EP3149801B1 - Antennenanordnung - Google Patents

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EP3149801B1
EP3149801B1 EP14729255.1A EP14729255A EP3149801B1 EP 3149801 B1 EP3149801 B1 EP 3149801B1 EP 14729255 A EP14729255 A EP 14729255A EP 3149801 B1 EP3149801 B1 EP 3149801B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
antenna
fastening device
clamping
assembly
mount
Prior art date
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Active
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EP14729255.1A
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English (en)
French (fr)
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EP3149801A1 (de
Inventor
Josef Fehrenbach
Daniel Schultheiss
Fritz Lenk
Klaus Kienzle
Jürgen Motzer
Thomas Deck
Johannes Falk
Jürgen SKOWAISA
Clemens Hengstler
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Vega Grieshaber KG
Original Assignee
Vega Grieshaber KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Vega Grieshaber KG filed Critical Vega Grieshaber KG
Publication of EP3149801A1 publication Critical patent/EP3149801A1/de
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Publication of EP3149801B1 publication Critical patent/EP3149801B1/de
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/12—Supports; Mounting means
    • H01Q1/1207—Supports; Mounting means for fastening a rigid aerial element
    • H01Q1/1221—Supports; Mounting means for fastening a rigid aerial element onto a wall
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/12—Supports; Mounting means
    • H01Q1/1207—Supports; Mounting means for fastening a rigid aerial element
    • H01Q1/1214—Supports; Mounting means for fastening a rigid aerial element through a wall
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/12—Supports; Mounting means
    • H01Q1/125—Means for positioning
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/12—Supports; Mounting means
    • H01Q1/22—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles
    • H01Q1/225—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles used in level-measurement devices, e.g. for level gauge measurement
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q21/00—Antenna arrays or systems

Definitions

  • the present invention relates to an antenna arrangement for a measuring device according to the preamble of patent claim 1.
  • antenna arrangements for measuring devices are known from the prior art with an antenna, with an antenna front edge, an antenna holder for pivotably fastening the antenna to a fastening device for arranging the antenna arrangement on a container, the antenna holder being connected to the fastening device by means of a clamp arrangement.
  • Such arrangements are, for example, from EP 1 615 007 B1 known to the applicant.
  • Measuring devices for determining a fill level or a limit level of a medium in a container are known from the prior art. Such an antenna arrangement, which enables a measuring device to be attached in a pivotable manner to the container, is disclosed in the applicant's above-mentioned patent specification.
  • Various other non-contact level gauges are also available, which are based, for example, on the ultrasonic principle and/or the radar principle and/or the microwave principle.
  • Corresponding filling level measuring devices are installed in a container cover and above a maximum expected filling level of the medium in the container and transmit measuring signals in the direction of the medium inside the container. The measurement signals are reflected on a surface of the medium to the measuring device and detected in it. A fill level of the medium in the container can then be determined from a transit time of the reflected measurement signals.
  • Limit level measuring devices are also known from the prior art, which are mounted at the height of a level to be detected and detect when this level is exceeded.
  • the measurement signals sent it is necessary for the measurement signals sent to be aligned, for example, to the maximum of a material cone or to the minimum of the discharge cone. It may also be necessary to blast past any vessel installations. To do this, it is necessary to swivel the device.
  • a so-called spherical socket is used here, which is arranged in the region of a wave adapter on a waveguide for coupling a measurement signal into a parabolic antenna.
  • An antenna arrangement according to the invention for a measuring device has an antenna with an antenna front edge, the antenna being designed as a horn, parabolic or planar antenna, with an antenna mount for pivotably fastening the antenna to a fastening device for arranging the antenna arrangement, e.g. on a container or on a holder, for example, is provided above a heap of bulk goods and wherein the antenna arrangement is connected to the fastening device by means of a clamping arrangement.
  • the antenna mount is designed as a spherical layer of a sphere, the spherical layer having top and bottom surfaces running parallel to one another and containing the center point of the sphere. According to the invention, the radiating surface is arranged within the layer of spheres.
  • the radiating surface of the antenna is understood to mean a surface which is aligned perpendicularly to the main direction of radiation of the antenna and which geometrically delimits the antenna in the main direction of radiation towards the front.
  • this is, for example, the area defined by a peripheral edge of the antenna horn
  • parabolic antenna it is the area defined by the peripheral edge of the parabolic mirror
  • planar antenna it is the plane of the radiating elements.
