendem Überdruck vom Innenraum des Behälters her ist es vorgesehen, die Gitter­ stäbe an der dem Innenraum des Behälters abgewandten Ober­ flächenseite der mikrowellendurchlässigen Platte vorzugs­ weise anliegend anzubringen. Um dagegen die mikrowellen­ durchlässige Platte vor Unterdruck auf der Behälterseite zu schützen, ist es zweckmäßig, die erfindungsgemäßen Gitter­ stäbe auf der dem Innenraum des Behälters zugewandten Oberflächenseite anliegend anzuordnen. Durch das Vorsehen solcher Gitterstäbe ist es in einfacher Weise möglich, die begrenzte mechanische Festigkeit der mikrowellendurchlässi­ gen Platte, die beispielsweise aus Glas, Keramik oder Teflon (eingetragenes Warenzeichen), Kunststoff oder einer Mischung aus diesen Materialien besteht, zu erhöhen.

Es hat sich herausgestellt, daß bei einer Anordnung der erfindungsgemäßen Gitterstäbe an der dem Innenraum des Behälters abgewandten Oberflächenseite der mikrowellen­ durchlässigen Platte Behälterinnendrücke bis zu einigen zehn bar zulässig sind, ohne die mikrowellendurchlässige Platte dank Stützwirkung der erfindungsgemäßen Gitterstäbe zu beschädigen.

Um die Mikrowellenausbreitung der linear polarisierten Mikrowellen möglichst wenig zu beeinflussen, hat es sich als vorteilhaft erwiesen, die Dicke der Gitterstäbe, die bevorzugt aus Metall bestehen, kleiner als etwa 1/10 der Wellenlänge des Mikrowellensignals zu wählen. Der Abstand zwischen den einzelnen Gitterstäben sollte vorzugsweise größer als deren Dicke gewählt sein.

Bei Anordnung der Gitterstäbe an der zum Innenraum des Behälters abgewandten Oberflächenseite ist die Profilform der einzelnen Gitterstäbe unkritisch. Es können auch im Ausbreitungsfeld der Mikrowellen hochkant stehende Lamellen benutzt werden. Diese Lamellen weisen eine Lamellenebene auf, welche im wesentlichen parallel zur vertikalen elek­ trischen Feldkomponente der Mikrowellen liegt. Bei entspre­ chender Formgebung können die Lamellen auch als eine vor die Antenne, im allgemeinen ein Hohlleiterhorn, montierte elektromagnetische Linse benutzt werden.

Es hat sich herausgestellt, daß bei Anordnung der erfin­ dungsgemäßen Gitterstäbe auf der dem Innenraum des Behäl­ ters zugewandten Oberflächenseite der mikrowellendurchläs­ sigen Platte nicht nur die mechanische Stabilität der mikrowellendurchlässigen Platte bei Unterdruck im Innenraum des Behälters erhöht, sondern auch eine elektrostatische Aufladung der mikrowellendurchlässigen Platte durch Reibung an der zum Behälterinneren weisenden Oberflächenseite wirksam vermieden werden kann. Durch Vermeidung elektrosta­ tischer Aufladung an der regelmäßig aus nichtleitendem Material bestehenden mikrowellendurchlässigen Platte ist es mit der erfindungsgemäßen Einrichtung möglich, die soge­ nannte "Flansch unten"-Version von Füllstandmeßgeräten auch in explosionsgefährdeten Betriebsstätten einzusetzen. Unter explosionsgefährdeten Betriebsstätten sind dabei Bereiche zu verstehen, in denen explosionsfähige Atmosphäre vorhan­ den ist. In diesen Bereichen müssen bei der Füllstandmes­ sung alle Komponenten der Meßeinrichtung eine Zulassung der Physikalisch Technischen Bundesanstalt besitzen. Mit dem Vorsehen der erfindungsgemäßen Gitterstäbe zur Vermeidung elektrostatischer Aufladung der mikrowellendurchlässigen Platte ist eine solche Zulassung möglich.

