KR102086714B1

KR102086714B1 - 긴장된 내측 도전체를 구비한 동축 프로브

Info

Publication number: KR102086714B1
Application number: KR1020167013932A
Authority: KR
Inventors: 크리스티안 호페러; 플로리안 찜머만
Original assignee: 베가 그리이샤버 카게
Priority date: 2013-11-27
Filing date: 2014-10-02
Publication date: 2020-03-09
Also published as: KR20160090822A; EP3074733A1; US20160252385A1; WO2015078618A1; CN105765355A; US10222250B2

Abstract

본 발명은 시간 영역 반사법에 의한 충전 레벨 측정 장치를 위한 동축 프로브에 관한 것으로서, 상기 동축 프로브의 내측 도전체는 당김 요소에 의하여 외측 도전체에 대해 긴장되도록 구성된다. 상기 당김 요소는 예를 들어 원판의 형상을 갖는 것으로서, 내측 도전체의 단부에 있는 외부 나사산에 나사체결되는 내부 나사산을 구비한다. 이로 인하여 스페이서의 개수가 감소될 수 있다.

Description

긴장된 내측 도전체를 구비한 동축 프로브{COAXIAL PROBE HAVING A STRAINED INNER CONDUCTOR}

본 발명은 시간 영역 반사법(time-domain reflectometry; TDR)에 의한 충전 레벨 측정(fill level measurement)('TDR 충전 레벨 측정'이라고 호칭되기도 함)에 관한 것이다. 구체적으로 본 발명은 시간 영역 반사법 충전 레벨 측정 장치를 위한 동축 프로브, 및 이와 같은 유형의 동축 프로브를 포함하는 충전 레벨 측정 장치에 관한 것이다.

TDR 충전 레벨 측정 장치는 동심을 이루도록 배치된 외부 도전체 및 내부 도전체를 주요 구성요소로서 포함하는 동축 프로브를 포함한다. 상기 종장형의 프로브는 충전 물질 안으로 잠기게(immersed) 넣어지고, 상기 동축 프로브의 상측 단부에 부착된 측정 전자장치로부터의 측정 신호가 상기 프로브를 통해서 상기 충전 물질로 향하여 발신된다. 상기 측정 신호는 구체적으로 충전 물질 표면에서 반사되며, 상기 동축 프로브를 따라서 상부로 되돌아와서 상기 측정 전자장치에 의해 수신된다.

상기 내부 도전체는 외부 도전체로부터 떨어져 이격되도록 스페이서(spacer)들에 의해 유지 및 고정된다.

상기 스페이서들 각각은, 측정 신호의 이동 시간 오프셋(transit time offset)(이것은 충전 물질 표면과 측정값 사이의 오프셋으로 귀결됨)과, 발신 신호의 반사(이것은 측정 정확도를 손상시킴)를 유발한다.

본 발명은 동축 프로브의 측정 정확도를 증진시킴을 목적으로 한다.

상기 목적은 독립항에 기재된 구성에 의해 달성된다. 본 발명의 구체적인 구성은 실시예들에 관한 하기의 상세한 설명 및 청구범위에 기재되어 있다.

본 발명의 일 형태는 시간 영역 반사법 충전 레벨 측정 장치를 위한 동축 프로브에 관한 것이다. 상기 프로브는 외부 도전체 및 상기 외부 도전체에 대해 동축으로(coaxially) 배치되는 내부 도전체를 포함한다. 또한, 상기 외부 도전체에 대한 내부 도전체의 긴장을 부여하기 위하여 상기 내부 도전체의 단부에 부착되는 긴장 요소가 제공된다.

예를 들어 상기 긴장 요소는 상기 긴장을 발생시키기 위하여, 상기 내부 도전체에 대해 당김의 작용을 가함과 동시에 상기 외부 도전체를 밀치도록 작용한다.

