KR102106028B1 - 레이더 레벨 표시기를 위한 피봇가능 혼 안테나 - Google Patents

Abstract

레이더 레벨 표시기용으로 의도된 피봇가능 혼 안테나가 개시되며, 볼 조인트를 포함하며, 이것의 조인트 소켓은 컨테이너 내의 나사형 홀로 나사고정될 수 있다. 이것은 반향 신호의 최적화 그리고 상기 혼 안테나의 기울어진 설치를 교정하는 것을 가능하게 한다.

Description

레이더 레벨 표시기를 위한 피봇가능 혼 안테나{Pivotable horn antenna for a radar level indicator}

관련된 출원들에 대한 참조

본원은 2013년 11월 5일에 출원된 유럽 특허 출원 No. 13 191 577.9의 출원일에 대한 우선권을 향유하여, 상기 출원은 본원에 참조로서 편입된다.

기술분야

본 발명은 레이더 레벨 표시기에 관련된다. 특히, 본 발명은 레이더 레벨 표시기를 위한 피봇가능 혼 (horn) 안테나에 관한 것이며 그리고 이런 유형의 혼 안테나를 포함하는 레이더 레벨 표시기에 관한 것이다.

레이더 레벨 측정 디바이스들 (레이더 레벨 표시기들)은 컨테이너들의 플랜지 (flange)들에 부착될 수 있다. 그 컨테이너 플랜지들은 수 인치의 전형적인 직경들을 구비한 컨테이너 뚜껑 내 개구들이다. 그 레이더 레벨 표시기들은 그러면 여러 나사들에 의해서 상기 플랜지들 상으로 나사고정(screw)된다.

레이더 레벨 측정 디바이스에 의해서 탐지된 반향 신호의 품질을 향상시키기 위해서, 컨테이너 내에 레이더 레벨 측정 디바이스를 설치한 이후에 예를 들면 상기 디바이스의 기울어진 설치를 바르게 하기 위해서 그 레이더 레벨 측정 디바이스를 피봇 (pivot)하고 그리고 상기 측정 디바이스를 레벨 표면으로 향하게 하는 것이 유용할 수 있다.

본 발명의 목적은 레이더 레벨 측정 디바이스들이 더 단순한 방식으로 컨테이너에 부착되도록 하고 그리고 컨테이너 내에 상기 측정 디바이스의 기울어진 설치를 교정하기 위한 가능성을 동시에 제공하는 것을 가능하게 하는 것이다.

이 목적은 독립 청구항들의 특징들에 의해서 달성된다. 본 발명의 확장들은 종속항들에서 그리고 이어지는 설명에서 발견될 수 있다.

본 발명의 첫 번째 모습에 따라서, 레이더 레벨 표시기를 위한 피봇가능 안테나 설비가 규정된다. 상기 피봇 가능 안테나 설비는 안테나를 포함하며, 예를 들면 이 안테나는 안테나 혼 형상이며, 전송된 신호를 방사한다.

추가로, 볼 조인트 헤드 형상의 영역이 제공된다. 상기 볼 조인트 헤드는 상기 안테나의 일부일 수 있으며 또는 상기 안테나 위에 배치될 수 있으며 그래서 상기 볼 조인트 헤드가 상기 전송된 신호를 생성하는 상기 레이더 레벨 표시기의 전자장치 그리고 상기 안테나 사이에 위치하도록 한다. 그것은 상기 안테나의 하단 말단에 상기 볼 조인트 헤드를 배치하기 위해서 또한 기본적으로 제공될 수 있다.

내부에서 상기 볼 조인트 헤드가 회전할 수 있는 조인트 소켓을 구비한 하우징이 더 제공된다. 상기 하우징은 컨테이너 내 나사형 홀 (threaded hole)로 상기 안테나를 나사고정 (screw)하기 위해서 외부 나선을 포함하며, 충진 레벨이 측정될 충진 물질이 컨테이너 내에 위치한다.

