EP3076139A1 - Schutzvorrichtung für einen hohlleiter und verfahren zum herstellen einer schutzvorrichtung - Google Patents

Schutzvorrichtung für einen hohlleiter und verfahren zum herstellen einer schutzvorrichtung Download PDF

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EP3076139A1
EP3076139A1 EP16167558.2A EP16167558A EP3076139A1 EP 3076139 A1 EP3076139 A1 EP 3076139A1 EP 16167558 A EP16167558 A EP 16167558A EP 3076139 A1 EP3076139 A1 EP 3076139A1
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EP
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waveguide
antenna
housing
electromagnetic wave
wall
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Johannes Falk
Klaus Kienzle
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Vega Grieshaber KG
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Publication date
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    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
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    • Y10T156/10—Methods of surface bonding and/or assembly therefor
    • Y10T156/1052—Methods of surface bonding and/or assembly therefor with cutting, punching, tearing or severing

Definitions

  • the invention relates to the measurement technology.
  • the invention relates to a housing device, a protective device for a waveguide and a method for producing a protective device.
  • Field devices in particular field devices, which are used with sensors for measuring fill levels or limit levels are often based on runtime measurements.
  • the signal propagation times of radar signals or of guided microwave pulses are determined.
  • the transit time of an electromagnetic wave is measured.
  • the desired measured variable is then determined from these signal propagation times, for example a fill level or limit level.
  • the signals have a specific frequency.
  • the radar signals and the microwave signals can be assigned to the field of high-frequency technology (HF technology).
  • HF technology high-frequency technology
  • signals that are in the field of high frequency technology are in Normally signals in the frequency range up to 2 GHz are used as guided microwave signals and signals in the range from 5 GHz to 79 GHz and beyond are used as radar signals.
  • the electronics of the field device may be separated from the measuring environment, that is to say for example an interior of a container filled with a filling medium, in an explosion-proof manner.
  • the separation consists for example of a gas-tight seal. In this way it can be avoided that explosive substances or gas mixtures pass from the container interior to the electronics of the field device and ignite there.
  • the IEC (International Electrotechnical Commission) standard IEC 60079-1: 2007, is identical to the standard for potentially explosive atmospheres ⁇ VE- ⁇ NORM EN 60079-1 and concerns the equipment protection by flameproof enclosure "d" (Equipment protection by flameproof explosures "d") , Devices that comply with explosion protection class "d", so-called Exd devices, meet the special requirements for the design and testing of electrical equipment in the type of protection Flameproof Enclosure "d", which are intended for use in gas explosive atmospheres.
  • EP 2 093 846 A1 describes a gas-tight conductor bushing for a field device, which can provide explosion protection.
  • the conductor feedthrough is implemented in coaxial technology and is used for example in a frequency range between 5 and 28 GHz.
  • the publication EP 2 683 022 A1 describes a gas-tight waveguide coupling for coupling an electromagnetic transmission signal from a high-frequency module in a waveguide.
  • the waveguide coupling may comprise a round disc of a printed circuit board substrate having a metallized edge for soldering to the waveguide.
  • the publication EP 2 683 023 A1 describes a waveguide coupling with a waveguide whose inner diameter widens in the direction of a planar radiating element.
  • Antennas can be protected by means of a process separation and / or by means of a filling, which obscures the antenna opening and protects against invading foreign substances. Despite encapsulated or partially filled antenna, it may happen that moisture forms in the waveguide.
  • a casing device, a protective device for a waveguide, and a method of manufacturing a protective device may be described.
  • a housing device which has a waveguide, which is designed to guide an electromagnetic wave having a predeterminable wavelength.
  • the waveguide has an edge surface extending substantially perpendicular to the propagation direction of an electromagnetic wave guided by the waveguide.
  • the housing device has a wall device and a protective device.
  • the waveguide is in the wall device incorporated. This may mean that the edge surface is arranged substantially perpendicular to a longitudinal axis of the waveguide and / or the protective device.
  • the wall device is set up to receive a force acting essentially perpendicular to the propagation direction of the electromagnetic wave and / or to exert such a directed force. That in that the wall device is set up to receive a force acting essentially parallel to the bearing surface of the protective device and / or to exert such a directed force.
  • the wall device is adapted to receive a force acting substantially perpendicular to a longitudinal axis of the waveguide and / or to the longitudinal axis of the protective device and / or to exert such a directed force.
  • the wall device is at least partially designed as an antenna device and the antenna device has at one end a process separation and / or a filling.
  • the antenna device may have a partial and / or complete filling.
  • the process separation, encapsulation, and / or filling may substantially prevent intrusion of unwanted matter into the interior of the antenna device.
  • the protection device is arranged at one end of the waveguide such that it receives and / or exerts a force which is directed substantially perpendicular to the propagation direction of the electromagnetic wave and / or which is directed perpendicular to the longitudinal axis of the protection device or the waveguide, so that the bearing surface of the protective device with the edge surface of the waveguide keeps in contact.
  • the protection device is arranged at one end of the waveguide such that it has a force substantially parallel to the edge surface receives the waveguide and / or exerts, so that the bearing surface of the protective device with the edge surface of the waveguide keeps in contact.
  • this may mean that the protection device, in addition to the process separation and / or in addition to the filling, provides for a separation of the waveguide from the process.
  • the process may refer to a process that takes place in an area intended for the process and in which arise products of a chemical reaction and / or in which a product is.
  • the process separation may prevent ingress of atmosphere within the hollow body of the antenna, i. H. For example, the penetration of the filling material or a gas. However, for example, it can not be prevented that minimum amounts of atmosphere or even condensate penetrate into the interior of the antenna / penetrates. These penetrating portions may be prevented from interfering with the process separation by preventing penetration of a waveguide and causing damage when the waveguide is connected to the antenna device.
  • a protective device for a waveguide is described.
  • the waveguide is designed to guide an electromagnetic wave having a predeterminable longitudinal wave and has an electromagnetic wave guided to the waveguide, in particular to a longitudinal axis of the waveguide, substantially perpendicular edge surface.
  • the electromagnetic wave may correspond to a mode dictated by the geometry of the waveguide.
  • the protective device has a fastening device, which is designed to fasten the protective device at one end of the waveguide. Furthermore, the protection device has a locking device, wherein the locking device has a predeterminable sealing effect. The locking device likes prevent by the sealing effect diffusing the filling material and / or moisture in the interior of the waveguide substantially.
  • the propagation direction of the electromagnetic wave may coincide with a longitudinal axis of the waveguide and / or with a longitudinal axis of the protective device.
  • the blocking device is designed for substantially undamped transmission of the electromagnetic wave guided by the waveguide.
  • the barrier device may be low-attenuation for an electromagnetic wave.
  • the barrier device may be configured to block matter in a predeterminable direction and to transmit electromagnetic waves in the opposite or both directions.
  • the barrier device may transmit an electromagnetic wave in two directions, whereas it may block propagation of matter in the direction of the waveguide.
  • the locking device has a bearing surface, which is arranged substantially perpendicular to a longitudinal axis of the protective device.
  • the bearing surface is held by the fastening device with the edge surface of the waveguide in a substantially direct contact.
  • the attachment device is designed to receive a force acting essentially perpendicular to the longitudinal axis and / or a force parallel to the support surface and / or to exert a force acting essentially perpendicular to the longitudinal axis and / or a force acting parallel to the support surface, around the support surface with the edge surface of the waveguide in contact.
  • the fastening device may absorb the fastening forces and thus leave the locking device substantially unloaded.
  • the gap to be sealed may be formed substantially parallel to the propagation direction of an electromagnetic wave.
  • the pressure on the fastening means the contact between the bearing surface and the peripheral surface can be adjusted so as to inhibit the propagation of matter also in this direction.
  • the pressure keeps the protective device inside the wall device.
  • the protective device may be pressed into the interior of the wall device, so that an interference fit between the wall device and the protective device is formed, which holds the protective device in its position.
  • the protective device may form a press fit with the inner wall of the waveguide and / or the antenna device. Due to the interference fit, the density standard Exd and / or IP67 can be fulfilled.
  • a field device having the housing device.
  • the field device may be a level measuring device, in particular a measuring device which uses the free propagation of electromagnetic waves and / or the propagation of guided microwaves.
  • a method of manufacturing a protective device comprises providing a stainless steel ring having a predeterminable outer diameter. Furthermore, the method has the provision of a film which has a predeterminable sealing effect and is substantially permeable to an electromagnetic wave.
  • the film is made of PTFE or PFA and has a thin cross-section. The cross-section of the film in one example may be so thin that the film within the stainless steel ring is free to move and not rigid.
  • the film is laminated to the stainless steel ring such that at least one of the two openings of the stainless steel ring is sealed by the film. There is a cutting of the film so that it is aligned with the outer diameter of the stainless steel ring.
  • the lamination substantially seals a gap between the film and the stainless steel ring or press-fit ring.
  • the press-fit ring or stainless steel ring is set up to absorb a pressure that arises when pressed into the wall device.
  • the locking device may be made of a material which has only a low pressure-absorbing capacity.
  • the locking device can be designed for installation in a housing with a certain pressure, wherein the pressure is in an area which ensures the fulfillment of the Exd norm to a Gap according to the Exd standard.
  • a waveguide wall located behind the barrier device can receive a correspondingly high pressure in cooperation with the fastening device.
  • a protection device for a waveguide may also be referred to as a diffusion barrier or waveguide diffusion barrier.
  • a waveguide diffusion barrier can prevent, for example, condensate from rising into the waveguide system in an antenna system for a high-frequency radar level sensor.
  • the filling may be in contact with the medium to be measured.
  • the Moisture would then be very close to the area of the RF module and could cause damage to the electronics of the RF module.
  • moisture may form on the RF module when no protection device is used.
  • the protection device may prevent moisture from occurring between the protection device and the RF module.
  • the effect of the protective device may be enhanced by the use of an Exd separator, a zone-separating element or a glass window within the waveguide so that substantially no moisture occurs after the wafer or after the Exd separator.
  • the protective device within the waveguide at a be installed appropriate place.
  • the protective device or the waveguide diffusion barrier can be provided as a sole measure and / or as a supplementary measure to the encapsulation or filling of the antenna.
  • the interaction of encapsulation, process separation and / or filling with the diffusion barrier can protect the RF module.
  • an additional diffusion brake is provided in the waveguide in an antenna system or waveguide system in addition to the process separation.
  • the RF module or the electronics may not only be protected against penetrating filling material, fluid or gas or against penetrating, solid substances or dust, but also against penetrating moisture.
  • Prossteil or by providing a snap closure a simple mounting of the protective device can be effected within the waveguide.
  • the protective device may interact with the process separation and / or filling and so on make double or multiple protection. The further the respective protective measure is away from the product, the more effective the protective effect may be.
  • the process separation may offer a rough protection against matter penetrating into the interior of the waveguide and the protection device a fine protection.
  • a shaping of the protective device can lead to beam shaping of the electromagnetic wave passing through the protective device and contribute to beam shaping.
  • the protective device in particular the blocking device, can be designed to be conical, spherical or lenticular.
  • the diffusion barrier in a location that is further away from a pending contents, gas or fluid and located closer to the electronics, can protect the electronics and the waveguide itself from moisture penetration.
  • the protection device may provide for encapsulation of the waveguide within the waveguide itself.
  • the protective device can supplement the coarse protection at an antenna end, in particular at an antenna opening and / or at a waveguide opening.
  • the protection device may provide protection essentially in the interior of an antenna device and / or in the interior of a waveguide.
  • the coarse protection may be formed, for example, by a process separation and / or a filling.
  • the protective effect may be given in the formation of the protective device as a rotating part, which is clamped, clamped, pressed or densely pressed.
  • the production as a turned part allows in particular the formation of the protection device in a gap-free, one-piece or monolithic construction, whereby the presence of columns is reduced compared to a modular structure.
  • a tight connection can be made by laminating films of material, for example a PTFE (polytetrafluoroethylene), a PTFA (Teflon, polytetrafluoroethylene) or a PFA (perfluoroalkoxy polymers) film on stainless steel.
  • a PTFE polytetrafluoroethylene
  • a PTFA Teflon, polytetrafluoroethylene
  • PFA perfluoroalkoxy polymers
  • the protective device or waveguide diffusion barrier can be arranged, for example, in a high-frequency radar level sensor system between the process separation and the electronics or between the process separation and the Exd separating element.
  • the Exd separating element is a separating element which has explosion-proofing properties that comply with the Exd standard IEC 60079-1: 2007
  • the fastening device is designed to receive a force acting essentially parallel to the bearing surface of the protective device and / or to exert a force acting essentially parallel to the bearing surface in order to hold the bearing surface in contact with the edge surface of the waveguide.
  • the protection device is formed in one piece or monolithic.
  • the protective device or condensate barrier is designed as a rotating part. Due to the one-piece manufacturing essentially the entire protection device is designed as a locking device and thus has the locking device substantially no gaps, gaps or slots through which moisture could pass through the locking device.
  • the pores of the barrier material used may be so narrow that they are substantially impermeable to moisture, water or other matter, such as the matter used for a filling.
  • the fastening means of the locking device is designed as a snap closure.
  • the locking device may be formed, for example, as a cap, capsule or cover for a housing device or for a housing adapter.
  • the snap closure may make it possible that the edge surface of a waveguide, in particular the edge surface of a waveguide opening and the bearing surface of the protective device are close to each other.
  • the attachment means comprises a press-fit ring.
  • the press-in ring may be made in contrast to the locking device of a very pressure-resistant material, such as stainless steel.
  • This press-fit ring may receive the compressive forces acting in parallel with the bearing surface and position the barrier means in front of an opening of the waveguide by squeezing so that substantially no moisture or other material can diffuse between the existing gaps.
  • gaps resulting from the modular construction of a multi-component antenna waveguide system may be minimized by the applied pressure such that they can be said to be sealed to IP67.
  • the barrier means is made of a material selected from the group of materials, the group of materials being a dielectric material, PFA, PTFE, PEEK (polyether ether ketone), FKM (fluororubber) , FFKM (perfluoro rubber) or silicone.
  • the dielectric material may provide an electrical resistance or an impedance of the protective device for a high frequency electromagnetic wave is low, so that this protective device of an electromagnetic wave substantially no resistance.
  • the dielectric material is distinguished on the basis of the dielectric constant (DK).
  • DK dielectric constant
  • the material of the blocking device and / or the material for a one-piece protective device may be selected so that substantially no reflections occur in an opposite direction to the direction of propagation of the electromagnetic wave upon impact of an electromagnetic wave.
  • the protective device has a stainless steel ring as a fastening device. Furthermore, the protective device has a film as a barrier device. The film may have a predetermined sealing effect for matter or for a gas and be substantially transparent to an electromagnetic wave.
  • the stainless steel ring may have substantially two openings, which are covered by the film so that it seals or covers at least one of the openings of the stainless steel ring.