그 결과로서 이상적으로는 스페이서가 완전히 생략될 수 있게 되는데, 이는 상기 내부 도전체에 외부 도전체에 대한 적절히 강한 긴장이 부여됨으로써 내부 도전체의 길이 방향을 따라서 별도의 고정 수단을 필요로 하지 않게 되기 때문이다. 상기 내부 도전체의 상측 단부 및 하측 단부에서의 고정으로 충분하게 된다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 긴장 요소, 외부 도전체, 및 내부 도전체는 상기 외부 도전체에 대한 내부 도전체의 긴장이 부여된 이후에 후속하여 다시 상기 외부 도전체에 대한 내부 도전체의 긴장이 부여될 수 있도록 상호작용한다. 이것은 예를 들어 시간의 경과에 따라서 상기 내부 도전체가 늘어남으로 인하여 긴장 요소가 내부 도전체에 대해 작용하는 인장력이 감소할 경우에 특히 유리하다.

대안적으로 또는 추가적으로, 상기 외부 도전체에 대한 내부 도전체의 긴장이 부여됨이 설명된 실시예들 각각에, 스프링 요소의 스프링 탄성에 의한 긴장이 제공될 수 있다. 이 경우에는, 적어도 상기 내부 도전체의 길이가 크게 변화하지 않는한, 전술된 후속의 긴장 부여도 필요하지 않게 될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 긴장 요소는 동축 프로브의 하측 단부에 배치되는데, 상기 하측 단부는 상기 동축 프로브가 의도에 맞게 사용되는 때에 충전 물질(filling material)과 먼저 접촉하게 되는 단부이다. 상기 동축 프로브의 다른 단부, 즉 상측 단부는 충전 레벨 측정 장치의 전자 장치에 연결된다. 상기 긴장은 상기 측정 프로브의 길이에 있어서 측정 프로브의 하측 단부에서 유발되기 때문에, 스페이서를 사용하는 경우, 또는 예를 들어 프로브의 측정 범위 내에 도전성 연결 지점이 있는 경우에서와 같이 프로브의 측정 범위가 제한되는 경우에 측정 정확도에 실질적으로 미치는 영향은 없다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 긴장 요소는 내부 나사산을 포함하고, 상기 외부 도전체에 대한 내부 도전체의 긴장 부여를 위하여 긴장 요소의 내부 나사산이 나사결합될 수 있는 외부 나사산이 상기 내부 도전체에 구비된다.

상기 내부 도전체의 하측 단부는 중실(solid)의 것일 수 있으며, 예를 들어 스터드 볼트(stud bolt)와 같은 핀 형태를 가진 것일 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 긴장 요소는 상기 외부 도전체의 외부 직경보다 더 큰 외부 직경을 가지며, 이로 인하여 내부 도전체가 외부 도전체에 대한 긴장을 부여받는 때에 상기 긴장 요소가 상기 외부 도전체의 하측 가장자리에 맞닿는다. 상기 긴장 요소의 외부 직경은 외부 도전체의 내부 직경보다 약간 더 클 수도 있다. 이 경우에도, 상기 외부 도전체에 대한 내부 도전체의 긴장이 부여되는 때에 상기 긴장 요소가 외부 도전체의 하측 가장자리에 맞닿게 된다. 예를 들어 상기 긴장 요소는 외부 도전체의 외부 벽과 동일한 높이의 면에 있게 되는바, 다시 말하면 외부 도전체와 동일한 외부 직경을 갖는다.

상기 요소는 상기 외부 도전체에 대해 예를 들어 용접에 의해 결합될 수 있고, 외부 도전체와 동일한 재료로 구성될 수 있다. 또한 상기 요소는 절연성 재료로 이루어질 수 있다. 이 경우에는 상기 요소가 상기 외부 도전체에 예를 들어 접착에 의해 결합될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면 상기 긴장 요소는 원형의 단면을 갖는다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 긴장 요소는 원판의 형태를 갖는다. 상기 긴장 요소의 원판 형태의 설계안은 간편할 뿐만 아니라, 제작의 비용 면에서 효율적이다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 긴장 요소는 원추형 영역을 포함하고, 상기 원추형 영역은 상기 외부 도전체에 대한 내부 도전체의 긴장이 부여되는 때에 외부 도전체의 하측 가장자리와 맞닿음으로써 상기 내부 도전체가 중심에 배치되게 한다.

