JP2001324374A - 充填レベル測定器 - Google Patents

充填レベル測定器

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JP2001324374A
JP2001324374A JP2001143609A JP2001143609A JP2001324374A JP 2001324374 A JP2001324374 A JP 2001324374A JP 2001143609 A JP2001143609 A JP 2001143609A JP 2001143609 A JP2001143609 A JP 2001143609A JP 2001324374 A JP2001324374 A JP 2001324374A
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Wilhelm Luebbers
リュッベルス ヴィルヘルム
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Krohne Messtechnik GmbH and Co KG
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Krohne Messtechnik GmbH and Co KG
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    • G01FMEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F23/00Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm
    • G01F23/22Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water
    • G01F23/28Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water by measuring the variations of parameters of electromagnetic or acoustic waves applied directly to the liquid or fluent solid material
    • G01F23/284Electromagnetic waves

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Abstract

(57)【要約】 【解決手段】 有利には容器1内の媒体の充填レベルを
測定するための、レーダ原理で作動する充填レベル測定
器であって、マイクロ波信号を発生するマイクロ波発生
器と、マイクロ波信号を案内する導波管2と、送信アン
テナおよびまたは受信アンテナとして作用する電磁ラッ
パ3と、インピーダンス変換器4と、接続フランジ5と
を備えており、その場合、電磁ラッパ3が接続フランジ
5の、媒体に面した側に設けられており、かつ、インピ
ーダンス変換器4が少なくとも部分的に電磁ラッパの開
口内に突入している。本発明によれば、電磁ラッパ3と
接続フランジ5との間に、インピーダンス変換器4と一
体に形成されたシール板が配置されている。 【効果】 インピーダンス変換器が簡単に交換可能であ
ると共に電磁ラッパ3からインピーダンス変換器への移
行部のシールが確実に保証される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は有利には容器内の媒
体の充填レベルを測定するための、レーダ原理により作
動する充填レベル測定器であって、マイクロ波信号を発
生するマイクロ波発生器と、マイクロ波信号を案内する
導波管と、送信およびまたは受信アンテナとして作用す
る電磁ラッパと、インピーダンス変換器と、接続フラン
ジとを備えており、その場合、電磁ラッパが接続フラン
ジの、媒体に面した側に設けられており、かつ、インピ
ーダンス変換器が少なくとも部分的に電磁ラッパの開口
内に突入している形式のものに関する。この種の充填レ
ベル測定器はドイツ連邦共和国実用新案第941224
3号明細書から公知である。
【0002】
【従来の技術】フロート原理または電けんプレート原理
に基づき作動する公知の機械的な充填レベル測定器の他
