KR20150091079A - 프로브 이격소자 - Google Patents

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KR20150091079A
KR20150091079A KR1020157014936A KR20157014936A KR20150091079A KR 20150091079 A KR20150091079 A KR 20150091079A KR 1020157014936 A KR1020157014936 A KR 1020157014936A KR 20157014936 A KR20157014936 A KR 20157014936A KR 20150091079 A KR20150091079 A KR 20150091079A
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하칸 프레드릭손
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로즈마운트 탱크 레이더 에이비
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Abstract

본 발명은 탱크에 담긴 제품의 충진수위를 결정하기 위한 가이드 웨이브 레이더 수위 게이지 시스템에 관한 것이다. 수위 게이지 시스템은 전자기 신호를 송수신하기 위한 트랜시버, 상기 탱크에 뻗어 있으며, 상기 표면을 향해 신호들을 가이드하고 반사된 신호를 다시 트랜시버로 가이드하도록 구성된 프로브, 반사된 신호들을 기초로 충진수위를 결정하기 위한 처리회로; 및 프로브에 배열된 복수의 이격소자들을 구비한다. 각 이격소자는 타원형 공간을 정의하는 타원형을 갖는 쉘 구조, 쉘 개구를 통과하는 통로가 구형 공간을 통과하는 통로를 정의하도록 상기 쉘의 제 1 및 제 2 위치에 제 1 및 제 2 쉘 개구를 구비하고, 프로브는 통로를 관통해 뻗어 있으며, 복수의 유입 개구들이 상기 쉘의 외부와 내부 사이에서 유체 흐름을 가능하게 한다.

Description

프로브 이격소자{PROBE SPACING ELEMENT}
본 발명은 탱크에 담긴 제품의 충진수위를 결정하기 위한 가이드 웨이브 레이더 수위 측정에 관한 것으로, 보다 상세하게는 탱크로 뻗어 있는 프로브를 포함한 그러한 게이지에 관한 것이다.
탱크에 담긴 제품의 충진수위를 결정하기 위해 마이크로파 수위 측정 또는 레이더 수위 측정(RLG) 시스템들이 널리 사용된다. 레이더 수위 측정은 일반적으로 탱크에 담긴 제품을 향해 전자기 신호들이 방출되는 비접촉식 측정에 의해 또는 가이드 웨이브 전송라인으로서 동작하는 프로브에 의해 제품을 향해 그리고 제품으로 전자기 신호들이 가이드되는 흔히 가이드 웨이브 레이더(GWR)이라고 접촉식 측정에 의해 수행된다.
가이드 웨이브 레이더 시스템의 프로브는 전송라인 프로브, 케이블 또는 와이어 타입 프로브와 같은 가요성 프로브일 수 있다.
프로브는 일반적으로 탱크의 상단에서 탱크의 하단을 향해 수직으로 뻗어 있도록 배열된다. 프로브는 또한 탱크내에 배열되고 탱크의 내부와 유체 연결된 파이프나 튜브인 스틸-파이프(still-pipe)에 배열될 수 있다. 스틸 파이프는 가령 제품의 표면이 요동치는 경우 스틸 파이프가 수위 측정을 위해 더 잔잔한 표면을 제공할 수 있는 점에서 바람직할 수 있다.
더욱이, 프로브가 이런 측정 파이프에 배열되면, 프로브는 측정시 교란을 야기할 수 있는 튜브의 벽과 접촉하지 않는 것을 보장하는 것이 중요하다. 그러므로, 프로브는 가령 파이프 내 프로브의 측면 이동을 막기 위해 탱크의 하단에 또한 부착될 수 있어, 프로브와 측정 파이프의 내벽 간에 접촉을 방지한다.
몇몇 적용에서, 경사진 또는 구배진 측정 튜브에 프로브를 배열하는 것이 바람직하거나 필요할 수 있다. 예컨대, 탱크의 위치로 인해 탱크의 지붕에 직접 접근되지 않을 수 있어, 프로브가 피측정 제품에 접근을 하기 위해 배열되어야 하는 경사진 또는 구배진 파이프가 필요하다. 탱크는 또한 가이드 웨이브 레이더 시스템의 트랜시버에서 탱크의 바닥까지 직선 경로가 없게 형성될 수 있다.
그러나, 와이어 프로브는 파이프의 내벽과 접촉할 수 있기 때문에 와이어 프로브를 변형없이 경사진 또는 구배진 파이프에 사용할 수 없을 것이므로, 프로브의 신호전파 속성에 악영향을 줄 것이다. 특히, 금속 파이프와 같은 도전성 소자는 프로브가 파이프에 너무 가까이 있을 경우 프로브로 전파하는 신호를 반사할 것이다.