상기 긴장 요소가 두 개의 원통형 영역을 포함하는 것도 가능한데, 이 경우에는 제1 원통형 영역이 상기 긴장 요소의 상측 단부에 배치되며 상기 외부 도전체의 내부 직경과 같은 외부 직경을 갖는다. 제2 원통형 영역은 상기 제1 원통형 영역과 접하여 배치되며, 제2 원통형 영역의 외부 직경은 상기 외부 도전체의 외부 직경과 같거나 또는 적어도 상기 외부 도전체의 내부 직경보다 더 크다.

상기 두 개의 원통형 영역들 사이에 형성되는 단차부는 상기 외부 도전체에 대한 내부 도전체의 긴장이 부여되는 때에 긴장 요소를 외부 도전체에 대해 지지한다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 긴장 요소는 외부 나사산을 구비한 핀-형태 상측 영역을 포함하는데, 상기 내부 도전체는 상기 외부 도전체에 대한 내부 도전체의 긴장 부여를 위하여 상기 긴장 요소의 핀-형태 상측 영역이 나사체결될 수 있는 내부 나사산을 구비한다.

여기에서, 상기 긴장 요소는 예를 들어 복수의 부재들로 형성되거나 또는 단일 부재로 형성될 수 있다는 점에 유의해야 한다. 복수의 부재들로 형성되는 경우, 제1 부재는 상기 긴장 요소를 외부 도전체에 대해 지지하고, 제2 부재는 상기 긴장 요소를 내부 도전체에 대해 나사체결하는데에 사용된다. 이 경우, 상기 추가적인 부분은, 첫 번째 부분을 통해 안내되는, 예를 들어 너트를 포함하는 그럽 스크류(grub screw), 스크류, 또는 볼트의 형태로 설계된다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면 상기 긴장 요소는 스크류를 포함하는데, 상기 스크류는 상기 외부 도전체에 대한 내부 도전체의 긴장 부여를 위하여 내부 도전체의 내부 나사산 안으로 나사체결될 수 있다.

본 발명의 추가적인 실시예에 따르면, 상기 긴장 요소는 중앙 영역을 포함하고, 상기 외부 도전체에 대한 내부 도전체의 긴장이 부여된 때에 상기 긴장 요소를 상기 외부 도전체의 하측 가장자리에 대해 지지하기 위하여 적어도 하나의 횡단부재(crosspiece)가 상기 중앙 영역으로부터 외향으로 연장된다.

예를 들어 십자가의 형상으로 배치된 네 개의 횡단부재들이 제공될 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 긴장 요소는 측정될 매체(medium) 또는 유체가 상기 외부 도전체의 내부 영역과 외부 도전체의 주변 사이에서 교류(exchange)됨을 허용하기 위한 구멍들을 포함한다.

본 발명의 다른 일 형태에 따르면, 위와 아래에서 설명된 동축 프로브를 구비한 충전 레벨 측정 장치가 제공된다.

아래에서는 첨부된 도면들을 참조로 하여 본 발명의 실시예들에 대해 설명한다.

아래의 도면들에서는, 동일 또는 유사한 구성요소들에 대해 동일한 참조번호가 부여되었다. 다만, 일부 유사한 구성요소들은 상이한 참조번호가 부여되기도 하였다.

