JPH0915023A - 容器内の予め規定された充填面高さを検出しかつ／または監視するための装置 - Google Patents
容器内の予め規定された充填面高さを検出しかつ／または監視するための装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 振動を発生させる部材と、振動ロッドを備え
たダイヤフラムとの間に直接的な機械的連結を形成し、
しかも、圧電素子によって生ぜしめられる振動モード
が、振動ロッドを励振するために使用される振動モード
に相当するようにする。 【解決手段】 ハウジング１と、容器内に突入した２つ
の振動ロッド３，４と、ハウジング１内に縁部で固く締
付け固定された第１のダイヤフラム２と、ハウジングの
内部で第１のダイヤフラム２に対して平行に配置された
第２のダイヤフラム６，６′とが設けられており、第２
のダイヤフラム６，６′に、この第２のダイヤフラムに
振動を発生させ、かつこの振動を受信して電気的な信号
に変換するための圧電素子７，７′が配置されており、
圧電素子７，７′により生じる振動のモードが、振動ロ
ッド３，４に振動を発生させるために使用される振動の
モードに相当している。
たダイヤフラムとの間に直接的な機械的連結を形成し、
しかも、圧電素子によって生ぜしめられる振動モード
が、振動ロッドを励振するために使用される振動モード
に相当するようにする。 【解決手段】 ハウジング１と、容器内に突入した２つ
の振動ロッド３，４と、ハウジング１内に縁部で固く締
付け固定された第１のダイヤフラム２と、ハウジングの
内部で第１のダイヤフラム２に対して平行に配置された
第２のダイヤフラム６，６′とが設けられており、第２
のダイヤフラム６，６′に、この第２のダイヤフラムに
振動を発生させ、かつこの振動を受信して電気的な信号
に変換するための圧電素子７，７′が配置されており、
圧電素子７，７′により生じる振動のモードが、振動ロ
ッド３，４に振動を発生させるために使用される振動の
モードに相当している。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、容器内の予め規定
された充填面高さを検出しかつ／または監視するための
装置に関する。
された充填面高さを検出しかつ／または監視するための
装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】米国特許第５１９１３１６号明細書に
は、容器内の予め規定された充填面高さを検出しかつ／
または監視するための装置が開示されている。この公知
の装置の構成では、 （ａ）ハウジングが設けられており、 （ｂ）容器内に突入していて、互いに間隔をおいてダイ
ヤフラムに固定された少なくとも２つの振動ロッドが設
けられており、 （ｃ）縁部でハウジングに固く締付け固定されたダイヤ
フラムが設けられており、 （ｄ）積層体状の変換器が設けられており、（ｄ′）該
変換器が、前記振動ロッドの長手方向軸線方向に対して
横方向で前記振動ロッドに互いに逆向きの振動を発生さ
せるための、交流電圧によって励振可能な少なくとも１
つの圧電素子を有しており、（ｄ′′）さらに前記変換
器が、機械的な振動を受信して、その振動を電気的な出
力信号に変換するための少なくとも１つの圧電素子を有
しており、（ｄ′′′）前記変換器が、ダイヤフラム
の、振動ロッドとは反対の側に固定された締付けねじに
よって固定されており、この過程でダイヤフラムがプレ
ロード、つまり予負荷をかけられており、さらに前記変
換器が、積層体の両端部にそれぞれ１つの金属リングを
有しており、両金属リングのうちダイヤフラムに面した
金属リングには、押圧ピンが設けられていて、この押圧
ピンが、変換器によって生ぜしめられる積層体の高さ変
化をダイヤフラムへ伝達する。
は、容器内の予め規定された充填面高さを検出しかつ／
または監視するための装置が開示されている。この公知
の装置の構成では、 （ａ）ハウジングが設けられており、 （ｂ）容器内に突入していて、互いに間隔をおいてダイ
ヤフラムに固定された少なくとも２つの振動ロッドが設
けられており、 （ｃ）縁部でハウジングに固く締付け固定されたダイヤ
フラムが設けられており、 （ｄ）積層体状の変換器が設けられており、（ｄ′）該
変換器が、前記振動ロッドの長手方向軸線方向に対して
横方向で前記振動ロッドに互いに逆向きの振動を発生さ
せるための、交流電圧によって励振可能な少なくとも１
つの圧電素子を有しており、（ｄ′′）さらに前記変換
器が、機械的な振動を受信して、その振動を電気的な出
力信号に変換するための少なくとも１つの圧電素子を有
しており、（ｄ′′′）前記変換器が、ダイヤフラム
の、振動ロッドとは反対の側に固定された締付けねじに
よって固定されており、この過程でダイヤフラムがプレ
ロード、つまり予負荷をかけられており、さらに前記変
換器が、積層体の両端部にそれぞれ１つの金属リングを
有しており、両金属リングのうちダイヤフラムに面した
金属リングには、押圧ピンが設けられていて、この押圧
ピンが、変換器によって生ぜしめられる積層体の高さ変
化をダイヤフラムへ伝達する。
【０００３】前記金属リングは、積層体の固定によって
生ぜしめられる面圧を圧電素子へ平行に伝達するために
働く。
生ぜしめられる面圧を圧電素子へ平行に伝達するために
働く。
【０００４】このような公知の装置には、特に次のよう
な欠点がある。つまり最初に生ぜしめられる振動モー
ド、すなわち厚み振動が、振動ロッドを励振するために
利用される振動モード、すなわちたわみ振動には相当し
ていない。振動モードを変換するためには、比較的多数
の構成部材が必要である。
な欠点がある。つまり最初に生ぜしめられる振動モー
ド、すなわち厚み振動が、振動ロッドを励振するために
利用される振動モード、すなわちたわみ振動には相当し
ていない。振動モードを変換するためには、比較的多数
の構成部材が必要である。
【０００５】ドイツ連邦共和国特許出願公開第３６２５
７７９号明細書には、容器内の予め規定された充填面高
さを検出するための別の装置が開示されている。この公
知の装置の構成では、 （ａ）ハウジングが設けられていて、このハウジング
が、軸線方向に延びた内孔を備えた中実のねじ込み部分
と、このねじ込み部分よりも薄い壁を備えた管状ハウジ