にも、振動波発生器が振動波を送信し、振動波検波器
が、容器内に設けられた媒体の表面で反射された振動波
を検波し、検出された振動波走行時間から容器内の媒体
の充填レベルを計算する形式の充填レベル測定器が久し
い以前から公知である。これについてはドイツ連邦共和
国特許公開第4233324号明細書、同第43273
33号明細書および同第4419462号明細書を参照
されたい。
【0003】上述形式の充填レベル測定器は一般に無接
触式の充填レベル測定器と呼ばれている。それというの
は、振動波発生器、振動波検波器、さらには送信アンテ
ナ、受信アンテナがいずも媒体と接触する必要がないか
らである。少なくとも容器が過剰充填されていない場合
には、少なくとも送信アンテナおよび受信アンテナは容
器内に存在する媒体に接触しない。
【0004】一般に無接触式に作動する公知のすべての
充填レベル測定器は、それらの充填レベル測定器から送
信されて、充填レベルを測定しようとする媒体の表面で
反射された振動波によって作動する。公知の充填レベル
決定方法には、送信された振動波と検波された振動波と
の間の位相のずれを測定する方法と、振動波の走行時間
を直接測定する方法との区別がある。さらに、走行時間
の測定ではやはり大体において、パルス変調された振幅
を有する振動波によって走行時間を測定する充填レベル
測定器と、周波数変調された振動波によって走行時間を
測定する充填レベル測定器との区別がある。後者はFM
CW−法に基づいて作動する充填レベル測定器とも呼ば
れている。
【0005】ここに関与する、レーダ原理で作動する無
接触式に作動する充填レベル測定器は、一般に送信アン
テナもしくは受信アンテナとして電磁ラッパを使用す
る。この電磁ラッパには、マイクロ波発生器によって発
生させられたマイクロ波信号が極一般的には導波管を介
して供給される。導波管によって案内されたマイクロ波
信号を電磁ラッパを介して、媒体が存在する容器内へ送
出させることができるように、一般的には、ドイツ連邦
共和国実用新案第9412243号明細書では接続部分
とも呼ばれているインピーダンス変換器が使用される。
このインピーダンス変換器は、導波管から電磁ラッパへ
のマイクロ波信号の可能な限り妨げのない移行がこの移
行時に可能な限りわずかな反射で保証されるように形成
され、かつ寸法決めされている。そのことのために、イ
ンピーダンス変換器は極一般的には少なくとも部分的に
電磁ラッパの開口内に突入している。しかしその際、充
填レベル測定器が周囲に対してシールされた容器内で使
用される必要がある場合には、インピーダンス変換器と
電磁ラッパとの間の移行部がシールされなければならな
いという問題が生じる。この種の要求は特に、容器に化
学的に攻撃的な媒体、高温の媒体およびまたは高圧下の
媒体が充填されている場合に生じる。
【0006】インピーダンス変換器と電磁ラッパとの間
の移行部をシールするというこの問題の解決のために、
ドイツ連邦共和国実用新案第9412243号明細書に
は、電磁ラッパもしくはインピーダンス変換器の、容器
内の媒体に面した全表面を、化学的に耐性を有すると同
時にシール作用も有している層によって被覆することが
記載されている。これと代替的に、インピーダンス変換
器と電磁ラッパとの間にOリングの形状のパッキンシス
テムを設けることが示されている。しかし、この解決手
段は、インピーダンス変換器が電磁ラッパに固定的に結
合される限りにおいて、もしくは付随的にインピーダン
ス変換器と電磁ラッパとの間に付加的なシールシステム
が設けられなければならない限りにおいて不利である。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、イン
ピーダンス変換器が交換容易であり、かつ電磁ラッパと
インピーダンス変換器との間のシールが簡単な形式で確
実に保証されるような、レーダ原理に基づいて作動する
この種の充填レベル測定器を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記課題は本発明によれ
ば、冒頭に記載した充填レベル測定器において、電磁ラ
ッパと接続フランジとの間に配置されていてインピーダ
ンス変換器と一体に形成されたシール板が設けられてい
ることによって解決さる。
【0009】
【発明の効果】容器への充填レベル測定器の組付け時
に、要するに充填レベル測定器の接続フランジを、これ