Die erfindungsgemäßen Gitterstäbe auf der dem Behälterin­ nenraum abgewandten Oberflächenseite und/oder auf der dem Behälterinnenraum zugewandten Oberflächenseite der mikro­ wellendurchlässigen Platte bestehen vorzugsweise aus Metall oder ähnlichem Material. Die Gitterstäbe können hierbei lösbar oder feststehend an einer oder an beiden Oberflä­ chenseiten der mikrowellendurchlässigen Platte angeordnet sein.

Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, die Gitterstäbe an ihren jeweiligen Enden mit einem Montageflansch des Füll­ standmeßgerätes zu verbinden. Hierfür können die zueinander beabstandeten Gitterstäbe an ihren jeweiligen Enden mit einem ringförmigen Element verbunden sein, welches in vorteilhafter Weise lösbar mit dem Montageflansch des Füllstandmeßgerätes in Verbindung steht. Die Gitterstäbe samt ringförmigem Element können beispielsweise als Blech­ stanzteil oder ähnliches ausgebildet sein.

Es besteht darüber hinaus die Möglichkeit, die einzelnen Gitterstäbe innerhalb der mikrowellendurchlässigen Platte anzuordnen. Um neben der mechanischen Stützwirkung der erfindungsgemäßen Gitterstäbe auch zu gewährleisten, daß eine elektrostatische Aufladung der mikrowellendurchlässi­ gen Platte wirksam vermieden wird, ist es zweckmäßig, die Gitterstäbe möglichst nahe an der dem Innenraum-des Behäl­ ters zugewandten Oberflächenseite der mikrowellendurchläs­ sigen Platte anzuordnen.

Eine weitere Möglichkeit, die Gitterstäbe an einer Oberflä­ chenseite der mikrowellendurchlässigen Platte anzuordnen, besteht im Aufdampfen von beispielsweise Metallstreifen auf eine Oberflächenseite der mikrowellendurchlässigen Platte.

Um die durch die mikrowellendurchlässige Platte hindurch­ tretenden Mikrowellen möglichst wenig zu beeinflussen, ist es von Vorteil, die Gitterstäbe mit einer Dicke von < etwa 1/10 der Wellenlänge der ausgesendeten Mikrowellen auszu­ bilden. Darüber hinaus hat es sich als vorteilhaft erwie­ sen, daß der vorgegebene Abstand zwischen den einzelnen Gitterstäben größer als die Dicke eines einzelnen Gitter­ stabes ist.

Es hat sich herausgestellt, daß zur Vermeidung elektrosta­ tischer Aufladung der mikrowellendurchlässigen Platte dicke oder hohe Gitterstäbe wegen der dabei möglichen Schmutz ansammelnden Kantenbereiche eher ungünstig sind. Darüber hinaus wird die chemische Resistenz der Anordnung durch das Gittermaterial begrenzt.

Um sowohl eine elektrostatische Aufladung der mikrowellen­ durchlässigen Platte zu verhindern als auch chemische Resistenz beizubehalten, können die erfindungsgemäßen Gitterstäbe auf der dem Behälterinnenraum zugewandten Oberflächenseite der mikrowellendurchlässigen Platte auch hinter einer weiteren, maximal etwa 2 mm dicken mikrowel­ lendurchlässigen zweiten Platte, insbesondere einer Platte aus Teflon (eingetragenes Warenzeichen), liegen. Die ad­ dierte Dicke beider mikrowellendurchlässiger Platten sollte dabei vorzugsweise ein ganzzahliges Vielfaches der halben Wellenlänge der ausgesendeten Mikrowellen betragen.

Wesentlich bei der erfindungsgemäßen Einrichtung für ein Füllstandmeßgerät ist die Ausrichtung der parallel zueinan­ der in einem vorgegebenen Abstand liegenden Gitterstäbe. Die Gitterstäbe sind, egal ob an der dem Behälterinnenraum zugewandten oder abgewandten Oberflächenseite oder inner­ halb der mikrowellendurchlässigen Platte angeordnet, je­ weils orthogonal zur elektrischen Feldkomponente der linear polarisierten Mikrowellen ausgerichtet. Mit der elektri­ schen Feldkomponente einer elektromagnetischen Welle bzw. Mikrowelle ist deren Polarisation bestimmt. Linear polari­ sierte Mikrowellen weisen deshalb eine elektrische Feldkom­ ponente auf, deren elektrische Feldlinien geradlinig ver­ laufen. Entsprechend der Richtung der elektrischen Feldli­ nien in bezug auf die Erdoberfläche wird zwischen horizon­ taler Polarisation (die elektrischen Feldlinien verlaufen horizontal zur Erdoberfläche) und vertikaler Polarisation (die elektrischen Feldlinien stehen lotrecht auf der Erd­ oberfläche) unterschieden. Darüber hinaus besteht jedoch auch die Möglichkeit, die Wellen in jede beliebige Lage zwischen horizontal und vertikal, z. B. 45° geneigt, zu polarisieren.