ング区分とから成っており、 （ｂ）容器内に突入した内側の振動ロッドが設けられて
おり、 （ｃ）前記内側の振動ロッドを同軸的に取り囲んで、容
器内に突入した外側の振動ロッドが設けられており、 （ｄ）ハウジング内に縁部で締付け固定された第１のダ
イヤフラムが設けられており、この第１のダイヤフラム
に外側の振動ロッドが固定されており、 （ｅ）第１のダイヤフラムに対して平行にハウジングの
内部に配置された第２のダイヤフラムが設けられてお
り、この第２のダイヤフラムに内側の振動ロッドが固定
されており、 （ｆ）第２のダイヤフラムにたわみ振動を発生させ、か
つこの振動を受信して電気的な出力信号に変換するため
の手段が設けられており、（ｆ′）第２のダイヤフラム
の振動が、直接に内側の振動ロッドへ伝達され、かつ間
接的にハウジングを介して第１のダイヤフラムへ伝達さ
れ、さらに第１のダイヤフラムから外側の振動ロッドへ
伝達され、この場合、両振動ロッドは、振動ロッドの長
手方向軸線に対して横方向で互いに逆向きの振動を実施
するようになっている。
７７９号明細書には、容器内の予め規定された充填面高
さを検出するための別の装置が開示されている。この公
知の装置の構成では、 （ａ）ハウジングが設けられていて、このハウジング
が、軸線方向に延びた内孔を備えた中実のねじ込み部分
と、このねじ込み部分よりも薄い壁を備えた管状ハウジ
ング区分とから成っており、 （ｂ）容器内に突入した内側の振動ロッドが設けられて
おり、 （ｃ）前記内側の振動ロッドを同軸的に取り囲んで、容
器内に突入した外側の振動ロッドが設けられており、 （ｄ）ハウジング内に縁部で締付け固定された第１のダ
イヤフラムが設けられており、この第１のダイヤフラム
に外側の振動ロッドが固定されており、 （ｅ）第１のダイヤフラムに対して平行にハウジングの
内部に配置された第２のダイヤフラムが設けられてお
り、この第２のダイヤフラムに内側の振動ロッドが固定
されており、 （ｆ）第２のダイヤフラムにたわみ振動を発生させ、か
つこの振動を受信して電気的な出力信号に変換するため
の手段が設けられており、（ｆ′）第２のダイヤフラム
の振動が、直接に内側の振動ロッドへ伝達され、かつ間
接的にハウジングを介して第１のダイヤフラムへ伝達さ
れ、さらに第１のダイヤフラムから外側の振動ロッドへ
伝達され、この場合、両振動ロッドは、振動ロッドの長
手方向軸線に対して横方向で互いに逆向きの振動を実施
するようになっている。
【０００６】この公知の装置の欠点は、両ダイヤフラム
がハウジングに締付け固定されていることである。この
ような固定形式および機械的連結形式に基づき、振動を
発生させるためには極めて大きなエネルギが供給されな
ければならないので、実際には管状ハウジング区分全体
が各振動時に一緒に運動してしまう。
がハウジングに締付け固定されていることである。この
ような固定形式および機械的連結形式に基づき、振動を
発生させるためには極めて大きなエネルギが供給されな
ければならないので、実際には管状ハウジング区分全体
が各振動時に一緒に運動してしまう。
【０００７】さらに、一体成形された振動ロッドを備え
たダイヤフラムにたわみ振動を発生させることも汎用さ
れており、この場合ダイヤフラムには圧電素子がたとえ
ば接着固定により直接に固定されている。しかし、この
ような固定形式は非常に敏感である。なぜならば、たと
えば両振動ロッドが間違って同じ向きで押し合わされて
しまうことによりダイヤフラムが過剰延伸されると、圧
電素子が破壊されるか、少なくとも圧電素子とダイヤフ
ラムとの間の電気的な結合および機械的な結合が損なわ
れるからである。この場合、圧電素子を交換するために
は、大きな手間が必要となる。
たダイヤフラムにたわみ振動を発生させることも汎用さ
れており、この場合ダイヤフラムには圧電素子がたとえ
ば接着固定により直接に固定されている。しかし、この
ような固定形式は非常に敏感である。なぜならば、たと
えば両振動ロッドが間違って同じ向きで押し合わされて
しまうことによりダイヤフラムが過剰延伸されると、圧
電素子が破壊されるか、少なくとも圧電素子とダイヤフ
ラムとの間の電気的な結合および機械的な結合が損なわ
れるからである。この場合、圧電素子を交換するために
は、大きな手間が必要となる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、振動
を発生させる部材と、振動ロッドを備えたダイヤフラム
との間に直接的な機械的連結を有しており、しかも、圧
電素子によって生ぜしめられる振動モードが、振動ロッ
ドを励振するために使用される振動モードに相当してい
るような、容器内の予め規定された充填面高さを検出し
かつ／または監視するための頑丈な装置を提供すること
である。
を発生させる部材と、振動ロッドを備えたダイヤフラム
との間に直接的な機械的連結を有しており、しかも、圧
電素子によって生ぜしめられる振動モードが、振動ロッ
ドを励振するために使用される振動モードに相当してい
るような、容器内の予め規定された充填面高さを検出し
かつ／または監視するための頑丈な装置を提供すること
である。
【０００９】
【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に本発明の構成では、ハウジングが設けられており、容
器内に突出した２つの振動ロッドが設けられており、前
記ハウジング内に縁部で固く締付け固定された第１のダ
イヤフラムが設けられており、この第１のダイヤフラム
に前記振動ロッドが互いに間隔をおいて固定されてお
り、前記ハウジングの内部に、第１のダイヤフラムに対
して平行に第２のダイヤフラムが配置されており、この
第２のダイヤフラムに、この第２のダイヤフラムにたわ
み振動を発生させ、かつこのたわみ振動を受信して電気
的な出力信号に変換するための円板形または環板形の唯
１つの圧電素子が配置されており、第２のダイヤフラム
の振動が、前記固定手段を介して直接に第１のダイヤフ
ラムへ伝達され、さらにこの第１のダイヤフラムから前
記振動ロッドへ伝達されて、振動ロッドが、この振動ロ
ッドの長手方向軸線に対して横方向で、互いに逆向きの
振動を実施するようにした。
に本発明の構成では、ハウジングが設けられており、容
器内に突出した２つの振動ロッドが設けられており、前
記ハウジング内に縁部で固く締付け固定された第１のダ