상기 볼 조인트 헤드는 상기 안테나, 예를 들면, 안테나 혼의 일부일 수 있으며, 또는 상기 안테나 (예를 들면, 상기 안테나 혼)의 위에 배치되어 상기 안테나에 연결될 수 있을 것이다. 상기 하우징의 하단 영역은 상기 볼 조인트 헤드 그리고 상기 안테나의 적어도 일부를 둘러싸며, 그리고 상기 하우징의 하단 말단을 향하여 감소하는 외부 직경을 가진다. 예를 들면, 상기 하우징의 상기 하단 영역의 외부 직경은 스텝 방식으로 줄어들 수 있을 것이다.

상기 컨테이너 그리고 상기 레이더 레벨 표시기 사이의 플랜지 접속은 그래서 필요하지 않다. 대신에 상기 레이더 레벨 측정 디바이스는 상기 컨테이너 내의 나사형 홀로 매우 단순한 방식으로 나사고정된다.

이런 유형의 부착은 간단하면서 효율적이다. 상기 레이더 레벨 측정 디바이스와 컨테이너 사이의 복잡한 플랜지 접속은 필요하지 않다. 얇은 시트 벽에 홀을 만들고, 상기 홀을 통해서 상기 하우징의 외부 나선에 나사홈을 내고 그리고 너트를 이용하여 고정하는 것이 또한 가능하다.

상기 나선형 홀은, 예를 들면, 1 인치, 1.5 인치 또는 2 인치의 직경을 가진다.

본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 조인트 소켓은 하단 영역 그리고 상기 하단 영역에 부착될 수 있는 상단 영역을 포함한다. 상기 하단 영역은 상기 안테나 혼이 위로부터 관통하여 인도 (guide)되는 것을 가능하게 하여, 상기 혼이 상기 조인트 소켓으로부터 상기 하단 영역의 다른 측면 상으로 튀어나오도록 한다. 일단 상기 안테나 혼이 상기 하단 영역을 통해서 인도되면, 상기 상단 영역은 상기 하단 영역에 부착된다.

이것은 예를 들면 상기 상단 영역을 상기 하단 영역 상으로 나사고정함에 의해서 발생할 수 있다. 이 목적을 위해서, 상기 상단 영역은 예를 들어 하나 이상의 홀들을 포함하며, 상기 하단 영역 내의 대응 나사형 홀들로 나사고정되는 나사들을 상기 하나 이상의 홀들을 통해서 인도하는 것이 가능하다.

대안으로 또는 추가로, 상기 하단 영역의 대응하는 내부 나선으로 나사고정되는 외부 나선을 상기 상단 영역이 포함하는 것이 제공될 수 있다.

상기 상단 영역 그리고 상기 하단 영역 사이의 나사 접속을 조임으로써, 상기 볼 조인트 헤드는 상기 조인트 소켓에 죄어질 수 있으며, 그래서 상기 홀 안테나가 더 이상 피봇되지 않도록 할 수 있다. 상기 볼 조인트 헤드를 풀어서 상기 안테나가 피봇될 수 있도록 하기 위해서 예를 들어 세 개의 나사들 중의 하나를 풀어놓으면 충분하다. 나머지 나사들은 상이한 나사 헤드 또는 다른 마킹을 포함할 수 있으며, 그래서 상기 안테나를 피봇하기 위해서 어느 나사가 풀어져야만 하는지를 사용자가 식별하도록 한다.

본 발명의 다른 실시예에 따라, 상기 하우징의 상기 하단 영역은 상기 혼 안테나를 컨테이너 내의 나사형 홀로 나사고정하기 위해서 상기 조인트 소켓의 외부 나선을 포함한다

기본적으로, 상기 외부 나선은 상기 하우징의 상단 영역에 또한 부착될 수 있다. 이 경우에, 상기 혼 안테나는 실제로는 상기 컨테이너의 내부로부터 상기 나사형 홀로 나사고정될 것이다.