Die Erfindung und deren Vorteile wird im Zusammenhang mit den nachfolgenden Figuren näher erläutert. In den Figuren verwendete gleiche Bezugszeichen stehen, sofern nicht anders angegeben, für gleiche Teile mit gleicher Bedeutung. Es zeigen

Fig. 1 eine Prinzipdarstellung eines Füllstandmeßge­ rätes mit mikrowellendurchlässigem Fenster gemäß dem Stand der Technik,

Fig. 2 ein erstes Ausführungsbeispiel eines Füll­ standmeßgerätes nach der Erfindung mit mikro­ wellendurchlässiger Platte in Schnittdarstel­ lung, auf deren dem Behälterinnenraum abge­ wandten Oberflächenseite parallel zueinander liegende Gitterstäbe angeordnet sind,

Fig. 3 eine Draufsicht auf die in Fig. 2 dargestell­ ten Gitterstäbe und die mikrowellendurchlässi­ ge Platte,

Fig. 4 eine Prinzipdarstellung eines zweiten erfin­ dungsgemäßen Ausführungsbeispieles von auf einer Oberflächenseite der mikrowellendurch­ lässigen Platte angeordneten Gitterstäben in Form von Lamellen,

Fig. 5 eine Darstellung ähnlich zu Fig. 2, bei der die Gitterstäbe jedoch auf der dem Behälterin­ nenraum zugewandten Oberflächenseite der mikrowellendurchlässigen Platte angeordnet sind,

Fig. 6 eine Draufsicht auf die in Fig. 5 dargestell­ ten Gitterstäbe und mikrowellendurchlässige Platte aus Sicht des Behälterinnenraumes,

Fig. 7 ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfin­ dungsgemäßen Einrichtung mit mikrowellendurch­ lässiger Platte, in welcher Gitterstäbe einge­ lassen sind, und

Fig. 8 eine Schnittdarstellung eines weiteren Ausfüh­ rungsbeispieles der erfindungsgemäßen Einrich­ tung mit zwei mikrowellendurchlässigen Platten und zwei Sätzen von parallel zueinander ange­ ordneten Gitterstäben, wovon ein Satz der Gitterstäbe an der dem Behälterinnenraum abgewandten Oberflächenseite der näher zur Antenne hin angeordneten mikrowellendurchläs­ sigen Platte und der zweite Satz von Gitter­ stäben zwischen beiden mikrowellendurchlässi­ gen Platten angeordnet ist.

In Fig. 1 ist eine Schnittansicht eines Füllstandmeßgerä­ tes dargestellt, wie es von der Anmelderin als sogenannte Unterflanschversion bzw. "Flansch-unten-Version" herge­ stellt und vertrieben wird. Das Füllstandmeßgerät weist eine Sende- und Empfangseinrichtung auf, die der Übersicht­ lichkeit wegen in Fig. 1 nicht dargestellt ist. Die Sende- und Empfangseinrichtung ist mit einer Antenne 1, im allge­ meinen eine Hornantenne, verbunden, um Mikrowellen in einen Innenraum 6 eines Behälters zu senden und die dort an einer Füllgutoberfläche reflektierten elektromagnetischen Wellen zur Laufzeitbestimmung und Entfernungsmessung wieder zu empfangen. Zur Abtrennung der Sende- und Empfangseinrich­ tung und der Antenne 1 vom Innenraum 6 des Behälters ist die Austrittsseite der Antenne 1 mit einer mikrowellen­ durchlässigen Platte 5 dicht abgeschlossen. Diese mikrowel­ lendurchlässige Platte 5 besteht beispielsweise aus Glas, Keramik, Teflon (eingetragenes Warenzeichen), Kunststoff oder einer Mischung aus diesen Materialien. Darüber hinaus kann die mikrowellendurchlässige Platte auch aus PTFE (Polytetrafluoräthylen) oder PP (Polypropylen) gebildet sein. Die mikrowellendurchlässige Platte 5 weist eine Dicke D auf und besitzt eine in Richtung zur Antenne 1 weisende Oberflächenseite 7 und eine zum Innenraum 6 des Behälters weisende Oberflächenseite 8. Die Oberflächenseiten 7, 8 liegen parallel zur Plattenebene der mikrowellendurchlässi­ gen Platte 5.