이 문제에 대한 방안이 US7392699에 제안되어 있고, 상기 참조문헌에서는 경사진 또는 구배진 파이프에 배열된 막대 형태의 프로브에 튜브의 중심에 고정된 위치에서 프로브를 유지하기 위한 스페이서들이 제공된다.
그러나, US7392699에 개시된 접근에서, 프로브는 스페이서에 부착되어 있고, 차례로 튜브의 벽들에 부착된다. 이런 배열은 전체 측정튜브가 프로브를 제거하기 위해 조립해체되어야 하므로 설치 및 제거가 모두 복잡하다.
종래기술의 상술한 및 다른 단점들을 고려해, 본 발명의 전반적인 목적은 향상된 가이드 웨이브 레이더 수위 측정 시스템, 특히 경사진 또는 구배진 구성으로 프로브의 사용을 가능하게 하는 가이드 웨이브 레이더 수위 측정 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 제 1 태양에 따르면, 이들 및 다른 목적은 탱크에 담긴 제품의 충진수위를 결정하기 위한 가이드 웨이브 레이더 수위 측정 시스템으로서, 전자기 전송신호를 송신하고 제품의 표면에서 반사된 반사 전자기 신호를 수신하기 위한 트랜시버; 상기 트랜시버에 연결되고, 상기 탱크에 수직으로 뻗어 있도록 배열되며, 상기 전자기 전송신호를 상기 표면으로 가이드하고 상기 반사된 전자기 신호를 다시 상기 트랜시버로 가이드하도록 구성된 프로브; 상기 트랜시버에 연결되고 상기 수신된 반사된 전자기 신호들을 기초로 상기 충진수위를 결정하도록 구성된 처리회로; 및 상기 프로브에 배열되고, 타원형 공간을 정의하는 실질적인 타원 형태를 갖는 쉘 구조; 상기 쉘의 제 1 위치에 제 1 쉘 개구; 제 1 및 제 2 쉘 개구를 통과하는 통로가 상기 구형 공간을 통과하는 통로를 정의하도록 제 2 위치에 제 2 쉘 개구; 및 상기 쉘의 외부와 내부 사이에 유체 흐름을 허용하는 복수의 유입 개구들을 구비하고, 상기 프로브는 상기 통로를 통해 뻗어 있는 복수의 이격소자들을 구비하는 가이드 웨이브 레이더 수위 측정 시스템을 통해 달성된다.
본 출원과 관련해, "프로브"는 전자기 신호를 가이드하기 위해 설계된 도파관이다. 여러 가지 타입의 프로브들, 가령, 싱글라인(Goubau형), 및 트윈라인 프로브가 사용될 수 있다. 프로브는 스테인레스강과 같은 금속, PTFE와 같은 플라스틱, 및 그 조합으로 제조될 수 있다.
"트랜시버"는 전자기 신호를 송수신할 수 있는 하나의 기능유닛일 수 있거나, 별개의 송신기 및 수신기 유닛을 포함한 시스템일 수 있다.
탱크는 제품을 포함할 수 있는 임의의 컨테이너 또는 용기일 수 있고, 금속 또는 부분적으로나 전체적으로 비금속, 개방적, 반개방적 또는 폐쇄적일 수 있다.
본원과 관련해, 이격소자의 쉘은 이격소자의 실질적으로 타원형 외부 프로파일을 잇는 것으로 이해되어야 한다. 쉘은 타원형 공간을 잇기 위해 함께 연결된 한 부분 또는 복수의 부분들로서 제공될 수 있다.
본 발명은 프로브 상에 배열된 프로브 이격소자들을 이용해 프로브와 측정 파이프의 내벽 간에 접촉이 방지되도록 경사진 또는 구배진 측정 파이프에 프로브를 배열할 수 있다는 인식을 기초로 한다. 프로브 이격소자들이 제공된 프로브가 표면과 접촉을 하지 않고도 경사면에 프로브의 배열을 가능하게 하는 것이 또한 인식된다. 각 프로브 이격소자는 실질적으로 타원형 중공쉘 구조와 이격소자를 통과하는 프로브를 관통하는 한 쌍의 개구를 구비한다. 따라서, 프로브는 프로브 이격소자에 의해 프로브가 배열된 파이브의 내벽으로부터 고정된 거리에서 유지될 수 있다. 이로써, 파이프 및 프로브 사이에 정전용량 또는 도전성 커플링에 의해 야기된 프로브에 전파하는 신호의 바람직하지 못한 반사들이 줄어들거나 제거될 수 있다. 이격소자는 프로브가 배열되는 개구들 이외에 유체가 이격소자를 통해 흐르게 하는 개구들을 더 구비한다. 이로써, 이격소자들이 보이지 않게 할 수 있어, 제품의 수위가 이격소자의 위치 위에 있는 상황에서 수위 측정을 가능하게 한다.