  • the film may be laminated to the stainless steel ring, whereby a high sealing effect can be achieved. The technique of lamination allows a thin film to be applied to the ring.
  • the locking device is disc-shaped, conical, lenticular and / or spherical. Due to the shape of the barrier means, a beam shaping of the electromagnetic wave can be achieved.
  • a housing device has a waveguide, which is for the guidance of an electromagnetic wave with a predeterminable Wavelength is formed and having at one end to the guided by the waveguide electromagnetic wave substantially perpendicular edge surface.
  • the edge surface of the waveguide may form from the housing device, in which the waveguide is embedded.
  • the wall device of the housing device may have the edge surface at the edge of a waveguide opening, so that the surface of a waveguide opening lies in the same plane in which the edge surface lies.
  • a normal vector which is perpendicular to the waveguide opening may be parallel to a normal vector which is perpendicular to the edge surface.
  • the housing device has a protective device, wherein the protective device is arranged at one end of the waveguide such that it applies a force perpendicular to the edge surface of the waveguide, so that the bearing surface holds contact with the edge surface of the waveguide.
  • Such a Gehausevoriques which is covered by a protective device or condensate lock, may be referred to as encapsulated housing adapter.
  • the housing adapter By attaching the protective device, for example by means of a snap closure, the housing adapter, in particular the interior of a housing adapter, may be sealed against penetrating moisture or matter.
  • a housing device which includes a waveguide adapted to guide an electromagnetic wave of a predetermined wavelength and having at one end an electromagnetic wave guided to or from the waveguide Has longitudinal axis of the waveguide substantially perpendicular edge surface.
  • the housing device may also have a wall device and a protective device according to the invention.
  • the wall device is configured such that a substantially force acting parallel to the support surface of the protective device is applied by the wall device and wherein the protective device is arranged in the wall device such that the bearing surface of the locking device is held in contact with the edge surface of the waveguide.
  • a force acting parallel to the bearing surface of the protective device may act perpendicular to a normal vector which is perpendicular to the bearing surface. Consequently, the parallel force, which is applied for example by a housing wall, may also act perpendicular to a normal vector, which is perpendicular to the edge surface of a waveguide.
  • a gap between the support surface of the locking device and the edge surface of the waveguide can be substantially closed and by the solid holding means, for example, by pressing into the wall device, a gap between wall device and protective device can be reduced so that substantially no matter in the direction the waveguide opening can pass.
  • the sealing effect is essentially determined by the proximity of the bearing surface on the edge surface.
  • the wall means may force the guard so firmly against the opening of a waveguide that the opening of the waveguide is substantially sealed and substantially sealed against the ingress of matter and a gap between the attachment means and the wall means is substantially closed.
  • a part of the wall means of the housing apparatus is formed as an antenna means.
  • the antenna device is designed to guide and beamform an electromagnetic wave received by the waveguide, wherein the protective device is arranged between the waveguide and the antenna device.
  • the protection device may pass or pass from the interior of the waveguide to the interior of the antenna device cover.
  • a combination of waveguide and antenna device may be referred to as a waveguide antenna system or antenna waveguide system.
  • the protection device may divide a waveguide antenna system into two different regions. Although an electromagnetic waves and / or electromagnetic energy can be exchanged between the two regions of the waveguide, a matter flow between the separated regions is essentially prevented.
  • An antenna device can also be understood as a part of a waveguide.
  • the combination between waveguide and antenna device can be considered as a single waveguide, within which a protective device is arranged, which divides the waveguide into different areas.
  • An antenna device may differ from a waveguide in that an antenna device is provided for beam shaping.
  • the beam shaping may lead to an antenna device specifically assignable antenna characteristic and be represented as an antenna characteristic of the antenna device.
  • the waveguide can have a further section in order to adapt an impedance or a characteristic impedance of the waveguide to the characteristic impedance of the antenna device in order to ensure the most possible reflection-free guiding of an electromagnetic wave.
  • This transition region of the waveguide and / or the antenna device may be formed conical.
  • the waveguide may have a tube or a trumpet-shaped tube with a longitudinal axis, wherein the waveguide is an axisymmetric structure.
  • the waveguide may be designed substantially cylindrical.
  • the antenna device may be conical in one example and also have a longitudinal axis.
  • the longitudinal axis of the waveguide may coincide in a state connected to the antenna device with the longitudinal axis of the waveguide.
  • the antenna device may provide for adapting the characteristic impedance of the antenna device to a surrounding atmosphere, such as in air, gas or other contents.
  • the walls of the waveguide and the antenna device may have different angles to each other. The angles may be measured relative to the longitudinal axis.
  • the antenna device is detachable from the housing device.
  • the protective device can be introduced, for example, at the separation point between the antenna device and the housing device and the antenna waveguide system or waveguide antenna system can be modularly assembled.
  • the housing device may have a partial housing, which has the waveguide
  • the antenna device may have a housing part, which has the antenna device.
  • the antenna part containing the waveguide may be referred to as a housing adapter, while the antenna device having the part may be referred to as an antenna housing.
  • the separable design or modular design may allow the housing adapter and the antenna housing to be assembled to form the waveguide antenna system
  • a field device which comprises a sensor and the housing device according to the invention.
  • the sensor for example an RF module, is designed to generate and / or to receive an electromagnetic wave.
  • the sensor can be designed in one example as a two-wire system, in which a power supply takes place exclusively via the measuring lines.
  • the sensor may impress an electromagnetic wave in a waveguide housing device.
  • the protective device of the housing device may protect the sensor from penetrating moisture or condensate.
  • the protection device may protect the sensor from moisture entering from the direction of the waveguide.
  • the protective device comprises a stainless steel ring and a foil.
  • the stainless steel ring may be able to absorb a high pressing force, which may occur, for example, when the protective device is pressed into a housing device.
  • a high pressing force which may occur, for example, when the protective device is pressed into a housing device.
  • the film can be held by the stainless steel ring in position in front of the waveguide that the film substantially prevents moisture penetrating into the opening of the waveguide, but allows electromagnetic radiation to pass. Press-fitting may lead to the fulfillment of tightness according to the IP67 standard.
  • the sealing effect of the locking device may for example be specified by a leak rate, which is given in the unit mbar 1 / sec.
  • the unit mbar denotes the pressure in millibars, 1 denotes a volume in liters and sec denotes the time measured in seconds
  • Fig. 1 shows the housing device 120 in a cross section, which is made of a single piece, according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • the housing device 120 has the wall device 101, in which the waveguide 102 is embedded.
  • the waveguide is made inside the wall device.
  • the waveguide is a metal tube machined into the wall means.
  • the waveguide 102 is incorporated in the wall device 101, for example by a bore.
  • the housing adapter is made of plastic, for example, which is coated in the interior, ie on the waveguide wall 130, with an electrically conductive material in order to guide an electromagnetic wave along the waveguide 102.
  • the waveguide 102 has a tubular portion 102a and a tapered portion 102b.
  • the waveguide is a rotationally symmetrical structure, which is made symmetrical to the longitudinal axis 103.
  • the outer contours of the housing 120 are made rotationally symmetrical with respect to the longitudinal axis 103.
  • the longitudinal axis 103 may extend parallel to a propagation direction of an electromagnetic wave in the waveguide.
  • an RF cup high frequency cup
  • a sensor or the RF module including electronics can be integrated,
  • Fig. 1 is the RF module and the RF cup not shown.
  • the RF module or sensor may be placed in the RF module cavity 105.
  • the RF Modut cavity 105 is cylindrical as well as the RF cavity 104. However, the RF module cavity 105 is smaller than the RF cavity 104.
  • the RF module can generate in the RF module cavity 105 an electromagnetic wave which moves as a transmission signal along the longitudinal axis 103 in the direction of the waveguide opening 106.
  • the waveguide opening 106 is predetermined by the conical section 102b.
  • the diameter of the waveguide opening 106 corresponds to a diameter that depends on the guided wavelength and the subsequent antenna device 107.
  • the diameter of the opening 106 ensures a reflection that is as free from reflection as possible in the conical region 107 designated by the reference numeral 107, which forms the antenna device 107 or the antenna 107 of the waveguide antenna system 120.
  • the antenna device 107 itself may be regarded as a waveguide section that is separated from the cylindrical waveguide section 102a and / or the conical waveguide section 102b by the protection device 100.
  • the interface at which the protection device 100 is disposed is configured such that a reflection value resulting from the protection device and the transition is minimal. The minimum can be determined by experiments by minimizing the S11 parameter.
  • the waveguide 102 and the antenna device 107 are electrically matched to one another.
  • the conical antenna region 107 is likewise incorporated rotationally symmetrically into the wall device 101 and coated with an electromagnetically conductive material.
  • the protective device 100 is integrated between the antenna opening 108 in an input region of the antenna 107, which forms the antenna input 108, and the opening 106 of the waveguide 102, which forms an output of the waveguide 102.
  • the protective device 100 is designed as a closed with a foil 110 stainless steel ring 114 or press-fit 114.
  • the protective device 100 is pressed in, so that the bearing surface 109 of the locking device 100 rests on a shoulder 131 of the wall device 101 running perpendicular to the longitudinal axis 103. Since the shoulder is part of the wall device 101 and thus also of an edge region of the waveguide 102, the blocking device 110 rests with the bearing surface 109 on the edge surface 131 of the waveguide 102.
  • the press-fit 133 of the wall device 101 exerts a pressing force on the lateral surface 132 of the press-fit ring 114.
  • inner region 112 of waveguide 102 can be sealed off from inner region 113 of antenna device 107.
  • Both the squeeze 133, 132 and the foil 110 prevent matter from diffusing between the cavity 113 of the antenna 107 and the cavity 112 of the waveguide 102.
  • moisture still penetrating the lower region 113 of the antenna device 107 can be prevented , substantially does not rise further in the direction of the RF module cavity 105.
  • the pressing forces are substantially absorbed by the stainless steel ring 114 of the protective device 100, whereby the locking device 110 is substantially free of high pressure forces.
  • the locking device 110 holds with its bearing surface 109 contact with the edge surface, wherein the pressure with the bearing surface 109 and the edge surface 131 together can be pressed arbitrarily.
  • the waveguide opening 106 is thus sealed.
  • the locking device 100 can be substantially prevented that of a in Fig. 1 With the letter “A” designated container area or process area matter by the antenna device 107 in the direction of the RF module cavity 105 rises, although both the antenna device 107 and the waveguide 102 are substantially unfilled or hollow.
  • "A" denotes a region below the RF module cavity 105. In the region “A” may be the contents.
  • the interior region 113 of the antenna device 107 may be potted with material or the antenna opening 134 may be closed with a capsule. Despite such a process separation (not shown in Fig. 1 However, condensate could still penetrate into the waveguide 102. Further penetration of the condensate into the waveguide 102, in particular into the inner region 112 of the waveguide 102, may prevent the protective device 100.
  • Fig. 2 shows the protection device 100 from Fig. 1 as a cross section according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • a disc-shaped protective device 100 is shown.
  • the disk-shaped protective device has a disk 110 as a locking device.
  • This disk 110 or disk-shaped locking device 110 is arranged on a stainless steel press ring 114, which is made of stainless steel and has the two openings 200a and 200b. If the disk-shaped locking device 110 is made very thin, the locking device 110 may be referred to as a disk-shaped film 110 or film 110.
  • the film 110 is laminated as a barrier means 110 on one of the openings 200b.
  • the film 110 is made of PFA or PTFE material and covers one of the two openings 200a, 200b, so that substantially no flow of material can flow through the openings 200a, 200b.
  • the opening 200a may be referred to as the lower opening.
  • the lower opening may be facing a medium when used in a waveguide.
  • the protective device 100 is shown as an axisymmetric element with respect to the longitudinal axis 103.
  • the protective device 100 has the bearing surface 109, which can come into contact with the edge surface 131 of a waveguide.
  • the bearing surface 109 is the part of the protective device which is in contact with the fastening device 114.
  • the film 110 is laminated in a membrane-shaped manner on the stainless steel ring 114.
  • the bearing surface 109 corresponds in one example essentially to an edge surface of the edet steel ring 114.
  • Fig. 3 shows a conical protective device according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • the film 110a which may be made of PFA or PTFE, is laminated onto the stainless steel press ring 114.
  • the bearing surface 109a is formed on the locking device 110a along the stainless steel ring 114, in particular along an edge surface of the stainless steel ring 114.
  • the locking device 110a covers the upper opening 200b, but is tapered along the axis of symmetry 103 towards the lower opening 200a.
  • This conical design can serve the beam shaping.
  • Fig. 4 shows a ball-shaped protective device 100b, which has the stainless steel ring 114 and the foil 110b.
  • the bearing surface 109b is formed on the locking device 110b along the stainless steel ring 114, in particular along an edge surface of the stainless steel ring 114.
  • the film 110b is laminated as a locking device 110b on the stainless steel press ring 114 and covers the opening 200b of the stainless steel ring.
  • the film which may be made of PFA or PTFE, formed spherical, the locking device 100b is rotationally symmetrical to the longitudinal axis 103 made.
  • a protective device can be made as a PFA disc 110 or PTFE disc 110 laminated to a stainless steel ring 114.
  • a condensate-tight connection may mean that the press-fit ring 114 can be pressed so strongly against a housing wall 101 of the housing 120 at the point 133 that substantially no condensate can pass through this pressure.
  • the pressure is designed so that the density according to the IP67 standard is met.
  • the pressing points 132, 133 are designed as a press fit or interference fit so that an assembly is made possible by pressing. That is, the protection device 100 is held substantially only by the pressing force of the wall device 101 within the waveguide antenna system 120.
  • shaping of the locking device 110, 110a, 110b may be performed.
  • the disc is pressed into a corresponding shape.
  • a conical protective device 100a or a spherical protective device 100b can be produced as well as a lenticular protective device (not shown).
  • microwaves in a waveguide 102 can pass the waveguide through the protective device with little damping.
  • the diffusion barrier 100 or protective device 100 which in addition to a in Fig. 1 not shown process separation or process coverage is installed, can prevent further increase of liquid, material, condensate or gas in the direction of the RF module cavity 105 from the area "A" as far as possible and thus support a reliable measurement.
  • the protective device 100 is arranged parallel to the antenna opening 134 and / or parallel to the waveguide opening 106.
  • the longitudinal axes 103 of the protective device 100 are arranged parallel to the longitudinal axis of the antenna opening 134 and / or parallel to the longitudinal axis of the waveguide opening 106.
  • the surface of the protective device 100 is arranged parallel to the surface of the antenna opening 134 and / or parallel to the surface of the waveguide opening 106.
  • Fig. 5 shows a cross section of a modular housing device with protective device according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • the housing device 500 is constructed of two separable elements 502, 503.
  • the housing device 502 including the waveguide 501 or the housing adapter 502 is mounted on the housing device 503 including the antenna device 507.