に対応して容器に設けたフランジに、これらのフランジ
を締付けねじにより締付けることによって取り付ける際
に、シール板が両側で圧力によって負荷されることによ
りインピーダンス変換器と電磁ラッパとの間のシールが
行われる。このことにより、接続フランジと電磁ラッパ
との間に密な結合が生じ、その結果、(本発明によれば
シール板とインピーダンス変換器とが一体に形成されて
いるために)インピーダンス変換器と電磁ラッパとの間
の移行部を通って容器から媒体が漏れることもない。そ
の場合、電磁ラッパと容器のフランジとの間のシール
は、従来一般の充填レベル測定器でと同様に、容器のフ
ランジのシール面と電磁ラッパのシール面との間に設け
られたシールエレメントによって行われる。
【0010】上述したように、電磁ラッパとインピーダ
ンス変換器との間の確実なシールが、これらの両方の構
成部分の一体性によって保証されると共に、本発明の別
の重要な利点は、前述のシール問題を考慮する必要なし
に、インピーダンス変換器が(シール板と一緒に)充填
レベル測定器の解体状態で容易に交換されることにあ
る。
【0011】シール板のシール効果を充足するために
は、シール板はその全周に沿って連続的に接続フランジ
のシール面と、接続フランジのシール面に対して平行に
延びる、電磁ラッパのシール面とを覆っていなければな
らない。その場合、基本的にはシール板が接続フランジ
のシール面と電磁ラッパのシール面とを部分的に覆うだ
けで充分である。しかし、本発明の有利な1構成では、
シール板が電磁ラッパの全シール面を覆っている。この
ことにより得られる特別に大きなシール面により、電磁
ラッパとインピーダンス変換器との間の移行部のさらに
良好なシールが得られ、その結果、容器に接続された充
填レベル測定器の領域内で媒体が外部に達するのをおそ
れる必要なしに、容器内に特別に高圧の媒体を貯蔵する
ことができる。
【0012】一般に、インピーダンス変換器とシール板
とのためには、充填レベル測定器のそれぞれの使用のた
めに充分に高いシール特性を有するすべてのこの種の非
導電性の材料が適している。しかし、本発明の有利な1
構成によれば、シール板およびインピーダンス変換器が
化学的に耐性を有するプラスチック、有利にはPTFE
から成っている。シール板およびインピーダンス変換器
がPTFEから製作されていれば、電磁ラッパとインピ
ーダンス変換器との間のシールは攻撃的な化学的物質に
よるシール板の侵食によって漏れることがないことが保
証される。
【0013】本発明のさらに別の1構成では、シール板
がインピーダンス変換器とは逆の側に、シール板と一体
に製作された導波管充填物を有しており、かつ、この導
波管充填物を介してマイクロ波信号がインピーダンス変
換器内にインプット可能である。この種の導波管充填物
なしでもマイクロ波信号はインピーダンス変換器内にイ
ンプット可能であるが、しかし、その場合には、この移
行部におけるマイクロ波信号の著しい損失もしくは干渉
が甘受されなければならない。本発明の有利なこの構成
では、導波管充填物が有利には同様に化学的に耐性のプ
ラスチック、つまり同様にPTFEから成っている。
【0014】導波管は一般的には高貴鋼、タンタル、チ
タンまたはアルミニウムのような金属から製作されてい
る。本発明によれば、金属から成るこの種の導波管は被
覆なしで使用されることができる。しかし、本発明の有
利なさらに別の1構成では、電磁ラッパの、容器の内室
と接触する全表面が非導電性物質により被覆されてい
る。この形式では特に、電磁ラッパの良好な腐食保護が
得られる。非導電性物質によって電磁ラッパを被覆する
際には、前述した防爆手段と相いれないような、非導電
性物質の高い荷電が不可能となるように、非導電性物質
の層厚が最大2mmを越えてはならない。その場合、非
導電性物質のための有利な材料はセラミック、プラスチ
ック、要するに有利にはPTFE,PFA,FEPまた
はPVDFから、またはエナメルから成る。ここで付言
しておくが、インピーダンス変換器も同様にエナメル塗
装またはその他の形式で被覆されていてもよいが、イン
ピーダンス変換器のシールを目的とするこの種のエナメ
ル塗装もしくはその他の被覆は不要である。
【0015】表面にエナメル塗装された電磁ラッパにお
いて、本発明の有利なさらに別の1構成では、電磁ラッ
パをエナメルで被覆する際に、要するに電磁ラッパのエ
ナメル塗装の際に生じる引掛け用アイが電磁ラッパの接