  • a spherical layer within the meaning of the present application is a section of a sphere delimited by two plane-parallel surfaces, with both surfaces, which are also referred to below as top surface and bottom surface, intersecting the sphere.
  • the configuration mentioned above makes it possible to pivot the antenna of the antenna arrangement according to the invention in the fastening device without requiring additional space inside the container.
  • the antenna arrangement according to the invention it is possible for the antenna arrangement according to the invention to be universal to be used and in particular to be mounted in pipes or sockets that do not offer lateral space for swiveling the antenna inside the container.
  • a particularly simple fastening of the antenna arrangement to the fastening device results when the clamping arrangement is formed by the interaction of a clamping flange with a fastening device.
  • a particularly simple configuration of such a clamping arrangement is achieved if the fastening device and/or the clamping flange each have a recess for the antenna mount, the inner surface of which is correspondingly, preferably at least partially conical or spherical segment-shaped.
  • a conical or spherical segment-shaped design of the respective opening in the fastening device which can be designed, for example, as a clamping or screw-in flange for fastening the antenna arrangement to a container, and the clamping flange ensures that the antenna holder is held in the clamping arrangement in a sealing and pivotable manner and is fixed by it can be. In particular, it is possible in this way to align the antenna without detaching or loosening the fastening device from the container.
  • the antenna mount has a limit stop for limiting a maximum pivoting angle of the antenna.
  • the pivot angle of the antenna is understood in the present application, the angle by which the antenna relative to a Perpendicular can be pivoted on a surface of the fastening device.
  • a corresponding limit stop is preferably arranged on the outside of the antenna mount and can be designed, for example, as a circumferential web that preferably extends in the radial direction of the ball.
  • Such a limit stop in particular prevents the antenna mount from being adjusted beyond a maximum permissible pivoting angle.
  • a maximum permissible pivoting angle can be specified, for example, in that when pivoting beyond the angle, sealing is no longer guaranteed or the functionality of the antenna would be impaired.
  • Such an impairment of the functionality of the antenna can be caused, for example, by the fact that a measurement signal emitted by the antenna would then no longer be radiated into the interior of the container but in the direction of the fastening device.
  • the maximum swivel angle should not be more than 25°. In particular, it can be useful to limit the maximum pivoting angle to 15°, preferably 10°.
  • the height of the spherical layer is preferably between 1/2 and 1/4 of a diameter of the sphere.
  • Such a configuration makes available a sufficiently large surface area of the spherical layer, which, in cooperation with the clamping arrangement, enables pivoting and sealing.
  • the center point of the sphere is preferably located in the center of the spherical layer in the main direction of radiation of the antenna. A good clamping of the antenna holder in the clamping arrangement is thus ensured and a good possibility of adjustment is created.
  • the radiating surface of the antenna is preferably located in front of the center in the main direction of radiation of the antenna, since this ensures that the antenna does not radiate into the material of the fastening device but into the interior of the container even when it is pivoted relative to the fastening device.
  • the clamping arrangement has sealing devices which can be in the form of an O-ring, for example.
  • the sealing device can be arranged, for example, between the fastening device and the clamping flange and can act on the antenna mount, so that the sealing device exerts both a sealing and a clamping effect.
  • figure 1 shows a first exemplary embodiment of an antenna arrangement 1 with an antenna 3 which, according to the exemplary embodiment in figure 1 is designed as a horn antenna.
  • a radiating surface 5 of the horn antenna 3 is in figure 1 illustrated embodiment defined by a front edge of the antenna horn and aligned perpendicular to a main emission direction A of the horn antenna 3.
  • the horn antenna 3 is closed at the front by a lens 31, which, however, is an optional component.
  • the horn antenna 3 is fed via a waveguide 30 with a measurement signal generated in measurement electronics 4 .
  • the waveguide can also be partially or completely filled with a dielectric (for example PP or PTFE).
  • the horn antenna 3 is designed in one piece with an antenna holder 7, which is designed in a front region of the antenna 3 in the main direction of emission A.
  • the antenna mount 7 is in the form of a layer of spheres.
  • a layer of a sphere is understood to be a section of a sphere delimited by two plane-parallel surfaces, with both surfaces, which are also referred to below as the top surface and bottom surface, intersecting the sphere.
  • the antenna mount 7 is formed by a clamping arrangement 11, which in the present exemplary embodiment is formed by the interaction of a clamping flange 13 with a fastening device 9 is held.