  • the waveguide housing device 502 or the housing adapter 502 can be separated from the antenna housing device 503 with the antenna device 507.
  • the housing adapter 502 includes the RF module cavity 504 and the waveguide 501 is composed of two waveguides 501a and 501b.
  • the RF module cavity 504 may receive an RF module (the RF module is in FIG Fig. 5 not shown).
  • the waveguide 501a and the waveguide 501b are separated by the Exd separator 505.
  • This Exd separating element is designed as a glass window.
  • the Exd separator is a zonentMapdes element and divides the waveguide 501 into two separate regions 501 a, 501 b
  • the housing adapter 502 and the housing 503 of the antenna come into contact.
  • the protection device 508 is arranged between the waveguide housing device 502 and the antenna housing device 503, the protection device 508 is arranged.
  • the protective device 508 is designed as a condensate lock and made of one piece as a rotating part.
  • FIG. 10 shows a one-piece protection device 508 according to an exemplary embodiment of the present invention. It is the one-piece and gap-free structure to recognize, with the functional areas fastening device 604, guard 609 and support surface can be distinguished.
  • Fig. 6 shows a section of the transition region or coupling region 506 of Fig. 5 according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • the Fig. 6 shows the trumpet-shaped end 501 c of the waveguide 501.
  • the housing wall or wall means 601 of the housing means 502 is shown, in which the waveguide is incorporated.
  • the waveguide 501b, 501c is incorporated as a tubular portion.
  • the waveguide 501c has the edge surface 602. This edge surface 602 can come into contact with the bearing surface 603 of the locking device 508.
  • the protection device 508 is attached to the waveguide 501 c fastened, in particular on the wall device 502 or wall 502 of the waveguide.
  • the wall device 502 of the waveguide 501c thus has corresponding receptacles in the region of the trumpet-shaped section 501c of the waveguide, into which the snap devices 604 designed as brackets can engage.
  • the brackets 604 or fastener 604 exert a force directed toward the wall 502 of the waveguide, thus maintaining the protector 508 on the waveguide 501b, 501c.
  • the pressure on the wall 502 may be enhanced by the winder 503.
  • the protection device 508 encapsulates the waveguide with respect to an outside area.
  • the snap device can ensure that the protective device 508 cooperates with the housing wall 503 of the antenna device. By juxtaposing corresponding surfaces, a sealing effect can be achieved.
  • the wall device 502 has a further cavity 530.
  • the diameter of the waveguide 501 is determined by the useful frequency with which the RF module operates.
  • a different antenna waveguide system 120, 500 may be provided for different RF modules.
  • the protection device 508 is designed as a conical protective device, so that a conical cavity 605 results as a continuation of the trumpet-shaped cavity 501c of the waveguide.
  • the conical cavity 605 is designed so that the protective device 508 has a uniform or homogeneous wall thickness from the bearing surface 603.
  • the Fig. 6 also shows wall portion 606 which abuts fastener 604.
  • This wall region 606 is located near the coupling region 506 of the antenna device 503.
  • the wall region 606 exerts pressure on the fastening device 604 parallel to the waveguide opening 630, parallel to the bearing surface 603 and / or parallel to the edge surface 602.
  • the pressure can be strong, since the pressure of the wall means 531 of the housing means 502 of the waveguide 501c is received.
  • the round shape of the waveguide 501 c favors a high power consumption. By pressing forces, the sealing effect can be adjusted.
  • the antenna 507 or the antenna waveguide 507 is incorporated.
  • the antenna 507 or the antenna waveguide 507 may be a recess of the housing wall 606 of the antenna housing device 503, which is coated with conductive material.
  • the conical locking device 609 of the conical protective device 508 projects into the antenna tube 507.
  • the wall portion 607 of the waveguide end 501c is spaced from a wall portion 608 of the antenna wall.
  • the spacing is created by the waveguide housing device 502 or its wall 531, 631 and the protective device 508, in particular their fastening device 604.
  • the housing wall 531 of the housing adapter 502 or the waveguide 501 and the wall 606 of the housing device 503 of the antenna region 507 overlap.
  • the antenna wall 606 exerts a force on the fastening device 604 in the direction of the waveguide 501c and the Transition from the antenna portion 507 in the waveguide 501c substantially sealed.
  • Fig. 5 is thus one Level radar antenna system 500 with process separation 509, condensate barrier 508 and Exd separator 505 shown.
  • Fig. 7 shows the waveguide house device 502 or the housing adapter 502 in a side view.
  • an integrally manufactured protective device 508 is arranged, which has the fastening device 604 and the locking device 609.
  • the locking device 609 and the fastening device 604 are made of the same material.
  • dielectrically conductive material for example PTFE, PEEK, PFA or also elastomers, as in O-rings, can be used. Also FKM, FFKM and silicone can be used. PFA can be well suited for manufacturing as an injection molded part, ie for one-piece or monolithic production.
  • the housing adapter 502 is a cylinder body with a tapered end portion 701. This end portion 701 is located in the region of an in Fig. 7
  • the diameter of the neck-shaped end portion 701 or housing neck 701 is less than the diameter of the housing adapter, so that there is a bottle-shaped shape of the housing adapter 502.
  • the housing adapter 502 may, as in Fig. 5 and Fig. 6 is shown releasably connected to an antenna housing device 503.
  • an electromagnetic wave in the direction of the apex of the cone can be emitted out of the housing adapter.
  • the condensate barrier 508 or barrier 508 prevents moisture and / or other matter from entering the interior of the housing adapter 502.
  • the waveguide 501 and the antenna device 507 are substantially hollow.
  • FIG. 12 is a plot of S-parameters versus frequency in accordance with an exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 representing the reflection behavior describing fitting parameter S11.
  • the presentation in the Fig. 8 refers to the waveguide antenna system 500 of Fig. 5 ,
  • the curve 801 shown in the coordinate system 800 is a reflection curve representing the portion of an electromagnetic wave reflected at a protective device 100, 508.
  • the ordinate 802 shows a fitting curve S11 in the unit dB, which has the negative values of -50 dB to 0 dB.
  • the abscissa 803 shows the frequency in GHz, which ranges from 74 GHz to 84 GHz. It can be seen that the reflection curve 801 has a substantially constant course.
  • Fig. 9 shows a far field of an antenna characteristic of a waveguide antenna system 120, 505, which can be achieved with an antenna device 107, 507.
  • the presentation in the Fig. 9 refers to the waveguide antenna system 500 of Fig. 5 .
  • the field strength is shown in the radial direction and the emission angle in the polar direction.
  • a transmission wave radiated by the RF module in the RF module cavity 105 would propagate in Fig. 9 move in the direction to the left side.
  • a main lobe of the field diagram 902 trains. This is rotated from an origin axis 902 in one direction by 90 degrees,

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Abstract

Es wird eine Gehäusevorrichtung (502) beschrieben, die einen Hohlleiter (501) aufweist, der für die Führung einer elektromagnetischen Welle mit einer vorgebbaren Wellenlänge ausgebildet ist und eine zu der Ausbreitungsrichtung einer von dem Hohlleiter geführten elektromagnetischen Welle im Wesentlichen senkrecht verlaufende Randfläche (603) aufweist, wobei die Gehäusevorrichtung sowohl eine Wandeinrichtung (606) als auch eine Schutzvorrichtung (508) mit einer Auflagerfläche aufweist. Die Wandeinrichtung hält die Schutzvorrichtung an einem Ende des Hohlleiters durch eine Presskraft.

Description

    Gebiet der Erfindung
  • Die Erfindung betrifft die Messtechnik. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Gehäusevorrichtung, eine Schutzvorrichtung für einen Hohlleiter und ein Verfahren zum Herstellen einer Schutzvorrichtung.
    • Technischer Hintergrund
  • Feldgeräte, insbesondere Feldgeräte, welche mit Sensoren zur Messung von Füllständen oder Grenzständen eingesetzt werden, basieren oftmals auf Laufzeitmessungen. Bei den Laufzeitmessungen werden die Signallaufzeiten von Radarsignalen oder von geführten Mikrowellenpulsen bestimmt. Allgemein wird die Laufzeit einer elektromagnetischen Welle gemessen. Aus diesen Signallaufzeiten wird dann die gewünschte Messgröße ermittelt, beispielsweise ein Füllstand oder Grenzstand.
  • Die Signale weisen eine bestimmte Frequenz auf. Die Radarsignale und die 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 79 GHz und darüber hinaus als Radarsignale eingesetzt.
  • Aus Sicherheitsgründen kann es erforderlich sein, dass die Elektronik des Feldgeräts von der Messumgebung, also beispielsweise einem Inneren eines mit einem Füllmedium gefüllten Behälters, explosionsschutztcchnisch getrennt ist. Die Trennung besteht beispielsweise aus einer gasdichten Abdichtung. Hierdurch kann vermieden werden, dass explosionsfähige Substanzen bzw. Gasgemische vom Behälterinneren zur Elektronik des Feldgeräts gelangen und sich dort entzünden. Die IEC (International Electrotechnical Commission) Norm IEC 60079-1:2007, ist identisch mit der Norm für explosionsfähige Atmosphären ÖVE-ÖNORM EN 60079-1 und betrifft den Geräteschutz durch druckfeste Kapselung "d" (Equipment protection by flameproof explosures "d"). Geräte, welche die Explosionsschutzklasse "d" erfüllen, sog. Exd Geräte, erfüllen die besonderen Anforderungen für die Bauart und die Prüfung elektrischer Betriebsmittel in der Zündschutzart Druckfeste Kapselung "d", die für die Verwendung in gasexplosionsgefährdeten Bereichen bestimmt sind.
  • EP 2 093 846 A1 beschreibt eine gasdichte Leiterdurchführung für ein Feldgerät, welche einen Explosionsschutz bereitstellen kann. Die Leiterdurchführung ist in Koaxialtechnik ausgeführt und wird beispielsweise in einem Frequenzbereich zwischen 5 und 28 GHz eingesetzt.
  • Die Druckschrift EP 2 683 022 A1 beschreibt eine gasdichte Hohlleitereinkopplung zum Einkoppeln eines elektromagnetischen Sendesignals von einem Hochfrequenzmodul in einen Hohlleiter. Die Hohlleitereinkopplung kann eine runde Scheibe aus einem Leiterplattensubstrat aufweisen, welche einen metallisierten Rand hat, der zur Lötverbindung mit dem Hohlleiter dient.
  • Die Druckschrift EP 2 683 023 A1 beschreibt eine Hohlleitereinkopplung mit einem Hohlleiter, dessen Innendurchmesser sich in Richtung zu einem planaren Strahlerelement aufweitet.
  • Antennen können mittels einer Prozessabtrennung und/oder mittels einer Füllung geschützt werden, welche die Antennenöffnung verdeckt und vor eindringenden fremden Substanzen schützt. Trotz gekapselter oder teilweiser gefüllter Antenne kann es jedoch vorkommen, dass sich Feuchtigkeit im Hohlleiter ausbildet.
    • Zusammenfassung der Erfindung
  • Es mag erwünscht sein, ein effektives Abdichten eines Hohlleiters und/oder eines HF-Moduls (Hochfrequenz-Modul) für einen Hohlleiter zu schaffen.
  • Dementsprechend mag gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung eine Gehäusevorrichtung, eine Schutzvorrichtung für einen Hohlleiter und ein Verfahren zum Herstellen einer Schutzvorrichtung beschrieben werden.
  • Die Erfindung wird von den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche angegeben. Ausführungsbeispiele und weitere Aspekte der Erfindung werden von den abhängigen Ansprüchen und der folgenden Beschreibung angegeben.
  • Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird eine Gehäusevorrichtung beschrieben, welche einen Hohlleiter aufweist, der für die Führung einer elektromagnetischen Welle mit einer vorgebbaren Wellenlänge ausgebildet ist. Der Hohlleiter weist eine zu der Ausbreitungsrichtung einer von dem Hohlleiter geführten elektromagnetischen Welle im Wesentlichen senkrecht verlaufende Randfläche auf.
  • Darüber hinaus weist die Gehäusevorrichtung eine Wandeinrichtung und eine Schutzvorrichtung auf. In einem Beispiel ist der Hohlleiter in der Wandeinrichtung eingearbeitet. Das mag bedeuten, dass die Randfläche im Wesentlichen senkrecht zu einer Längsachse des Hohlleiters und/oder der Schutzvorrichtung angeordnet ist.
  • An der Schutzvorrichtung ist eine Auflagerfläche ausgebildet, die mit der Randfläche des Hohlleiters in Kontakt treten kann. Die Wandeinrichtung ist eingerichtet, eine im Wesentlichen senkrecht zur Ausbreitungsrichtung der elektromagnetischen Welle wirkende Kraft aufzunehmen und/oder eine solche gerichtete Kraft auszuüben. D.h. dass die Wandeinrichtung eingerichtet ist, eine im Wesentlichen parallel zur Auflagerfläche der Schutzvorrichtung wirkende Kraft aufzunehmen und/oder eine solche gerichtete Kraft auszuüben. In anderen Worten ist die Wandeinrichtung eingerichtet, eine im Wesentlichen senkrecht zu einer Längsachse des Hohlleiters und/oder zu der Längsachse der Schutzvorrichtung wirkende Kraft aufzunehmen und/oder eine solche gerichtete Kraft auszuüben.
  • Die Wandeinrichtung ist zumindest teilweise als eine Antenneneinrichtung ausgebildet und die Antenneneinrichtung weist an einem Ende eine Prozessabtrennung und/oder eine Füllung auf. Insbesondere kann die Antenneneinrichtung eine teilweise und/oder vollständig Füllung aufweisen. Die Prozessabtrennung, Kapselung und/oder Füllung mag ein Eindringen von ungewünschter Materie in das Innere der Antenneneinrichtung im Wesentlichen verhindern.
  • Die Schutzvorrichtung ist derart an einem Ende des Hohlleiters angeordnet, dass sie eine Kraft, die im Wesentlichen senkrecht zur Ausbreitungsrichtung der elektromagnetischen Welle gerichtet ist und/oder die senkrecht zur Längsachse der Schutzvorrichtung oder des Hohlleiter gerichtet ist, aufnimmt und/oder ausübt, so dass die Auflagerfläche der Schutzvorrichtung mit der Randfläche des Hohlleiters Kontakt hält. In anderen Worten ist die Schutzvorrichtung derart an einem Ende des Hohlleiters angeordnet, dass sie eine Kraft im Wesentlichen parallel zur Randfläche des Hohlleiters aufnimmt und/oder ausübt, so dass die Auflagerfläche der Schutzvorrichtung mit der Randfläche des Hohlleiters Kontakt hält.
  • In anderen Worten mag das bedeuten, dass die Schutzvorrichtung zusätzlich zu der Prozessabtrennung und/oder zusätzlich zu der Füllung für eine Abtrennung des Hohlleiters von dem Prozess sorgt. Der Prozess mag einen Vorgang bezeichnen, der in einem für den Prozess vorgesehenen Bereich abläuft und in dem sich Produkte einer chemischen Reaktion ergeben und/oder in dem sich ein Füllgut befindet.
