JPS63171386A - 爆発危険性のある内部域を有する容器内の充填物レベルを測定するレベル測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、音波−又は超音波変換器が圧電素子と接触す
る金属振動板を有しかつ金属フランジにより容器の開口
を介してこれと接続している形式の、爆発危険性のある
内部域を有する容器内の充填状態を測定するための充填
状態測定装置の音波−又は超音波変換器に関する。

従来の技術 例えば音波−又は超音波充填状Ｒ測定装置のような電気
的に作動される充填状態測定装置で爆発危険性のある内
部域を有する容器内の充填状態を測定するには、充填状
態測定装置の電気機器を耐燃−耐衝撃的に容器の内部域
から分離させる処置を構じることが必要である。この分
離は外界と容器の開口部（この開口部を介して充填状態
測定装置は必然的に、爆発危険性のある内部域と空間的
に結合するように容器に組立てられる）とに対しても必
要である。

西ドイツ国実用新案登録出願第８３３２０４５．８号明
細書によれば、可燃性のちりによって爆発危険性のある
内部域を有する容器内で使用するのに適した充填状態測
定装置の超音波センナが提案されている。この課題は公
知センサの場合センサボヅトをちりから保護するように
包括する金属ケーシング及びゲージングボットの内部に
配置される線路（これは電位等化の目的で導電的に金属
振動板と接続されている）によって解決されている。

同じ課題の他の解決手段は市販の他の超音波センナによ
って公知である。この場合超音波センサは円筒状の軸を
備えており、これは取付フランジの中心孔を貫通し、同
軸的にブシュによって囲まれている。この場合ブシュは
、ブシュのシリンダ状表面と取付フランジの中心孔内壁
との間に円筒上の空隙（これは爆発性領域と非爆発性領
域との間に耐燃−耐衝撃性の分離帯域が生じるように構
成される）が得られるように前記の軸とフランジとの間
に配置されている。

独自の超音波変換器は１円筒状軸の下方に配置されかつ
金属ケーシングによって囲まれて、容器の内部域に突出
している。

従来公知の上記２つの解決手段は２種々の異論 なる加工材からなる多数の部品を必要とし、これらのす
べての部品は媒体と連結され、従って特に攻撃性媒体の
場合測定装置の安全性及び寿命は著しく低下することか
ら経費が嵩み、更に従来公知の手段では測定装置の組立
て及び解体に多大の費用が必要とされるという欠点によ
って特徴づけられる。

発明が解決しようとする問題点 本発明の課躍は、僅かな費用で製造でき、容易に組立て
得るか又は解体することができ、容器の爆発危険性のあ
る内部域からの電気機器並びに大気の安全な分離を保証
し、従って爆発危険性のある内部域を有する容器への使
用に適している。充填状態測定装置を提供することにあ
る。

問題点を解決するための手段 この課題は特許請求の範囲の欄の各項に記載した特徴に
よって解決される。

更に本発明による充填状態測定装置は、均一で連続する
金属表面が存在し、これがフランジパツキンの材料を除
き単一体として測定媒体と連結しており、その結果この
センナを攻撃的媒体又は食料品に１重用することを適当
なものとするという利点をもたらす。

もう１つの利点はセンサ構遺体の全高が低いことである
。パルスに応じてＷ１超されるあらゆる音波−又は超音
波センサは伝送パルスの終りに、その間の測定が不可能
であるいわゆる不感時間を有する。不感時間とは伝送パ
ルスの終了後遠来するためにセンナが必要とする時間間
隔である。送信器及び受信器として作動する振動板が伝
送パルス終了後もなお振動しでいる間。

反射パルスは受信されない。センサの遠来時間を短縮す
るか又はこの時間中反射信号を受信するための一連の手
段は提案されている。しかしなお伝送パルスの終了直後
に反射パルスを受信しない時間が残存する。容器内の充
填状態がどの程度の最大充填度まで測定可能であるかは
。

媒体空気中の伝送パルスの走行時間によって影響される
。この限界を上回る測定はもはや不可能である。なぜな
らば充填材表面までの及びセンナに戻るまでの伝送パル
スの走行時間は、その受信が伝送パルスの終了後センナ
の遠来期間内であるほど短いからである。この欠点に対
しては、伝送パルスの相応する走行時間で容器内部空間
を出来るだけ大きく利用することができるように、超音
波センサを出来るだけ容器の蓋内に配設することによっ
て対処する。