  • the fastening device 9 can be designed as a flange by means of which the antenna arrangement 1 can be fastened to a container.
  • a configuration as a screw-in flange or welding flange is also conceivable.
  • the clamping flange 13 is connected to the fastening device 9 by means of clamping screws 14 .
  • the clamping flange 13 is stretched in the direction of the fastening device 9 and the antenna mount 7 is thus fixed relative to it.
  • Both the clamping flange 13 and the fastening device 9 have recesses corresponding to the antenna holder 7, in which the antenna holder is arranged. It is decisive for the generation of a clamping effect that both the clamping flange 13 and the fastening device 9 encompass the antenna mount 7 .
  • encompassing means that a maximum diameter of a recess formed by the clamping flange 13 and the fastening device 9 lies within the arrangement.
  • this is designed in such a way that a center point M of the sphere on which the spherical section of the antenna mount 7 is based sits in the spherical layer of the antenna mount 7 .
  • a height h of the antenna mount is approximately 1/3 of a diameter of the sphere on which it is based.
  • figure 2 shows a second embodiment of an antenna arrangement 1, wherein the antenna 3 in the in figure 2 illustrated embodiment as a planar antenna with a plurality juxtaposed patch elements 32 is configured.
  • the radiating surface 5 of the antenna 3 is defined by the plane in which the patch elements 32 are arranged. Otherwise it differs in figure 2 illustrated embodiment of the embodiment figure 1 only because the antenna 3 is designed as a planar antenna, the antenna 3 is fed not via a waveguide 30 but via a supply line 33 which connects the planar antenna 3 to the measurement electronics 4 .
  • a cover of the planar antenna can be provided.
  • FIG 3 shows a detail enlargement from the Figures 1 and 2 , in which the interaction of the clamping flange 13 with the fastening device 9 and the resulting clamping effect on the antenna mount 7 can be seen particularly well.
  • the clamping flange 13 is connected to the fastening device 9 via clamping screws 14, so that the antenna holder 7 can be pivoted without detaching the fastening device 9 from the container.
  • a limit stop 16 is also shown, which limits a maximum pivoting angle ⁇ of the antenna mount 7 relative to the clamping arrangement 11 .
  • the limit stop 16 is designed as a circumferential web which is formed onto the antenna mount 7 and runs in the radial direction.
  • sealing device 18 between the clamping flange 13 and the fastening device 9 is arranged in such a way that a sealing and clamping effect on the antenna mount 7 is brought about.
  • the sealing device 18 which is designed as an O-ring in the present exemplary embodiment, is arranged adjacent to the antenna mount 7 on a circumferential step of the fastening device 9 .
  • the clamping flange 13 has a web that is designed to correspond to this circumferential step, which web exerts additional pressure on the sealing device 18 and thus compresses it, so that an improved sealing effect is achieved.
  • FIG 12 shows a bottom plan view of the assembly Figure 1 or Figure 2 .
  • figure 4 instead shows flushing nozzles 20 provided in the antenna mount 7.
  • the flushing nozzles 20 are designed and arranged in such a way that they generate an air flow for cleaning and cooling the antenna 3 which, starting from the flushing nozzles 20, is directed radially inwards.
  • six individual flushing nozzles 20 are shown, although configurations with more or fewer flushing nozzles or a circumferential flushing channel for generating an air stream flowing over the antenna are also conceivable.
  • the rinsing nozzles are arranged in such a way that the lens 31 is cleaned of dirt.

Landscapes

  • Aerials With Secondary Devices (AREA)
  • Support Of Aerials (AREA)

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Antennenanordnung für ein Messgerät gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
  • Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Antennenanordnungen für Messgeräte mit einer Antenne, mit einer Antennenvorderkante, einer Antennenhalterung zur schwenkbaren Befestigung der Antenne an einer Befestigungsvorrichtung zur Anordnung der Antennenanordnung an einem Behälter bekannt, wobei die Antennenhalterung mittels einer Klemmanordnung mit der Befestigungsvorrichtung verbunden ist. Derartige Anordnungen sind beispielsweise aus der EP 1 615 007 B1 der Anmelderin bekannt.