더욱이, 유입 개구들은 제품이 표면의 수위의 정확한 검출을 용이하게 함으로써 프로브와 접촉될 수 있게 이격소자의 외부와 내부 가이에 유체 소통을 가능하게 한다.
본 발명에 따른 프로브 이격소자의 이점은 프로브에 가까이 있는 재료량이 최소화되고, 이로써 이격소자들이 프로브에 그리고 그에 따라 전자기 신호의 전파 속성들에 대한 전자기적 영향을 줄이는 것이다. 프로브에 인접해 위치된 임의의 재료는 프로브의 전파 속성들에 영향을 주기 때문에, 프로브에 가까이 위치되는 것을 막거나 재료량을 줄이는 것이 바람직하다. 본원의 이격소자에서, 프로브에 인접한 재료량은 프로브에 이격소자를 배열하기 위해 개구들을 둘러싼 부분들에서 쉘의 두께에 의해 정의된다.
추가로, 본 발명의 다양한 실시예들에 다른 이격소자는 이점적으로 자유 프로브에 배열되어 사용될 수 있다. 탱크에 배열된 프로브는 가령 프로브가 탱크 속에서 움직이도록 표면이 요동치면 탱크내 도전 구조물들과 접촉할 위험이 있을 수 있다. 예로써, 와이어 프로브가 프로브의 하부에 추를 부착시킴으로써 수직으로 배열될 수 있다. 그러나, 가령 충진 동안 탱크내 제품의 움직이는 경우, 프로브는 측면 방향으로 이동하도록 강제될 수 있어, 탱크내 다른 물체들과 접촉할 위험이 있다.
더욱이, 이격소자들은 이점적으로 프로브의 중간 부분들이 전혀 노출되지 않도록 서로 인접해 배열될 수 있다.
본 발명의 일실시예에서, 각각의 이격소자들은 쉘의 제 3 위치에 제 3 쉘 개구 및 상기 쉘의 제 4 위치에 제 4 쉘 개구를 더 구비할 수 있어 상기 제 3 및 제 4 쉘 개구들을 지나는 통로가 타원체 공간을 지나는 제 2 통로를 정의하고, 상기 제 3 및 제 4 쉘 개구는 상기 제 1 및 제 2 쉘 개구와는 직경이 다르다. 한 쌍의 제 1 쉘 개구와 직경이 다른 한 쌍의 제 2 쉘 개구를 제공함으로써, 이격소자는 다른 직경을 가진 다른 타입의 프로브들에 배열되도록 구성될 수 있다. 더욱이, 타원 형태를 갖는 이격소자를 제공함으로써, 동일한 이격소자가 직경이 다른 파이프에 배열되도록 구성될 수 있다.
본 발명의 일실시에에 따르면, 쉘 구조는 구형 공간을 정의하는 실질적으로 구형 형태를 가질 수 있다. 원칙적으로 이격소자의 다른 많은 타원 구성들이 가능하나, 몇몇 애플리케이션에서 구형 소자가 바람직할 수 있다.
본 발명의 일실시예에서, 제 1 쉘 개구는 제 2 쉘 개구의 맞은편에 배열되므로, 구형 공간을 지나는 통로가 구형 공간의 중심축을 정의하게 된다. 구 상의 대향 지점들은 2개 지점들 간의 라인은 구의 중심을 지나도록 서로 맞은편에 있는 2개의 점들로서 정의된다. 이로써, 이격소자의 방향에 무관하게 이격소자의 쉘까지 프로브가 항상 동일한 거리를 갖는 것이 보장될 수 있다. 그러므로, 프로브에서 이격소자와 접촉한 외부 물체까지의 거리가 항상 일정하다.
더욱이, 타원형 이격소자에서, 제 1 및 제 2 쉘 개구는 타원체의 중심축에 서로 맞은편에 배열될 수 있다.
추가로, 제 3 쉘은 제 4 쉘 개구의 대척점 또는 맞은편에 배열될 수 있어, 상기 제 2 통로가 구형 공간의 중심축을 정의하게 된다.
더욱이, 서로 맞은편에 위치한 쉘 개구들은 이점적으로 직경이 동일할 수 있다. 이런 식으로, 서로 대척하거나 맞은편에 있는 쉘 개구 쌍들은 이격소자가 직경이 다른 프로브들에 있을 수 있도록 구성될 수 있다.