  • Die Prozessabtrennung mag ein Eindringen von Atmosphäre innerhalb des Hohlkörper der Antenne verhindern, d. h. beispielsweise das Eindringen des Füllgutes oder eines Gases. Jedoch mag sich beispielsweise nicht verhindern lassen, dass minimale Anteile von Atmosphäre oder auch Kondensat in das Innere der Antenne eindringen/eindringt. Diese eindringenden Anteile mögen von einer mit der Prozessabtrennung zusammenwirkenden Schutzvorrichtung davon abgehalten werden, in einen Hohlleiter einzudringen und Schaden anzurichten, wenn sich der Hohlleiter an der Antenneneinrichtung angeschlossen befindet.
  • Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Schutzvorrichtung für einen Hohlleiter beschrieben. Der Hohlleiter ist für die Führung einer elektromagnetischen Welle mit einer vorgebbaren Längenwelle ausgebildet und weist eine zu der von dem Hohlleiter geführten elektromagnetischen Welle, insbesondere zu einer Längsachse des Hohlleiters, im Wesentlichen senkrecht verlaufende Randfläche auf. Die elektromagnetische Welle kann einem Mode entsprechen, der durch die Geometrie des Hohlleiters vorgegeben wird.
  • Die Schutzvorrichtung weist eine Befestigungseinrichtung auf, welche zum Befestigen der Schutzvorrichtung an einem Ende des Hohlleiters ausgebildet ist. Ferner weist die Schutzvorrichtung eine Sperreinrichtung auf, wobei die Sperreinrichtung eine vorgebbare Dichtwirkung aufweist. Die Sperreinrichtung mag durch die Dichtwirkung ein Diffundieren des Füllguts und/oder von Feuchtigkeit in das Innere des Hohlleiters im Wesentlichen verhindern. Die Ausbreitungsrichtung der elektromagnetischen Welle mag mit einer Längsachse des Hohlleiters und/oder mit einer Längsachse der Schutzvorrichtung übereinstimmen.
  • Ferner ist die Sperreinrichtung zum im Wesentlichen ungedämpften Durchlassen der von dem Hohlleiter geführten elektromagnetischen Welle ausgebildet. In einem Beispiel mag die Sperreinrichtung dämpfungsarm für eine elektromagnetische Welle sein. In anderen Worten mag die Sperreinrichtung zum Blockieren von Materie in eine vorgebbare Richtung ausgebildet sein und zum Durchlassen von elektromagnetischen Wellen in die entgegengesetzte oder in beide Richtungen. In einem Beispiel mag die Sperreinrichtung eine elektromagnetische Welle in zwei Richtungen durchlassen, wohingegen sie eine Ausbreitung von Materie in Richtung des Hohlleiters blockieren mag.
  • Die Sperreinrichtung weist eine Auflagerfläche auf, die im Wesentlichen senkrecht zu einer Längsachse der Schutzvorrichtung angeordnet ist. Die Auflagerfläche wird von der Befestigungseinrichtung mit der Randfläche des Hohlleiters in einem im Wesentlichen direkten Kontakt gehalten wird. Die Befestigungseinrichtung ist zum Aufnehmen von einer im Wesentlichen senkrecht zur Längsachse und/oder einer parallel zur Auflagefläche wirkenden Kraft und/oder zum Ausüben von einer im Wesentlichen senkrecht zur Längsachse und/oder einer parallel zur Auflagefläche wirkenden Kraft ausgebildet, um die Auflagerfläche mit der Randfläche des Hohlleiters in Kontakt zu halten. Die Befestigungseinrichtung mag die Befestigungskräfte aufnehmen und somit die Sperreinrichtung im Wesentlichen unbelastet lassen.
  • Durch das Aufbringen von Druck in paralleler Richtung zu der Auflagerfläche kann ein Spalt, der zwischen der Schutzvorrichtung und einer Wandeinrichtung eines Hohlleiters vorhanden sein mag, so reduziert werden, dass ein Durchgang von ungewünschter Materie, wie Feuchtigkeit, Kondensat oder eines Füllgutes verhindert werden kann. Der abzudichtende Spalt mag im Wesentlichen parallel zur Ausbreitungsrichtung einer elektromagnetischen Welle ausgebildet sein. In der Richtung im Wesentlichen senkrecht zu der Ausbreitungsrichtung der elektromagnetischen Welle kann durch den Druck auf die Befestigungseinrichtung der Kontakt zwischen der Auflagerfläche und der Randfläche so eingestellt werden, dass eine Ausbreitung von Materie auch in dieser Richtung unterbunden wird. Durch den Druck wird die Schutzvorrichtung im Inneren der Wandeinrichtung gehalten. Die Schutzvorrichtung mag in das Innere der Wandeinrichtung eingepresst werden, so dass sich eine Presspassung zwischen Wandeinrichtung und Schutzvorrichtung ausbildet, die die Schutzvorrichtung in ihrer Position hält. Insbesondere mag die Schutzvorrichtung mit der Innenwand des Hohlleiters und/oder der Antenneneinrichtung eine Presspassung ausbilden. Durch die Presspassung kann die Dichtenorm Exd und/oder IP67 erfüllt werden.
  • Gemäß noch einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Feldgerät angegeben, welches die Gehäusevorrichtung aufweist. Bei dem Feldgerät kann es sich um ein Füllstandmessgerät handeln, insbesondere um ein Messgerät, welches die freie Ausbreitung von elektromagnetischen Wellen und/oder die Ausbreitung von geführten Mikrowellen nutzt.
  • Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung einer Schutzvorrichtung beschrieben. Das Verfahren weist das Bereitstellen eines Edelstahlrings mit einem vorgebbaren Außendurchmesser auf. Ferner weist das Verfahren das Bereitstellen einer Folie auf, welche eine vorgebbare Dichtwirkung hat und für eine elektromagnetische Welle im Wesentlichen durchlässig ist. In einem Beispiel ist die Folie aus PTFE oder PFA gefertigt und weist einen dünnem Querschnitt auf. Der Querschnitt der Folie mag in einem Beispiel so dünn sein, dass die Folie innerhalb des Edelstahlrings frei beweglich und nicht starr ist.
  • Die Folie wird auf den Edelstahlring derart auflaminiert, dass zumindest eine der beiden Öffnungen des Edelstahlrings von der Folie abgedichtet wird. Es erfolgt ein Zuschneiden der Folie derart, dass sie mit dem Außendurchmesser des Edelstahlrings fluchtet. Durch das Auflaminieren wird im Wesentlichen ein Spalt zwischen der Folie und dem Edelstahlring oder dem Einpressring abgedichtet. Der Einpressring oder Edelstahlring ist eingerichtet einen Druck aufzunehmen, der beim Einpressen in die Wandeinrichtung entsteht.
  • Die Sperreinrichtung mag aus einem Material gefertigt sein, welches nur eine geringe Druckaufnahmefähigkeit hat. Durch das Vorsehen einer Befestigungseinrichtung, welche einen höheren Druck aufnehmen kann als die Sperreinrichtung, kann die Sperreinrichtung zum Einbau in ein Gehäuse mit einem bestimmten Druck ausgestaltet werden, wobei der Druck in einem Bereich liegt, der für das Erfüllen der Exd Norm sorgt, um einen Spalt entsprechend der Exd Norm abzuschließen. Auch eine hinter der Sperreinrichtung liegende Hohlleiterwand kann im Zusammenwirken mit der Befestigungseinrichtung einen entsprechend hohen Druck aufnehmen.
  • Eine Schutzvorrichtung für einen Hohlleiter mag auch als Diffusionssperre oder Hohlleiterdiffusionssperre bezeichnet werden. Eine Hohlleiterdiffusionssperre kann verhindern, dass in einem Antennensystem für einen hochfrequenten Radarfüllstandsensor beispielsweise Kondensat in das Hohlleitersystem aufsteigt. Bei gekapselten oder teilweise gefüllten Antennen oder Antenneneinrichtungen kann die Füllung mit dem zu messenden Medium in Kontakt stehen. Hinter der Füllung der Antenne, d. h. in Richtung des Hohlleiters oder in Richtung eines HF-Moduls, kann sich jedoch ein Hohlraum befinden, welcher beispielsweise mit Luft gefüllt ist. Sollte durch Diffusion Flüssigkeit durch die Füllung der Antenne in diesen Hohlraum gelangen, könnte die Feuchtigkeit direkt unterhalb von einem Mikrowellenhohlleiter und/oder direkt am HF-Modul anstehen, insbesondere an einer Elektronik. Die Feuchtigkeit wäre dann sehr nahe in dem Bereich des HF-Moduls und könnte an der Elektronik des HF-Moduls Schäden anrichten. In anderen Worten kann sich trotz der Erfüllung der Exd Anforderungen einer mit einer Prozessabtrennung gekapselten oder gefüllten Antenne Feuchtigkeit an dem HF-Modul ausbilden, wenn keine Schutzvorrichtung genutzt wird. Die Schutzvorrichtung mag verhindern, dass zwischen der Schutzvorrichtung und dem HF-Modul Feuchtigkeit auftritt. Die Wirkung der Schutzvorrichtung mag durch den Einsatz eines Exd-Trennelements, eines zonentrennenden Elements oder eines Glasfensters innerhalb des Hohlleiter verstärkt werden, so dass im Wesentlichen nach der Scheibe oder nach dem Exd-Trennelement keine Feuchtigkeit mehr auftritt.
  • Um ein Aufsteigen der Flüssigkeit, welche die Kapselung oder Füllung der Antenne von einem unteren Ende des Hohlleiters durch den Hohlleiter hindurch passieren kann, in Richtung Hohlleiter oder sogar bis zu der Elektronik des HF-Moduls zu verhindern, kann die Schutzvorrichtung innerhalb des Hohlleiters an einer geeigneten Stelle eingebaut werden. Die Schutzvorrichtung oder die Hohlleiterdiffusionssperre kann als alleinige Maßnahme und/oder als ergänzende Maßnahme zu der Kapselung oder Füllung der Antenne vorgesehen sein. Insbesondere das Zusammenwirken von Kapselung, Prozessabtrennung und/oder Füllung mit der Diffusionssperre kann das HF-Modul schützen.
  • Mit der Schutzvorrichtung ist in einem Antennensystem oder Hohlleitersystem zusätzlich zu der Prozessabtrennung eine weitere Diffusionsbremse im Hohlleiter vorgesehen. Mit der Schutzvorrichtung oder Diffusionsbremse mag sich das HF-Modul oder die Elektronik nicht nur gegen ein eindringendes Füllgut, Fluid oder Gas oder gegen eindringende, feste Stoffe oder Staub schützen lassen sondern auch gegen eindringende Feuchtigkeit. Durch die Ausführung als Klemmteil, Prossteil oder durch Vorsehen eines Schnappverschlusses kann eine einfache Montage der Schutzvorrichtung innerhalb des Hohlleiters bewirkt werden. Die Schutzvorrichtung mag mit der Prozessabtrennung und/oder Füllung zusammenwirken und so einen doppelten oder mehrfachen Schutz bilden. Je weiter die jeweilige Schutzmaßnahme von dem Füllgut entfernt ist desto wirksamer mag die Schutzwirkung sein. Beispielsweise mag die Prozessabtrennung einen groben Schutz gegen in das Innere des Hohlleiters eindringende Materie bieten und die Schutzvorrichtung einen feinen Schutz.
  • Eine Formgebung der Schutzvorrichtung kann zu einer Strahlformung der durch die Schutzvorrichtung verlaufenden elektromagnetischen Welle führen und zur Strahlformung beitragen. Zur Strahlformung kann die Schutzvorrichtung, insbesondere die Sperreinrichtung, kegelig, kugelig oder linsenförmig ausgebildet werden.
  • Die Diffusionssperre an einem Ort, der von einem anstehenden Füllgut, Gas oder Fluid weiter entfernt und näher an der Elektronik angeordnet ist, kann die Elektronik und der Hohlleiter selbst vor eindringender Feuchtigkeit schützen. In anderen Worten mag die Schutzvorrichtung für eine Kapselung des Hohlleiters innerhalb des Hohlleiters selbst sorgen. Die Schutzvorrichtung kann den Grobschutz an einem Antennenende, insbesondere an einer Antennenöffnung und/oder an einer Hohlleiteröffnung ergärazen. Die Schutzvorrichtung mag im Wesentlichen im Innenraum einer Antenneneinrichtung und/oder im Innenraum eines Hohlleiters Schutz bieten. Der Grobschutz mag beispielsweise von einer Prozessabtrennung und/oder einer Füllung gebildet werden.
  • Neben der einfachen Montage durch Einspannen, Einklemmen, Einpressen oder Dichtpressen kann durch diese Arten der Verbindung auch eine dichte Verbindung zwischen der Schutzvorrichtung und der Hohlleiterwand und/oder der Antennenwand geschaffen werden. Zusätzhcher Arbeitsaufwand durch Löten mag entfallen. Insbesondere mag die Schutzwirkung bei der Ausbildung der Schutzvorrichtung als Drehteil gegeben sein, welches eingespannt, eingeklemmt, eingepresst oder dichtgepresst wird. Das Herstellen als Drehteil erlaubt insbesondere die Ausbildung der Schutzvorrichtung in einer spaltfreien, einstückigen oder monolithischen Bauweise, wodurch das Vorhandensein von Spalten gegenüber einem modularen Aufbau reduziert wird.
  • Ferner kann eine dichte Verbindung hergestellt werden, indem Folien aus Material, beispielsweise eine PTFE (Polytetrafluorethylen), eine PTFA (Teflon, Polytetrafluorethylen) oder eine PFA (Perfluoralkoxy-Polymere) Folie auf Edelstahl auflaminiert wird.
  • Die Schutzvorrichtung oder Hohlleitcrdiffusionssperre kann beispielsweise bei einem hochfrequenten Radarfüllstandsensorsystem zwischen der Prozessabtrennung und der Elektronik oder zwischen der Prozessabtrennung und dem Exd-Trennelement angeordnet werden. Bei dem Exd-Trennelement handelt es sich um ein Trennelement, welches Explosionsschutzeigenschaften aufweist, die der Exd-Norm IEC 60079-1:2007 entsprechen
  • Die Befestigungseinrichtung ist zum Aufnehmen von einer im Wesentlichen parallel zur Auflagerfläche der Schutzvorrichtung wirkenden Kraft und/oder zum Ausüben von einer im Wesentlichen parallel zur Auflagerfläche wirkenden Kraft ausgebildet, um die Auflagerfläche mit der Randfläche des Hohlleiters in Kontakt zu halten.
  • Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Schutzvorrichtung einstückig oder monolithisch ausgebildet. Beispielsweise ist die Schutzvorrichtung oder Kondensatsperre als Drehteil ausgebildet. Aufgrund der einstückigen Fertigung ist im Wesentlichen die gesamte Schutzvorrichtung als Sperreinrichtung ausgebildet und somit weist die Sperreinrichtung im Wesentlichen keine Lücken, Spalte oder Schlitze auf, durch die Feuchtigkeit die Sperreinrichtung passieren könnte. Die Poren des verwendeten Materials für die Sperreinrichtung mögen so eng sein, dass sie im Wesentlichen für Feuchtigkeit, Wasser oder andere Materie, beispielsweise die Materie, welche für ein Füllgut verwendet wird, undurchlässig ist.
  • Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Befestigungseinrichtung der Sperrvorrichtung als Schnappverschluss ausgebildet.
  • Die Sperrvorrichtung mag beispielsweise als eine Kappe, Kapsel oder Deckel für eine Gehäusevorrichtung oder für einen Gehäuseadapter ausgebildet sein. Der Schnappverschluss mag es ermöglichen, dass die Randfläche eines Hohlleiters, insbesondere die Randfläche einer Hohlleiteröffnung und die Auflagerfläche der Schutzvorrichtung eng aneinander liegen.
  • Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung weist die Befestigungseinrichtung einen Einpressring auf. Der Einpressring mag im Gegensatz zu der Sperreinrichtung aus einem sehr druckbeständigen Material gefertigt sein, wie beispielsweise Edelstahl. Dieser Einpressring mag die Druckkräfte aufnehmen, die parallel zu der Auflagerfläche wirken, und die Sperreinrichtung durch die Pressung so vor eine Öffnung des Hohlleiters positionieren, dass im Wesentlichen keine Feuchtigkeit oder kein anderes Material zwischen den vorhandenen Spalten hindurch diffundieren kann. In anderen Worten mögen Spalte, die sich durch das modulare Aufbauen eines Antennen-Hohlleitersystems aus mehreren Komponenten ergeben, durch den aufgebrachten Druck derart minimiert werden, dass Sie als dicht nach der Norm IP67 bezeichnet werden können.
  • Gemäß noch einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Sperreinrichtung aus einem Material beschaffen, welches aus der Gruppe von Materialien ausgewählt ist, wobei die Gruppe von Materialien aus einer dielektrischen Material, PFA, PTFE, PEEK (Polyether ether ketone), FKM (Fluorkautschuk), FFKM (Perfluorkautschuk) oder Silikon besteht.
  • Das Fertigen aus einem dielektrischen Material kann dafür sorgen, dass ein elektrischer Widerstand oder eine Impedanz der Schutzvorrichtung für eine hochfrequente elektromagnetische Welle gering ausfällt, so dass diese Schutzvorrichtung einer elektromagnetischen Welle im Wesentlichen keinen Widerstand entgegenstellt. Das dielektrische Material wird anhand der Dielektrizitätskontanten (DK) unterschieden. In anderen Worten mag das Material der Sperreinrichtung und/oder das Material für eine einstückige Schutzvorrichtung so gewählt sein, dass im Wesentlichen bei Auftreffen einer elektromagnetischen Welle keine Reflexionen in einer zu der Ausbreitungsrichtung der elektromagnetischen Welle entgegengesetzten Richtung entstehen.
  • Gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung weist die Schutzvorrichtung einen Edelstahlring als Befestigungseinrichtung auf. Ferner weist die Schutzvorrichtung eine Folie als Sperreinrichtung auf. Die Folie mag eine vorgebbare Dichtwirkung für Materie oder für ein Gas aufweisen und für eine elektromagnetische Welle im Wesentlichen durchlässig sein.
  • Der Edelstahlring mag im Wesentlichen zwei Öffnungen aufweisen, welche von der Folie derart bedeckt werden, dass sie zumindest eine der Öffnungen des Edelstahlrings abdichtet oder abdeckt. Die Folie mag auf den Edelstahlring auflaminiert sein, wodurch eine hohe Dichtwirkung erreicht werden kann. Die Technik des Auflaminierens ermöglicht es eine dünne Folie auf den Ring aufzubringen.
  • Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Sperreinrichtung scheibenförmig, kegelförmig, linsenförmig und/oder kugelförmig ausgebildet. Durch die Formgebung der Sperreinrichtung kann eine Strahlformung der elektromagnetischen Welle erzielt werden.
  • Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Gehäusevorrichtung beschrieben. Die Gehäusevorrichtung weist einen Hohlleiter auf, der für die Führung einer elektromagnetischen Welle mit einer vorgebbaren Wellenlänge ausgebildet ist und der an einem Ende eine zu der von dem Hohlleiter geführten elektromagnetischen Welle im Wesentlichen senkrecht verlaufende Randfläche aufweist. Die Randfläche des Hohlleiters mag sich aus der Gehäusevorrichtung bilden, in die der Hohlleiter eingelassen ist. Insbesondere mag die Wandeinrichtung der Gehäusevorrichtung an dem Rand einer Hohlleiteröffnung die Randfläche aufweisen, so dass die Fläche einer Hohlleiteröffnung in der selben Ebene liegt, in der auch die Randfläche liegt. In anderen Worten mag ein Normalenvektor, der auf der Hohlleiteröffnung senkrecht steht parallel zu einem Normalenvektor verlaufen, der auf der Randfläche senkrecht steht.
  • Ferner weist die Gehäusevorrichtung eine Schutzvorrichtung auf, wobei die Schutzvorrichtung derart an einem Ende des Hohlleiters angeordnet ist, dass sie eine Kraft senkrecht zu der Randfläche des Hohlleiters aufbringt, so dass die Auflagerfläche mit der Randfläche des Hohlleiters Kontakt hält.
  • Eine solche Gehausevorrichtung, welche mittels einer Schutzvorrichtung oder Kondensatsperre abgedeckt wird, mag als gekapselter Gehäuseadapter bezeichnet werden. Durch das Aufstecken der Schutzvorrichtung, beispielsweise mittels eines Schnappverschlusses, mag sich der Gehäuseadapter, insbesondere das Innere eines Gehäuseadapters, gegenüber eindringender Feuchtigkeit oder Materie abdichten lassen.
  • Gemäß noch einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung mag eine Gehäusevorrichtung geschaffen werden, welche einen Hohlleiter aufweist, der für die Führung einer elektromagnetischen Welle mit einer vorgebbaren Wellenlänge ausgebildet ist und der an einem Ende eine zu der von dem Hohlleiter geführten elektromagnetischen Welle oder eine zu einer Längsachse des Hohlleiters im Wesentlichen senkrecht verlaufende Randfläche aufweist. Die Gehäusevorrichtung mag ferner eine Wandeinrichtung und eine erfindungsgemäße Schutzvorrichtung aufweisen. Die Wandeinrichtung ist derart eingerichtet, dass eine im Wesentlichen parallel zur Auflagerfläche der Schutzvorrichtung wirkende Kraft von der Wandeinrichtung aufgebracht wird und wobei die Schutzvorrichtung derart in der Wandeinrichtung angeordnet ist, dass die Auflagerfläche der Sperreinrichtung mit der Randfläche des Hohlleiters in Kontakt gehalten wird. Eine Kraft, die parallel zu der Auflagerfläche der Schutzvorrichtung wirkt, mag senkrecht zu einem Normalenvektor wirken, der senkrecht zu der Auflagerfläche steht. Folglich mag die parallele Kraft, welche beispielsweise von einer Gehäusewand aufgebracht wird, auch senkrecht zu einem Normalenvektor wirken, der senkrecht auf der Randfläche eines Hohlleiters steht.
  • Durch das Kontakthalten kann ein Spalt zwischen der Auflagerfläche der Sperrvorrichtung und der Randfläche des Hohlleiters im Wesentlichen geschlossen werden und durch das feste Halten mittels beispielsweise Einpressen in die Wandeinrichtung, kann ein Spalt zwischen Wandeinrichtung und Schutzvorrichtung derart reduziert werden, dass im Wesentlichen keine Materie in Richtung der Hohlleiteröffnung gelangen kann. Die Dichtwirkung wird jedoch im Wesentlichen durch das nahe Anemanderliegen der Auflagerfläche an der Randfläche bestimmt. Mit anderen Worten mag die Wandeinrichtung die Schutzvorrichtung derart fest gegen die Öffnung eines Hohlleiters pressen, dass die Öffnung des Hohlleiters im Wesentlichen versiegelt und gegen das Eindringen von Materie im Wesentlichen abgedichtet ist und ein Spalt zwischen der Befestigungseinrichtung und der Wandeinrichtung im Wesentlichen geschlossen wird.
  • Gemäß noch einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Teil der Wandeinrichtung der Gehäusevorrichtung als eine Antenneneinrichtung ausgebildet. Die Antenneneinrichtung ist zur Führung und Strahlformung einer von dem Hohlleiter empfangenen elektromagnetischen Welle ausgebildet, wobei die Schutzvorrichtung zwischen dem Hohlleiter und der Antenneneinrichtung angeordnet ist. In anderen Worten mag die Schutzvorrichtung einen Durchgang oder Übergang von dem Inneren des Hohlleiters zu dem Inneren der Antenneneinrichtung abdecken. Eine Kombination aus Hohlleiter und Antenneneinrichtung mag als Hohlleiter-Antennensystem oder Antennen-Hohlleitersystem bezeichnet werden. Die Schutzvorrichtung kann ein Hohlleiter-Antennensystem in zwei unterschiedliche Bereiche aufteilen. Zwischen den beiden Bereichen des Hohlleiters kann zwar eine elektromagnetische Wellen und/oder elektromagnetische Energie ausgetauscht werden, jedoch ein Materiefluss zwischen den abgetrennten Bereichen wird im Wesentlichen unterbunden. Eine Antenneneinrichtung kann auch als ein Teil eines Hohlleiter verstanden werden. Somit kann sich die Kombination zwischen Hohlleiter und Antenneneinrichtung als ein einzelner Hohlleiter auffassen lassen, innerhalb dessen eine Schutzvorrichtung angeordnet ist, welche den Hohlleiter in unterschiedliche Bereiche aufteilt.
  • Eine Antenneneinrichtung mag sich von einem Hohlleiter darin unterscheiden, dass eine Antenneneinrichtung zur Strahlformung vorgesehen ist. Die Strahlformung mag zu einer der Antenneneinrichtung spezifisch zuordenbaren Antennencharakteristik führen und als Antennencharakteristik der Antenneneinrichtung darstellbar sein. Der Hohlleiter kann einen weiteren Abschnitt aufweisen, um eine Impedanz oder einen Wellenwiderstand des Hohlleiters an den Wellenwiderstand der Antenneneinrichtung anzupassen, um ein möglichst reflexionsfreies Führen von einer elektromagnetischen Welle zu gewährleisten. Dieser Übergangsbereich des Hohlleiters und/oder die Antenneinrichtung mögen kegelförmig ausgebildet sein.
  • Der Hohlleiter mag ein Rohr oder ein trompetenförmiges Rohr mit einer Längsachse aufweisen, wobei der Hohlleiter ein achsensymmetrisches Gebilde ist. Der Hohlleiter mag im Wesentlichen zylindrisch ausgestaltet sein. Die Antenneneinrichtung mag in einem Beispiel kegelförmig ausgebildet sein und ebenfalls eine Längsachse aufweisen. Die Längsachse des Hohlleiters mag in einem mit der Antenneneinrichtung verbundenem Zustand mit der Längsachse des Hohlleiters übereinstimmen. Die Antenneneinrichtung mag für eine Anpassung des Wellenwiderstands der Antenneneinrichtung an eine umgebende Atmosphäre sorgen, wie beispielsweise an Luft, an Gas oder an ein anderes Füllgut. Die Wandungen des Hohlleiters und der Antenneinrichtung mögen unterschiedliche Winkel zueinander aufweisen. Die Winkel mögen in Bezug zu der Längsachse gemessen werden.
  • Gemäß noch einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Antenneneinrichtung von der Gehäusevorrichtung abtrennbar. Die Schutzvorrichtung kann beispielsweise an der Trennstelle zwischen Antenneneinrichtung und Gehäusevorrichtung eingebracht werden und das Antennen-Hohlleitersystem oder Hohlleiter-Antennensystem kann modular zusammengesetzt werden. In anderen Worten mag die Gehäusevorrichtung ein Teilgehäuse aufweisen, welches den Hohlleiter aufweist, und die Antenneneinrichtung kann ein Gehäuseteil aufweisen, welcher die Antenneneinrichtung aufweist. Der den Hohlleiter enthaltende Antennenteil mag als Gehäuseadapter bezeichnet werden, während der die Antenneneinrichtung aufweisende Teil als Antennengehäuse bezeichnet werden mag. Die trennbare Ausgestaltung oder modulare Ausgestaltung mag es ermöglichen, dass der Gehäuseadapter und das Antennengehäuse zusammengesetzt werden können, um das Hohlleiter-Antennensystem zu bilden
  • Gemäß noch einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Feldgerät beschrieben, welches einen Sensor und die erfindungsgemäße Gehäusevorrichtung aufweist. Der Sensor, beispielsweise ein HF-Modul, ist zum Erzeugen und/oder zum Empfangen einer elektromagnetischen Welle ausgebildet. Der Sensor kann in einem Beispiel als Zweileitersystem ausgeführt sein, bei dem eine Energiezufuhr ausschließlich über die Messleitungen erfolgt.
  • Der Sensor mag eine elektromagnetische Welle in eine Hohlleitergehäusevorrichtung einprägen. Die Schutzvorrichtung der Gehäusevorrichtung mag den Sensor vor eindringender Feuchtigkeit oder Kondensat schützen. Insbesondere mag die Schutzvorrichtung den Sensor vor Feuchtigkeit, die aus der Richtung des Hohlleiters eindringt schützen.
  • Gemäß noch einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung weist die Schutzvorrichtung einen Edelstahlring und eine Folie auf.
  • Der Edelstahlring mag eine hohe Presskraft aufnehmen können, welche beispielsweise beim Einpressen der Schutzvorrichtung in eine Gehäusevorrichtung entstehen kann. Durch die Presskraft und die Montage in einer entsprechenden Position kann die Folie von dem Edelstahlring in Position vor den Hohlleiters gehalten werden, dass die Folie im Wesentlichen eindringende Feuchtigkeit in die Öffnung des Hohlleiter verhindert, jedoch eine elektromagnetische Strahlung passieren lässt. Das Einpressen mag zu der Erfüllung der Dichtheit nach der Norm IP67 führen.