イヤフラムが設けられており、この第１のダイヤフラム
に前記振動ロッドが互いに間隔をおいて固定されてお
り、前記ハウジングの内部に、第１のダイヤフラムに対
して平行に第２のダイヤフラムが配置されており、この
第２のダイヤフラムに、この第２のダイヤフラムにたわ
み振動を発生させ、かつこのたわみ振動を受信して電気
的な出力信号に変換するための円板形または環板形の唯
１つの圧電素子が配置されており、第２のダイヤフラム
の振動が、前記固定手段を介して直接に第１のダイヤフ
ラムへ伝達され、さらにこの第１のダイヤフラムから前
記振動ロッドへ伝達されて、振動ロッドが、この振動ロ
ッドの長手方向軸線に対して横方向で、互いに逆向きの
振動を実施するようにした。
【００１０】
【発明の効果】本発明の利点は、圧電素子ならびに２つ
のダイヤフラムにたわみ振動が発生させられる点にあ
る。したがって、厚み振動をたわみ振動に変換すること
は不要となる。
のダイヤフラムにたわみ振動が発生させられる点にあ
る。したがって、厚み振動をたわみ振動に変換すること
は不要となる。
【００１１】本発明の別の利点は、両ダイヤフラムが直
接に機械的に連結されていることに基づき、振動エネル
ギの損失の少ない伝達が行われることにある。
接に機械的に連結されていることに基づき、振動エネル
ギの損失の少ない伝達が行われることにある。
【００１２】本発明のさらに別の利点は、極めて小さな
振動エネルギしかハウジングに伝達されない点にある。
なぜならば、第１のダイヤフラムがハウジングに固く締
付け固定されていて、第２のダイヤフラムから第１のダ
イヤフラムへの振動エネルギの伝達がハウジングを介し
て行われないからである。
振動エネルギしかハウジングに伝達されない点にある。
なぜならば、第１のダイヤフラムがハウジングに固く締
付け固定されていて、第２のダイヤフラムから第１のダ
イヤフラムへの振動エネルギの伝達がハウジングを介し
て行われないからである。
【００１３】本発明の有利な構成では、固定手段が、第
２のダイヤフラムに一体成形されていて、かつ第１のダ
イヤフラムに載置されている連結リングと、第１のダイ
ヤフラムの中心に固定された締付けねじとから形成され
ており、この締付けねじがハウジング内部へ突入してい
て、第２のダイヤフラムと圧電素子とを貫通しており、
この締付けねじとナットとの協働により第２のダイヤフ
ラムが第１のダイヤフラムに固定されている。ナットの
代わりに第２のダイヤフラムが雌ねじ山を有していても
よく、その場合、この雌ねじ山によって第２のダイヤフ
ラムは締付けねじに螺合されている。
２のダイヤフラムに一体成形されていて、かつ第１のダ
イヤフラムに載置されている連結リングと、第１のダイ
ヤフラムの中心に固定された締付けねじとから形成され
ており、この締付けねじがハウジング内部へ突入してい
て、第２のダイヤフラムと圧電素子とを貫通しており、
この締付けねじとナットとの協働により第２のダイヤフ
ラムが第１のダイヤフラムに固定されている。ナットの
代わりに第２のダイヤフラムが雌ねじ山を有していても
よく、その場合、この雌ねじ山によって第２のダイヤフ
ラムは締付けねじに螺合されている。
【００１４】本発明の別の有利な構成では、固定手段
が、第２のダイヤフラムに位置していて、かつハウジン
グの雌ねじ山にねじ込まれた雄ねじ山と、第２のダイヤ
フラムの中心部で、第１のダイヤフラムに面した側に一
体成形された突き棒とから形成されており、第１のダイ
ヤフラムがプレロード、つまり予負荷をかけられる程度
にまで第２のダイヤフラムがハウジングにねじ込まれて
いる。
が、第２のダイヤフラムに位置していて、かつハウジン
グの雌ねじ山にねじ込まれた雄ねじ山と、第２のダイヤ
フラムの中心部で、第１のダイヤフラムに面した側に一
体成形された突き棒とから形成されており、第１のダイ
ヤフラムがプレロード、つまり予負荷をかけられる程度
にまで第２のダイヤフラムがハウジングにねじ込まれて
いる。
【００１５】本発明のさらに別の構成では、圧電素子が
３つの電極を有しており、ハウジングに接続された第１
の電極が、圧電素子の、円形のまたは円環形の第１の面
に配置されており、交流電圧源に接続された第２の電極
が、圧電素子の、円形または円環形の第２の面に配置さ
れていて、出力信号を送出するために働く第３の電極
は、圧電素子の、円形または円環形の第２の面に配置さ
れている。
３つの電極を有しており、ハウジングに接続された第１
の電極が、圧電素子の、円形のまたは円環形の第１の面
に配置されており、交流電圧源に接続された第２の電極
が、圧電素子の、円形または円環形の第２の面に配置さ
れていて、出力信号を送出するために働く第３の電極
は、圧電素子の、円形または円環形の第２の面に配置さ
れている。
【００１６】本発明による装置の組み込まれた状態にお
いて、振動ロッドが容器の充填物によって覆われている
と、振動ロッドの振動は減衰される。したがって、シス
テム全体の共振周波数および振動ロッドの振幅が変化す
る。電気的な出力信号は電子評価装置に供給される。共
振周波数および／または振幅が規定の基準値よりも下に
低下すると、このことは電子評価装置によって検知され
て、表示されかつ／または切換過程を発動するために使
用される。
いて、振動ロッドが容器の充填物によって覆われている
と、振動ロッドの振動は減衰される。したがって、シス
テム全体の共振周波数および振動ロッドの振幅が変化す
る。電気的な出力信号は電子評価装置に供給される。共
振周波数および／または振幅が規定の基準値よりも下に
低下すると、このことは電子評価装置によって検知され
て、表示されかつ／または切換過程を発動するために使
用される。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を図面
につき詳しく説明する。
につき詳しく説明する。
【００１８】図１には、本発明と公知先行技術との差異
を明確にするために重要となる装置部分だけが縦断面図
で示されている。この装置は、回転対称的な金属性のハ
ウジング１を有している。ハウジング１は、たとえば、
このハウジングに雄ねじ山が一体成形されていることに
より、容器（図示せず）の開口部に固定されている。こ
の雄ねじ山は容器にねじ込まれるようになっている。ハ
ウジング１は容器に面した側の端部に第１のダイヤフラ