본 발명의 일실시예에서, 쉘은 쉘 개구들 각각에 인접한 쉘의 일부가 쉘 개구로부터 떨어진 부분들에서 더 얇아지도록 쉘 개구들 각각을 향해 테이퍼진다. 프로브를 따라 전파하는 신호에 대한 이격소자의 전기적 영향은 프로브에 가까이 있는 질량에 비례하며, 프로브로부터 거리가 멀어짐에 따라 감소하는 관계이다. 따라서, 프로브에 인접한 위치에 질량이 거의 없도록 이격소자를 구성하는 것이 바람직하다. 이는 프로브를 둘러싸는 쉘의 일부가 프로브에 더 가까울수록 점차 더 얇아지게 이격소자를 구성함으로써 달성될 수 있다. 이로써, 프로브에 인접한 질량은 균일한 두께를 갖는 쉘 구조에 비해 감소될 수 있는 한편, 동시에 이격소자의 바람직한 구조적 안정성을 유지한다.
가이드 웨이브 레이더 수위 게이지 시스템의 일실시예에서, 적어도 프로브의 일부가 파이프에 이점적으로 배열될 수 있다. 예컨대, 프로브가 물체를 둘러싸 구배져야만 하거나 프로브가 경사져야만 할 경우 파아프에 프로브를 배열하는 것이 바람직할 수 있다.
따라서, 복수의 이격소자들이 파이프에 배열된 프로브의 부분에 배열되는 것이 바람직할 수 있다. 그리고 상술한 파이프의 적어도 일부는 구배질 수 있다.
본 발명의 일실시예에서, 파이프의 구배진 부분에 배열된 프로브의 적어도 일부는 가요성일 수 있다. 가요성 프로브를 이용해, 구배진 파이프에 배열되는 프로브의 적어도 일부분으로 인해 설치가 간단해지므로 이점적이다. 가요성 프로브는 간단히 구배진 파이프에 삽입 및 관통될 수 있다. 구배진 파이프 밖의 프로브의 추가 부분들은 가요성이거나 단단할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 가이드 웨이브 레이더 수위 게이지 시스템은 프로브의 신장과 관련해 복수의 이격소자들의 길이방향 움직임을 방지하는 적어도 하나의 고정소자를 더 구비할 수 있다. 이격소자가 프로브 상에서 움직이는 것, 즉, 프로브의 상부에만 이격소자가 제공된 경우 아래쪽으로 움직이거나, 탱크내 제품의 수위 상승의 결과 위쪽으로 움직이는 것을 막는 것이 일반적으로 바람직하다. 특히, 프로브의 일부만이 구배진 파이프에 배열되고, 그 일부만이 이격소자를 포함하는 경우, 이격소자들은 프로브가 구배진 부분에서 파이프와 접촉하는 것이 방지되도록 적소에 위치되는 것이 바람직하다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 적어도 하나의 고정소자가 상기 프로브에 이점적으로 부착될 수 있다. 그러나, 고정소자는 프로브가 배열될 수 있는 파이프에도 또한 부착될 수 있다.
본 발명의 일실시예에서, 이격소자는 바람직하게는 비도전성 재료로 제조된다. 특히, 프로브가 전송라인 프로브이면, 이격소자는 비도전성 재료로 제조되어 이격소자에 의해 야기된 프로브에 전파하는 신호의 교란을 줄인다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 이격소자의 표면에 방오(防汚)성 코팅이 이점적으로 제공될 수 있다. 프로브에 가까운 임의의 재료량이 프로브 상에 신호 전파를 교란시킬 수 있기 때문에, 탱크에 있는 재품 또는 다른 오염물질들이 이격소자에 달라붙지 않는 것이 바람직하다. 이격소자의 표면에 비접착성 코팅을 제공함으로써 이격소자의 표면에 달라붙는 재료량이 줄어들 수 있다. 특히, 이격소자의 안쪽과 바깥쪽 모두가 가령 PTFE 또는 기타 비접착성 재료와 같은 비접착성 재료로 코팅될 수 있다.