본 발명의 다른 실시예에 따라서, 상기 피봇가능 안테나 설비는 도파관 (waveguide)으로서 구성되며, 그 말단에 안테나 혼이 부착된다.

상기 레이더 레벨 표시기의 신호 생성 전자장치에 의해서 생성된 상기 전송된 신호는 그래서 상기 볼 조인트 헤드의 도파관을 통해서 전도되며 그리고 상기 안테나 설비의 혼으로 피드된다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 볼 조인트 헤드는 상기 안테나 혼 상으로 나사고정된다. 그 접속은 예를 들면 플랜지-유사하다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 레이더 레벨 표시기는 위에서 그리고 아래에서 설명된 피봇가능 혼 안테나를 구비하는 것으로 규정된다.

아래에서, 본 발명의 실시예들이 상기 도면들을 참조하여 설명될 것이다.

본 발명의 효과는 본 명세서의 해당되는 부분들에 개별적으로 명시되어 있다.

도 1a, 1b 및 1c는 본 발명의 제1 실시예에 따른 피봇가능 안테나 설비를 보여준다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 피봇가능 안테나 설비를 보여준다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 피봇가능 안테나 설비를 보여준다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 피봇가능 안테나 설비를 보여준다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 피봇가능 안테나 설비의 볼 조인트를 보여준다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 컨테이너 내의 레벨 측정 디바이스를 보여준다.
상기 도면들은 개략적인 것이며 그리고 크기에 맞추어진 것은 아니다.
상기 도면들의 다음의 설명에서 동일한 참조 번호들이 사용되는 경우, 그 참조번호들은 비슷한 또는 유사한 요소들을 나타낸다. 그러나, 비슷한 또는 유사한 요소들은 상이한 참조번호들에 의해서 또한 표시될 수 있을 것이다.

도 1a, 1b 및 1c는 각각 본 발명의 실시예에 따른 피봇가능 안테나 설비의 단면 모습, 측면 모습 및 원근 모습이다. 상기 안테나 설비는 혼 (horn) 안테나로서 구성될 수 있다. 다른 안테나 형상들이 또한 가능하지만, 예를 들면 막대 안테나들도 가능하다.

상기 피봇가능 안테나 설비는 안테나 혼 (101)을 포함하며, 그 안테나 혼의 상단 말단은 플랜지 (110)를 포함하며, 그 플랜지는 상기 안테나 혼에 인접한 볼 조인트 헤드 (102)의 대응하는 짝을 이루는 플랜지에 복수의 나사들 (111, 112)에 의해서 부착된다. 상기 볼 조인트 헤드 (102)는 2개-부분 조인트 소켓 (103, 104)에 의해서 지지되는 구형 (spherical) 영역을 포함한다.

상기 2개-부분 조인트 소켓은 하우징의 일부이며 그리고 상단 영역 (103)을 포함하며, 이 상단 영역은 예를 들면 플레이트-유사하거나 또는 디스크-유사할 수 있으며 그리고 둥근 횡단면을 구비한다. 이 상단 영역 (103)은 복수의 홀들, 예를 들면, 3개 홀들을 포함하며, 이 홀들을 통해서 상기 나사들 (106, 107, 108)이 인도될 수 있다. 이 홀들 (114) 중 하나는 도 1a에서 보인다.

상기 세 개의 나사들은 상기 안테나를 기울이게 하기 위해서 공장 측에서 본딩될 수 있으며, 사용자는 상이한 나사 헤드를 구비한 나사 (106)를 두 개의 다른 나사들쪽으로 간단하게 릴리즈한다.

상기 하단 영역 (104)은 하우징-유사하며 그리고 상기 볼 조인트 헤드 (102)의 일부 그리고 상기 피봇가능 혼 안테나의 안테나 혼 (101)의 일부를 둘러싼다.