従って西ドイツ国特許第２５４７７５９号明ｍｍには、
センナを一定の距離を置いて容器蓋の上方に組立てるこ
とを可能とする管状の延長部を容器の蓋に配置すること
が提案されている。この場合妨害反射を阻止するため音
波パルスは伝音管により伝送される。

本発明による対象の場合音波−又は超音波変換器は容器
の内部域内に突入しておらず、変換器振動板及び取付フ
ランジは一平面上に存在することから、容器をより多く
充填でき、従って貯蔵容積を一層良好に利用することが
できる。

本発明の優れた実施態様は特許請求の範囲のの欄の従属
請求項に記載されている。

他の特徴及び利点は実施例及び図面において詳述する。

実施例 第１図において充填状態測定装置は１で示されており、
説明を判り易くするため超音波充填状態測定装置を使用
する。しかし本発明は超音波の使用に限定されるもので
はなく、音波パルスで操作するすべての充填状態測定装
置に対して使用可能である。充填状態測定装置１は、充
填状態を測定すべき容器の１１２の上に配設される。こ
のため蓋２は短継手４によっｔ構成される円柱状の開口
３を有する。フランジ５はこの継手と連結されている。

フランジ５はボルト帯域の周囲に均一に配分された一連
の孔６を有する。

充填状態測定装置１はケーシングを有し、その内部の回
路板上には圧電素子８−を励起するための電気パルスを
発生する各電気又は電子構成素子が存在する。更にこれ
らの構成素子の課題は、圧電素子８から生じた電気反射
パルスを受信し、増幅し１図示されていない電気中継線
を介して充填状態測定装置１から独立して配置された評
価装置に伝送することである。充填状態測定装置１は評
価装置から同機に図示されていない電気中継線を介して
１機能させるために必要な電気エネルギーを受信する。

このケーシング７への中継線の導入はＰＧ−ねじ連結器
９で行なう。

ケーシング７の下には変換器ケーシング１０が配置され
ている。ケーシング７及び変換器ケーシング１０は９円
柱状間口１１．１２が一列に相対するように互いに整列
して配置されている。変換器ケーシング１０へのケーシ
ング７の固定はパ・ソキン３０を封入させて゛ねじ１３
により実施する。

円柱状開口１１．１２にはケーブル１４が通されるが、
このケーブルはケーシング７内の図示されていない電子
構成素子を圧電素子８と接続させるものである。

変換器ケーシング１０はパツキンリング１５の封入下に
フランジ１６と連結されている。取付素子としてはねじ
１７を使用する。フランジ１６により充填状態測定装置
１は蓋２のフランジ５と連結される。このためフランジ
１６は。

フランジ５の孔６に対して一列になるようにボルト帯域
に沿って均一に配分されている一連の孔１８を有する。

フランジ５，１６間の解体可能な結合は弾性のリング状
パツキン２０の封入下にボルト連結器１９により行なう
。

取付フランジ１６は容器の内部域とは逆の側に円柱状切
欠部２１を有し、これはその対称軸がフランジ１６の対
称軸と一致するように設置されている０円柱状切欠部２
１はフランジ１６を貫通するが、完全にではなく、゛容
器内部域に相対する側で約１．５鰭の厚さの範囲２２に
より閉鎖されている。

取付フランジ１６の円柱状切欠部２１は同時に圧電素子
８．適当なシリコンエラストマーからなる整合層２３及
び同様に適当なシリコンエラストマーから製造された減
衰層２４を収納するのに利用される。この場合フランジ
１６の範囲２２は超音波変換器２５の振動板である。切
欠部２１は当業者の熟知するすべての切削法を用いて得
ることができる。しかしこの切削は。

振動板２２が高精度の均一な厚さを有するように実施し
なければならない。

変換器ケーシング１ｏの課題は取付フランジ１６とゲー
ジング７との結合素子としての課題の他に圧電素子８．
整合層２３及び減衰層２４からなる超音波変換器２５を
外界から保護するように覆うことである。