본 발명의 일실시예에서, 이격소자를 구비한 프로브의 부분은 이점적으로 경사면에 배열될 수 있다. 이로써, 경사진 벽을 갖는 탱크의 벽을 따라 프로브를 배열할 수 있거나, 프로브는 탱크내 구조물 또는 기타 방해물들을 우회하도록 허용될 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 적어도 하나의 이격소자가 상기 프로브를 따라 전파하는 신호의 기설정된 부분을 반사하도록 이점적으로 구성될 수 있다. 프로브에 전파하는 신호가 이격소자에 도달하면 신호의 일부를 또한 반사하도록 프로브에 배열된 이격소자들 중 적어도 하나를 구성함으로써, 이격소자들이 기준 반사체로서 사용될 수 있다. 프로브를 따라 전파하는 신호의 반사는 프로브의 둘레에서 임피던스의 변화로 인해 야기될 수 있다. 이로써, 이격소자는 프로브 부근에서 임피던스 전이를 야기하도록 구성될 수 있다. 알려진 위치들에 배열된 기준 반사체들의 이용이 당업자에 공지되어 있고, 기준 반사체들은 가령 충진수위 결정의 정확도를 향상시키기 위해 사용될 수 있다. 기준 반사체들로서 이격소자들을 이용하는 것은 프로브를 따라 공지의 위치들에서 기준 반사체들을 유지하기 위한 전용 고정소자들의 이용과 더 결합될 수 있다.
본 발명의 제 2 태양에 따르면, 타원형 공간을 정의하는 실질적 타원형 형태를 갖는 쉘 구조; 제 1 및 제 2 쉘 개구를 통과하는 통로가 상기 타원형 공간을 통과하는 제 1 개구를 정의하도록 상기 쉘의 제 1 및 제 2 위치에 각각 제 1 직경의 제 1 및 제 2 쉘 개구; 제 3 및 제 4 쉘 개구를 통과하는 통로가 상기 타원형 공간을 통과하는 제 3 개구를 정의하도록 쉘의 제 3 및 제 4 위치에 각각 제 2 직경의 제 3 및 제 4 쉘 개구; 및 쉘의 외부 및 내부 사이에 유체 흐름을 허용하는 복수의 유입 개구들을 구비하고, 제 2 직경은 상기 제 1 직경과 다른 레이더 수위 측정 시스템의 프로브용 이격소자가 제공된다.
본 발명의 제 3 태양에 따르면, 프로브의 부분에 배열된 복수의 이격소자들을 구비하는 프로브를 제공하는 단계; 및 상기 프로브의 상기 부분이 상기 파이프의 내벽과 접촉이 방지되도록 파이프 내에 상기 이격소자들을 구비한 상기 프로브의 상기 부분을 배열하는 단계를 포함하고, 각각의 이격소자들은: 타원형 공간을 정의하는 실질적으로 타원형 형태를 갖는 쉘 구조; 쉘의 제 1 위치에 제 1 쉘 개구; 및 제 1 및 제 2 쉘 개구를 통과하는 통로가 개구 공간을 통과하는 통로를 정의하도록 상기 쉘의 제 2 위치에 제 2 쉘 개구를 구비하는 레이더 수위 측정 시스템에 프로브를 배열하는 방법이 제공된다.
본 발명의 제 2 및 제 3 태양의 효과 및 특징은 본 발명의 제 1 태양과 연계해 상술한 바와 대개 유사하다.
본 발명의 내용에 포함됨.
본 발명의 다양한 예시적인 실시예들을 도시한 첨부도면을 참조로 본 발명의 이들 및 다른 태양들을 더 상세히 설명할 것이다:
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 가이드 웨이브 레이더 수위 측정 시스템을 개략 도시한 것이다.
도 2는 도 1에 도시되 레이더 모듈의 블록도이다.
도 3a-f은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 이격소자들을 개략 도시한 것이다.
도 4a-b는 본 발명의 실시예에 따른 가이드 웨이브 레이더 수위 측정 시스템을 개략 도시한 것이다.
본원 상세한 설명에서, 본 발명에 따른 가이드 웨이브 레이더 수위 측정 시스템의 다양한 실시예들은 주로 파이프에 배열된 하나의 와이어 전송라인 프로브를 갖는 레이더 수위 측정 시스템을 참조로 논의된다. 이는 결코 본 발명의 범위를 제한하는 것이 아니고 파이프내에 전체적으로 또는 부분적으로 배열될 수 있는 다른 타입의 프로브들, 경사면에 배열된 프로브 또는 기계적 지지 없이 자유롭게 현가된 프로브에도 동일하게 적용될 수 있음에 주목해야 한다.