상기 조인트 소켓의 하단 영역 (104)의 하단 말단에 외부 나선 (105)이 존재하며, 이것은 상기 컨테이너의 대응 나사형 홀 (threaded hole)로 나사조임될 수 있다. 상기 외부 나선 (thread)은 예를 들면 1.5 인치 또는 1인치의 직영을 구비한다.

추가의 외부 나선이 상기 조인트 소켓의 하단 영역 (104)의 중간 부분 (116)에 또한 부착될 수 있다.

상기 외부 나선 (105) 위에 상기 하우징 내에 좁은 부분 (124)이 존재하며, 상기 안테나 설비가 내부에 나사고정될 때에 컨테이너의 외부 표면에 닿는 접촉 표면 (125)이 상기 좁은 부분에 인접하여 존재한다.

볼 조인트 헤드 (102) 아래에 팽창부 (bulge (117))가 존재하며, 그 팽창부는 상기 안테나 혼 (101)에 플랜지-설치를 위한 플랜지를 형성하며 그리고 상기 안테나 혼 (101) 상에 나사고정을 위해서 상기 (플랜지-설치) 팽창부 내에 내부 나사형 (threaded) 홀들이 제공될 수 있다.

그 볼 조인트 헤드 (102)의 내부 영역은 도파관으로서 설계되며 그리고 전송된 신호들을 상기 혼 안테나로 전송하기 위해서 그리고 상기 혼 안테나가 골라잡은 수신 신호를 인터페이스 (109)로 전송하기 위해서 사용되며, 상기 수신 신호는 그 인터페이스로부터 상기 레이더 레벨 표시기의 전자장치로 추가로 중계된다.

상기 도면들로부터 볼 수 있는 것처럼, 상기 하우징의 하단 영역 (104)의 외부 횡단면은 단 (step)들마다 더 작아진다. 예를 들어 3개의 단들이 제공되며, 상기 세 번째 하단이 외부 나선 (105)을 포함하고 그리고 세 번째 상단 (113)이 예를 들면 육각형 횡단면을 구비하는 것이 가능하며, 그래서 스패너가 그 위에 위치할 수 있도록 하여 상기 혼 안테나를 상기 컨테이너 홀 내부로 나사고정 시킨다.

도 1a 내지 도 1c의 실시예는 예를 들면 1 ½ 인치의 외부 나선 (105)을 가지며, 반면에 도 2a 및 도 2b의 실시예는 2 인치의 외부 나선 (105)을 가질 수 있다. 이 실시예에서 상기 조인트 소켓의 하단 영역 (104)의 횡단면은 3단으로 형성되지 않으며, 2단으로 형성된다.

상기 조인트 소켓의 하단 영역 내의 개구 (201)는 원통 모양이며, 그 개구에서 상기 볼 조인트의 플랜지-유사 영역 그리고 상기 혼 안테나 움직임의 상단 영역 둘 모두를 개방한다.

도 3a 및 도 3b는 예를 들면 1 ½ 인치의 외부 나선 (105)을 구비한 피봇가능 혼 안테나를 보여주며, 상기 혼 안테나는 안테나 연장부 (301)를 포함한다. 이 안테나 연장부 (301)는 상기 혼 안테나 (101)의 플랜지 (110) 그리고 상기 조인트 소켓의 플랜지 (117) 사이에 배치될 수 있다.

도 4a 및 도 4b는 상기 하우징의 1 ½ 인치 외부 나선을 또한 구비하며 그리고 상기 안테나를 통해서 상기 컨테이너로 공기를 넣는 린싱 (rinsing) 커넥터를 구비하는 피봇가능 혼 안테나를 보여준다.

도 5는 피봇가능 혼 안테나의 볼 조인트 헤드 (102)를 보여주며, 이 볼 조인트 헤드는 조인트 소켓 (103, 104)을 구비한 하우징 내에 위치한다. 상기 하우징의 상단 영역 (103)은 상기 하우징의 하단 영역 (104)으로 나사고정될 수 있는 외부 나선 (501)을 포함한다. 상기 하우징의 하단 영역 (104)은 상기 컨테이너 뚜껑 내의 나사형 홀로 나사고정될 수 있는 외부 나선 (105)을 마찬가지로 포함할 수 있다.