  • Messgeräte zur Bestimmung eines Füllstands oder eines Grenzstands eines Mediums in einem Behälter ist aus dem Stand der Technik bekannt. Eine solche Antennenanordnung, die eine schwenkbare Befestigung eines Messgeräts an dem Behälter ermöglicht ist in der oben genannten Patentschrift der Anmelderin offenbart. Es sind außerdem verschiedene andere berührungslos arbeitende Füllstandsmessgeräte erhältlich, die beispielsweise auf dem Ultraschallprinzip und/oder dem Radarprinzip und/oder dem Mikrowellenprinzip basieren. Entsprechende Füllstandsmessgeräte werden in einem Behälterdeckel und oberhalb eines maximal zu erwartenden Füllstands des Mediums in dem Behälter montiert und senden im Inneren des Behälters Messsignale in Richtung des Mediums. An einer Oberfläche des Mediums werden die Messsignale zum Messgerät reflektiert und in diesem detektiert. Aus einer Laufzeit der reflektierten Messsignale kann dann ein Füllstand des Mediums in dem Behälter ermittelt werden.
  • Nach dem Stand der Technik sind außerdem Grenzstandsmessgeräte bekannt, die in Höhe eines zu detektierenden Füllstandes montiert werden und ein Überschreiten dieses Füllstandes detektieren.
  • Insbesondere bei der Detektion von Füll- oder Grenzständen von Schüttgütern ist es notwendig, dass die ausgesandten Messsignale beispielsweise auf das Maximum eines Schüttkegels oder auf das Minimum des Abzugskegels ausgerichtet werden. Auch kann es notwendig sein an irgendwelchen Behältereinbauten vorbeizustrahlen. Hierzu ist es notwendig das Gerät zu schwenken.
  • Bei den aus dem Stand der Technik bekannten Antennenanordnungen der Anmelderin wird hier auf einen sogenannten Kugelstutzen zurückgegriffen, der im Bereich eines Wellenadapters an einem Hohlleiter zur Einkopplung eines Messsignals in eine Parabolantenne angeordnet ist.
  • Aus GB 1 008 492 A oder US 3,241,144 A sind Teleskopantennen bekannt, die durch eine Kugel hindurchführen, wobei die Kugel an einer entsprechenden Befestigungsvorrichtung schwenkbar befestigt ist.
  • An der aus dem Stand der Technik bekannten Anordnung wird es als nachteilig empfunden, dass bei dieser die Antenne weit ins Behälterinnere ragt und daher bei einer Anpassung eine Ausrichtung der Antenne einen großen Schwenkbereich im Inneren des Behälters in Anspruch nimmt. Insbesondere bei einer Anordnung der Antenne in Rohren oder Stutzen kann dies eine Verwendung solcher Antennen erschweren oder unmöglich machen.
  • Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine aus dem Stand der Technik bekannte Antennenanordnung derart weiterzubilden, dass diese Probleme nicht mehr auftreten.
  • Diese Aufgabe wird durch eine Antennenanordnung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Patentansprüchen wiedergegeben.
  • Eine erfindungsgemäße Antennenanordnung für ein Messgerät weist eine Antenne mit einer Antennenvorderkante auf, wobei die Antenne als Horn-, Parabol- oder Planarantenne ausgebildet ist, wobei eine Antennenhalterung zur schwenkbaren Befestigung der Antenne an einer Befestigungsvorrichtung zur Anordnung der Antennenanordnung bspw. an einem Behälter oder an einer Halterung bspw. über einer Schüttguthalde vorgesehen ist und wobei die Antennenanordnung mittels einer Klemmanordnung mit der Befestigungsvorrichtung verbunden ist. Die Antennenhalterung ist als Kugelschicht einer Kugel ausgebildet, wobei die Kugelschicht zueinander parallel verlaufende Deck- und Bodenflächen aufweist und den Mittelpunkt der Kugel enthält. Erfindungsgemäß ist die Abstrahlfläche innerhalb der Kugelschicht angeordnet.
  • Als Abstrahlfläche der Antenne wird in der vorliegenden Anmeldung eine senkrecht zur Hauptabstrahlrichtung der Antenne ausgerichtete Fläche verstanden, die die Antenne in Hauptabstrahlrichtung geometrisch nach vorne hin begrenzt. Bei einer Hornantenne ist dies beispielsweise die durch einen umlaufenden Rand des Antennenhorns definierte Fläche bei einer Parabolantenne die durch den umlaufenden Rand des Parabolspiegels definierte Fläche und bei einer Planarantenne die Ebene der Strahlerelemente.
  • Eine Kugelschicht im Sinne der vorliegenden Anmeldung ist ein durch zwei planparallele Flächen begrenzter Abschnitt einer Kugel, wobei beide Flächen, die nachfolgend auch als Deckfläche und Bodenfläche bezeichnet werden die Kugel schneiden.