도 1은 파이프(106) 내에 배열된 측정전자유닛(102) 및 프로브(104)를 구비하는 본 발명의 실시예에 따른 가이드 웨이브 레이더 수위 측정 시스템을 개략 도시한 것이다. 복수의 이격소자들(108)이 프로브(104)에 배열되어 있다. 이격소자들(108)은 프로브(104)에 배열된 고정소자(110)에 의해 프로브(104)를 따라 하방으로 움직이는 것이 방지된다. 고정소자(110)는 프로브(104)에 나사고정되거나 아니면 부착되는 클램프 또는 케이싱일 수 있다. 대안으로, 고정소자는 파이프(106)의 내부에 또는 파이프(106)의 하단에 부착될 수 있다. 레이더 수위 측정 시스템(100)은 피측정 제품(114)내에 부분적으로 채워진 탱크(112)에 제공된다. 프로브(104)에 의해 가이드되는 전자기 전송신호 및 제품의 표면(116)에서 반사된 해당 반사된 전자기 신호들을 분석함으로써, 제품의 충진수위가 결정될 수 있다. 프로브(104)는 파이프(106)내 위치에 프로브(104)를 유지하기 위한 하단 추(118)를 더 포함하여 프로브(104)의 수직 이동을 막는다. 여기서, 프로브(104)는 하나의 와이어 전송라인 파이프로 도시되어 있다.
도 2에 개략적으로 도시된 바와 같이, 전자유닛(102)은 탱크(112)내 제품의 충진수위를 결정하기 위해 전자기 신호를 송수신하기 위한 트랜시버(202), 및 트랜시버(202)의 컨트롤과 트랜시버(202)에 의해 수신된 신호의 처리를 위해 트랜시버(202)에 연결된 처리유닛(204)을 구비한다. 처리유닛(204)은 더욱이 인터페이스(208)를 통해 아날로그 및/또는 디지털 통신을 위해 외부 통신라인(206)에 연결될 수 있다. 게다가, 도 2에 미도시되었으나, 레이더 수위 측정 시스템(100)은 대표적으로 외부 전력소스에 연결되거나 외부 연결라인(206)을 통해 전력을 공급받을 수 있다. 대안으로, 레이더 수위 측정 시스템(100)은 무선으로 통신하도록 구성될 수 있다.
도 3a-f는 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 이격소자들을 개략 도시한 것이다.
도 3a는 구형 쉘 구조(302)를 갖는 이격소자를 도시한 것이다. 쉘(302)은 셀(302)을 통과하는 제 1 통로(306)를 정의하는 한 쌍의 제 1 개구(304a-b)와 쉘(302)을 통과하는 제 2 통로를 정의하는 한 쌍의 제 2 개구(308a-b)를 구비한다. 양 통로는 쉘(302)에 의해 정의된 구형 공간의 중심을 지난다. 쉘(302)은 또한 이격소자(300)를 통해 유체가 흐르게 하고, 탱크(112)내 제품(114)이 프로브(104)와 접촉하게 하는 복수의 유입 개구들(312)을 또한 구비한다.
도 3b에서, 이격소자(314)는 제 1 직경을 갖는 한 쌍의 제 1 쉘 개구(316a-b)와 제 2 직경을 갖는 한 쌍의 제 2 쉘 개구(318a-b)를 구비한다. 이로써, 다른 직경의 개구를 갖는 이격소자를 제공함으로써, 이격소자는 다른 직경을 갖는 다른 타입의 프로브들과 함께 사용될 수 있다.
도 3c는 타원형 쉘구조(322)를 갖는 이격소자(320)를 도시한 것이다. 도 3b와 관련해 상술된 바와 같은 방식으로, 타원형 이격소자(320)는 제 1 직경을 갖는 한 쌍의 제 1 쉘 개구들(321a-b)과 제 2 직경을 갖는 한 쌍의 제 2 쉘 개구들(323a-b)을 구비한다. 타원형 쉘(322)에 2 쌍의 쉘 개구들을 제공함으로써, 이격소자(320)는 다른 직경의 파이프들에 사용될 수 있다.
도 3d에서, 실질적으로 구형 이격소자(324)는 상기 구형 이격소자(324)의 각각의 폴들에 위치된 링(328)에 의해 함께 연결된 복수의 스트립들(326)로 형성된다. 여기서, 유입개구들은 스트립들(326) 간에 공간으로 정의되고, 따라서 유체는 이격소자(324)를 통해 자유롭게 흐른다.
도 3e는 도 3d에서와 동일한 방식으로 구형 쉘의 폴들에서 링(334)에 의해 함께 보유된 망상구조(332)로 형성된다. 이격소자가 충분한 구조적 안정성을 갖고 유체가 소자를 통해 흐를 수 있는 한 임의의 타입의 망상 또는 유사한 구성이 이용될 수 있음을 당업자는 쉽게 안다.
도 3f는 프로브가 이어지는 개구(304a)를 향해 쉘(302)의 테이퍼지는 이격소자의 횡단면을 도시한 것이다. 프로브(104)에 더 얇고 가깝도록 쉘(302)을 테이퍼지게 함으로써, 프로브에 전파하는 신호의 전파 속성들에 대한 이격소자의 전기적 영향이 더 줄어든다.