  • Die Dichtwirkung der Sperrvorrichtung mag beispielsweise durch eine Leckrate vorgegeben werden, welche in der Einheit mbar 1/sec angegeben wird. Die Einheit mbar bezeichnet den Druck in Millibar, 1 bezeichnet ein Volumen in Liter und sec bezeichnet die Zeit gemessen in Sekunden
  • Es soll angemerkt werden, dass unterschiedliche Aspekte der Erfindung mit Bezug auf unterschiedliche Gegenstände beschrieben wurden. Insbesondere wurden einige Aspekte mit Bezug auf Vorrichtungsansprüche beschrieben, wohingegen andere Aspekte mit Bezug auf Verfahrensansprüche beschrieben wurden. Ein Fachmann kann jedoch der vorangehenden Beschreibung und der folgenden Beschreibung entnehmen, dass, außer es wird anders beschrieben, zusätzlich zu jeder Kombination von Merkmalen, die zu einer Kategorie von Gegenständen gehört, auch jede Kombination zwischen Merkmalen als von dem Text offenbart angesehen wird, die sich auf unterschiedliche Kategorien von Gegenständen bezieht. Insbesondere soll auch eine Kombination zwischen Merkmalen von Vorrichtungsansprüchen und Merkmalen von Verfahrensansprüchen offenbart sein.
    • Kurze Beschreibung der Figuren
  • Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung mit Verweis auf die Figuren beschrieben:
    • Fig. 1 zeigt einen Querschnitt einer Gehäusevorrichtung mit Schutzvorrichtung gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
    • Fig. 2 zeigt einen Querschnitt einer Schutzvorrichtung gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
    • Fig. 3 zeigt eine kegelförmige Schutzvorrichtung gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
    • Fig. 4 zeigt eine kugelförmige Schutzvorrichtung gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
    • Fig. 5 zeigt eine modulare Gehäusevorrichtung mit Schutzvorrichtung gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
    • Fig. 5a zeigt eine einstückige Schutzvorrichtung gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
    • Fig. 6 zeigt einen Ausschnitt des Koppelbereichs der Fig. 5 gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
    • Fig. 7 zeigt einen Gehäuscadapter in einer Seitenansicht gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,
    • Fig. 8 zeigt ein Diagramm des Anpassungsparameter S11 über der Frequenz gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
    • Fig. 9 zeigt ein Fernfeld einer Antennencharakteristik gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
    Detaillierte Beschreibung von Ausführungsbeispielen
  • Die Darstellungen in den Figuren sind schematisch und nicht maßstäblich.
  • In der folgenden Beschreibung der Fig. 1 bis Fig. 9 werden die gleichen Bezugszeichen für gleiche oder sich entsprechende Elemente verwendet. Gleiche oder ähnliche Elemente können aber auch durch unterschiedliche Bezugszeichen bezeichnet werden.
  • Fig. 1 zeigt die Gehäusevorrichtung 120 in einem Querschnitt, welche aus einem einzigen Stück gefertigt ist, gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Gehäusevorrichtung 120 weist die Wandeinrichtung 101 auf, in welche der Hohlleiter 102 eingebettet ist. In einem Beispiel ist der Hohlleiter im Inneren der Wandeinrichtung gefertigt. In einem anderen Beispiel ist der Hohlleiter ein in die Wandeinrichtung eingearbeitetes Metallrohr. Der Hohlleiter 102 ist in die Wandeinrichtung 101 eingearbeitet, beispielsweise durch eine Bohrung. Der Gehäuseadapter ist beispielsweise aus Kunststoff gefertigt, welcher im Inneren, d. h. an der Hohlleiterwandung 130, mit einem elektrisch leitfähigen Material beschichtet ist, um eine elektromagnetische Welle entlang des Hohlleiters 102 zu führen. Der Hohlleiter 102 weist einen rohrförmigen Abschnitt 102a und einen kegelförmigen Abschnitt 102b auf.
  • Der Hohlleiter ist ein rotationssymmetrisches Gebilde, welches zu der Längsachse 103 symmetrisch gefertigt ist. Auch die Außenkonturen des Gehäuses 120 sind rotationssymmetrisch bezüglich der Längsachse 103 gefertigt. Die Längsachse 103 kann parallel zu einer Ausbreitungsrichtung einer elektromagnetischen Welle in dem Hohlleiter verlaufen.
  • In einem in Fig. 1 im oberen Bereich dargestellten Hohlraum 104 oder HF-Hohlraum 104, kann ein HF-Becher (Hochfrequenz-Becher), ein Sensor oder das HF-Modul samt Elektronik integriert werden, In Fig. 1 ist das HF-Modul sowie der HF-Becher nicht dargestellt. Das HF-Modul oder der Sensor kann in dem HF-Modul-Hohlraum 105 platziert werden. Der HF-Modut-Hohlraum 105 ist ebenso wie der HF-Hohlraum 104 zylindrisch ausgebildet. Der HF-Modul-Hohlraum 105 ist jedoch kleiner als der HF-Hohlraum 104 ausgebildet. Das HF-Modul kann in dem HF-Modul-Hohlraum 105 eine elektromagnetische Welle erzeugen, welche sich als Sendesignal entlang der Längsachse 103 in Richtung der Hohlleiteröffnung 106 bewegt. Die Hohlleiteröffnung 106 wird von dem kegelförmigen Abschnitt 102b vorgegeben. Der Durchmesser der Hohlleiteröffnung 106 entspricht einem Durchmesser, der von der geführten Wellenlänge und der nachfolgenden Antenneneinrichtung 107 abhängt. In anderen Worten sorgt der Durchmesser der Öffnung 106 für einen möglichst reflexionsfreien Übergang in den mit Bezugsziffer 107 bezeichneten kegelförmigen Bereich 107, der die Anteneneinrichtung 107 oder die Antenne 107 des Hohlleiter-Antennensystems 120 bildet. Die Antenneneinrichtung 107 kann selbst als ein Hohleiterabschnitt aufgefasst werden, der von dem zylindrischen Hohlleiterabschnitt 102a und/oder dem kegelförmigen Hohlleiterabschnitt 102b durch die Schutzvorrichtung 100 abgetrennt ist. Die Übergangsstelle, an der die Schutzvorrichtung 100 angeordnet ist, ist derart ausgestaltet, dass ein Reflexionswert, der sich durch die Schutzvorrichtung und den Übergang ergibt minimal ist. Das Minimum kann durch Versuche durch Minimieren des S11-Paramters ermittelt werden. Insbesondere sind der Hohlleiter 102 und die Antenneneinrichtung 107 elektrisch aneinander angepasst.
  • Der kegelförmige Antennenbereich 107 ist ebenfalls rotationssymmetrisch in die Wandeinrichtung 101 eingearbeitet und mit einem elektromagnetisch leitfähigen Material beschichtet. Zwischen der Antennenöffnung 108 in einem Eingangsbereich der Antenne 107, die den Antenneneingang 108 bildet, und der Öffnung 106 des Hohlleiters 102, die einen Ausgang des Hohlleiters 102 bildet, ist die Schutzvorrichtung 100 integriert. Die Schutzvorrichtung 100 ist als ein mit einer Folie 110 verschlossener Edelstahlring 114 oder Einpressring 114 ausgebildet. An der Einpressstelle 133, welche ebenfalls einem ringförmigen Bereich innerhalb der Wandeinrichtung 101 entspricht, ist die Schutzvorrichtung 100 eingepresst, so dass die Auflagefläche 109 der Sperreinrichtung 100 auf einer senkrecht zu der Längsachse 103 verlaufenden Schulter 131 der Wandeinrichtung 101 aufliegt. Da die Schulter ein Teil der Wandeinrichtung 101 und somit auch eines Randbereichs des Hohlleiters 102 ist, liegt die Sperreinrichtung 110 mit der Auflagerfläche 109 auf der Randfläche 131 des Hohlleiters 102 an.
  • Die Einpresstelle 133 der Wandeinrichtung 101 übt eine Presskraft auf die Mantelfläche 132 des Einpressring 114 aus. Durch die Pressung an den Stellen 133, 132 und/oder das Aufliegen an der Randfläche 131 des Hohlleiters kann der Innenbereich 112 des Hohlleiters 102 gegenüber dem Innenbereich 113 der Antenneneinrichtung 107 abgedichtet werden. Sowohl die Pressung 133, 132 als auch die Folie 110 verhindern ein diffundieren von Materie zwischen dem Hohlraum 113 der Antenne 107 und dem Hohlraum 112 des Hohlleiters 102. Somit kann verhindert werden, dass Feuchtigkeit, die noch in den unteren Bereich 113 der Antenneneinrichtung 107 vordringt, im Wesentlichen nicht weiter in Richtung des HF-Modul-Hohlraums 105 aufsteigt. Die Presskräfte werden im Wesentlichen von dem Edelstahlring 114 der Schutzvorrichtung 100 aufgenommen, wodurch die Sperreinrichtung 110 im Wesentlichen frei von hohen Druckkräften ist. Die Sperreinrichtung 110 hält mit ihrer Auflagerfläche 109 Kontakt mit der Randfläche, wobei der Druck mit dem die Auflagerfläche 109 und die Randfläche 131 aneinander gedrückt werden beliebig gewählt werden kann. Die Hohlleiteröffnung 106 ist folglich abgedichtet.
  • Durch die Sperrvorrichtung 100 kann im Wesentlichen verhindert werden, dass von einem in Fig. 1 mit dem Buchstaben "A" bezeichneten Behälterbereich oder Prozessbereich Materie durch die Antenneneinrichtung 107 in Richtung des HF-Modul-Hohlraums 105 aufsteigt, obwohl sowohl die Antenneneinrichtung 107 als auch der Hohlleiter 102 im Wesentlichen ungefüllt oder hohl sind. In der Fig. 1 bezeichnet "A" einen Bereich unterhalb des HF-Modul-Hohlraums 105. In dem Bereich "A" kann sich das Füllgut befinden. In einem Beispiel kann der Innenbereich 113 der Antenneneinrichtung 107 mit Material vergossen sein oder die Antennenöffnung 134 mit einer Kapsel verschlossen sein. Trotz einer solchen Prozessabtrennung (nicht gezeigt in Fig. 1) könnte jedoch noch Kondensat in den Hohlleiter 102 eindringen. Ein weiteres Eindringen des Kondensats in den Hohlleiter 102, insbesondere in den Innenbereich 112 des Hohlleiters 102, mag die Schutzvorrichtung 100 verhindern.
  • Fig. 2 zeigt die Schutzvorrichtung 100 aus Fig. 1 als Querschnitt gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. In Fig. 2 ist eine scheibenförmige Schutzvorrichtung 100 dargestellt. Die scheibenförmige Schutzvorrichtung weist eine Scheibe 110 als Sperreinrichtung auf. Diese Scheibe 110 oder scheibenförmige Sperreinrichtung 110 ist auf einem Edelstahleinpressring 114 angeordnet, welcher aus Edelstahl gefertigt ist und die beiden Öffnungen 200a und 200b aufweist. Wenn die scheibenförmige Sperreinrichtung 110 sehr dünn ausgebildet ist, kann die Sperreinrichtung 110 als scheibenförmige Folie 110 oder Folie 110 bezeichnet werden. Die Folie 110 ist als Sperreinrichtung 110 auf einer der Öffnungen 200b auflaminiert. Die Folie 110 ist aus PFA oder PTFE Material beschaffen und verdeckt eine der beiden Öffnungen 200a, 200b, so dass im Wesentlichen kein Materialstrom durch die Öffnungen 200a, 200b fließen kann. In Fig. 2 mag die verdeckte Öffnung 200b als obere Öffnung des Edelstahleinpressrings 114 bezeichnet werden. Die Öffnung 200a mag als untere Öffnung bezeichnet werden. Die untere Öffnung mag bei Einsatz in einem Hohlleiter einem Füllgut zugewandt sein. Die Schutzvorrichtung 100 ist als ein achsensymmetrisches Element bezogen auf die Längsachse 103 dargestellt. Die Schutzvorrichtung 100 weist die Auflagerfläche 109 auf, die mit der Randfläche 131 eines Hohlleiters in Kontakt treten kann. Insbesondere ist die Auflagerfläche 109 der Teil der Schutzvorrichtung, der mit der Befestigungseinrichtung 114 in Kontakt steht. Die Folie 110 ist membranförmig auf den Edelstahlring 114 auflaminiert. Die Auflagerfläche 109 entspricht in einem Beispiel im Wesentlichen einer Randfläche des Edetstahlrings 114.
  • Fig. 3 zeigt eine kegelförmige Schutzvorrichtung gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Bei der Realisierung der Schutzvorrichtung 100a als Kegel ist die Folie 110a, welche aus PFA oder PTFE gefertigt sein kann, auf den Edelstahlpressring 114 auflaminiert. Die Auflagerfläche 109a ist auf der Sperreinrichtung 110a entlang des Edelstahlrings 114 ausgebildet, insbesondere entlang einer Randfläche des Edelstahlrings 114. Die Sperreinrichtung 110a verdeckt die obere Öffnung 200b, ist jedoch entlang der Symmetrieachse 103 in Richtung untere Öffnung 200a kegelförmig ausgebildet. Diese kegelförmige Ausbildung kann der Strahlformung dienen.
  • Fig. 4 zeigt eine kugelförmig ausgebildete Schutzvorrichtung 100b, welche den Edelstahlring 114 und die Folie 110b aufweist. Die Auflagerfläche 109b ist auf der Sperreinrichtung 110b entlang des Edelstahlrings 114 ausgebildet, insbesondere entlang einer Randfläche des Edelstahlrings 114. Die Folie 110b ist als Sperreinrichtung 110b auf den Edelstahleinpressring 114 auflaminiert und deckt die Öffnung 200b des Edelstahlringes ab. In Richtung der unteren Öffnung 200a ist die Folie, welche aus PFA oder PTFE gefertigt sein kann, kugelförmig ausgebildet, Die Sperrvorrichtung 100b ist rotationssymmetrisch zu der Längsachse 103 gefertigt.
  • Durch die kugelförmige oder linsenförmige Ausbildung kann eine Strahlformung bewirkt werden.
  • Wie in der Fig. 2 dargestellt ist, lässt sich eine Schutzvorrichtung als eine auf einem Edelstahlring 114 auflaminierte PFA Scheibe 110 oder PTFE Scheibe 110 herstellen. Durch eine laminierte Verbindung zwischen einem Metallring 114 und einer Scheibe 110 kann eine kondensatdichte Verbindung realisiert werden. Eine kondensatdichte Verbindung mag bedeuten, dass der Einpressring 114 so stark gegen eine Gehäusewand 101 des Gehäuses 120 an der Stelle 133 gepresst werden kann, dass im Wesentlichen kein Kondensat durch diese Pressung gelangen kann. Die Pressung ist dabei so ausgeführt, dass die Dichte nach der Norm IP67 erfüllt wird. Die Pressstellen 132, 133 sind als Presspassung oder Übermaßpassung so ausgeführt, dass eine Montage durch Pressung ermöglicht wird. D.h. die Schutzvorrichtung 100 wird im Wesentlichen nur durch die Presskraft der Wandeinrichtung 101 innerhalb des Hohlleiter-Antennensystems 120 gehalten.