도 6은 컨테이너 (601)에 설치된 레이더 레벨 표시기의 피봇가능 혼 안테나 (100)를 보여준다. 이 목적을 위해서, 상기 컨테이너 (601)는 커버 영역 내 나사형 홀 (603)을 포함하며, 그 홀 내부로 상기 피봇가능 안테나 설비가 나사고정될 수 있다. 상기 컨테이너 내에 충진 물질 (602)이 존재하며, 그 충진 물질의 레벨이 측정된다.

상기 피봇가능 안테나 설비는 생산하기에 비용이 많이 들지 않으며 소비자에 의해서 쉽게 조립된다. 조립의 시점에 아주 작은 노력이 필요하다. 이 방식에서, 상기 레벨 측정 디바이스는 피봇가능하고 그리고 회전가능 하게 하는 것처럼 스크류식 접속 피스 (screw-in connection piece)에 마운트될 수 있다. 상기 디바이스의 기본적인 개별적 부분들이 린싱 커넥터 및 안테나 연장부를 구비한 모든 변형들에서 사용될 수 있도록 상기 스크류식 접속 피스는 구축된다. 상기 안테나 설비 또는 레이더 레벨 표시기 그리고 컨테이너 사이에는 플랜지 접속이 필요하지 않다.

상기 스크류식 접속 피스의 나선 크기는 상기 안테나 설비의 최대 사용가능 피봇 각도를 한정한다. 예를 들면, 1 ½ 인치의 나선 크기를 가진 최대 사용가능 피봇 각도는 -8°까지이며, 그리고 2 인치의 나선 크기인 경우에는 -10° 까지이다. 최대 피봇 각도를 최대화하기 위해서, 상기 나사형 접속 피스 (스크류식 접속 피스로, 위에서는 조인트 소켓의 하우징의 하단 영역으로 또한 언급됨)는 가능한 많이 움푹 들어간다. 다른 말로 하면, 상기 접속 피스는 가능한 박벽 (thin-walled) 구조이다.

도 1a 내지 도 1c에서의 1 ½ 나선 버전에서 볼 수 있는 것처럼, 상기 피봇 각도를 최대화하기 위해서 상기 조인트 소켓 하우징의 하단 영역 (104)은 자신의 하단 말단에서 원통 모양의 개구 (120)를 먼저 구비하며, 이 개구는 그러면 참조번호 121 영역 내의 하단 영역의 말단을 향하여 원뿔형의 방식으로 넓어진다.

상기 안테나 혼의 외부 표면은 상기 플랜지 접속 (110)에 가까운 안테나 혼의 상단 영역 (122)에서 일정한 벽 두께를 가지도록 또한 설계된다. 그러나, 상기 안테나 혼이 상기 조인트 소켓의 하단 부분 (104)의 내부 벽 (121)에 최대의 피봇 각도로 닿는 영역에서, 상기 안테나 혼의 벽 두께는 더 좁아진다 (참조번호 123 영역 참조). 이 방식에서, 그 최대 피봇 각도는 증가될 수 있다.

이 기하학적인 모습은 도 4a 및 도 4b에서의 실시예에서 또한 볼 수 있다.

더욱이, "포함한다" 및 "구비한다"는 다른 요소들이나 단계들의 가능성을 배제하는 것이 아니며, 그리고 "단일" 또는 "하나"는 복수의 가능성을 배제하지 않는다는 것에 유의해야 한다. 상기 실시예들 중 하나를 참조하여 설명된 특징들 및 단계들이 상기 설명된 다른 실시예들의 다른 특징들이나 단계들과 결합하여 또한 사용될 수 있을 것이라는 것에 또한 유의해야 한다. 청구항들에서의 참조 번호들은 한정하는 것으로서 취급되어서는 안 된다.