도 1 에는 시간 영역 반사법 충전 레벨 측정 장치의 동축 프로브의 단면도가 도시되어 있다.
도 2 에는 이와 같은 종류의 프로브를 사용하여 기록된 수신 신호가 도시되어 있다.
도 3 에는 본 발명의 일 실시예에 따른 동축 프로브의 하측 영역의 단면도가 도시되어 있다.
도 4 에는 본 발명의 다른 실시예에 따른 동축 프로브의 하측 영역의 단면도가 도시되어 있다.
도 5 에는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 동축 프로브의 하측 영역의 단면도가 도시되어 있다.
도 6 에는 본 발명의 일 실시예에 따른 동축 프로브의 단면도가 도시되어 있다.
도 7 에는 본 발명의 다른 실시예에 따른 동축 프로브의 하측 영역이 도시되어 있다.
도 8 에는 본 발명의 다른 실시예에 따른 동축 프로브의 하측 영역이 도시되어 있다.
도 9 에는 본 발명의 다른 실시예에 따른 동축 프로브의 하측 영역이 도시되어 있다.
도 10 에는 본 발명의 일 실시예에 따른 동축 프로브를 포함하는 충전 레벨 측정 장치가 도시되어 있다.
도 11 에는 본 발명의 일 실시예에 따른 충전 레벨 측정 장치를 포함하는 탱크가 도시되어 있다.
도 12 에는 본 발명의 다른 실시예에 따른 동축 프로브의 하측 영역이 도시되어 있다.
도 13 에는 본 발명의 다른 실시예에 따른 동축 프로브의 하측 영역이 도시되어 있다.
도 14 에는 본 발명의 다른 실시예에 따른 동축 프로브의 하측 영역이 도시되어 있다.

본 발명에 의하여, 동축 프로브(TDR 측정)와 관련하여, 안내되는 마이크로파(guided microwave)에 의해서 충전 레벨 측정을 향상시키기 위한 방안이 제공된다. 도 10 에는 대응되는 동축 프로브를 포함하는 충전 레벨 측정 장치가 도시되어 있다. 충전 레벨 측정을 위한 동축 프로브는 실질적으로, 구멍(1002)들을 포함하는 외부 도전체(101)와 내부 도전체(102)를 포함하며, 필요한 경우에는 내부 도전체와 외부 도전체 사이에 요망되는 간극이 스페이서(100)들에 의하여 물리적인 방식으로 확보될 수 있다. 아래에서는 프로브 단부(1004)도 하측 단부라고 호칭될 것이다.

(예를 들어 스크류-인 나사산(screw-in thread; 1001)에 의해서) 컨테이너 안에 장착될 수 있는 결합부와, 전자 장치(1000)를 포함하는 하우징(housing)은 상기 프로브의 전방 단부에 위치한다. 동축 프로브의 경우에 측정을 위하여 필요한 외부 도전체(101)와 내부 도전체(102) 사이의 간극을 얻기 위해서, 그리고 (예를 들어 교반기로 인한 매체 내의 난류, 진동, 등을 인한) 기계적 스트레스 상황에서 상기 간극을 유지하기 위해서, 스페이서(100)라고 호칭되는 물리적이고 비도전성인 구조물이 동축 도전체 안에 특정 간격으로 장착된다 (도 1 참조).

상기 스페이서들은 상기 동축 프로브의 내부 도전체와 외부 도전체 간에 단락이 발생함을 방지한다. 단락이 발생하면 심각한 손상 또는 측정치의 왜곡이 발생할 수 있다. 복수의 스페이서들은 외부 도전체(101)와 내부 도전체(102)가 서로에 대해 미리 결정된 간격으로 위치하도록 설계된다. 상기 측정의 정확도는, 예를 들어 상기 스페이서(100)들의 재료, 형상, 크기, 또는 개수에 따라서 다소간의 영향을 받을 수 있다. 상기 스페이서(100)들 각각은, 충전 물질 표면과 상기 측정값 사이의 오프셋으로 귀결되는 이동 시간 오프셋 뿐만 아니라, 측정 정확도를 저해하는 발신 신호의 반사(200)도 유발한다 (도 2 참조).

본 발명은 상기 프로브의 구성에 의하여 상기 스페이서(100)들의 개수가 최소화되도록 감소시키거나 또는 이상적으로는 완전히 제거함을 목적으로 한다.