ム２を有している。この第１のダイヤフラム２には、容
器内に突入した２つの振動ロッド３，４が、それぞれ端
部側で、かつ互いに間隔をおいて固く結合されている。
第１のダイヤフラム２と、振動ロッド３，４と、ハウジ
ング１の、第１のダイヤフラム２に直に隣接した少なく
とも１つの区分とは、唯１つの鋳造物から成っていると
有利である。別のハウジング区分（図示せず）は、ハウ
ジング１の本体に、たとえば溶接により固く結合されて
いる。
を明確にするために重要となる装置部分だけが縦断面図
で示されている。この装置は、回転対称的な金属性のハ
ウジング１を有している。ハウジング１は、たとえば、
このハウジングに雄ねじ山が一体成形されていることに
より、容器（図示せず）の開口部に固定されている。こ
の雄ねじ山は容器にねじ込まれるようになっている。ハ
ウジング１は容器に面した側の端部に第１のダイヤフラ
ム２を有している。この第１のダイヤフラム２には、容
器内に突入した２つの振動ロッド３，４が、それぞれ端
部側で、かつ互いに間隔をおいて固く結合されている。
第１のダイヤフラム２と、振動ロッド３，４と、ハウジ
ング１の、第１のダイヤフラム２に直に隣接した少なく
とも１つの区分とは、唯１つの鋳造物から成っていると
有利である。別のハウジング区分（図示せず）は、ハウ
ジング１の本体に、たとえば溶接により固く結合されて
いる。
【００１９】第１のダイヤフラム２の外縁部はハウジン
グ内部に面した側で、環状段部２１を有している。これ
によって、第１のダイヤフラム２の剛性度は増大され、
この第１のダイヤフラム２は固く締付け固定されてい
る。したがって、ハウジング１には極めて小さな振動エ
ネルギしか伝達されない。
グ内部に面した側で、環状段部２１を有している。これ
によって、第１のダイヤフラム２の剛性度は増大され、
この第１のダイヤフラム２は固く締付け固定されてい
る。したがって、ハウジング１には極めて小さな振動エ
ネルギしか伝達されない。
【００２０】ハウジング１の内部には、たとえば環板形
の第２のダイヤフラム６が配置されており、この第２の
ダイヤフラム６は第１のダイヤフラム２に対して平行に
配置されており、この第２のダイヤフラム６の縁部には
管状の連結リング６１が縁部と面一に一体成形されてい
る。連結リング６１の自由端部６２は、管内部に向かっ
て斜めに面取りされており、これにより連結リング６１
は外側の環状縁部６３だけで第１のダイヤフラム２に載
置されている。
の第２のダイヤフラム６が配置されており、この第２の
ダイヤフラム６は第１のダイヤフラム２に対して平行に
配置されており、この第２のダイヤフラム６の縁部には
管状の連結リング６１が縁部と面一に一体成形されてい
る。連結リング６１の自由端部６２は、管内部に向かっ
て斜めに面取りされており、これにより連結リング６１
は外側の環状縁部６３だけで第１のダイヤフラム２に載
置されている。
【００２１】第２のダイヤフラム６と連結リング６１と
は導電性の材料、たとえばステンレス鋼のような適当な
金属から成っている。
は導電性の材料、たとえばステンレス鋼のような適当な
金属から成っている。
【００２２】第２のダイヤフラム６には環板形の圧電素
子７が、たとえば接着固定またはろう接固定により固定
されている。この圧電素子７は第２のダイヤフラム６に
面する側に、環板形の第１の電極７１を有しており、こ
の第１の電極７１は電気的に圧電素子７を第２のダイヤ
フラム６に接続し、さらに連結リング６１と第１のダイ
ヤフラム２とを介してハウジング１に接続している。圧
電素子７の、第２のダイヤフラム６とは反対の側の環板
面には、第２の電極７２と第３の電極７３とが配置され
ている。第２の電極７２はリード線７２１を介して交流
電圧源（図示せず）に接続することができる。第３の電
極は別のリード線７３１を介して電子評価装置（図示せ
ず）に接続することができる。
子７が、たとえば接着固定またはろう接固定により固定
されている。この圧電素子７は第２のダイヤフラム６に
面する側に、環板形の第１の電極７１を有しており、こ
の第１の電極７１は電気的に圧電素子７を第２のダイヤ
フラム６に接続し、さらに連結リング６１と第１のダイ
ヤフラム２とを介してハウジング１に接続している。圧
電素子７の、第２のダイヤフラム６とは反対の側の環板
面には、第２の電極７２と第３の電極７３とが配置され
ている。第２の電極７２はリード線７２１を介して交流
電圧源（図示せず）に接続することができる。第３の電
極は別のリード線７３１を介して電子評価装置（図示せ
ず）に接続することができる。
【００２３】図２は、圧電素子７の、ダイヤフラムとは
反対の側を示す平面図である。第２の電極７２は、優角
（１８０゜よりも大きく３６０゜よりも小さい角度）の
円環セグメントを形成している。第３の電極は、鋭角の
円セグメントを形成している。両電極７２，７３の間に
接触は存在しない。両電極７２，７３の配置の対称軸線
７５は、矢印７６，７７で示された振動ロッドの変位方
向に対して直角に延びている。
反対の側を示す平面図である。第２の電極７２は、優角
（１８０゜よりも大きく３６０゜よりも小さい角度）の
円環セグメントを形成している。第３の電極は、鋭角の
円セグメントを形成している。両電極７２，７３の間に
接触は存在しない。両電極７２，７３の配置の対称軸線
７５は、矢印７６，７７で示された振動ロッドの変位方
向に対して直角に延びている。
【００２４】第１のダイヤフラム２の中心には、ハウジ
ング内部に突入した締付けねじ５が固定されている。図
１に示した実施例では、締付けねじ５は円板形の段部２
２に溶接されており、この段部は、第１のダイヤフラム
２の中心に一体成形されている。前記段部２２は、薄
い、つまり敏感なダイヤフラム２を溶接過程時に保護す
る。締付けねじ５は、第２のダイヤフラム６と圧電素子
７とを貫通している。締付けねじ５とハウジング１との
間に機械的な接触は存在しない。第２のダイヤフラムを
押圧するように締付けねじ５に螺合されたナット５１に
より、第１のダイヤフラム２は僅かにプレロード、つま
り予負荷をかけられており、連結リング６１の環状縁部
６３は第１のダイヤフラム２の環状段部２１に食い込ん
でいる。ナット５１と、２つの電極７２，７３との間に
電気的な接触は存在しない。圧電素子７の中心に設けら
れた開口部には、絶縁リング８が設けられている。この