取付フランジ１６への超音波変換器２５の集積は充填状
態測定装置１を極めて平坦に構成させる。この場合容器
の内部に相対するフランジ１６の側面は超音波変換器２
５の振動板を包含する均一で全面におよぶ金属表面を形
成し、その際充填状態測定装置１の構成素子が取付７ラ
ンシから容器の内部に突入することはない。

爆発可能性のある範囲で電気器具を使用する際に先に記
載した硬度特性に相応して振動板の厚さを選択した場合
、相応する強度の連続する金属表面は容器の爆発危険性
のある内部域を充填状態測定袋Ｗ１の電気機器から完全
に耐燃−耐衝撃的に分離しまたパツキンリング２０の封
入下に外気から遮断する。その結果本発明による充填状
態測定袋Ｗ１は容器の爆発危険性のある内部域に使用す
ることが可能になる。

フランジ１６として防錆性及び耐酸性の鋼を選択するこ
とによって（これは後にリング状パツキン２０の加工材
を除き測定媒体と単一体として連結される）、充填状態
測定装置１は攻撃性媒体及び食料品工業においても使用
することができる。

第２図及び第３図には本発明の２つの他の実施例が示さ
れている（部分図）、双方の実施形式は例えば超音波変
換器２５の付加的な固体伝送音減結合に関する可能な手
段を示すものである。第２図及び第３図ではこれらの実
施例を説明するために使用される限りにおいて第１図に
おけると同じ位置数字を使用する。第２図には再度その
円柱状切欠部２１に超音波変換器２５が配設されている
取付フランジ１６を示す、フランジ１６はフランジ５と
解体可能に結合されている。振動板２２は同様に容器の
内部に対向して配置されている。第１図に示した実施例
と異なり切欠部２１のジャケット面は半径方向に延びる
溝２６を有し、その断面は横倒しの丁字形を有する。こ
の溝は２つの互いに結合されたリング状溝によって構成
され、そのうちの円柱状切欠部２１に対向する溝は正方
形状の横断面を有するが１円柱状切欠部２１とは逆の側
の第２の溝は軸方向に延びる長方形を有する。この溝に
よって円柱状切欠部２１のジャケット面は中断され、そ
の結果フランジ１６゛に対して超音波変換器２５の十分
な固体伝送音減結合が得られる。

第３図は更にもう１つの実施例を示すものである。第３
図ではＴ字状の溝２６の代わりに超音波変換器２５の固
体伝送音減結合のための他の手段が示されている。この
場合フランジ１６は軸方向に容器の内側とは逆の側から
入り込む溝又はノツチ２７，２８を備えている。この溝
はもちろんフランジ１６を貫通するものではなく、フラ
ンジの強度に全く影響しないか又は掻く僅かにこれを損
なうにすぎない程度の深さに選択する。溝２７，２８は
円柱状切欠部２１に対して同じ距離を有する環状帯域に
構成されており、従って溝２７．２８の円周の対称軸は
円柱状切欠部２１の対称軸と一致する。

固体伝送音減結合の手段は図示した２つの実施例に限定
されるものではなく、当業者は付加的な個体伝送音減結
合の他のすべての形式を把握することができる。従って
Ｍ体伝送音減結合のための材料を吸音加工材で充填する
こともできる。

第３図は、第１図に示した本発明の実施例を更に改良し
たものである。これによれば円柱状切欠部２１はフラン
ジ１６の第１図に示した深さの約半分程度に削られてい
るにすぎない、超音波変換器２５の配設は第１図に相応
して行なうが、適当なシリコンエラストマーからＩｌ遣
された減衰層２４はフランジ１６から一部突出している
点で相異する。容器の内部域に相対する側にも円柱状切
欠部２９が施されている。切欠部２１と２９と問に残る
範囲２２は同様に本発明によれば超音波変換器２５のｉ
ｓ板を形成する。第３図による実施例の利点は１円柱状
切欠部２９がフランジ１６の均一な表面から引き込まれ
る凹部を形成していることであり、これにより振動板は
外部からの機械的損傷から保護される。この場合切欠部
２９の深さは超音波変換器２５の保護必要度及び／又は
必要な組込み深さに応じて適当に選択することができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例を示す略示部分断面図、第
２図は本発明の他の実施例を示す部分断面図、第３図は
本発明装置のもう１つの実施例を示す部分断面図である
。 １　、、、、充填状態測定装置、２．．．．蓋、５．、
、、フランジ、７．、、、ケーシング、８．、、、圧電
素子。 １０　、、、、変換器ケーシング、１６．、、、フラン
ジ２１　、、、、円柱状切欠部、２２．、、、振！＆仮
、２３１００．整合層、２４．、、、減衰層、２５．、
、、音波−又は超音波変換器、２６，２７．２８．．、
、溝。 ２９　、、、、円柱状切欠部。 ２６．２７．２８・・・溝　　　　　　２９・・・Ｆｉ
ｇ、　２ 刀柱状切矢部 Ｆｉｇ、　３