필요한 스페이서(100)들을 감소시킴은 상기 두 개의 도전체들(외부 도전체(101) 및 내부 도전체(102))이 서로에 대해 긴장되게 함으로써 달성되도록 의도된다. 이로써 프로브 전체의 구조가 보다 안정적으로 되는데, 이것은 프로브를 따라서 상기 두 개의 도전체들이 서로에 대해 반대의 힘을 작용하기 때문이다. 또한, 상기 내부 도전체(102)는 상호간의 긴장으로 인하여 외부 도전체(101)에 가깝게 위치할 수 없게 된다. 이와 같은 구성은 상기 프로브의 길이 전체에 걸쳐서 스페이서(100)가 상대적으로 적은 개수 또는 전혀 필요하지 않게 되도록 하기 위한 것이며, 이는 측정 정확도의 향상에 유리하다.

도 3 내지 도 5 를 참조하면, 긴장은 상기 측정용 프로브의 하측 단부에서 유발되는데, 이것은 측정의 범위를 제한하지 않는다.

도면들에 도시되어 있는 바와 같이 내부 도전체와 외부 도전체를 포함하는 동축 프로브가 TDR 측정을 위한 측정용 프로브로서 이용되며, 기계적인 스트레스가 존재하는 경우에도 상기 내부 도전체와 외부 도전체가 프로브와 접촉할 수 없게 되도록 상기 내부 도전체와 외부 도전체가 서로에 대해 힘을 작용하게끔 기계적으로 긴장된다는 점에 본 발명의 주된 특징이 있는 것으로 고려되어야 한다.

상기 두 개의 도전체들이 서로에 대해 긴장되도록 하기 위한 다양한 실시예들이 제공된다.

예를 들어 도 3 에서 내부 도전체(102)에는 프로브의 단부에 나사산(301)이 제공되고, 대응되어 짝을 이루는 부품이 나사산(301)에 체결될 수 있다.

예를 들어 외부 도전체(101)의 직경보다 더 큰 직경을 갖는 일 유형의 너트(300)(스냅 링/와셔(snap ring/washer) 등을 구비하거나 구비하지 않을 수 있음)가 짝을 이루는 부품으로서 고려될 수 있는데, 이 경우에 상기 너트가 내부 도전체(102)에 나사체결된 때에 외부 도전체(101) 상에 안착하여서 내부 도전체(102)에 대해 필요한 긴장을 발생시킨다. 이를 위한 전제조건 사항은 당연히, 상기 외부 도전체와 내부 도전체 모두가 상기 프로브의 결합부에 (공정상 연결에 의하여) 견고하게 고정되어야 한다는 점이다. 이와 같은 본 발명의 구조에 의하면, 상기 내부 도전체 및 외부 도전체가 서로에 대해서만 긴장될 수 있다.

나사체결을 위한 단순한 너트 대신에, 약간 원추형의 형상을 갖는 대응되게 짝을 이루는 부품(300)이 유리할 수 있는데, 이것은 상기 짝을 이루는 부품이 내부 도전체(102)의 중심을 맞출 뿐만 아니라 외부 도전체(101) 안으로 약간 더 진입할 수 있게 한다 (도 4 참조).

상기 두 개의 도전체들을 상호 간에 긴장시키는 다른 가능한 예로서, 도 5 에 도시된 바와 같이 프로브의 단부에서 내부 도전체(102)의 내측에 내부 나사산(502)을 제공하는 방안이 있다. 외부 도전체(101)를 위한 짝을 이루는 부품으로서 판(300)이 제공될 수 있는데, 상기 판(300)은 (스냅 링/와셔 등을 구비하거나 구비하지 않는) 스크류(501)와 함께 상기 두 개의 도전체들 간에 필요한 긴장력을 발생시킨다. 여기에서도, 상기 짝을 이루는 부품이 도 4 에 도시된 바와 같이 원추형 형상을 가질 수 있다.

상기 판(300)은 (예를 들어 단부에 용접됨으로써) 외부 도전체(101)의 일부분이거나, 또는 상기 스크류(501)와 함께 추가의 부품에 의하여 체결될 수 있다.

