NO324464B1 - Nivamaler - Google Patents

Abstract

I ett aspekt omfatter oppfinnelsen en beskyttelsesanordning for væskenivåradarmålinger omfattende en bølgeskjerm i fluidforbindelse med væsken. I et annet aspekt omfatter oppfinnelsen et apparat for fastsettelse av væskenivå omfattende en radarmåleanordning med en antenne for å sende signaler mot væskens overflate og en bølgeleder. Apparatet er karakterisert ved at det omfatter en beskyttelsesanordning som er tilpasset for plassering under stillerøret og over tankbunnen hvor beskyttelsesanordningen er i fluidforbindelse med væsken.

Description

Oppfinnelsen vedrører instrumenter av radartype som anvendes for å måle væskevolum i en lagringsbeholder, nærmere bestemt radarinstrumenter som er anordnet på toppen av en bølgeleder (stigerør eller målerør) som forløper vertikalt ned i beholderen. Nevnte bølgeleder kan av flere grunner være avsluttet ved en kort avstand over bunnen av beholderen, og således etterlate et lite mellomrom mellom bølgelederen og bunnen. Væskeoverflaten under bølgelederen vil da mangle beskyttelsen som leveres av bølgelederen og er således fullstendig utsatt for bølgefenomener på overflaten.

Med spesiell henvisning til væske ved lave nivåer i lagringstanker om bord i marine fartøy, f.eks. fartøy som transporterer naturgass i væskeform, er det kjent at radarekkoet som er produsert av væskeoverflaten er underkastet forstyrrelser forårsaket av kapillærbølger og turbulens på den ene siden og forstyrrelser av ekkoer som lages ved tankens bunn på den andre siden. Det er generelt anerkjent at begge typer forstyrrelser bør minimaliseres for å tillate at et radarnivåmåleinstrument måler væskenivå med den nøyaktigheten som er nødvendig for fiskalmåling om bord i marinefartøy.

I radarnivåmålinger, anvendes målerør for å unngå interferens med utstyr innenfor tanken, og for å hindre at overflateturbulens i væsken forårsaker fluktuasjoner i det reflekterte signalet. Målerør er rør som forløper fra den øvre delen av tanken opp til en viss avstand over tankens bunn. En antenne er plassert i eller umiddelbart over røret for å rette stråling nedover, hvor røret som virker som bølgeleder. Denne oppstillingen vil ikke virke på tilfredsstillende måte når væskenivået er lavt og væskeoverflaten ligger under målerørets åpning fordi ingen stille områder i væskeoverflaten vil tilveiebringes av røret. Videre er en høy grad av turbulens tilstede ved det nedre området i tanken fordi pumpeanordningene har sine åpninger i dette området.

Dessuten, for å unngå interferens på grunn av bunnrefleksjonssignaler er en defleksjonsplate eller en anordning med en tilsvarende funksjon, f.eks. en attenuator, anordnet direkte under antennen. Anvendelse av denne type teknologi for nivåmålinger i LNG-tanker var beskrevet allerede i 1996 (komitéutkast for ISO internasjonal standard 13689:2001).

WO 01/29523 beskriver et apparat for å fastsette væskenivået i en tank ved hjelp av en radarnivåmåleanordning hvor en absorbator for mikrobølger er plassert ved bunnen av tanken under åpningen til røret for å absorbere mikrobølgeenergi for å hindre ekko fra tankens bunn. Bortsett fra det faktum at en slik anordning ikke vil være egnet for anvendelse i sitt hovedanvendelsesfelt, membrantanker, hvor alle anordninger må være plassert i en avstand fra tankens bunn og ikke direkte på den, vil den tilveiebringe ingen beskyttelse mot overflateturbulens.