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、音波−又は超音波パルスを発生する音波−又は超音
   波変換器、充填物質の表面で反射した反射パルスの受信
   装置、充填状態測定装置を容器に固定する取付フランジ
   を有する爆発危険性のある内部域を有する容器内の充填
   状態を測定する充填状態測定装置において、フランジ１
   ６が容器内部域とは逆の側に、フランジ１６を軸方向で
   部分的に切削する円柱状切欠部２１を有し、この切欠部
   で音波−又は超音波変換器２５が実質的にフランジ１６
   の内部に配設されていることを特徴とする、爆発危険性
   のある内部域を有する容器内の充填状態を測定する充填
   状態測定装置。 ２、フランジ１６が容器内部域と相対する側で円柱状切
   欠部２１により貫通されていない範囲２２を有し、これ
   が音波−又は超音波変換器２５の振動板を形成する、特
   許請求の範囲第１項記載の充填状態測定装置。 ３、フランジ１６の容器内部域と相対する側が振動板２
   ２を含む平坦で均一な表面である、特許請求の範囲第１
   項記載の充填状態測定装置。 ４、振動板２２が約１．５ｍｍの一様な厚さを有する、
   特許請求の範囲第２項記載の充填状態測定装置。 ５、フランジ１６内に音波−又は超音波変換器２５の固
   体伝送音を減結合するための手段が施されている、特許
   請求の範囲第１項記載の充填状態測定装置。 ６、円柱状切欠部２１の対称軸がフランジ１６の対称軸
   と一致する、特許請求の範囲第１項記載の充填状態測定
   装置。 ７、円柱状切欠部２１のジャケット面が半径方向に延び
   る溝２６により削られている、特許請求の範囲第５項記
   載の充填状態測定装置。 ８、溝２６が本質的に正方形の断面を有する半径方向に
   延びる第１の範囲と本質的に長方形の断面を有する、第
   １の範囲と連続して軸方向に延びる第２の範囲とを有す
   る、特許請求の範囲第７項記載の充填状態測定装置。 ９、円柱状切欠部２１がフランジ１６の軸方向に延びる
   少なくとも１個の溝２８によって取り囲まれており、か
   つ溝２８の対称軸が切欠部２１の対称軸並びにフランジ
   １６の対称軸と一致するように配置されている、特許請
   求の範囲第５項記載の充填状態測定装置。 １０、溝２６、２８が音波吸収性の加工材で満たされて
   いる、特許請求の範囲第７項又は第９項記載の充填状態
   測定装置。 １１、フランジ１６が容器内部域と相対する側で円柱状
   切欠部２９を形成し、これが円柱状切欠部２１に対して
   一列にフランジ１６の軸方向に延び、その対称軸が円柱
   状切欠部２１の対称軸及びフランジ１６の対称軸と一致
   するように配置されている、特許請求の範囲第１項記載
   の充填状態測定装置。 １２、円柱状切欠部２１及び２９により貫通されていな
   いフランジ１６の範囲２２が音波−又は超音波変換器２
   ５の振動板を形成する、特許請求の範囲第１１項記載の
   充填状態測定装置。 １３、円柱状切欠部２１又は／及び２９が自体公知の切
   削法で製造される、特許請求の範囲第１項記載の充填状
   態測定装置。 １４、音波−又は超音波変換器２５が自体公知の方法で
   振動板２２、圧電素子８、振動板２２と相対する側の整
   合層２３及び振動板２２と逆の側の減衰層２４により構
   成されている、特許請求の範囲第１項記載の充填状態測
   定装置。 １５、音波−又は超音波変換器２５が変換器ケーシング
   １０によって包括されている、特許請求の範囲第１項記
   載の充填状態測定装置。