상기 내부 도전체가 외부 도전체에 대해 긴장력을 작용하게 된 이후에 후속하여 외부 도전체에 대한 상기 내부 도전체의 긴장력이 다시 부여될 수 있도록, 상기 외부 도전체와 내부 도전체가 상호작용하게끔 긴장 요소를 구성함이 가능하다.

이것은 예를 들어 상기 내부 도전체가 초기의 예비 긴장에 필요한 것보다 약간 더 긴장 요소 안으로 나사체결될 수 있도록 함으로써 달성될 수 있다. 이에 해당되는 예들은 도 3 및 도 4 에 도시되어 있는데, 여기에서는 후속의 긴장 부여가 필요한 경우에 내부 도전체의 외부 나사산이 긴장 요소 안으로 더 깊게 나사체결될 수 있다는 것을 알 수 있다. 이와 같은 맥락에서 도 5 의 실시예에서는 상기 내부 도전체(102)가 외부 도전체에 대해 긴장된 이후에 상기 긴장 요소의 판(300)에 부딪치지 않도록 구성될 수 있는데, 이는 곧 후속의 긴장 부여가 가능하게 됨을 의미한다.

상기 외부 도전체에 대한 내부 도전체의 긴장력은 스프링 요소의 스프링 인장력에 의해 유발될 수도 있다. 이 경우에는 적어도 상기 내부 도전체의 길이가 현저히 변화하지 않는 한, 후속의 긴장 부여가 불필요할 수 있다.

스프링 요소는 동축 도전체의 길이 안에서 임의의 원하는 위치에 부착될 수 있다. 스프링은 내부 도전체에 대해서는 인장력을 가하고 외부 도전체에 대해서는 압축력을 가하도록 배치된다. 도 12 의 실시예에서, 스프링 요소(1201)는 내부 도전체(102)의 하측 단부에 부착된다. 상기 내부 도전체가 중간에 끊기고 스프링 요소가 내부 도전체의 두 부분들 사이에 배치된다. 이 경우, 스프링 요소는 긴장된 상태에 있으며 내부 도전체에 긴장력을 부여한다.

상기 실시예와 대비되는 것으로서, 스프링 요소가 도 13 에 도시된 바와 같이 동축 프로브(103)의 외부 도전체(101)에 결합될 수도 있다. 그러나 이 경우에는, 스프링 요소(1301)가 긴장 요소(300)를 밀치는 작용을 한다. 이와 같은 유형의 스프링 요소가 복수의 개수로 제공될 수 있는데, 이 경우 스프링 요소들은 외부 도전체의 단면에서 예를 들어 원형 형태로 배치된다.

상기 두 가지 실시예들이 서로 조합될 수 있는바, 즉 인장력을 가하는 스프링 요소와 압축력을 가하는 스프링 요소가 모두 제공될 수도 있다.

상기 도전체들에 대한 긴장 부여는 상기 프로브의 단부에서의 회로 단락(short circuit)으로서 전기적으로 절연되지 않은 방식으로 이루어지거나 개방 단부로서 절연된 방식으로 이루어질 수 있는데, 이것은 측정값을 판별함에 있어서 현저한 영향을 주지 않을 것이고 두 가지 모두의 경우에서 측정 범위가 동축 프로브의 단부에 의해 제한될 것이기 때문이다.

충전 레벨이 측정용 탱크 안에서와 동일한 레벨로 그리고 측정용 프로브 내부에서 측정되도록 하기 위하여, 외부 도전체(101)에는 다양한 구멍들(즉, 보어(bore)들)이 제공된다. 상기 프로브의 단부 끝까지 충전 레벨 조절이 가능하도록 하기 위하여, 연결용 부품(위에서 판, 짝을 이루는 부품, 너트로 호칭됨)(300)의 내부 도전체(102)와 외부 도전체(101) 사이에 도 8 에 도시된 바와 같이 (예를 들어 보어의 형태인) 구멍(801)들을 제공하는 것도 가능한데, 이는 충전 물질이 상기 연결용 부품(300)을 통과할 수 있도록 하기 위함이다.