Die Antenne 1 samt mikrowellendurchlässiger Platte 5 ist mit einem beispielsweise ringförmigen Montageflansch 2 in geeigneter Weise verbunden. In diesem Montageflansch 2 können Öffnungen vorgesehen sein, um das Füllstandmeßgerät an einem geeigneten Behälterflansch 4 des Füllgutbehälters anzuschließen. In der Darstellung von Fig. 1 ist dieser Behälter nur ausschnittsweise anhand seiner oberen Wandun­ gen 3 und mit diesen Wandungen 3 in Verbindung stehendem Behälterflansch 4 andeutungsweise dargestellt.

Da voraussetzungsgemäß die Platte 5 mikrowellendurchlässig ist, können sich die von der Antenne 1 ausgestrahlten Mikrowellen entlang der Ausbreitungsrichtung X in den Innenraum 6 des Behälters ausbreiten, um dort an der Füll­ gutoberfläche reflektiert zu werden und wieder zurück zur Antenne 1 zu gelangen.

In Fig. 2 ist eine ähnliche Darstellung wie in Fig. 1 gezeigt, wobei allerdings jetzt auf der dem Innenraum 6 des Behälters abgewandten Oberflächenseite 7 der mikrowellen­ durchlässigen Platte 5 Gitterstäbe 9 angeordnet sind. Diese Gitterstäbe 9 liegen parallel zur Plattenebene der mikro­ wellendurchlässigen Platte 5. Die einzelnen Gitterstäbe 9 sind durch einen vorgegebenen Abstand d voneinander ge­ trennt. Die einzelnen Gitterstäbe 9 sind zu den von der Antenne 1 ausgesendeten und vorzugsweise linear polarisier­ ten Mikrowellen so ausgerichtet, daß die Gitterstäbe minde­ stens annähernd orthogonal zur elektrischen Feldkomponente der linear polarisierten Mikrowellen liegen. Durch eine derartige Anordnung der Gitterstäbe 9 ist gewährleistet, daß die ausgesendeten und linear polarisierten Mikrowellen hinsichtlich ihrer Ausbreitung in Richtung Innenraum 6 des Behälters nur wenig beeinflußt werden. Wie in Fig. 1 und Fig. 2 zusätzlich zu erkennen, breiten sich die von der Antenne 1 ausgestrahlten Mikrowellen im wesentlichen ortho­ gonal zur Plattenebene der mikrowellendurchlässigen Platte 5 aus.

Um eine möglichst geringe Beeinflussung der sich ausbrei­ tenden Mikrowellen zu gewährleisten, weisen die Gitterstäbe 9 eine Dicke von < etwa 1/10 der Wellenlänge der Mikrowel­ len auf. Darüber hinaus ist der vorgegebene Abstand d zwischen den einzelnen Gitterstäben 9 größer als die Dicke eines einzelnen Gitterstabes gewählt. Die in Fig. 2 darge­ stellte mikrowellendurchlässige Platte 5, die beispielswei­ se kreisförmig ausgebildet sein kann und in geeigneter Weise in einer kreisförmigen Öffnung des Montageflansches 2 befestigt ist, kann aus Glas, Keramik, Teflon (eingetrage­ nes Warenzeichen), Kunststoff oder einer Mischung aus diesen Materialien bestehen.