  • Durch die oben genannte Ausgestaltung ist es möglich, die Antenne der erfindungsgemäßen Antennenanordnung in der Befestigungsvorrichtung zu schwenken, ohne dass im Behälterinneren ein zusätzlicher Platzbedarf notwendig wäre. Es ist auf diese Weise möglich, die erfindungsgemäße Antennenanordnung universell einzusetzen und insbesondere in Rohren oder Stutzen zu montieren, die keinen seitlichen Raum für ein Schwenken der Antenne im Inneren des Behälters bieten.
  • Eine besonders einfache Befestigung der Antennenanordnung an der Befestigungsvorrichtung ergibt sich, wenn die Klemmanordnung durch Zusammenwirken eines Klemmflansches mit einer Befestigungsvorrichtung gebildet ist.
  • Eine besonders einfache Ausgestaltung einer solchen Klemmanordnung wird erreicht, wenn die Befestigungsvorrichtung und/oder der Klemmflansch jeweils eine Ausnehmung für die Antennenhalterung aufweisen, deren Innenfläche korrespondierend, bevorzugt wenigstens abschnittsweise konisch oder kugelsegmentförmig ausgestaltet ist.
  • Durch eine konische oder kugelsegmentförmige Ausgestaltung der jeweiligen Öffnung in der Befestigungsvorrichtung, die beispielsweise als Klemm- oder Einschraubflansch zur Befestigung der Antennenanordnung an einem Behälter ausgestaltet sein kann und dem Klemmflansch wird erreicht, dass die Antennenhalterung abdichtend und schwenkbar in der Klemmanordnung gehaltert und durch diese festgelegt werden kann. Insbesondere ist es auf diese Weise möglich, eine Ausrichtung der Antenne zu bewerkstelligen ohne die Befestigungsvorrichtung von dem Behälter zu lösen oder diese zu lockern.
  • In einer bevorzugten Ausgestaltungsform weist die Antennenhalterung einen Begrenzungsanschlag zur Begrenzung eines maximalen Schwenkwinkels der Antenne auf.
  • Als Schwenkwinkel der Antenne wird in der vorliegenden Anmeldung der Winkel verstanden, um den die Antenne relativ zu einer Lotrechten auf eine Oberfläche der Befestigungsvorrichtung verschwenkbar ist.
  • Ein entsprechender Begrenzungsanschlag ist vorzugsweise außenseitig an der Antennenhalterung angeordnet und kann beispielsweise als umlaufender, sich vorzugsweise in radialer Richtung der Kugel erstreckender Steg ausgebildet sein. Durch einen solchen Begrenzungsanschlag wird insbesondere verhindert, dass die Antennenhalterung über einen maximal zulässigen Schwenkwinkel hinaus verstellt wird. Ein solcher maximal zulässiger Schwenkwinkel kann beispielsweise dadurch vorgegeben sein, dass bei einem Verschwenken über den Winkel hinaus eine Dichtigkeit nicht mehr gewährleistet oder eine Funktionstüchtigkeit der Antenne beeinträchtigt würde. Eine solche Beeinträchtigung der Funktionstüchtigkeit der Antenne kann beispielsweise dadurch hervorgerufen werden, dass ein von der Antenne ausgesandtes Messsignal dann nicht mehr ins Behälterinnere sondern in Richtung der Befestigungsvorrichtung abgestrahlt würde.
  • Aus praktischen Erwägungen sollte der maximale Schwenkwinkel nicht mehr als 25° betragen. Insbesondere kann es sinnvoll sein, den maximalen Schwenkwinkel auf 15°, vorzugsweise 10° zu beschränken.
  • Um insbesondere im Hinblick auf eine Stabilität und Dichtigkeit der Antennenanordnung bei einem Verschwenken der Antenne ausreichend Möglichkeiten zu schaffen beträgt eine Höhe der Kugelschicht vorzugsweise zwischen ½ und ¼ eines Durchmessers der Kugel. Durch eine derartige Ausgestaltung wird eine ausreichend große Mantelfläche der Kugelschicht zur Verfügung gestellt, die in Zusammenwirkung mit der Klemmanordnung ein Verschwenken und eine Abdichtung ermöglicht.
  • Vorzugsweise sitzt der Mittelpunkt der Kugel in Hauptabstrahlrichtung der Antenne mittig in der Kugelschicht. Es wird so eine gute Klemmung der Antennenhalterung in der Klemmanordnung gewährleistet und eine gute Verstellmöglichkeit geschaffen.