다른 대안으로서, 상기 연결용 부품(300)을 다른 형상으로 제작하는 것이 가능한데, 예를 들어 도 7 에 도시된 바와 같이 내부 나사산을 가진 핀-형태 영역(pin-like region; 701)으로부터 외향으로 연장된 하나 이상의 횡단부재들(702, 703, 704, 705)을 갖는 십자가 또는 별 등의 형상으로 제작할 수 있다.

상기 별 형상의 설계안은 충전 매체의 유량이 증가함을 허용하는데, 왜냐하면 상기 별 형상의 횡단부재들이 예를 들어 와이어(wire)의 사용에 의해서 매우 얇게 형성될 수 있기 때문이다. 횡단부재들이 원형의 단면을 갖도록 설계된다면 충전 매체의 축적이 곤란하게 되며, 이는 별 형상의 또 다른 장점에 해당된다.

도 14 에는 상기 외부 도전체에 대한 내부 도전체의 중심맞춤을 위한 다른 가능한 예가 도시되어 있다. 이 경우, 상기 연결용 부품(300)의 커버 또는 가장자리(1401)는 상기 외부 도전체에 대해 상호잠금 방식으로 놓여지고, 이로 인하여 상기 연결용 부품과 내부 도전체 모두가 고정된 위치에 부착된다. 이 경우, 상기 연결용 부품(300)의 실시예는 임의의 원하는 형상(예를 들어, 별 형상, 판 형상 등)을 가질 수 있다.

상기 외부 도전체(101)의 단부에 예를 들어 슬릿(slit) 또는 보어의 형태를 갖는 추가적인 또는 부가적인 구멍(900)들을 제공함으로써 유사한 효과가 얻어질 수 있다 (도 9 참조).

도 11 에는 충전 물질(1102)을 포함하는 탱크(1101)이 도시되어 있는데, 상기 탱크에는 본 발명의 일 실시예에 따른 충전 레벨 측정 장치(1003)가 부착되어 있다. 상기 충전 레벨 측정 장치는 충전 레벨(1104)를 판별하는데에 사용된다.

의미가 온전히 전달되도록 하기 위하여 부연하자면, "포함" 및 "구비"라는 표현은 다른 구성요소 또는 단계의 존재 가능성을 배제하는 것이 아니고, 단수형으로 기재된 구성요소는 그 구성요소가 복수로 존재할 가능성을 배제하는 것이 아니라는 점에 유의하여야 한다. 상기 실시예들 중 어느 하나를 참조로 하여 설명된 구성 또는 단계는 전술된 다른 실시예들의 다른 구성 또는 단계와 조합되어 채택될 수 있다는 점에도 유의하여야 할 것이다. 청구범위에 기재된 참조번호는 본 발명을 제한하는 것으로 이해되지 말아야 할 것이다.