In der Darstellung von Fig. 3 ist die in Fig. 2 im Schnitt dargestellte mikrowellendurchlässige Platte 5 samt darüber liegender Gitterstäbe 9 in Draufsicht gezeigt. Die parallel im Abstand d nebeneinander liegenden Gitterstäbe 9 sind an ihren jeweiligen Enden 10, 11 mit einem ringförmi­ gen Element 12 verbunden, welches beispielsweise am Monta­ geflansch 2 des erfindungsgemäßen Füllstandmeßgerätes befestigt sein kann. Hierfür dienen Bohrungen 13, durch welche geeignete Befestigungsmittel, beispielsweise Schrau­ ben, geführt werden. Die Gitterstäbe 9 sind vorzugsweise aus Metall gebildet. Das ringförmige Element 12 kann eben­ falls aus Metall gebildet sein und aus Gründen einer einfa­ cheren Herstellung zusammen mit den Gitterstäben 9 einstüc­ kig ausgebildet sein. Die Gitterstäbe 9 samt ringförmigem Element 12 können beispielsweise als Blechstanzteil oder ähnliches hergestellt werden. Die Gitterstäbe 9 samt ring­ förmigem Element 12 können dabei lösbar oder feststehend mit dem Montageflansch 2 des Füllstandmeßgerätes verbunden sein. Das ringförmige Element 12 ist nicht unbedingt not­ wendig. Die jeweiligen Enden 10, 11 der Gitterstäbe 9 können auch mit dem Montageflansch 2 verbunden sein.

Zur Erzielung einer möglichst optimalen Abstützung der mikrowellendurchlässigen Platte 5 sind die einzelnen Git­ terstäbe 9 anliegend auf der Oberflächenseite 7, die in Richtung Antenne 1 weist, angeordnet.

In der Darstellung von Fig. 4 ist ein weiteres Ausfüh­ rungsbeispiel der erfindungsgemäßen Einrichtung gezeigt. Es ist wieder die mikrowellendurchlässige Platte 5 zu erken­ nen. Anstelle der aus den Fig. 2 und 3 bekannten Gitter­ stäbe 9 mit in etwa rechteckigem, quadratischem oder rundem Querschnitt sind die einzelnen Gitterstäbe 9 jetzt als Lamellen 5 ausgebildet, deren Lamellenebenen jeweils paral­ lel zueinander liegen und in Richtung Antenne 1 weisen.

Die Darstellung von Fig. 5 zeigt wieder die Antenne 1 mit an der Austrittsseite der Antenne 1 angeordneter mikrowel­ lendurchlässiger Platte 5. Im Gegensatz zu den Darstellun­ gen der Fig. 2 bis 4 sind die Gitterstäbe 20 jetzt auf der dem Behälterinnenraum zugewandten Oberflächenseite 8 in einem vorgegebenen Abstand d zueinander parallel angeord­ net. Die einzelnen Gitterstäbe 20 sind jedoch auch jetzt wieder mindestens annähernd vertikal zur elektrischen Feldkomponente der von der Antenne 1 ausgesendeten linear polarisierten Mikrowellen ausgerichtet.

In Fig. 6 ist die zugehörende Draufsicht aus Sicht des Behälterinnenraumes gezeigt.

Durch eine derartige Anordnung der Gitterstäbe 20 auf der zum Innenraum des Behälters zugewandten Oberflächenseite 8 der mikrowellendurchlässigen Platte 5 wird einerseits eine wirksame Stützung der mikrowellendurchlässigen Platte 5 bei Unterdruck innerhalb des Behälters ermöglicht und zum anderen eine elektrostatische Aufladung der im Montage­ flansch montierten, nicht leitenden und mikrowellendurch­ lässigen Platte 5 vermieden. Die Gitterstäbe 20 können hierbei entweder feststehend oder lösbar mit dem nicht dargestellten Montageflansch des Füllstandmeßgerätes ver­ bunden sein. Die Gitterstäbe 20 können darüber hinaus in ähnlicher Weise, wie bereits im Zusammenhang mit Fig. 3 erläutert, von einem ringförmigen Element umgeben sein und als Blechstanzteil oder ähnliches ausgebildet sein.

Des weiteren können diese Gitterstäbe 20 auch auf die mikrowellendurchlässige Platte 5 aufgedampft sein. Hierfür eignet sich insbesondere Metalldampf.