예컨대, 프로브에 접촉하거나 가까이 있는 이격소자의 쉘의 일부는 쉘의 나머지보다 가령 1mm 두께와 같이 더 얇게 만들어질 수 있으므로, 프로브에 가까운 질량이 가능한 한 많이 감소된다.
이격소자는 바람직하게는 프로브를 따라 전파하는 신호에 의해 알 수 있는 바와 같이 이격소자의 임피던스를 줄이기 위해 상대적으로 낮은 유전상수를 가진 재료로 제조된다. 적절한 재료들은 플라스틱 재료 또는 세라믹을 포함할 수 있다. 특히, 저온의 경우 플루오르 계열의 플라스틱 재료가 적절할 수 있다.
더욱이, 본 명세서에 기술된 이격소자는 내부 도체와 외부 도체 간에 일정한 거리를 유지하도록 가요성 동축 케이블에 사용될 수 있다.
추가로, 사전 배열된 이격소자들을 구비한 프로브가 탱크 내에 프로브 설치시 함께 결합될 수 있는 다수의 섹션들에 제공될 수 있다. 이로써, 탱크의 높이와 동일한 프로브를 다룰 필요가 없기 때문에 운송 및 설치 모두가 간단해질 수 있다.
게다가, 프로브의 길이는 섹션들을 제거하거나 추가함으로써 쉽게 조절될 수 있기 때문에 더 유연한 레이더 수위 측정 시스템이 제공될 수 있다.
도 4a는 경사진 벽을 갖는 탱크(402)에 배열된 가이드 웨이브 레이더 수위 측정 시스템(400)을 개략 도시한 것이다. 이격소자(108)를 갖는 프로브(104)는 탱크의 벽을 따라 이어질 수 있다.
도 4b는 가령 지지빔 형태의 장애물(406)이 탱크 개구 바로 아래에 위치된 탱크(112)에 배열된 가이드 웨이브 레이더 수위 측정 시스템(404)을 개략 도시한 것이다. 이런 배열에서, 프로브(104)는 프로브(104)가 장애물(406)을 지남에 따라 프로브(104)와 장애물(1406) 간에 접촉을 방지하기 위해 이격소자(108)가 제공될 수 있다. 프로브(104)는 프로브(104)의 하단에 배열된 추(408)에 의해 적소에 유지된다.
본 발명은 특정 예시적인 실시예들을 참조로 기술하였으나, 다른 많은 변경, 변형 등이 당업자에 명백해질 것이다. 예컨대, 다른 많은 타이브이 이격소자들이 사용될 수 있다. 이격소자는 또한 구체적으로 개시되지 않은 애플리케이션들에 이점적으로 사용될 수 있다. 또한, 시스템들의 일부는 다양한 방식으로 생략, 교환 또는 배열될 수 있고 레이더 수위 게이지 시스템은 본 발명의 기능을 수행할 수 있음에 유의해야 한다.

Claims (18)

  1. 탱크에 담긴 제품의 충진수위를 결정하기 위한 가이드 웨이브 레이더 수위 측정 시스템으로서,
    전자기 전송신호를 송신하고 제품의 표면에서 반사된 반사 전자기 신호를 수신하기 위한 트랜시버;
    상기 트랜시버에 연결되고, 상기 탱크에 수직으로 뻗어 있도록 배열되며, 상기 전자기 전송신호를 상기 표면으로 가이드하고 상기 반사된 전자기 신호를 다시 상기 트랜시버로 가이드하도록 구성된 프로브;
    상기 트랜시버에 연결되고 상기 수신된 반사된 전자기 신호들을 기초로 상기 충진수위를 결정하도록 구성된 처리회로; 및
    상기 프로브에 배열되고, 타원형 공간을 정의하는 실질적인 타원 형태를 갖는 쉘 구조; 상기 쉘의 제 1 위치에 제 1 쉘 개구; 제 1 및 제 2 쉘 개구를 통과하는 통로가 구형 공간을 통과하는 통로를 정의하도록 제 2 위치에 제 2 쉘 개구; 및 상기 쉘의 외부와 내부 사이에 유체 흐름을 허용하는 복수의 유입 개구들을 구비하고, 상기 프로브는 상기 통로를 통해 뻗어 있는 복수의 이격소자들을 구비하는 가이드 웨이브 레이더 수위 측정 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    각각의 상기 이격소자들은:
    상기 쉘의 제 3 위치에 제 3 쉘 개구; 및
    제 3 및 제 4 쉘 개구들을 지나는 통로가 상기 구형 공간을 지나는 제 2 통로를 정의하도록 상기 쉘의 제 4 위치에 제 4 쉘 개구를 더 구비하고,
    상기 제 3 및 제 4 쉘 개구는 상기 제 1 및 제 2 쉘 개구와는 직경이 다른 가이드 웨이브 레이더 수위 측정 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 쉘 구조는 구형 공간을 정의하는 실질적으로 구형 형태를 갖는 가이드 웨이브 레이더 수위 측정 시스템.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 1 쉘 개구는 상기 제 2 쉘 개구의 반대편에 배열되어, 상기 개구면을 통과하는 상기 통로가 상기 구형 공간의 중심축을 정의하는 가이드 웨이브 레이더 수위 측정 시스템.
