JP2008216253A - レーダ方式で動作する充填レベル測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】レーダ方式で動作する充填レベル測定装置を提供して、導波路装置およびその吊り下げ部の損傷を簡単に回避できるようにすること。
【解決手段】本発明の充填レベル装置は、電磁波信号を送出するための信号送信装置と、電磁波信号を容器内に導きかつこの容器から反射成分を戻す電気導波路装置と、電磁波信号の反射成分を受信するための信号受信装置とを有しており、上記の電気導波路装置は上側の端部が吊り下げ部によって容器の装置に固定されている形式の充填レベル装置において、上記の吊り下げ部と、電気導波路装置の少なくとも１部分との間に引張力検査装置が設けられており、この引張力検査装置は、電磁波信号に対して障害個所を有しており、上記の信号送信装置ないしは信号受信装置と障害個所との距離は、導波路装置に作用する引張力に依存することを特徴とする充填レベル装置によって解決される。
【選択図】図１

Description

本発明は、レーダ方式で動作する充填レベル装置に関する。この装置は、容器に入れられた媒体の充填レベルを測定するために使用され、また電磁波信号送出するための信号送信装置と、電磁波信号を容器内に導きまたこの容器から電磁波信号の反射成分を戻す電気導波路装置（elektrische Leiteranordnung）と、電磁波信号の反射成分を受信するための信号受信装置とを有する。ここでこの電気導波路装置は上側の端部が吊り下げ部によって容器の装置に固定されている。

レーダ方式で動作し、電磁波信号を容器に導きまたこれを戻す電気導波路装置が設けられている充填レベル装置の測定方法は、ＴＤＲ測定方式（時間領域反射測定）に基づいており、これは、例えば、ケーブル検査の領域から公知であり、また従来のレーダ装置の動作の仕方と類似している。このようなＴＤＲ充填レベル測定装置は、例えば、極めて短い電気パルスが、実質的に直線的に延びる電気導波路装置を介して容器に送出される。この容器には、液体などの媒体、粉末またはペレットが入れられており、その充填レベルの高さを求めようとするものである。ここではふつう、媒体に到達しまた単線式導線または２線式導線として実施される電気導波路装置が設けられる。

相応する電気導波路装置に入力結合されるパルスが、導波路装置から「導かれて」容器内に入ると、媒体の表面で少なくとも部分的に反射される。この短い電気パルスの反射成分は信号受信装置によって受信され、伝搬時間、ひいては容器における媒体の充填レベルの高さが決定される。この短い電気パルスの反射成分は、媒体の誘電率に依存して、誘電率と共に増大する。ここでこの信号の伝搬時間は、容器に入れられた媒体の充填レベルの高さに比例する。周囲圧力の上昇または下降または温度の上昇または下降などの周囲条件が変化しても、ＴＤＲ充填レベル測定装置の測定精度は損なわれない。さらに信号の伝搬時間は、充填レベルを測定しようとする媒体の誘電率には依存しない。

流体の充填レベルを測定するためのＴＤＲ充填レベル測定装置は時として遠距離およびバルク材料応用分野（Schuettgutapplikation）において使用される。殊にバルク材料応用分野においては、例えば、媒体が電気導波路装置に付着することによって、またはプロセスが原因で発生する容器内の運動によって極めて大きな機械的引張力が生じることがあり、この引張力が上記の導波路装置に、ひいてはその吊り下げ部にも影響を及ぼすことがある。これはまた導波路装置および吊り下げ部の損傷に結び付き得るのである。

本発明の課題は、レーダ方式で動作する充填レベル測定装置を提供して、導波路装置およびその吊り下げ部の損傷を簡単に回避できるようにすることである。

上記課題は、本発明により、レーダ方式で動作する充填レベル装置であって、この充填レベル装置は、容器に入れられた媒体の充填レベルを測定するために使用され、また電磁波信号を送出するための信号送信装置と、電磁波信号を容器内に導きかつこの容器から反射成分を戻す電気導波路装置と、電磁波信号の反射成分を受信するための信号受信装置とを有しており、上記の電気導波路装置は上側の端部が吊り下げ部によって容器の装置に固定されている形式の充填レベル装置において、上記の吊り下げ部と、電気導波路装置の少なくとも１部分との間に引張力検査装置が設けられており、この引張力検査装置は、電磁波信号に対して障害個所を有しており、上記の信号送信装置ないしは信号受信装置と障害個所との距離は、導波路装置に作用する引張力に依存することを特徴とする充填レベル装置によって解決される。