Eine weitere Möglichkeit, die mechanische Stabilität der mikrowellendurchlässigen Platte 5 zu erhöhen, besteht darin, die erfindungsgemäßen Gitterstäbe 25 innerhalb der mikrowellendurchlässigen Platte 5 anzuordnen. Eine Prinzip­ darstellung hierfür zeigt Fig. 7. Werden die einzelnen Gitterstäbe 25 zudem möglichst nahe an die Oberflächenseite 8, also diejenige Oberflächenseite der mikrowellendurchläs­ sigen Platte 5, angeordnet, welche zum Behälterinnenraum weist, kann ebenfalls eine elektrostatische Aufladung der mikrowellendurchlässigen Platte 5 vermieden werden.

In Fig. 8 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfin­ dungsgemäßen Einrichtung eines Füllstandmeßgerätes aus­ schnittsweise dargestellt. Gleiche Bezugszeichen stehen wieder für gleiche Teile. Die mikrowellendurchlässige Platte 5 ist jetzt an ihren beiden Oberflächenseiten 7,8 jeweils mit Gitterstäben 9, 20 versehen, die in der oben angegebenen Weise ausgerichtet sind. Die an der Oberflä­ chenseite 7 angeordneten Gitterstäbe 9 dienen im wesentli­ chen zur mechanischen Abstützung der mikrowellendurchlässi­ gen Platte 5 bei Überdruck im Innenraum 6 des Behälters. Die im Querschnitt vorzugsweise kleineren Gitterstäbe 20 auf der Oberflächenseite 8 der mikrowellendurchlässigen Platte 5 dienen zur mechanischen Abstützung der mikrowel­ lendurchlässigen Platte 5 bei Unterdruck im Behälterinnen­ raum als auch zur Vermeidung elektrostatischer Aufladung der Platte 5. Um die durch die Platte 5 hindurchtretenden linear polarisierten Mikrowellen möglichst wenig zu beein­ flussen, sind die Gitterstäbe 9 und 20 zueinander gegen­ überliegend und sich jeweils deckend angeordnet. Dies ist jedoch nicht zwingend. So könnten die Gitterstäbe 9 und 20 auch nicht deckend gegenüberliegen, wobei allerdings die Abstrahlung der Mikrowellen stärker beeinfußt wird.

Darüber hinaus sieht das Ausführungsbeispiel von Fig. 8 eine weitere Platte 18 vor, die parallel zur mikrowellen­ durchlässigen Platte 5 angeordnet ist. Diese zweite Platte 18 ist ebenfalls mikrowellendurchlässig, weist jedoch eine deutlich geringere Dicke D2 als die Dicke D der mikrowel­ lendurchlässigen Platte 5 auf. Die Gitterstäbe 20 sind zwischen den beiden mikrowellendurchlässigen Platten 5 und 18 angeordnet. Die Dicke D2 der Platte 18 beträgt maximal etwa 2 mm. Die addierte Dicke der beiden Platten 5, 18 ist ein ganzzahliges Vielfaches der halben Wellenlänge der ausgesendeten Mikrowellen. Durch eine derartige Ausbildung des erfindungsgemäßen Füllstandgerätes kann sowohl elektro­ statische Aufladung verhindert als auch die chemische Resistenz der mikrowellendurchlässigen Platte 5 beibehalten werden. Zudem ist eine wirksame Abstützung der mikrowellen­ durchlässigen Platte 5 gewährleistet. Liegt die zweite mikrowellendurchlässige Platte 18 an den Gitterstäben 20 an, so wird auch diese zweite Platte 18 bei Auftreten von Überdruck im Innenraum des Behälters wirksam von den Git­ terstäben 20 gestützt.

Bezugszeichenliste

1 Antenne
2 Montageflansch
3 Behälterwandung
4 Behälterflansch
5 Platte
6 Behälterinnenraum
7 erste Oberflächenseite
8 zweite Oberflächenseite
9 Gitterstäbe
10 ein Ende
11 anderes Ende
12 Ring
13 Bohrung
15 lamellenförmige Gitterstäbe
18 zweite Platte
20 Gitterstäbe
25 Gitterstäbe
D Dicke der Platte
D2 Dicke der zweiten Platte
X Ausbreitungsrichtung
d Abstand zwischen Gitterstäben

Claims (17)