  5. 제 3 항에 있어서,
    서로 맞은 편에 위치된 쉘 개구들은 직경이 동일한 가이드 웨이브 레이더 수위 측정 시스템.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 쉘은 상기 쉘 개구들 각각에 인접한 상기 쉘의 일부가 상기 쉘 개구들로부터 떨어진 부분보다 더 얇도록 상기 쉘 개구들 각각을 향해 테이퍼지는 가이드 웨이브 레이더 수위 측정 시스템.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 프로브의 적어도 일부가 파이프에 배열되는 가이드 웨이브 레이더 수위 측정 시스템.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 복수의 이격소자들이 상기 파이프에 배열된 상기 프로브의 상기 부분에 배열되는 가이드 웨이브 레이더 수위 측정 시스템.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 파이프의 적어도 일부가 구배진 가이드 웨이브 레이더 수위 측정 시스템.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 파이프의 상기 구배부에 배열된 상기 프로브의 적어도 상기 부분은 가요성인 가이드 웨이브 레이더 수위 측정 시스템.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 프로브의 신장과 관련해 상기 복수의 이격소자들의 길이방향 이동을 막는 적어도 하나의 고정소자를 더 구비하는 가이드 웨이브 레이더 수위 측정 시스템.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 고정소자가 상기 프로브에 부착되는 가이드 웨이브 레이더 수위 측정 시스템.
  13. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 이격소자가 비도전성 재료로 제조되는 가이드 웨이브 레이더 수위 측정 시스템.
  14. 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 이격소자의 표면에 방오성 코팅이 제공되는 가이드 웨이브 레이더 수위 측정 시스템.
  15. 제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 이격소자를 구비한 상기 프로브의 일부가 경사면에 배열되는 가이드 웨이브 레이더 수위 측정 시스템.
  16. 제 1 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 하나의 이격소자는 상기 프로브에 따라 전파하는 신호의 기설정된 부분을 반사하도록 구성되는 가이드 웨이브 레이더 수위 측정 시스템.
  17. 타원형 공간을 정의하는 실질적 타원형 형태를 갖는 쉘 구조;
    제 1 및 제 2 쉘 개구를 통과하는 통로가 상기 타원형 공간을 통과하는 제 1 통로를 정의하도록 상기 쉘의 제 1 및 제 2 위치에 각각 제 1 직경의 제 1 및 제 2 쉘 개구;
    제 3 및 제 4 쉘 개구를 통과하는 통로가 상기 타원형 공간을 통과하는 제 2 통로를 정의하도록 상기 쉘의 제 3 및 제 4 위치에 각각 제 2 직경의 제 3 및 제 4 쉘 개구; 및
    상기 쉘의 외부 및 내부 사이에 유체 흐름을 허용하는 복수의 유입 개구들을 구비하고,
    상기 제 2 직경은 상기 제 1 직경과 다른 레이더 수위 측정 시스템의 프로브용 이격소자.
  18. 프로브의 부분에 배열된 복수의 이격소자들을 구비하는 프로브를 제공하는 단계; 및
    상기 프로브의 상기 부분이 파이프의 내벽과 접촉이 방지되도록 파이프 내에 상기 이격소자들을 구비한 상기 프로브의 상기 부분을 배열하는 단계를 포함하고,
    상기 이격소자들 각각은:
    타원형 공간을 정의하는 실질적으로 타원형 형태를 갖는 쉘 구조;
    상기 쉘의 제 1 위치에 제 1 쉘 개구;
    제 1 및 제 2 쉘 개구를 통과하는 통로가 상기 구 공간을 통과하는 통로를 정의하도록 상기 쉘의 제 2 위치에 제 2 쉘 개구; 및
    상기 쉘의 외부 및 내부 사이에 유체 흐름을 허용하는 복수의 유입 개구들을 구비하고, 상기 프로브는 상기 통로를 통해 뻗어 있는 레이더 수위 측정 시스템에 프로브를 배열하는 방법.
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