絶縁リング８は、たとえば開口部に接着固定されたプラ
スチックリングである。
ング内部に突入した締付けねじ５が固定されている。図
１に示した実施例では、締付けねじ５は円板形の段部２
２に溶接されており、この段部は、第１のダイヤフラム
２の中心に一体成形されている。前記段部２２は、薄
い、つまり敏感なダイヤフラム２を溶接過程時に保護す
る。締付けねじ５は、第２のダイヤフラム６と圧電素子
７とを貫通している。締付けねじ５とハウジング１との
間に機械的な接触は存在しない。第２のダイヤフラムを
押圧するように締付けねじ５に螺合されたナット５１に
より、第１のダイヤフラム２は僅かにプレロード、つま
り予負荷をかけられており、連結リング６１の環状縁部
６３は第１のダイヤフラム２の環状段部２１に食い込ん
でいる。ナット５１と、２つの電極７２，７３との間に
電気的な接触は存在しない。圧電素子７の中心に設けら
れた開口部には、絶縁リング８が設けられている。この
絶縁リング８は、たとえば開口部に接着固定されたプラ
スチックリングである。
【００２５】第２のダイヤフラム６の中心に設けられた
雌ねじ山によってもナット５１の機能を満たすことがで
きる。その場合、この雌ねじ山により第２のダイヤフラ
ム６は締付けねじ５に螺合されている。
雌ねじ山によってもナット５１の機能を満たすことがで
きる。その場合、この雌ねじ山により第２のダイヤフラ
ム６は締付けねじ５に螺合されている。
【００２６】圧電素子７は、軸線方向に分極化を有して
いる。圧電素子７は、軸線方向で印加される電圧差に応
じてその厚さを変化させる。交流電圧が印加されると、
厚さが振動する。厚さが増大すると、圧電素子７の直径
は減少する。厚さが減少すると、対応して直径は拡大す
る。
いる。圧電素子７は、軸線方向で印加される電圧差に応
じてその厚さを変化させる。交流電圧が印加されると、
厚さが振動する。厚さが増大すると、圧電素子７の直径
は減少する。厚さが減少すると、対応して直径は拡大す
る。
【００２７】圧電素子７のこの振動特性に基づき、この
圧電素子７が装置に組み込まれている状態においては、
電圧差により、圧電素子７と第２のダイヤフラム６とに
よって形成された複合エレメントのたわみが生ぜしめら
れ、この場合、圧電素子７と第２のダイヤフラム６との
間の固定面の大きさは一定に維持される。
圧電素子７が装置に組み込まれている状態においては、
電圧差により、圧電素子７と第２のダイヤフラム６とに
よって形成された複合エレメントのたわみが生ぜしめら
れ、この場合、圧電素子７と第２のダイヤフラム６との
間の固定面の大きさは一定に維持される。
【００２８】圧電素子７の直径の拡大を生ぜしめる方向
で電圧差が生じると、たわみの中心、すなわち固定面に
対する複数の垂直線により形成される少なくとも１つの
交点は、圧電素子７の、ダイヤフラムに面する側に位置
する。圧電素子７の直径の減少を生ぜしめる方向で電圧
差が生じると、たわみの中心は圧電素子７の、ダイヤフ
ラムとは反対の側に位置する。
で電圧差が生じると、たわみの中心、すなわち固定面に
対する複数の垂直線により形成される少なくとも１つの
交点は、圧電素子７の、ダイヤフラムに面する側に位置
する。圧電素子７の直径の減少を生ぜしめる方向で電圧
差が生じると、たわみの中心は圧電素子７の、ダイヤフ
ラムとは反対の側に位置する。
【００２９】交流電圧が圧電素子７に印加されると、前
記複合エレメントは、振腹が複合エレメントの中心に位
置するたわみ振動を行う。このたわみ振動は、締付けね
じ５と連結リング６１とによって第１のダイヤフラムに
伝達される。第１のダイヤフラム２と第２のダイヤフラ
ム６とは、同相振動を実施する。
記複合エレメントは、振腹が複合エレメントの中心に位
置するたわみ振動を行う。このたわみ振動は、締付けね
じ５と連結リング６１とによって第１のダイヤフラムに
伝達される。第１のダイヤフラム２と第２のダイヤフラ
ム６とは、同相振動を実施する。
【００３０】振動エネルギは、直接に所望の振動モー
ド、すなわちたわみ振動を発生させるために使用され
る。この振動を発生させるためには、唯１つの圧電素子
で十分となる。
ド、すなわちたわみ振動を発生させるために使用され
る。この振動を発生させるためには、唯１つの圧電素子
で十分となる。
【００３１】第１のダイヤフラム２のたわみ振動によ
り、第１のダイヤフラムに固定された振動ロッド３，４
は、振動ロッドの長手方向軸線に対して横方向で、互い
に逆向きの振動を実施する。このような互いに逆向きの
振動に基づき、各振動ロッドによって第１のダイヤフラ
ム２に加えられる交番力は相殺される。これによって、
締付け固定部は低い機械的負荷しか受けず、また振動エ
ネルギはハウジング１に伝達されない。
り、第１のダイヤフラムに固定された振動ロッド３，４
は、振動ロッドの長手方向軸線に対して横方向で、互い
に逆向きの振動を実施する。このような互いに逆向きの
振動に基づき、各振動ロッドによって第１のダイヤフラ
ム２に加えられる交番力は相殺される。これによって、
締付け固定部は低い機械的負荷しか受けず、また振動エ
ネルギはハウジング１に伝達されない。
【００３２】さらに、本発明による装置は、振動ロッド
３，４の間違った押し合わせに対しても極めて安定的で
ある。圧電素子７と第２のダイヤフラム６との間の固定
面には付加的な機械的応力が生じない。なぜならば、連
結リング６１が、第１のダイヤフラム２に単に載置され
ているに過ぎないからである。
３，４の間違った押し合わせに対しても極めて安定的で
ある。圧電素子７と第２のダイヤフラム６との間の固定
面には付加的な機械的応力が生じない。なぜならば、連
結リング６１が、第１のダイヤフラム２に単に載置され
ているに過ぎないからである。
【００３３】この装置の組立は極めて簡単である。なぜ
ならば、第２のダイヤフラム６を締付けねじ５に装着
し、ナット５１を締め付けるだけで済むからである。
ならば、第２のダイヤフラム６を締付けねじ５に装着
し、ナット５１を締め付けるだけで済むからである。
【００３４】さらに、複合エレメントはいつでも簡単に
交換することができる。
交換することができる。
【００３５】図３には、第２実施例による装置の主要な
構成部分が縦断面図で示されている。第２実施例による
装置は単に、第２のダイヤフラムを第１のダイヤフラム