  • Wie die Figuren Fig. 3 und Fig. 4 zeigen, kann beim Auflaminieren der Scheibe 110, 110a, 110b eine Formung der Sperrvorrichtung 110, 110a, 110b durchgeführt werden. Zur Formung wird die Scheibe in eine entsprechende Form gedrückt. Durch Formung ist eine kegelförmige Schutzvorrichtung 100a oder eine kugelförmige Schutzvorrichtung 100b ebenso herstellbar, wie eine (nicht dargestellte) linsenförmige Schutzvorrichtung. Durch diese Formen, beispielsweise die Kegel-, Kugel- oder Linsenform, können Mikrowellen in einem Hohlleiter 102 den Hohlleiter über die Schutzvorrichtung hinweg dämpfungsarm passieren.
  • Trotz einer vorhandenen Prozessabtrennungen (in Fig. 1 nicht dargestellt) und trotz anderer Schutzmaßnahmen, welche ein vom Bereich A in die Antenneneinrichtung 107 oder in das Innere 113 der Antenneneinrichtung 107 vordringendes Material oder Kondensat abhalten sollen, können geringe Mengen des Kondensats innerhalb des Hohlleiterantennensystems 120 entstehen, also innerhalb der Kombination des Hohlleiters 102 und der Antenneneinrichtung 107. Dieses Kondensat kann sowohl auf ein Messsignal Einfluss haben als auch eine schädigende Wirkung in einem HF-Modul erzeugen, welches in dem HF-Modul-Hohlraum 105 angeordnet ist, wenn es bis zu dem Modul vordringt. Insbesondere kann Kondensat, welches hinter einer (in Fig. 1 nicht dargestellten) Prozessabdeckung an der Antennenöffnung 134 im Antennenbereich 107 oder in der Antenneneinrichtung 107 entsteht, zu Messfehlern führen. Dagegen kann Kondensat, welches in den Hohlleiter 102, insbesondere im Inneren des Hohlleiters 112 entsteht und evtl. sogar zu dem HF-Modul in dem HF-Modul-Hohlraum 105 vordringt, zu einem Ausfall einer Messung führen. Die Diffusionssperre 100 oder Schutzvorrichtung 100, welche zusätzlich zu einer in Fig. 1 nicht dargestellten Prozessabtrennung oder Prozessabdeckung eingebaut wird, kann ein weiteres Aufsteigen von Flüssigkeit, Material, Kondensat oder eines Gases in Richtung des HF-Modul-Hohlraums 105 vom Bereich "A" weitestgehend verhindern und somit eine sichere Messung unterstützen. Die Schutzvorrichtung 100 ist parallel zu der Antennöffnung 134 und /oder parallel zu der Hohlleiteröffnung 106 angeordnet. Insbesondere sind die Längsachsen 103 der Schutzvorrichtung 100 parallel zu der Längsachse der Antennöffnung 134 und /oder parallel zu der Längsachse der Hohlleiteröffnung 106 angeordnet. Oder in anderen Worten ist die Fläche der Schutzvorrichtung 100 parallel zu der Fläche der Antennöffnung 134 und /oder parallel zu der Fläche der Hohlleiteröffnung 106 angeordnet.
  • Fig. 5 zeigt einen Querschnitt einer modularen Gehäusevorrichtung mit Schutzvorrichtung gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Gehäusevorrichtung 500 ist aus zwei voneinander abtrennbaren Elementen 502, 503 aufgebaut. Die Gehäuseeinrichtung 502, die den Hohlleiter 501 enthält, oder der Gehäuseadapter 502 ist auf der Gehäuseeinrichtung 503 angebracht, die die Antenneneinrichtung 507 enthält. Die Hohlleitergehäuseeinrichtung 502 oder der Gehäuseadapter 502 kann von der Antennengehäuseeinrichtung 503 mit der Antenneneinrichtung 507 getrennt werden. Der Gehäuseadapter 502 weist den HF-Modul-Hohlraum 504 auf und der Hohlleiter 501 ist aus zwei Hohlleitern 501a und 501b aufgebaut. Der HF-Modul-Hohlraum 504 kann ein HF-Modul aufnehmen (das HF-Modul ist in Fig. 5 nicht dargestellt). Der Hohlleiter 501a und der Hohlleiter 501b sind mittels des Exd-Trennelement 505 getrennt. Dieses Exd-Trennelement ist als Glasfenster ausgebildet. Das Exd-Trennelement ist ein zonentrennendes Element und teilt den Hohlleiter 501 in zwei voneinander getrennte Bereiche 501 a, 501 b auf
  • In dem Koppelbereich 506 gelangt der Gehäuseadapter 502 und die Gehäuseeinichtung 503 der Antenne in Kontakt. Zwischen der Hohlleitergehäuseeinrichtung 502 und der Antennengehäuseeinrichtung 503 ist die Schutzvorrichtung 508 angeordnet. Die Schutzvorrichtung 508 ist als Kondensatsperre ausgebildet und aus einem Stück als Drehteil gefertigt.
  • Fig. 5a zeigt eine einstückige Schutzvorrichtung 508 gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Es ist der einstückige und spaltfreie Aufbau zu erkennen, wobei die funktionalen Bereiche Befestigungseinrichtung 604, Schutzeinrichtung 609 und Auflagerfläche unterschieden werden können.
  • Fig. 6 zeigt einen Ausschnitt des Übergangsbereichs oder Koppelbereichs 506 der Fig. 5 gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Fig. 6 zeigt das trompetenformige Ende 501 c des Hohlleiters 501. Ferner ist die Gehäusewand oder Wandeinrichtung 601 der Gehäuseeinrichtung 502 dargestellt, in welche der Hohlleiter eingearbeitet ist. In die Gehäusewandeinrichtung 601 ist der Hohlleiter 501b, 501c als röhrenförmiger Abschnitt eingearbeitet. Der Hohlleiter 501c weist die Randfläche 602 auf. Diese Randfläche 602 kann mit der Auflagerfläche 603 der Sperreinrichtung 508 in Kontakt treten.
  • Mittels des Schnappverschluss 604, der die Befestigungseinrichtung 604 der Schutzvorrichtung 508 darstellt, wird die Schutzvorrichtung 508 an dem Hohlleiter 501 c befestigt, insbesondere an der Wandeinrichtung 502 oder Wandung 502 des Hohlleiters. Die Wandeinrichtung 502 des Hohlleiters 501c weist damit in dem Bereich des trompetenformigen Abschnitts 501c des Hohlleiters entsprechende Aufnahmen auf, in welche die als Bügel ausgebildeten Schnappeinrichtungen 604 in Eingriff gehen können. Die Bügel 604 oder die Befestigungseinrichtung 604 üben/übt eine Kraft aus, die in Richtung der Wand 502 des Hohlleiters gerichtet ist und hält so die Schutzvorrichtung 508 an dem Hohlleiter 501b, 501c. Der Druck auf die Wand 502 kann durch die Wnadeinrichtung 503 verstärkt werden. In anderen Worten verkapselt die Schutzvorrichtung 508 den Hohlleiter gegenüber einem Außenbereich. Die Schnappeinrichtung kann dafür sorgen, dass die Schutzvorrichtung 508 mit der Gehäusewand 503 der Antenneinriehtung zusammenwirkt. Durch das Aneinanderliegen entsprechender Flächen kann eine Dichtwirkung erreicht werden. Die Wandeinrichtung 502 weist einen Weiteren Hohlraum 530 auf.
  • Der Durchmesser des Hohlleiters 501 ist durch die Nutzfrequenz mit der das HF-Modul arbeitet festgelegt. Somit kann für unterschiedliche HF-Module jeweils ein anderes Antennen-Hohlleitersystem 120, 500 vorgesehen sein.
  • Die Schutzvorrichtung 508 ist als kegelförmige Schutzvorrichtung ausgebildet, so dass sich ein kegelförmiger Hohlraum 605 als Fortsetzung des trompetenförmigen Hohlraums 501c des Hohlleiters ergibt. Der kegelförmige Hohlraum 605 wird so gestaltet, dass die Schutzvorrichtung 508 eine gleichmäßige oder homogene Wandstärke ab der Auflagerfläche 603 aufweist.
  • Die Fig. 6 zeigt auch den Wandbereich 606, der an der Befestigungseinrichtung 604 anliegt. Dieser Wandbereich 606 befindet sich nahe des Koppelbereichs 506 der Antenneneinrichtung 503. Durch den Wandbereich 606 wird ein Druck auf die Befestigungseinrichtung 604 parallel zu der Hohlleiteröffnung 630, parallel zu der Auflagerfläche 603 und/oder parallel zu der Randfläche 602 ausgeübt. Der Druck kann stark ausfallen, da der Druck von der Wandeinrichtung 531 der Gehäuseeinrichtung 502 des Hohlleiters 501c aufgenommen wird. Die runde Form des Hohlleiters 501 c begünstigt eine hohe Kraftaufnahme. Durch die Presskräfte kann die Dichtwirkung eingestellt werden.
  • In den Wandbereich 606 der Antennengehäuseeinrichtung 503 ist die Antenne 507 oder der Antennenhohlleiter 507 eingearbeitet. Bei der Antenne 507 oder dem Antennenhohlleiter 507 kann es sich um eine Ausnehmung aus der Gehäusewandung 606 der Antennengehäuseeinrichtung 503 handeln, welche mit leitfähigem Material beschichtet ist. Die kegelförmige Sperreinrichtung 609 der kegelförmigen Schutzvorrichtung 508 ragt in die Antennenröhre 507 hinein.
  • Der Wandbereich 607 des Hohlleiterendes 501c ist von einem Wandbereich 608 der Antennenwand beabstandet. Die Beabstandung entsteht durch die Hohlleitergehäuseeinrichtung 502 bzw. deren Wandung 531, 631 und der Schutzvorrichtung 508, insbesondere deren Befestigungseinrichtung 604.
  • In dem Koppelbereich 506 überlappen sich die Gehäusewandung 531 des Gehäuseadapters 502 oder des Hohlleiters 501 und die Wandung 606 der Gehäuseeinrichtung 503 des Antennenbereichs 507. Somit ist es möglich, dass die Antennenwandung 606 eine Kraft auf die Befestigungseinrichtung 604 in Richtung des Hohlleiters 501c ausübt und den Übergang von dem Antennenbereich 507 in den Hohlleiter 501c im Wesentlichen versiegelt.
  • An einem unteren Ende, welches in Richtung eines Füllguts gerichtet ist, das in der Fig. 5 durch den Buchstaben "B" dargestellt ist, weist die Antenneneinrichtung 507 die Prozessabtrennung 509 auf. Die Prozessabtrennung 509 ist linsenförmig ausgestaltet und deckt die Antennenöffnung 510 ab, so dass im Wesentlichen kein direkter Übergang von dem Füllgutbereich "B" oder der Prozess-Bereich "B" in das Innere der Antenneneinrichtung 507 stattfinden kann. In Fig. 5 ist somit ein Füllstandradarantennensystem 500 mit Prozessabtrennung 509, Kondensatsperre 508 und Exd-Trennelement 505 dargestellt.
  • Fig. 7 zeigt die Hohlleitergchäusceinrichtung 502 oder den Gehäuseadapter 502 in einer Seitenansicht. Auf dem Gehäuseadapter 502 ist eine einstückig hergestellte Schutzvorrichtung 508 angeordnet, welche die Befestigungseinrichtung 604 und die Sperreinrichtung 609 aufweist. Die Sperreinrichtung 609 und die Befestigungseinrichtung 604 sind aus dem selben Material gefertigt.
  • Als Material für die Sperreinrichtung 100, 100a, 100b, 100c, 110a, 110b, 609 kann dielektrisch leitfähiges Material, beispielsweise PTFE, PEEK, PFA oder auch Elastomere, wie bei O-Ringen, verwendet werden. Auch FKM, FFKM und Silikon ist nutzbar. PFA kann sich gut für die Fertigung als ein Spritzgussteil eignen, also für die einteilige oder monolithische Fertigung. Durch die Anordnung der Sperrvorrichtung in dem Hohlleiters ist eine einfache Montage der Sperrvorrichtungen im Hohlleiters möglich. Insbesondere erlaubt die einstückige Ausgestaltung eine einfache Monatge.
  • Der Gehäuseadapter 502 ist ein Zylinderkörper mit einem spitz zulaufenden Endbereich 701. Dieser Endbereich 701 befindet sich im Bereich eines in Fig. 7 nicht dargestellten Hohlleiterendes 501c, im Inneren des Gehäuseadapters 502. Der Durchmesser des halsförmigen Endbereichs 701 oder Gehäusehalses 701 ist geringer als der Durchmesser des Gehäuseadapters, so dass sich eine flaschenförmige Form des Gehäuseadapters 502 ergibt. Der Gehäuseadapter 502 kann, wie in Fig. 5 und Fig. 6 dargestellt ist, mit einer Antennengehäuseeinrichtung 503 lösbar verbunden werden. So kann aus der kegelförmigen Sperreinrichtung 609 eine elektromagnetische Welle in Richtung der Kegelspitze aus dem Gehäuseadapter hinaus emittiert werden. Es ist auch möglich, eine elektromagnetische Welle durch die Sperreinrichtung 508 hindurch in entgegengesetzter Richtung zu der Kegelspitze der kegelförmigen Sperreinrichtung 609 zu empfangen und im Inneren des Gehäuseadapters in dem dort vorhandenen Hohlleitersystem 501 weiter zu transportieren. Die Kondensatsperre 508 oder Sperreinrichtung 508 verhindert das Eindringen von Feuchtigkeit und/oder von anderer Materie in das Innere des Gehäuseadapters 502. Der Hohlleiter 501 und die Antenneneinrichtung 507 sind im Wesentlichen hohl.
  • Fig. 8 zeigt eine Darstellung der S-Parameter über der Frequenz gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Insbesondere wird in Fig. 8 der das Reflexionsverhalten beschreibende Anpassparameter S11 dargestellt. Die Darstellung in der Fig. 8 bezieht sich auf das Hohlleiter-Antennensystem 500 der Fig. 5.
  • Bei der in dem Koordinatensystem 800 dargestellten Kurve 801 handelt es sich um eine Reflexionskurve, welche den an einer Schutzvorrichtung 100, 508 reflektierten Anteil einer elektromagnetischen Welle darstellt. Die Ordinate 802 zeigt eine Anpasskurve S11 in der Einheit dB, welche die negativen Werte von -50 dB bis 0 dB aufweist. In der Abszisse 803 ist die Frequenz in GHz dargestellt, welche von 74 GHz bis 84 GHz reicht. Es ist zu sehen, dass die Reflexionskurve 801 einen im Wesentlichen konstanten Verlauf aufweist.