地のための接続部として役立てられる。この形式で、電
磁ラッパの接地が極めて簡単に、要するに特別に電磁ラ
ッパ内に孔を設けることなしに実現されるばかりでな
く、極めて効果的に、要するに特に電磁ラッパの被覆さ
れた表面上に発生する電荷のための良好な排出特性が実
現される。
【0016】電磁ラッパのエナメル塗装に関連してさら
に指摘すれば、電磁ラッパがエナメル塗装されている場
合に従来技術に存在する問題はエナメル層が圧力負荷に
より剥げ落ち、もしくは裂開することにあるが、本発明
によればこの問題は、電磁ラッパの片側だけでなく両側
に、エナメル層へ作用する力を弾力的に吸収するのに充
分な弾性的なシールエレメントが設けられていることに
より回避される。それゆえ、このように構成された充填
レベル測定器の接続フランジを規準通りに容器のフラン
ジに固定すれば、エナメル層の剥げ落ちもしく裂開の危
険がない。
【0017】本発明による充填レベル測定器を構成する
多数の可能性が存在する。これにつき、一面では請求項
1に続く請求項と、他面では本発明の有利な実施例を図
面について説明した以下の詳細な記載とが指示される。
【0018】
【発明の実施の形態】図1に本発明の有利な1実施例に
よる充填レベル測定器の一部だけが図示されており、こ
の一部は本発明のために極めて重要であり、つまり充填
レベル測定器の、容器1に取付けるべきアンテナ装置で
ある。要するに図面には充填レベル測定器のマイクロ波
信号を発するマイクロ波発生器並びに反射されたマイク
ロ波信号を受信する測定変換器は図示されていない。
【0019】図面に示したように、充填レベル測定器は
導波管2を有しており、この導波管内に、マイクロ波発
生器によって発生させられたマイクロ波信号がインプッ
トされ、かつこの導波管内でマイクロ波信号が継続案内
される。充填レベル測定器はさらに高貴鋼から成る電磁
ラッパ3を有しており、この電磁ラッパは図示の有利な
実施例によれば送信および受信アンテンとして作用す
る。さらに、インピーダンス変換器4および接続フラン
ジ5が設けられている。導波管2を通して、一面におい
ては、マイクロ波発生器によって発生させられたマイク
ロ波信号が接続フランジ5へ案内され、かつ他面におい
ては、電磁ラッパ3が受信アンテナとして作用するた
め、媒体で反射されて電磁ラッパ3によって受信された
マイクロ波信号が同様に図示されていない測定変換器へ
案内される。マイクロ波発生器と測定変換器とから到来
した導波管2は接続フランジ5の、媒体とは逆の側に設
けられており、他面において、インピーダンス変換器4
は接続フランジ5の、媒体に面した側に配置されてい
る。
【0020】図1から分かるように、インピーダンス変
換器4はシール板6および導波管充填物7と一体に形成
されている。導波管充填物7は導波管2へ向かって案内
されており、つまり接続フランジ5内の中央に設けられ
た孔8を貫通して案内されており、その結果、インピー
ダンス変換器4内へのマイクロ波信号のインプットは、
導波管2から、接続フランジ5の、媒体とは逆の側に設
けられた導波管窓9と、これに接続された導波管充填物
7とを介して行われる。
【0021】シール板6は充填レベル測定器の接続フラ
ンジ5の、媒体に面したシール面と、電磁ラッパ3の、
媒体とは逆の側のシール面との間のシールエレメントと
して作用し、他面において電磁ラッパ3の、媒体に面し
たシール面と容器1のフランジ10のシール面との間に
はシールエレメントとしてシールリング11が役立てら
れている。
【0022】図1および図2に示された充填レベル測定
器の電磁ラッパ3はその全表面にエナメル塗装が施され
ている。電磁ラッパのこのエナメル層12の層厚は2m
mである。製作技術的な理由から図示の有利な実施例に
よる電磁ラッパ3はその全表面に全的にエナメル塗装が
施されている。しかし、良好な腐食防護を得るために
は、容器1の内室と接触する方の、電磁ラッパ3の面だ
けがエナメル塗装されるだけで充分である。
【0023】エナメル塗装による電磁ラッパ3の被覆時
に一般には引掛け用アイ13が生じる。図示の有利な実
施例による充填レベル測定器では、この引掛け用アイ1
3は接続板の外側の周辺領域に、要するに充填レベル測
定器の接続フランジ5と容器1のフランジ10との間に
固定される電磁ラッパ部分の外側の周辺領域に形成され
る。このようにしておけば、この引掛け用アイは、引掛
け用アイ13に導電体14を固定し、これを充填レベル