本発明では上記のようにすることによって、実際のＴＤＲ測定方式、すなわち障害個所における電磁波信号の反射と、これに関連する信号の伝搬時間とを検出することによって、導波路装置に作用する引張力を検査する。このために引張力検査装置を構成して、導波路装置に設けた障害個所が、導波路装置に作用する引張力に依存して上下に移動するようにする。

基本的には上記の導波路装置を組み合わせ形で構成して、この導波路装置の少なくとも第１の部分が吊り下げ部に直接接続され、この導波路装置のこの第１の部分または別の第２の部分と、その下に設けられている導波路装置の部分との間になってはじめて引張力検査装置が設けられるようにすることも可能である。しかしながらこの引張力検査装置は、導波路装置に作用し、この導波路装置から見て下にある引張力だけを検出することができる。したがって本発明の有利な発展形態では、引張力検査装置は、電気導波路装置全体の上側の端部に設けられる。

本発明は基本的には２線式導波路装置にも使用可能である。しかしながら本発明の有利な実施形態によれば、電気導波路装置として単線導波路装置を使用する。例えば、本発明の有利な発展形態では、単線式導波路装置として単線ケーブル（Monoseil）を使用する。単線ケーブルは、殊に距離が大きく離れている場合およびバルク材料応用の場合に簡単かつ高い信頼性で使用可能である。

本発明の別の有利な実施形態では、引張力検査装置がバネ装置を有し、その伸びがこれに作用する引張力に依存するようにする。ここではこのバネ装置の伸びが引張力に線形に経過する必要はない。引張力検査装置の較正を介して、非線形に経過する場合であっても、障害個所の運動を介して引張力を推定することができる。しかしながら本発明の有利な実施形態によれば、バネ装置の伸びが、これに作用する引張力に比例するようにする。これによって特別な較正は不要になり、相応する引張力検査装置の使用が極めて簡単になる。

基本的にはバネ装置として多数の装置が考えられ、例えば、相応する強力なゴムバンドが考えられる。しかしながら本発明の有利な実施形態では、バネ装置は、バネ、有利には渦巻きバネを有しており、このバネを用いて上記の導波路装置を吊り下げ部に固定する。バネの利点は、このバネがその伸縮性のある領域において、すでに述べたようにこれに作用する力に依存して比例した動きをすることである。

上記の引張力検査装置の殊に有利な実施形態では、渦巻きバネがスリーブ内に配置される。本発明の別の有利な実施形態においてこのスリーブが導波路装置に固定されて、この導波路装置に作用する引張力に依存して、上記の吊り下げ部がスリーブによって包囲される部分の長さが変わって、これを包囲するスリープから吊り下げ部に至る接合部によって電磁波信号に対する障害個所が発生することになり、この電磁波信号が良好に検出可能な反射になるのである。導波路装置に対する引張力が大きければ大きいほど、スリーブの端部によって定まる障害個所は下側にあることになるため、相応して伝搬時間が長くなる。

この関連において注意したいのは、上記の実施形態は、引張力が増大したときに障害個所と、信号送信装置ないしは信号受信装置との間隔がつねに大きくなるような実施形態ではあることである。しかしながらこれは本発明において必ずしも必要ではない。このため、上記の引張力検査装置を次のように構成することも可能である。すなわち、方向転換装置を介して上記の障害個所が、上記の導波路装置に作用する引張力が大きくなるに連れて、信号送信装置に向かってないしは信号受信装置に向かって近づき続けるように構成することも可能である。

以下では本発明を図面に基づいて詳しく説明する。図面のただ１つの図は、本発明の有利な実施形態による、レーダ方式で動作する充填レベル測定装置の吊り下げ部から導波路装置に至る接合部を断面で略示している。