Denne oppfinnelsen har som hensikt å oppnå kontrollerte måleforhold i nærheten av tankens bunn i situasjoner hvor røret av én eller annen grunn ikke kan forløpe hele veien ned til tankens bunn. Uttrykket kontrollert måleforhold refererer i sammenhengen ved den foreliggende oppfinnelsen måleforhold hvor støy på grunn av blant annet utstyr i tanken, overflateturbulens og bunnrefleksjoner er redusert. For fartøytanker er kildene for slike forstyrrelser bølgebevegelser i tankene som settes opp av bevegelser i fartøyet av bølger generert av vind og dønning eller endringer i krengningsvinkelen til fartøyet ved ballastering eller lasting/lossing. Vibrasjoner fra maskinene kan også forplante seg gjennom tankvegger og andre mekaniske strukturer inne i tankene og sette opp små bølger/kapillærbølger innenfor tankene. Inne i tankene vil lastepumpene generere både vibrasjoner og bølgebevegelser. Spesielt i LNG-tanker er ytterligere kilder av forstyrrelser sprayepumper, strippingpumper og nedløpsrør for last, og for alle typer kryogen last, vil koking danne forstyrrelser ved overflaten.

Behovet for kontrollerte måleforhold i nærheten av tankbunnen oppstår f.eks. i LNG-membrantanker, hvor for bestemte typer membraner (dvs. Invar metall arkmembraner) skal det alltid være en sikkerhetsavstand mellom den nedre enden av målerøret og den tynne membrantankbunn. En begrensning relatert til dette kan være at det ikke er mulig å legge eller å støtte noen strukturelle deler direkte på membrantankbunnen, og det er heller ikke mulig å lage en brønn i tankgulvet for å anordne slike anordninger eller for å måle væskenivået ved å måle oppover i tanken. I tillegg kan røret og støttestrukturen for røret (en tripod eller tilsvarende struktur) underkastes termisk kontraksjon i forhold til tankveggene ved kryogene forhold slik at i det minste ved lave temperaturer vil det være et hovedsakelig fritt strålerom mellom den nedre enden av røret og tankbunnen hvor målenøyaktigheten er degradert av forstyrrelser i væskeoverflaten og interferens med bunnrefleksjonen.

Oppfinnelsen har således som en hensikt å tilveiebringe en anordning ved hjelp av hvilken høynøyaktighetsmålinger kan oppnås i nærheten av tankens bunn.

Det er en hensikt med oppfinnelsen å tilveiebringe en anordning som er lett å produsere og å installere, dvs. med et minimum atskilte deler og lav vekt slik at braketter eller andre støttemekanismer kan lages tynne. Kravene vedrørende den relative plasseringen av anordningen under røret må ikke være mer kritiske enn de som tilfredsstilles av normale konstruksjonsmetoder for slike tanker (dvs. ved sveising av braketter).

Det er en annen hensikt med oppfinnelsen å tilveiebringe en anordning med et design som hindrer skader til tankmembranen, og som unngår en hvilken som helst mulighet for at deler brekker av under drift, siden disse delene lett kan falle inn og skade lastepumpene.

Disse og andre hensikter oppnås ved hjelp av en beskyttelsesanordning og et apparat som beskrevet i de vedlagte patentkrav.

I en utførelse av oppfinnelsen er anordningen laget av en enkelt type materiale slik som en fibermatte, og således vil i seg selv tilfredsstille kravene for å roe ned overflaten og å være tilstrekkelig myk til å ikke representere noen risiko for membranen. Denne utførelsen vil ikke være egnet i tilfellene hvor høy mikrobølgeabsorpsjonseffektivitet som f.eks. ved en resonansattenuatorstruktur er nødvendig, eller hvor man ikke kan akseptere risikoen for at fibrene faller av eller går inn i lastepumpene. Forskjellig design for anordningen er således tenkt for forskjellige anvendelser og krav.

I ett aspekt omfatter oppfinnelsen en beskyttelsesanordning for væskenivåradarmålinger, omfattende en bølgeskjerm i fluidforbindelse med væsken.

I et annet aspekt omfatter oppfinnelsen et apparat for fastsettelse av væskenivå, omfattende en radarmåleanordning med en antenne for å sende signaler mot væskeoverflaten og en bølgeleder. Apparatet er karakterisert ved at det omfatter en beskyttelsesanordning som er tilpasset for plassering under målerøret og over tankbunnen, hvor beskyttelsesanordningen er i fluidforbindelse med væsken.