Claims (11)

1. 레이더 레벨 표시기를 위한 피봇가능 안테나 설비로서:
   안테나 혼 (horn);
   도파관으로서 설계된 볼 조인트 헤드의 형상의 영역으로, 상기 볼 조인트 헤드의 하단 말단은 상기 안테나 혼의 상단 말단에 부착되는, 볼 조인트 헤드 형상의 영역; 그리고
   내부에서 상기 볼 조인트 헤드가 회전할 수 있는 조인트 소켓을 구비하며, 하단 영역 및 그 하단 영역에 부착 가능한 상단 영역을 포함하는 하우징;을 포함하며,
   상기 하우징의 하단 영역은, 상기 하우징의 하단 영역의 하단 말단을 향하여 스텝 방식으로 감소하는 외부 직경을 가지며, 상기 하우징의 하단 영역의 상기 하단 말단에 외부 나선 및 상기 외부 나선과 동심인 원통형 오목부를 구비하며, 상기 하우징의 상단 영역이 상기 하우징의 하단 영역에 부착되기 이전에 상기 하우징의 하단 영역을 통해 상기 안테나 혼을 인도 (guide)하도록 설계되며,
   상기 하우징의 하단 영역의 상기 원통형 오목부는 상기 조인트 소켓의 일부를 형성하며;
   상기 하우징의 하단 영역의 상기 원통형 오목부는 상기 하우징의 하단 영역의 조인트 소켓 아래에 배치되며;
   상기 외부 나선은, 상기 원통형 오목부로부터 튀어나온 상기 안테나 혼을 둘러싸며, 그리고 상기 외부 나선은 상기 안테나 설비를 컨테이너 내 나사형 (threaded) 홀로 나사고정 (screw)하도록 구성되며; 그리고
   상기 외부 나선은 2 인치 이하의 직경을 가지는, 피봇가능 안테나 설비.
2. 제1항에 있어서,
   상기 상단 영역은 상기 하단 영역 상으로 나사고정되는, 피봇가능 안테나 설비.
3. 제2항에 있어서,
   상기 상단 영역은 상기 하단 영역 상으로 나사고정되기 위해 하나 이상의 홀들을 구비한, 피봇가능 안테나 설비.
4. 제2항에 있어서,
   상기 상단 영역은 상기 하단 영역 상으로 나사고정되기 위해 외부 나선을 구비한, 피봇가능 안테나 설비.
5. 삭제
6. 제1항에 있어서,
   상기 볼 조인트 헤드는 상기 안테나 혼 상으로 나사고정되는, 피봇가능 안테나 설비.
7. 레이더 레벨 표시기로서,
   제1항에 따른 피봇 가능 안테나 설비를 포함하는 레이더 레벨 표시기.
8. 제1항에 있어서,
   상기 외부 나선 직경은 1 인치 또는 1.5 인치인, 피봇 가능 안테나 설비.
9. 제1항에 있어서,
   상기 안테나 혼은 상기 영역 내에서 감소하는 벽 두께를 구비하며,
   기울임 각도가 최대일 때에 상기 안테나 혼은 상기 하우징의 하단 영역의 내부 벽을 터치하며, 그래서 상기 최대 기울임 각도가 증가되도록 하는, 피봇 가능 안테나 설비.
10. 제1항에 있어서,
    상기 하우징의 하단 영역의 상기 원통형 오목부는 상기 하단 말단에서 증가된 직경을 가지는, 피봇 가능 안테나 설비.
11. 제1항에 있어서,
    상기 외부 나선 위에 그리고 상기 하단 영역의 접촉 표면에 인접한 좁은 부분을 더 포함하며,
    상기 피봇 가능 안테나 설비가 상기 컨테이너 내 상기 나사형 홀로 나사고정될 때에 상기 접촉 표면은 상기 컨테이너의 외부 표면에 접촉하는, 피봇 가능 안테나 설비.

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