Claims

시간 영역 반사법 충전 레벨 측정 장치(1003)를 위한 동축 프로브(103)로서, 상기 동축 프로브(103)는:
외부 도전체(external conductor; 101);
상기 외부 도전체와 동축을 이루도록 배치된 내부 도전체(internal conductor; 102);
상기 내부 도전체의 단부에 부착되어, 상기 내부 도전체를 상기 외부 도전체에 대해 긴장시키는 긴장 요소(tension element; 300, 501); 및
스프링 요소를 포함하고,
상기 스프링 요소는, 상기 내부 도전체에 부착되어 상기 내부 도전체에 긴장력을 가하고 상기 외부 도전체에 압축력을 가하도록 구성되거나, 또는 상기 외부 도전체에 부착되어 상기 긴장 요소에 대해 밀치는 힘을 가하도록 구성되는, 동축 프로브(103).
제1항에 있어서,
상기 긴장 요소(300, 501)는 동축 프로브의 하측 단부(1004)에 배치되고,
상기 하측 단부는 상기 동축 프로브가 사용되는 때에 충전 물질(filling material; 1102)과 먼저 접촉하게 되는 단부인, 동축 프로브(103).
제1항에 있어서,
상기 긴장 요소(300, 501)는 내부 나사산(internal thread)을 포함하고, 상기 내부 도전체(102)는 외부 나사산(external thread)을 포함하며,
상기 외부 도전체(101)에 대한 내부 도전체의 긴장 부여를 위하여 상기 긴장 요소의 내부 나사산이 나사체결되도록 구성되는, 동축 프로브(103).
제1항에 있어서,
상기 긴장 요소(300, 501)는 상기 외부 도전체(101)보다 더 큰 직경을 가지며, 이로 인하여 상기 외부 도전체(101)에 대한 내부 도전체의 긴장이 부여된 때에 상기 외부 도전체의 하측 가장자리(lower edge; 111)에 상기 긴장 요소가 맞닿게 되는, 동축 프로브(103).
제1항에 있어서,
상기 긴장 요소(300, 501)는 원형의 단면을 갖는, 동축 프로브(103).
제1항에 있어서,
상기 긴장 요소(300, 501)는 원판(disc)의 형태를 갖는, 동축 프로브(103).
제1항에 있어서,
상기 긴장 요소(300, 501)는, 상기 내부 도전체의 중심맞춤을 위하여, 상기 외부 도전체(101)에 대한 내부 도전체(102)의 긴장이 부여된 때에 상기 외부 도전체의 하측 가장자리(111)와 맞닿게 되는 원추형 영역(conical region)을 포함하는, 동축 프로브(103).
제1항에 있어서,
상기 긴장 요소(300, 501)는 외부 나사산을 가진 핀-형태 상측 영역(pin-like upper region)을 포함하고,
상기 내부 도전체(102)는, 상기 외부 도전체(101)에 대한 내부 도전체의 긴장 부여를 위하여 상기 긴장 요소(501)의 핀-형태 상측 영역(503)이 나사체결될 수 있는 내부 나사산(502)을 포함하는, 동축 프로브(103).
제8항에 있어서,
상기 긴장 요소(300, 501)는, 상기 외부 도전체(101)에 대한 내부 도전체의 긴장 부여를 위하여, 상기 내부 도전체의 내부 나사산(502) 안으로 나사체결되도록 구성된 스크류(screw)를 포함하는, 동축 프로브(103).
제1항에 있어서,
상기 긴장 요소(300, 501)는 중앙 영역(central region; 701)을 포함하고, 상기 외부 도전체(101)에 대한 내부 도전체의 긴장이 부여된 때에 상기 긴장 요소를 상기 외부 도전체의 하측 가장자리(111)에 대해 지지하기 위하여 적어도 하나의 횡단부재(crosspiece; 702, 703, 704, 705)가 상기 중앙 영역으로부터 외향으로 연장된, 동축 프로브(103).
제1항에 있어서,
상기 긴장 요소(300, 501)는, 측정될 매체(medium) 또는 유체가 상기 외부 도전체(101)의 내부 영역과 외부 도전체의 주변 사이에서 교류(exchange)됨을 허용하는 구멍들을 포함하는, 동축 프로브(103).
제1항에 있어서,
상기 긴장 요소(300, 501)는 제1 원통형 영역(first cylindrical region)과 제2 원통형 영역을 포함하고,
상기 제1 원통형 영역은, 상기 긴장 요소의 상측 단부에 배치되고, 또한 상기 외부 도전체(101) 의 내부 직경과 같은 외부 직경을 가지며,
상기 제2 원통형 영역은, 상기 제1 원통형 영역에 인접하게 배치되고, 또한 상기 외부 도전체의 내부 직경과 같거나 적어도 외부 도전체의 내부 직경보다 더 큰 외부 직경을 갖는, 동축 프로브(103).
제1항에 있어서,
상기 긴장 요소, 외부 도전체, 및 내부 도전체는, 상기 외부 도전체에 대한 내부 도전체의 긴장이 부여된 이후에 후속하여 다시 상기 외부 도전체에 대한 내부 도전체의 긴장이 부여될 수 있도록 상호작용하는, 동축 프로브(103).
제1항에 따른 동축 프로브(103)를 포함하는, 충전 물질의 충전 레벨 측정 장치(1003).
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