  • Die Abstrahlfläche der Antenne sitzt in Hauptabstrahlrichtung der Antenne vorzugsweise vor dem Mittelpunkt, da auf diese Weise erreicht wird, dass die Antenne auch bei einer Verschwenkung relativ zur Befestigungsvorrichtung nicht in das Material der Befestigungsvorrichtung hinein sondern ins Behälterinnere abstrahlt.
  • In einer Weiterbildung der Antennenanordnung weist die Klemmanordnung Dichtvorrichtungen auf, die beispielsweise als O-Ring ausgebildet sein kann. Die Dichtvorrichtung kann beispielsweise zwischen der Befestigungsvorrichtung und dem Klemmflansch angeordnet sein und auf die Antennenhalterung wirken, so dass durch die Dichtvorrichtung sowohl eine Dicht- als auch eine Klemmwirkung ausgeübt wird.
  • Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren eingehend erläutert. Es zeigen:
    • Figur 1
    ein erstes Ausführungsbeispiel einer Antennenanordnung mit einer Hornantenne,
    Figur 2
    ein zweites Ausführungsbeispiel einer Antennenanordnung mit einer Planarantenne,
    Figur 3
    eine Ausschnittsvergrößerung aus den Figuren 1 und 2, und
    Figur 4
    eine Draufsicht von unten auf das Ausführungsbeispiel gemäß Figur 2.
  • Figur 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer Antennenanordnung 1 mit einer Antenne 3, die gemäß dem Ausführungsbeispiel in Figur 1 als Hornantenne ausgestaltet ist.
  • Eine Abstrahlfläche 5 der Hornantenne 3 ist in dem in Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel durch eine Vorderkante des Antennenhorns definiert und senkrecht zu einer Hauptabstrahlrichtung A der Hornantenne 3 ausgerichtet. Die Hornantenne 3 ist vorderseitig durch eine Linse 31 verschlossen, die jedoch ein optionales Bauteil darstellt. Rückseitig wird die Hornantenne 3 über einen Hohlleiter 30 mit einem in einer Messelektronik 4 erzeugter Messsignal gespeist. Der Hohlleiter kann alternativ oder zusätzlich auch teilweise oder komplett mit einem Dielektrikum (beispielsweise PP oder PTFE) gefüllt sein.
  • Die Hornantenne 3 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel einstückig mit einer Antennenhalterung 7 ausgebildet, die in einem in Hauptabstrahlrichtung A vorderen Bereich der Antenne 3 ausgebildet ist. Die Antennenhalterung 7 ist in Form einer Kugelschicht ausgebildet.
  • Als Kugelschicht wird in der vorliegenden Anmeldung ein durch zwei planparallele Flächen begrenzter Abschnitt einer Kugel verstanden, wobei beide Flächen, die nachfolgend auch als Deckfläche und Bodenfläche bezeichnet werden die Kugel schneiden.
  • Die Antennenhalterung 7 ist über eine Klemmanordnung 11, die im vorliegenden Ausführungsbeispiel durch Zusammenwirken eines Klemmflansches 13 mit einer Befestigungsvorrichtung 9 gebildet ist, gehaltert. Die Befestigungsvorrichtung 9 kann, wie vorliegend dargestellt als Flansch mittels dessen die Antennenanordnung 1 an einem Behälter befestigbar ist, ausgebildet sein. Alternativ zu der in Figur 1 dargestellten Ausführung als Klemmflansch ist auch eine Ausgestaltung als Einschraubflansch oder Schweißflansch denkbar.
  • Der Klemmflansch 13 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel mittels Klemmschrauben 14 mit der Befestigungsvorrichtung 9 verbunden. Durch ein Festziehen der Klemmschrauben 14 wird der Klemmflansch 13 in Richtung der Befestigungsvorrichtung 9 gespannt und somit die Antennenhalterung 7 relativ zu dieser festgelegt. Sowohl der Klemmflansch 13 als auch die Befestigungsvorrichtung 9 weisen korrespondierend zu der Antennenhalterung 7 ausgebildete Ausnehmungen auf, in denen diese angeordnet ist. Ausschlaggebend für die Erzeugung einer Klemmwirkung ist, dass sowohl der Klemmflansch 13 als auch die Befestigungsvorrichtung 9 die Antennenhalterung 7 umfassen. Mit Umfassen ist im vorliegenden Fall gemeint, dass ein maximaler Durchmesser einer durch den Klemmflansch 13 und die Befestigungsvorrichtung 9 gebildeten Ausnehmung innerhalb der Anordnung liegt.
  • Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist dieses so ausgestaltet, dass ein Mittelpunkt M der dem Kugelabschnitt der Antennenhalterung 7 zugrunde liegenden Kugel in der Kugelschicht der Antennenhalterung 7 sitzt. Eine Höhe h der Antennenhalterung beträgt im vorliegenden Ausführungsbeispiel etwa 1/3 eines Durchmessers der zugrundeliegenden Kugel.
  • Figur 2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel einer Antennenanordnung 1, wobei die Antenne 3 in dem in Figur 2 dargestellten Ausführungsbeispiel als Planarantenne mit einer Mehrzahl nebeneinander angeordneter Patchelemente 32 ausgestaltet ist. Dem in Figur 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist damit die Abstrahlfläche 5 der Antenne 3 durch die Ebene, in der die Patchelemente 32 angeordnet sind, definiert. Ansonsten unterscheidet sich das in Figur 2 dargestellte Ausführungsbeispiel von dem Ausführungsbeispiel aus Figur 1 nur noch dadurch, dass entsprechende Ausbildung der Antenne 3 als Planarantenne eine Speisung der Antenne 3 nicht über einen Hohlleiter 30 sondern über eine Versorgungsleitung 33, die die Planarantenne 3 mit der Messelektronik 4 verbindet, erfolgt.
  • Es sei an dieser Stelle erwähnt, dass auch in dem in Figur 2 dargestellten Ausführungsbeispiel eine Abdeckung der Planarantenne vorgesehen sein kann.
  • Figur 3 zeigt eine Ausschnittsvergrößerung aus den Figuren 1 und 2, in der besonders gut das Zusammenwirken des Klemmflanschs 13 mit der Befestigungsvorrichtung 9 die dadurch erzielte Klemmwirkung auf die Antennenhalterung 7 zu erkennen ist. Wie bereits erläutert ist der Klemmflansch 13 über Klemmschrauben 14 mit der Befestigungsvorrichtung 9 verbunden, so dass ein Schwenken der Antennenhalterung 7 ohne ein Lösen der Befestigungsvorrichtung 9 von dem Behälter ermöglicht wird. In Figur 3 ist außerdem ein Begrenzungsanschlag 16 dargestellt, der einen maximalen Schwenkwinkel α der Antennenhalterung 7 relativ zu der Klemmanordnung 11 begrenzt. Der Begrenzungsanschlag 16 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel als ein an der Antennenhalterung 7 angeformter und in Radialrichtung verlaufender umlaufender Steg ausgebildet.
  • Ferner ist in Figur 3 eine in den Figuren 1 und 2 der Übersichtlichkeit wegen nicht dargestellte Dichtvorrichtung 18 gezeigt, die zwischen dem Klemmflansch 13 und der Befestigungsvorrichtung 9 derart angeordnet ist, dass eine Dicht- und Klemmwirkung auf die Antennenhalterung 7 hervorgerufen wird. Die Dichtvorrichtung 18, die im vorliegenden Ausführungsbeispiel als O-Ring ausgebildet ist, ist dafür an die Antennenhalterung 7 angrenzend an einer umlaufenden Stufe der Befestigungsvorrichtung 9 angeordnet. Der Klemmflansch 13 weist einen korrespondierend zu dieser umlaufenden Stufe ausgebildeten Steg auf, der einen zusätzlichen Druck auf die Dichtvorrichtung 18 ausübt und diese damit komprimiert, so dass eine verbesserte Dichtwirkung erreicht wird.
  • Figur 4 zeigt eine Draufsicht von unten auf die Anordnung aus Figur 1 oder Figur 2. In der in Figur 4 dargestellten Abbildung sind die einzelnen Patchelemente 32 aus Figur 2der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt. Figur 4 zeigt stattdessen Spüldüsen 20, die in der Antennenhalterung 7 vorgesehen sind. Die Spüldüsen 20 sind derart ausgestaltet und angeordnet, dass sie einen Luftstrom zur Reinigung und Kühlung der Antenne 3 erzeugen, der ausgehend von den Spüldüsen 20 radial nach innen gerichtet ist. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind sechs einzelne Spüldüsen 20 gezeigt, wobei aber auch Ausgestaltungsformen mit mehr oder weniger Spüldüsen oder einem umlaufend ausgebildeten Spülkanal zur Erzeugung eines über die Antenne strömenden Luftstroms denkbar sind.
  • Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1 sind die Spüldüsen derart angeordnet, dass die Linse 31 von Verschmutzungen gereinigt wird.
  • Es sei an dieser Stelle darauf hingewiesen, dass zusätzlich zu den in Figur 1 und 2 dargestellten Ausgestaltungsbeispiel mit einer Antenne und einer Planarantenne auch weitere Antennenformen, insbesondere mit und ohne Zusammenwirkung mit einer Linse möglich sind, ohne vom Grundgedanken der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Antennenanordnung
    3
    Antenne
    5
    Abstrahlfläche
    7
    Antennenhalterung
    9
    Befestigungsvorrichtung
    11
    Klemmanordnung
    13
    Klemmflansch
    14
    Klemmschraube
    16
    Begrenzungsanschlag
    18
    Dichtvorrichtung
    20
    Spüldüsen
    30
    Hohlleiter
    31
    Linse
    32
    Patchelemente
    71
    Deckfläche
    72
    Bodenfläche
    M
    Mittelpunkt
    h
    Höhe
    A
    Hauptabstrahlrichtung
    α
    Schwenkwinkel

Claims (12)

  1. Antennenanordnung (1) für ein Messgerät mit -einer Antenne (3), mit einer Abstrahlfläche (5), wobei die Antenne (3) als Horn-, Parabol- oder Planarantenne ausgebildet ist, und einer Antennenhalterung (7) zur schwenkbaren Befestigung der Antenne an einer Befestigungsvorrichtung (9), wobei die Antennenhalterung (7) mittels einer Klemmanordnung (11) mit der Befestigungsvorrichtung (9) verbunden ist, wobei die Antennenhalterung (7) als Kugelschicht einer Kugel ausgebildet ist, wobei die Kugelschicht zueinander parallel verlaufende Deck- und Bodenflächen (71, 71) aufweist und den Mittelpunkt (M) der Kugel enthält, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstrahlfläche (5) innerhalb der Kugelschicht angeordnet ist.
  2. Antennenanordnung (1) gemäß Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Klemmanordnung (11) durch Zusammenwirken eines Klemmflansches (13) mit der Befestigungsvorrichtung (9) ) gebildet ist.
  3. Antennenanordnung (1) gemäß Anspruch 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Befestigungsvorrichtung (9) eine erste Ausnehmung für die Antennenhalterung (7) aufweist, deren Innenfläche wenigstens abschnittsweise konisch oder kugelsegmentförmig ausgestaltet ist.
  4. Antennenanordnung (1) gemäß einem der Ansprüche 2 oder 3,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der Klemmflansch (13) eine zweite Ausnehmung aufweist, deren Innenfläche wenigstens abschnittsweise konisch oder kugelsegmentförmig ausgebildet ist.
  5. Antennenanordnung (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Antennenhalterung (7) einen Begrenzungsanschlag (16) zur Begrenzung eines maximalen Schwenkwinkels (α) aufweist.
  6. Antennenanordnung (1) gemäß Anspruch 5,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der Begrenzungsanschlag (16) als umlaufender, sich vorzugsweise in Radialrichtung der Kugel erstreckender Steg ausgebildet ist.
  7. Antennenanordnung (1) gemäß Anspruch 5 oder 6,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der maximale Schwenkwinkel (α) 25° , vorzugsweise 15°, weiter vorzugsweise 10°beträgt.
  8. Antennenanordnung (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    eine Höhe (h) der Kugelschicht vorzugsweise zwischen 1/2 und 1/4 eines Durchmessers der Kugel beträgt.
  9. Antennenanordnung (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der Mittelpunkt (M) der Kugel in Hauptabstrahlrichtung der Antenne gesehen mittig in der Kugelschicht sitzt.
  10. Antennenanordnung (1) gemäß Anspruch 9,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Abstrahlfläche (5) in Hauptabstrahlrichtung (A) der Antenne gesehen vor dem Mittelpunkt (M) angeordnet ist.
  11. Antennenanordnung (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Klemmanordnung (11) eine Dichtvorrichtung (18) aufweist.
  12. Antennenanordnung (1) gemäß Anspruch 2 und 11,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Dichtvorrichtung (18) zwischen der Befestigungsvorrichtung (9) und dem Klemmflansch (13) angeordnet ist und auf die Antennenhalterung (7) wirkt.
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