に固定するための固定手段の構成の点でのみ図１に示し
た第１実施例とは異なっている。
構成部分が縦断面図で示されている。第２実施例による
装置は単に、第２のダイヤフラムを第１のダイヤフラム
に固定するための固定手段の構成の点でのみ図１に示し
た第１実施例とは異なっている。
【００３６】円板形の第２のダイヤフラム６′の中心で
は、第１のダイヤフラム２に面する側に突き棒６５が一
体成形されている。第２のダイヤフラム６′は、ハウジ
ング１に設けられた雌ねじ山１１にねじ込まれる雄ねじ
山６４を有しており、この場合、この第２のダイヤフラ
ム６′は、第１のダイヤフラム２が僅かにプレロード、
つまり予負荷をかけられる程度までハウジング１内にね
じ込まれる。
は、第１のダイヤフラム２に面する側に突き棒６５が一
体成形されている。第２のダイヤフラム６′は、ハウジ
ング１に設けられた雌ねじ山１１にねじ込まれる雄ねじ
山６４を有しており、この場合、この第２のダイヤフラ
ム６′は、第１のダイヤフラム２が僅かにプレロード、
つまり予負荷をかけられる程度までハウジング１内にね
じ込まれる。
【００３７】この第２実施例では、円板形の圧電素子
７′が使用される。円板形の圧電素子７′は、環板形の
圧電素子よりも廉価で、しかも僅かに頑丈である。図１
の第１実施例で使用される環板形もしくは円環セグメン
ト形の電極７１，７２の代わりに、第２実施例では円板
形もしくは円セグメント形の電極７１′，７２′が使用
されている。
７′が使用される。円板形の圧電素子７′は、環板形の
圧電素子よりも廉価で、しかも僅かに頑丈である。図１
の第１実施例で使用される環板形もしくは円環セグメン
ト形の電極７１，７２の代わりに、第２実施例では円板
形もしくは円セグメント形の電極７１′，７２′が使用
されている。
【００３８】図１に示した第１実施例で必要とされてい
る、圧電素子７と電極７２，７３とを締付けねじ５に対
して絶縁するための絶縁リング８は不要となる。
る、圧電素子７と電極７２，７３とを締付けねじ５に対
して絶縁するための絶縁リング８は不要となる。
【００３９】生ぜしめられる振動のモードは、図１の装
置の場合の振動と同一である。しかし、振動は突き棒６
５によってしか伝達されない。第２のダイヤフラム６′
は、ねじ結合によってハウジング１内に固く締付け固定
されているので、極めて小さな振動エネルギしかハウジ
ング１によって吸収されない。このために、ハウジング
壁は、第２のダイヤフラム６よりもはるかに高い機械的
な剛性度を有している。ハウジングからの振動の遮断
は、第１のダイヤフラム２に一体成形された環状段部２
１によって付加的に助成される。
置の場合の振動と同一である。しかし、振動は突き棒６
５によってしか伝達されない。第２のダイヤフラム６′
は、ねじ結合によってハウジング１内に固く締付け固定
されているので、極めて小さな振動エネルギしかハウジ
ング１によって吸収されない。このために、ハウジング
壁は、第２のダイヤフラム６よりもはるかに高い機械的
な剛性度を有している。ハウジングからの振動の遮断
は、第１のダイヤフラム２に一体成形された環状段部２
１によって付加的に助成される。
【図１】本発明の第１実施例を示す縦断面図である。
【図２】図１に示した圧電素子における電極の配置形式
を示す平面図である。
を示す平面図である。
【図３】本発明の第２実施例を示す縦断面図である。
１ ハウジング、 ２ 第１のダイヤフラム、 ３，４
振動ロッド、 ５締付けねじ、 ６ 第２のダイヤフ
ラム、 ７ 圧電素子、 ８ 絶縁リング、２１ 環状
段部、 ２２ 段部、 ５１ ナット、 ６１ 連結リ
ング、 ６２ 自由端部、 ６３ 環状縁部、 ６４
雄ねじ山、 ６５ 突き棒、７１，７１′，７２，７
２′，７３ 電極、 ７５ 対称軸線、 ７６，７７
矢印、７２１，７３１ リード線
振動ロッド、 ５締付けねじ、 ６ 第２のダイヤフ
ラム、 ７ 圧電素子、 ８ 絶縁リング、２１ 環状
段部、 ２２ 段部、 ５１ ナット、 ６１ 連結リ
ング、 ６２ 自由端部、 ６３ 環状縁部、 ６４
雄ねじ山、 ６５ 突き棒、７１，７１′，７２，７
２′，７３ 電極、 ７５ 対称軸線、 ７６，７７
矢印、７２１，７３１ リード線
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 イーゴル ゲートマン ドイツ連邦共和国 レーラッハ ゲーテシ ュトラーセ ３ (72)発明者 ゼルガイ ロパティン ドイツ連邦共和国 レーラッハ フライブ ルガー シュトラーセ 321−アー
Claims (5)
- 【請求項１】 容器内の予め規定された充填面高さを検
出しかつ／または監視するための装置であって、 （ａ）ハウジング（１）が設けられており、 （ｂ）容器内に突入した２つの振動ロッド（３，４）が
設けられており、 （ｃ）前記ハウジング（１）内に縁部で固く締付け固定
された第１のダイヤフラム（２）が設けられており、該
第１のダイヤフラム（２）に前記振動ロッド（３，４）
が互いに間隔をおいて固定されており、 （ｄ）前記ハウジング（１）の内部に、第１のダイヤフ
ラム（２）に対して平行に第２のダイヤフラム（６，
６′）が配置されており、 （ｅ）該第２のダイヤフラム（６，６′）の縁部と中心
部とに固定手段が配置されており、該固定手段を介し
て、第２のダイヤフラム（６，６′）が第１のダイヤフ
ラム（２）に直接に機械的に連結されており、 （ｆ）第２のダイヤフラム（６，６′）に、該第２のダ
イヤフラム（６，６′）にたわみ振動を発生させ、かつ
該たわみ振動を受信して電気的な出力信号に変換するた
めの円板形または環板形の唯１つの圧電素子（７，
７′）が配置されており、 （ｆ′）第２のダイヤフラム（６，６′）の振動が、前
記固定手段を介して直接に第１のダイヤフラム（２）へ
伝達され、さらに該第１のダイヤフラムから前記振動ロ
ッド（３，４）へ伝達されて、該振動ロッド（３，４）
が、該振動ロッドの長手方向軸線に対して横方向で、互
いに逆向きの振動を実施するようになっていることを特
徴とする、容器内の予め規定された充填面高さを検出し
かつ／または監視するための装置。 - 【請求項２】 前記固定手段が、第２のダイヤフラム
（６）に一体成形されていて、かつ第１のダイヤフラム
（２）に載置されている連結リング（６１）と、第１の