  • Fig. 9 zeigt ein Fernfeld einer Antennencharakteristik eines Hohlleiter-Antennensystems 120, 505, welche mit einer Antenneneinrichtung 107, 507 erreicht werden kann. Die Darstellung in der Fig. 9 bezieht sich auf das Hohlleiter-Antennensystems 500 der Fig. 5. In dem Polarkoordinatensystem 900 ist in radialer Richtung die Feldstärke dargestellt und in polarer Richtung der Abstrahlwinkel. In anderen Worten ist in Fig. 9 die Längsachse 103, 103a des HohlleiterAntennensystems mit der Polarachse 901 bei +90 Grad dargestellt. Eine Sendewelle, die von dem HF-Modul in dem HF-Modul-Hohlraum 105 ausgestrahlt würde, würde sich in Fig. 9 in die Richtung zu der linken Seite bewegen. Es ist zu erkennen, dass sich in der Abstrahlrichtung, also nach links, eine Hauptkeule des Felddiagramms 902 ausbildet. Diese befindet sich ausgehend von einer Ursprungsachse 902 in einer Richtung um 90 Grad gedreht,
  • Ergänzend ist darauf hinzuweisen, dass "umfassend" und "aufweisend" 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.
    • Ausführungsbeispiele:
    1. 1. Eine Gehäusevorrichtung (120, 500), aufweisend:
      • einen Hohlleiter (501, 102), der für die Führung einer elektromagnetischen Welle mit einer vorgebbaren Wellenlänge ausgebildet ist und eine zu der Ausbreitungsrichtung einer von dem Hohlleiter geführten elektromagnetischen Welle im Wesentlichen senkrecht verlaufende Randfläche (131, 603) aufweist;
      • eine Wandeinrichtung (101, 606);
      • eine Schutzvorrichtung (100, 508) mit einer Auflagerfläche;
      • wobei die Wandeinrichtung (101, 606) eingerichtet ist, eine im Wesentlichen senkrecht zur Ausbreitungsrichtung der elektromagnetischen Welle wirkende Kraft aufzunehmen und/oder auszuüben;
      • wobei die Wandeinrichtung (101, 606) zumindest teilweise als eine Antenneneinrichtung (107, 503, 507) ausgebildet ist;
      • wobei die Antenneneinrichtung an einem Ende eine Prozessabtrennung (509) und/oder eine Füllung aufweist;
      • wobei die Schutzvorrichtung derart an einem Ende des Hohlleiters angeordnet ist, dass sie eine Kraft, die im Wesentlichen senkrecht zur Ausbreitungsrichtung der elektromagnetischen Welle gerichtet ist, aufnimmt und/oder ausübt, so dass die Auflagerfläche (109, 109a, 109b, 603) der Schutzvorrichtung (100, 508) mit der Randfläche (131, 602) des Hohlleiters Kontakt hält.
    2. 2. Gehäusevorrichtung (120, 500) nach Ausführungsbeispiel 1, wobei die Schutzvorrichtung (100, 508) weiter aufweist:
      • eine Befestigungseinrichtung (114, 604), zum Befestigen der Schutzvorrichtung (100, 508) an einem Ende des Hohlleiters (102, 501);
      • eine Sperreinrichtung (110, 110a, 110b, 609);
      • wobei die Sperreinrichtung (110, 110a, 110b, 609) eine vorgebbare Dichtwirkung aufweist; und
      • wobei die Sperreinrichtung (110, 110a, 110b, 609) zum im Wesentlichen ungedämpften Durchlassen der von dem Hohlleiter geführten elektromagnetischen Welle ausgebildet ist;
      • wobei die Sperreinrichtung (110, 110a, 110b, 609) eine Auflagerfläche (109, 109a, 109b, 603) aufweist, die von der Befestigungseinrichtung (114, 604) mit der Randfläche (131, 602) des Hohlleiters in im Wesentlichen direkten Kontakt gehalten wird;
      • wobei die Schutzvorrichtung (100, 508) eine senkrecht zur Auflagerfläche (109, 109a, 109b, 603) verlaufende Längsachse (103) aufweist;
      • wobei die Befestigungseinrichtung (114, 604) zum Aufnehmen von einer im Wesentlichen senkrecht zur Längsachse (103) wirkenden Kraft und/oder zum Ausüben von einer im Wesentlichen senkrecht zur Längsachse (103) wirkenden Kraft ausgebildet ist, um die Auflagerfläche (109, 109a, 109b, 603) mit der Randfläche (131, 602) des Hohlleiter in Kontakt zu halten.
    3. 3. Gehäusevorrichtung (120, 500) nach Ausführungsbeispiel 1 oder 2, wobei die Schutzvorrichtung einstückig ausgebildet ist.
    4. 4. Gehäusevorrichtung (120, 500) nach Ausführungsbeispiel 2 oder 3, wobei die Befestigungseinrichtung (114, 604) als Schnappverschluss ausgebildet ist.
    5. 5. Gehäusevorrichtung (120, 500) nach Ausführungsbeispiel 2 oder 3, wobei die Befestigungseinrichtung (114, 604) einen Einpressring (114) aufweist.
    6. 6. Gehäusevorrichtung (120, 500) nach Ausführungsbeispiel 5, wobei die Sperreinrichtung (110, 110a, 110b, 609) als Folie ausgebildet ist.
    7. 7. Gehäusevorrichtung (120, 500) nach einem der Ausfuhrungsbeispiele 1 bis 6, wobei die Schutzvorrichtung (100, 508) aus einem Material ausgebildet ist, welches ausgewählt ist, aus der Gruppe von Materialien bestehend aus einer dielektrischem Material, PFA, PTFE, PEEK, PFA, FKM, FFKM und Silicon.
    8. 8. Gehäusevorrichtung (120, 500) nach einem der Ausführungsbeispiele 5 bis 7, wobei der Einpressring (114) ein Edelstahlring ist;
      wobei die Folie (110, 110a, 110b), eine vorgebbare Dichtwirkung aufweist und für eine elektromagnetische Welle im Wesentlichen durchlässig ist;
      wobei der Edelstahlring zumindest zwei Öffnungen (200a, 200b) aufweist;
      wobei die Folie (110, 110a, 110b, 609) derart auf den Edelstahlring (114) auflaminiert ist, dass sie eine der beiden Öffnungen (200a, 200b) des Edelstahlrings abdichtet
    9. 9. Gehäusevorrichtimg (120, 500) nach einem der Ausführungsbeispiele 2 bis 8,
      wobei die Sperreinrichtung (110, 110a, 110b, 609) scheibenförmig, kegelförmig, linsenförmig und/oder kegelförmig ausgebildet ist.
    10. 10. Gehäusevorrichtung (120, 502) nach einem der Ausführungsbeispiele 1 bis 9,
      wobei die Antenneneinrichtung (107, 507) zur Führung und Strahlformung der von dem Hohlleiter empfangenen elektromagnetischen Welle ausgebildet ist;
      wobei die Schutzvorrichtung (100, 508) zwischen dem Hohlleiter und der Antenneneinrichtung (107, 507) angeordnet ist.
    11. 11. Gehäusevorrichtung (120, 502) nach einem der Ausführungsbeispiele 1 bis 10, wobei die Antenneneinrichtung (107, 507) von der Gehäusevorrichtung abtrennbar ist.
    12. 12. Gehäusevorrichtung (120, 502) nach einem der Ausführungsbeispiele 1 bis 11, wobei die Prozessabtrennung (509) und/oder die Füllung in einer Senderichtung der elektromagnetischen Welle betrachtet hinter der Schutzvorrichtung (100, 508) angeordnet ist.
    13. 13. Ein Feldgerät, aufweisend:
      • einen Sensor;
      • eine Gehäusevorrichtung (120, 502) nach einem der Ansprüche 1 bis 12;
      • wobei der Sensor zum Erzeugen und/oder zum Empfangen einer elektromagnetischen Welle ausgebildet ist.
    14. 14. Schutzvorrichtung (100, 508) für einen Hohlleiter (102, 501), der für die Führung einer elektromagnetischen Welle mit einer vorgebbaren Wellenlänge ausgebildet ist und eine zu der von dem Hohlleiter geführten elektromagnetischen Welle im Wesentlichen senkrecht verlaufende Randfläche (131, 602) aufweist, aufweisend:
      • eine Befestigungseinrichtung (114, 604), zum Befestigen der Schutzvorrichtung (100, 508) an einem Ende des Hohlleiters (102, 501);
      • eine Sperreinrichtung (110, 110a, 110b, 609);
      • wobei die Sperreinrichtung (110, 110a, 110b, 609) eine vorgebbare Dichtwirkung aufweist; und
      • wobei die Sperreinrichtung (110, 110a, 110b, 609) zum im Wesentlichen ungedämpften Durchlassen der von dem Hohlleiter geführten elektromagnetischen Welle ausgebildet ist;
      • wobei die Sperreinrichtung (110, 110a, 110b, 609) eine Auflagerfläche (109, 109a, 109b, 603) aufweist, die von der Befestigungseinrichtung (114, 604) mit der Randfläche (131, 602) des Hohlleiters in im Wesentlichen direkten Kontakt gehalten wird;
      • wobei die Schutzvorrichtung (100, 508) eine senkrecht zur Auflagerfläche (109, 109a, 109b, 603) verlaufende Längsachse (103) aufweist;
      • wobei die Befestigungseinrichtung (114, 604) zum Aufnehmen von einer im Wesentlichen senkrecht zur Längsachse (103) wirkenden Kraft und/oder zum Ausüben von einer im Wesentlichen senkrecht zur Längsachse (103) wirkenden Kraft ausgebildet ist, um die Auflagerfläche (109, 109a, 109b, 531) mit der Randfläche (131, 602) des Hohlleiters in Kontakt zu hatten.
    15. 15. Verfahren zum Herstellen einer Schutzvorrichtung, aufweisend:
      • Bereitstellen eines Edelstahlrings mit einem vorgebbaren Außendurchmesser;
      • Bereitstellen einer Folie, welche eine vorgebbare Dichtwirkung aufweist und für eine elektromagnetische Welle im Wesentlichen durchlässig ist;
      • Auflaminieren der Folie auf den Edelstahlring derart, dass zumindest eine der beiden Öffnungen des Edelstahlrings von der Folie abgedichtet wird;
      • Zuschneiden der Folie derart, dass sie mit dem Außendurchmesser des Edelstahlrings fluchtet.

Claims (9)

  1. Eine Gehäusevorrichtung (500), aufweisend:
    einen Hohlleiter (501), der für die Führung einer elektromagnetischen Welle mit einer vorgebbaren Wellenlänge ausgebildet ist und eine zu der Ausbreitungsrichtung einer von dem Hohlleiter geführten elektromagnetischen Welle im Wesentlichen senkrecht verlaufende Randfläche (603) aufweist;
    eine Wandeinrichtung (606);
    eine Schutzvorrichtung (508) mit einer Auflagefläche;
    wobei die Wandeinrichtung (606) eingerichtet ist, eine im Wesentlichen senkrecht zur Ausbreitungsrichtung der elektromagnetischen Welle wirkende Kraft aufzunehmen und/oder auszuüben;
    wobei die Wandeinrichtung (606) zumindest teilweise als eine Antenneneinrichtung (503, 507) ausgebildet ist, so dass der Hohlleiter in die Antenneneinrichtung übergeht, wobei die Antenneneinrichtung duch die Schutzvorrichtung von dem Hohlleiter abgetrennt ist;
    wobei die Antenneneinrichtung an einem Ende eine Prozessabtrennung (509) und/oder eine Füllung aufweist;
    wobei die Schutzvorrichtung derart an einem Ende (501c) des Hohlleiters angeordnet ist, dass sie eine Kraft, die im Wesentlichen senkrecht zur Ausbreitungsrichtung der elektromagnetischen Welle gerichtet ist, aufnimmt und/oder ausübt, so dass die Auflagernäche (603) der Schutzvorrichtung (508) mit der Randfläche (602) des Hohlleiters Kontakt hält;.
    wobei die Schutzvorrichtung zwischen dem Hohlleiter und der Antenneneinriehtung (507) angeordnet ist und einen Schnappverschluss (604) aufweist, zum Befestigen der Schutzvorrichtung an dem Ende des Hohlleiters; wobei ein Wandbereich der Wandeinrichtung (606) an dem Schnappverschluss anliegt.
  2. Gehäusevorrichtung (120, 500) nach Anspruch 1, wobei die Schutzvorrichtung (100, 508) weiter aufweist:
    eine Sperreinrichtung (609);
    wobei die Sperreinrichtung (609) eine vorgebbare Dichtwirkung aufweist; und
    wobei die Sperreinrichtung (609) zum im Wesentlichen ungedämpften Durchlassen der von dem Hohlleiter geführten elektromagnetischen Welle ausgebildet ist;
    wobei die Sperreinrichtung (609) eine Auflagerfläche (603) aufweist, die von der Befestigungseinrichtung (604) mit der Randfläche (602) des Hohlleiters in im Wesentlichen direkten Kontakt gehalten wird;
    wobei die Schutzvorrichtung (508) eine senkrecht zur Auflagerfläche (603) verlaufende Längsachse (103) aufweist;
    wobei die Befestigungseinrichtung (604) zum Aufnehmen von einer im Wesentlichen senkrecht zur Längsachse (103) wirkenden Kraft und/oder zum Ausüben von einer im Wesentlichen senkrecht zur Längsachse (103) wirkenden Kraft ausgebildet ist, um die Auflagerfläche (603) mit der Randfläche (602) des Hohlleiters in Kontakt zu halten.
  3. Gehäusevorrichtung (120, 500) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Schutzvorrichtung einstückig ausgebildet ist.
  4. Gehäusevorrichtung (120, 500) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Schutzvorrichtung (100, 508) aus einem Material ausgebildet ist, welches ausgewählt ist, aus der Gruppe von Materialien bestehend aus einem dielektrischem Material, PFA, PTFE, PEEK, PFA, FKM, FFKM und Silicon.
  5. Gehäusevorrichtung (500) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei die Sperreinrichtung (609) scheibenförmig, kegelförmig, linsenförmig und/oder kugelförmig ausgebildet ist.
  6. Gehäusevorrichtung (502) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Antenneneinrichtung (507) zur Führung und Strahlformung der von dem Hohlleiter empfangenen elektromagnetischen Welle ausgebildet ist.
  7. Gehäusevorrichtung (502) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Antenneneinrichtung (507) von der Gehäusevorrichtung abtrennbar ist.
  8. Gehäusevorrichtung (502) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Prozessabtrennung (509) und/oder die Füllung in einer Senderichtung der elektromagnetischen Welle betrachtet hinter der Schutzvorrichtung (508) angeordnet ist.
  9. Ein Feldgerät, aufweisend:
    einen Sensor;
    eine Gehäusevorrichtung (502) nach einem der Ansprüche 1 bis 8;
    wobei der Sensor zum Erzeugen und/oder zum Empfangen einer elektromagnetischen Welle ausgebildet ist.
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