測定器の接続フランジ5へ案内し、かつこの接続フラン
ジ5に固定的にねじ緊定することにより、エナメルによ
り被覆された電磁ラッパ3の接地のために直接的に使用
されることができる。
【0024】おのずから理解されるように、エナメル層
の引掛け用アイの上述の使用は本発明による充填レベル
測定器に限定されず、むしろ接地を必要とするエナメル
被覆されたアンテナを有するすべての充填レベル測定器
において使用されることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の有利な1実施例による充填レベル測定
器のアンテナ装置の分解図である。
【図2】本発明の有利な1実施例による充填レベル測定
器のアンテナ装置を組立てた状態の断面図てある。 1 容器、 2 導波管、 3 電磁ラッパ、 4 イ
ンピーダンス変換器、5 接続フランジ、 6 シール
板、 7 導波管充填物、 8 孔、 9導波管窓、
10 フランジ、 11 シールリング、 12 エナ
メル層、13 引掛け用アイ、 14 導電体
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 390009494 Ludwig−Krohne−StraB e5,D−47058 Duisburg,B RD

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 有利には容器(1)内の媒体の充填レベ
    ルを測定するための、レーダ原理により作動する充填レ
    ベル測定器であって、マイクロ波信号を発生するマイク
    ロ波発生器と、マイクロ波信号を案内する導波管(2)
    と、送信アンテナ及び又は受信アンテナとして作用する
    電磁ラッパ(3)と、インピーダンス変換器(4)と、
    接続フランジ(5)とを備えており、その場合、電磁ラ
    ッパ(3)が接続フランジ(5)の、媒体に面した側に
    設けられており、かつ、インピーダンス変換器(4)が
    少なくとも部分的に電磁ラッパ(3)の開口内に突入し
    ている形式のものにおいて、 電磁ラッパ(3)と接続フランジ(5)との間に配置さ
    れていてインピーダンス変換器(4)と一体に形成され
    たシール板(6)が設けられていることを特徴とする充
    填レベル測定器。
  2. 【請求項2】 シール板(6)が電磁ラッパ(3)の全
    シール面を覆っている、請求項1記載の充填レベル測定
    器。
  3. 【請求項3】 シール板(6)およびインピーダンス変
    換器(4)が化学的に耐性のプラスチック、有利にはP
    TFEから成る請求項1または2記載の充填レベル測定
    器。
  4. 【請求項4】 シール板(6)がインピーダンス変換器
    (4)とは反対側に、シール板(6)と一体に形成され
    た導波管充填物(7)を有しており、この導波管充填物
    を介してマイクロ波信号がインピーダンス変換器(4)
    内にインプットされる、請求項1から3までのいずれか
    1項記載の充填レベル測定器。
  5. 【請求項5】 導波管充填物(7)が化学的に耐性のプ
    ラスチック、有利にはPTFEから成る、請求項4記載
    の充填レベル測定器。
  6. 【請求項6】 電磁ラッパ(3)の、容器(1)の内室
    と接触する全表面が、非導電性物質により被覆されてい
    る、請求項1から5までのいずれか1項記載の充填レベ
    ル測定器。
  7. 【請求項7】 非導電性物質の層厚が最大で2mmであ
    る、請求項6記載の充填レベル測定器。
  8. 【請求項8】 非導電性物質がセラミックから成る、請
    求項6または7記載の充填レベル測定器。
  9. 【請求項9】 非導電性物質がプラスチック、有利には
    PTFE,PFA,FEPまたはPVDFから成る、請
    求項6または7記載の充填レベル測定器。
  10. 【請求項10】 非導電性物質がエナメルから成る、請
    求項6または7記載の充填レベル測定器。
  11. 【請求項11】 エナメルによる電磁ラッパ(3)の被
    覆時に生じた引掛け用アイ(13)が、電磁ラッパ
    (3)の接地のための接続部として役立てられている、
    請求項10記載の充填レベル測定器。
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