ダイヤフラム（２）の中心に固定された締付けねじ
（５）とから形成されており、該締付けねじ（５）が、
ハウジング（１）の内部へ突入していて、第２のダイヤ
フラム（６）と圧電素子（７）とを貫通しており、前記
締付けねじ（５）と、該締付けねじ（５）と協働するナ
ット（５１）とを介して、第２のダイヤフラム（６）が
第１のダイヤフラム（２）に固定されている、請求項１
記載の装置。 - 【請求項３】 前記固定手段が、第２のダイヤフラム
（６）に一体成形されていて、かつ第１のダイヤフラム
（２）に載置されている連結リング（６１）と、第１の
ダイヤフラムの中心に固定された締付けねじ（５）とか
ら形成されており、該締付けねじ（５）が、ハウジング
（１）の内部へ突入していて、第２のダイヤフラム
（６）と圧電素子（７）とを貫通しており、さらに、第
２のダイヤフラム（６）が、その中心部に雌ねじ山を有
していて、該雌ねじ山が前記締付けねじ（５）と螺合さ
れている、請求項１記載の装置。 - 【請求項４】 前記固定手段が、第２のダイヤフラム
（６′）に位置していて、かつハウジング（１）の雌ね
じ山（１１）にねじ込まれた雄ねじ山（６４）と、第２
のダイヤフラム（６′）の中心部で第１のダイヤフラム
（２）に面した側に一体成形された突き棒とから形成さ
れており、さらに、第１のダイヤフラム（２）がプレロ
ード、つまり予負荷をかけられる程度にまで第２のダイ
ヤフラム（６）がハウジング（１）にねじ込まれてい
る、請求項１記載の装置。 - 【請求項５】 圧電素子（７，７′）が３つの電極（７
１，７１′，７２，７２′，７３）を有しており、 （ａ）ハウジング（１）に接続された第１の電極（７
１，７１′）が、圧電素子（７，７′）の、円形のまた
は円環形の第１の面に配置されており、 （ｂ）交流電圧源に接続された第２の電極（７２，７
２′）が、圧電素子（７，７′）の、円形のまたは円環
形の第２の面に配置されており、 （ｃ）出力信号を送出するために働く第３の電極（７
３）が、圧電素子（７，７′）の、円形のまたは円環形
の第２の面に配置されている、請求項１記載の装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19523461.8 | 1995-06-28 | ||
| DE19523461A DE19523461C1 (de) | 1995-06-28 | 1995-06-28 | Vorrichtung zur Feststellung und/oder Überwachung eines vorbestimmten Füllstandes in einem Behälter |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0915023A true JPH0915023A (ja) | 1997-01-17 |
| JP2726255B2 JP2726255B2 (ja) | 1998-03-11 |
Family
ID=7765442
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8144620A Expired - Fee Related JP2726255B2 (ja) | 1995-06-28 | 1996-06-06 | 容器内の予め規定された充填面高さを検出しかつ／または監視するための装置 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5815079A (ja) |
| EP (1) | EP0751380B1 (ja) |
| JP (1) | JP2726255B2 (ja) |
| CA (1) | CA2175303C (ja) |
| DE (2) | DE19523461C1 (ja) |
| HU (1) | HU221216B1 (ja) |
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|---|---|---|---|---|
| US5969621A (en) * | 1997-04-30 | 1999-10-19 | Endress + Hauser Gmbh + Co. | Apparatus for establishing and/or monitoring a predetermined filling level in a container |
| EP0875740B1 (de) * | 1997-04-30 | 2006-10-11 | Endress + Hauser GmbH + Co. KG | Vorrichtung zur Feststellung und/oder Überwachung eines vorbestimmten Füllstands in einem Behälter |
| EP0875739B1 (de) * | 1997-04-30 | 2006-10-18 | Endress + Hauser GmbH + Co. KG | Vorrichtung zur Feststellung und/oder Überwachung eines vorbestimmten Füllstands in einem Behälter |
| EP0985916B1 (de) * | 1998-09-09 | 2007-07-18 | Endress + Hauser GmbH + Co. KG | Vorrichtung zur Feststellung und/oder Überwachung eines vorbestimmten Füllstandes in einem Behälter |
| DE10014724A1 (de) * | 2000-03-24 | 2001-09-27 | Endress Hauser Gmbh Co | Verfahren und Vorrichtung zur Feststellung und/oder Überwachung des Füllstandes eines Mediums in einem Behälter |
| DE10243430B4 (de) * | 2002-09-18 | 2008-06-12 | Endress + Hauser Gmbh + Co. Kg | Vorrichtung zum Modifizieren der schwingfähigen Elemente eines Vibrationsdetektors |