1. Füllstandmeßgerät zur Messung des Füllstands eines Füllguts in einem Behälter mit einer Antenne (1) zum Abstrahlen von linear polarisierten Mikrowellen in eine vorgegebene Ausbreitungsrichtung (X) durch eine ebene mikrowellendurchlässige Platte (5), die die Antenne (1) vom Innenraum (6) des Behälters abtrennt und deren Plattenebene im wesentlichen orthogonal zu der Ausbreitungsrichtung (X) liegt, in den Innenraum (6) des Behälters, mit den weiteren Merkmalen, daß parallel zur Plattenebene an oder in der Platte (5) mindestens ein Satz von in einem vorgegebenen Abstand (d) parallel zueinander angeordneten Gitterstäben (9; 20; 25) vorgesehen ist und sämtliche Gitterstäbe (9; 20; 25) mindestens annähernd orthogonal zur elektrischen Feldkomponente der Mikrowellen ausgerichtet sind, um die Abstrahlung der Mikrowellen möglichst wenig zu beeinflussen.

2. Füllstandmeßgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gitterstäbe (9; 20; 25) an der dem Innenraum (6) abgewandten Oberflächenseite (7) der Platte (5) anliegend angeordnet sind.

3. Füllstandmeßgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gitterstäbe (9; 20; 25) als Lamellen ausgebil­ det sind und die Lamellen Lamellenebenen aufweisen, welche im wesentlichen parallel zur vertikalen elek­ trischen Feldkomponente der Mikrowellen liegen.

4. Füllstandmeßgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gitterstäbe (9; 20; 25) an der dem Innenraum (6) zugewandten Oberflächenseite (8) der Platte (5) anliegend angeordnet sind.

5. Füllstandmeßgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Gitterstäbe (9; 20; 25) auf eine Oberflächenseite (7, 8) der Platte (5) aufgedampft sind.

6. Füllstandmeßgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Gitterstäbe (9; 20; 25) lösbar an der Oberflächenseite (7, 8) der Platte (5) angeord­ net sind.

7. Füllstandmeßgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Gitterstäbe (9; 20; 25) fest­ stehend mit der Oberflächenseite (7, 8) der Platte (5) verbunden sind.

8. Füllstandmeßgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Gitterstäbe (9; 20; 25) an ihren jeweiligen. Enden (10, 11) mit einem Montageflansch (2) des Füllstandmeßgerätes verbunden sind.

9. Füllstandmeßgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gitterstäbe (9; 20; 25) innerhalb der Platte (5) angeordnet sind.

10. Füllstandmeßgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Gitterstäbe (9; 20; 25) aus Metall gebildet sind.

11. Füllstandmeßgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Gitterstäbe (9; 20; 25) eine Dicke von kleiner als etwa 1/10 der Wellenlänge der Mikrowellen aufweisen.

12. Füllstandmeßgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der vorgegebene Abstand (d) zwi­ schen den einzelnen Gitterstäben (9; 20; 25) größer als die Dicke eines einzelnen Gitterstabes (9; 20; 25) ist.

13. Füllstandmeßgerät nach einem dem Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte aus Glas, Keramik, Teflon, Kunststoff oder einer Mischung aus diesen Materialien gebildet ist.

14. Füllstandmeßgerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zur Platte (5) auf der dem Innenraum (6) des Behälters zugewandten Oberflä­ chenseite (8) der Platte (5) eine mikrowellendurchläs­ sige zweite Platte (18) angeordnet ist und daß zwi­ schen der Platte (5) und der zweiten Platte (18) die Gitterstäbe (20) angeordnet sind.

15. Füllstandmeßgerät nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Platte (18) eine Dicke von maximal etwa 2 mm aufweist.

16 Füllstandmeßgerät nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die addierte Dicke der Platte (5) und der zweiten Platte (18) ein ganzzahliges Vielfaches der halben Wellenlänge der Mikrowellen ist.

17. Füllstandmeßgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Sätze von Gitterstäben (9; 20; 25) vorgesehen sind, wobei ein erster Satz von Gitterstäben (9) an der dem Innenraum (6) des Behäl­ ters abgewandten Oberflächenseite (7) der Platte (5) und ein zweiter Satz von Gitterstäben (20) auf der dem Innenraum zugewandten Oberflächenseite (8) der Platte (5) angeordnet ist.