このただ１つの図に示した、本発明の有利な実施形態による充填レベル測定装置は、この図において本発明にとって重要な部分だけが示されている。すなわち、単線ケーブル形の導波路装置１と、これ以上は図示しないカバーフランジに導波路装置１を固定するための吊り下げ部２と、引張力検査装置３とだけが示されている。引張力検査装置３は、渦巻きバネ４を有しており、この渦巻きバネによって導波路装置１が吊り下げ部２に固定される。さらに導波路装置１に固定されるスリーブ５が設けられており、このスリーブ内に渦巻きバネ４が配置されており、またこのスリーブにより、吊り下げ部２の下側の端部が包囲される。

矢印で示した導波路装置１に作用する引張力に依存して、渦巻きバネ４は伸びて、導波路装置１は、その上側の端部に取り付けられたスリーブ５と共に下方に運動する。これによって、同様に矢印で示したように、スリーブ５の上側の縁部６も下方に運動し、ひいては包囲される吊り下げ部２の部分も短くなる。

この結果、スリーブ５の縁部６によって定まる電磁波信号に対する障害個所は、さらに下方、ひいては信号送信装置および信号受信装置からさらに離れるように運動する。これによってスリーブ５の縁部６の領域で反射された電磁波信号の成分の伝搬時間を介して、導波路装置１に作用する引張力を推定することができる。閾値を設けてこの閾値以上でアラーム信号が出力されるようにすることにより、導波路装置１および吊り下げ部２の損傷を回避することができる。

本発明の有利な実施形態による充填レベル測定装置を示す図である。

符号の説明

１ 導波路装置、 ２ 吊り下げ部、 ３ 引張力検査装置、 ４ 渦巻きばね、 ５ スリーブ ６ 縁部

Claims (9)

1. レーダ方式で動作する充填レベル測定装置であって、
   該充填レベル装置は、容器に入れられた媒体の充填レベルを測定するために使用され、また電磁波信号を送出するための信号送信装置と、電磁波信号を容器内に導きかつ当該容器から反射成分を戻す電気導波路装置（１）と、電磁波信号の反射成分を受信するための信号受信装置とを有しており、
   前記の電気導波路装置（１）が上側の端部が吊り下げ部（２）によって容器の装置に固定されている形式の充填レベル装置において、
   前記の吊り下げ部（２）と、電気導波路装置（１）の少なくとも１部分との間に引張力検査装置（３）が設けられており、
   該引張力検査装置は、電磁波信号に対して障害個所を有しており、
   前記の信号送信装置ないしは信号受信装置と障害個所との距離は、導波路装置（１）に作用する引張力に依存することを特徴とする
   充填レベル測定装置。
2. 前記の引張力検査装置（３）は、電気導波路装置（１）の上側の端部に設けられている、
   請求項１に記載の充填レベル測定装置。
3. 電気導波路装置（１）として単線装置が設けられている、
   請求項１または２に記載の充填レベル測定装置。
4. 単線装置として単線ケーブルが設けられている、
   請求項３に記載の充填レベル測定装置。
5. 前記の引張力検査装置（３）は、バネ装置を有しており、
   その伸びは当該バネ装置に作用する引張力に依存する、
   請求項１から４までのいずれか１項に記載の充填レベル測定装置。
6. 前記のバネ装置の伸びは、当該バネ装置に作用する引張力に比例する、
   請求項５に記載の充填レベル測定装置。
7. 前記のバネ装置は、有利には渦巻きバネであるバネ（４）を有しており、
   当該バネによって前記の導波路装置（１）が吊り下げ部（２）に固定される、
   請求項６に記載の充填レベル測定装置。
8. バネとしてスリーブ（５）内に配置される渦巻きバネ（４）が設けられている、
   請求項７に記載の充填レベル測定装置。
9. 前記のスリーブ（５）は、導波路装置（１）に固定されており、かつ導波路装置（１）に作用する引張力に依存して導波路装置（１）を包囲する部分の長さが変化する、
   請求項８に記載の充填レベル測定装置。

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