| DE102005044725B4 (de) * | 2005-09-19 | 2014-06-26 | Endress + Hauser Gmbh + Co. Kg | Membranschwinger zur Bestimmung und/oder Überwachung einer Prozessgröße eines Mediums in einem Behälter |
| US8591198B2 (en) * | 2007-05-22 | 2013-11-26 | Metropolitan Industries, Inc. | Strain gauge pump control switch |
| DE102007041349A1 (de) * | 2007-08-30 | 2009-03-05 | Vega Grieshaber Kg | Füllstandsmessvorrichtung zum Bestimmen und/oder Überwachen eines Füllstandes |
| US8380307B2 (en) * | 2008-03-18 | 2013-02-19 | Biotronik Crm Patent Ag | Switch polarity pacing to improve cardiac resynchronization therapy |
| US20150230010A1 (en) * | 2011-08-05 | 2015-08-13 | Nokia Corporation | Transducer apparatus comprising two membranes |
| DE102014101372B4 (de) * | 2014-02-04 | 2015-10-08 | Vega Grieshaber Kg | Vibrationssensor mit geklebtem Antrieb |
| DE102014118393A1 (de) | 2014-12-11 | 2016-06-16 | Endress + Hauser Gmbh + Co. Kg | Vorrichtung und ein Verfahren zur Bestimmung und/oder Überwachung mindestens einer Prozessgröße |
| DE102015112543A1 (de) | 2015-07-30 | 2017-02-02 | Endress+Hauser Gmbh+Co. Kg | Vorrichtung zur Bestimmung und/oder Überwachung zumindest einer Prozessgröße |
| DE102016113447B4 (de) | 2016-07-21 | 2018-07-19 | Vega Grieshaber Kg | Vibrationssensor und Verfahren zur Optimierung eines Piezoantriebs |
| DE102017102678A1 (de) | 2017-02-10 | 2018-08-16 | Endress+Hauser SE+Co. KG | Feldgerät zur Bestimmung eines Grenzwertes |
| DE102018111629A1 (de) * | 2018-05-15 | 2019-11-21 | Endress+Hauser SE+Co. KG | Membranschwinger |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3719939A (en) * | 1971-02-09 | 1973-03-06 | Westinghouse Electric Corp | Differential pressure transducer |
| JPS60216699A (ja) * | 1984-04-12 | 1985-10-30 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 超音波セラミツクマイクロホン |
| JPS60223300A (ja) * | 1984-04-19 | 1985-11-07 | Seiko Epson Corp | 圧電ブザ− |
| DE3625779A1 (de) * | 1986-07-30 | 1988-02-04 | Vega Grieshaber Gmbh & Co | Vorrichtung zum feststellen eines bestimmten fuellstandes in einem behaelter |
| DE3740598C2 (de) * | 1987-11-30 | 1998-03-26 | Grieshaber Vega Kg | Schwingeinheit für Füllstand-Vibrations-Grenzschalter |
| DE3912038A1 (de) * | 1989-04-12 | 1990-10-18 | Endress Hauser Gmbh Co | Vorrichtung zur feststellung und/oder ueberwachung eines vorbestimmten fuellstands in einem behaelter |
| DE3931453C1 (ja) * | 1989-09-21 | 1991-02-28 | Endress U. Hauser Gmbh U. Co, 7864 Maulburg, De | |
| DE4203967C2 (de) * | 1992-02-11 | 1995-06-22 | Endress Hauser Gmbh Co | Vorrichtung zur Feststellung und/oder Überwachung eines vorbestimmten Füllstands in einem Behälter |
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