Således tilveiebringer et aspekt ved oppfinnelsen en løsning for å skjerme et tilstrekkelig stort parti av væskeoverflaten til at man tilveiebringer de best mulige betingelser for å tilveiebringe god kvalitetsradarekko ved nevnte væskeoverflate.

I et annet aspekt omfatter oppfinnelsen videre en anordning som er tilpasset til å minimalisere forstyrrelser produsert av radarsignaler som kommer tilbake fra tankens bunnekko. Dette kan oppnås ved hjelp av flere radarusynliggjøringsteknikker som f.eks. absorbatorer, defleksjonspaneler og diffraktive geometrier, eller som man kan tenke seg, kombinasjoner av disse teknikker.

Begge aspektene ved oppfinnelsen har som hensikt å lettgjøre forbedret signalnøyaktighet og å respektere ekkoet som tilveiebringes av en væskeoverflate i nærheten av beholderens bunn, og således tillate også at radarinstrumentet utfører nøyaktige målinger av en væske ved et veldig lavt nivå i lagringsbeholderen.

I én utførelse av oppfinnelsen, omfatter bølgeskjermen perforeringer og/eller anordningen omfatter en bunndel som er tilpasset for å minimalisere forstyrrelser produsert av radarsignaler som sendes tilbake fra tankens bunn.

I en foretrukket utførelse av oppfinnelsen er den tilpasset for å minimalisere forstyrrelser tilveiebrakt av radarsignaler som kommer tilbake fra tankens bunn og/eller den omfatter radarusynliggjøringsanordninger slik som attenuatorer, defleksjonspaneler og diffraktive geometrier. I en spesiell variant av den sistnevnte utførelsen er nevnte radarusynliggjøringsanordninger tilveiebrakt på bølgeskjermen og/eller på bunndelen.

I en annen utførelse anvender bunndelen en resonansabsorbator for å dempe hovedandelen av det inntreffende radarsignal slik at et lite radarekko vil detekteres ved en beliggenhet som er forskjøvet nedover for å øke væskens virtuelle dybde.

I en annen utførelse omfatter anordningen festeanordninger for å feste den til tripodstyrestrukturen. I en spesiell variant av denne utførelsen omfatter festeanordningene i det minste et ledd og/eller er laget av et termisk isolasjonsmateriale og/eller omfatter en forlengbar del.

I en annen utførelse er beskyttelsesanordningen ifølge oppfinnelsen utformet som en beholder, hvor bølgeskjermen omfatter beholderens vegger og bunndelen omfatter beholderens bunn.

I en annen utførelse er bølgeskjermen tilpasset til å omringe et målerør for å tilveiebringe en teleskopanordning.

I en annen utførelse er anordningen i det minste delvis fremstilt av eller dekket av et radarabsorpsjonsmateriale, og i én variant av denne er den hovedsakelig fremstilt av en fibermatte eller vevet materiale som omfatter fibre av karbon eller tilsvarende materiale.

I én utførelse av oppfinnelsen, er beskyttelsesanordningen utstyrt med en attenuator i den nedre delen.

Hensikten med beholderen er å tilveiebringe et stilleområde som forløper fra bunnen av tanken til i det minste noen få cm over den nedre enden av målerøret, totalt sjeldent over 25 cm, allikevel, og således å unngå overflatebølger og bunnrefleksjon som kan ødelegge målesignalet.

I én utførelse av oppfinnelsen er beskyttelsesanordningens vegger i det minste delvis perforert for å etablere fluidforbindelse med væsken på utsiden. Slike perforeringer vil være tilpasset til å tilveiebringe kommunikasjon med en liten tidsforsinkelse slik at overflaten inne i beskyttelsesanordningen følger den gjennomsnittelige overflaten utenfor anordningen med et maksimalt avvik som er betydelig mindre enn den spesifiserte generelle målenøyaktigheten, ved den høyeste spesifiserte pumpehastighet for nevnte installasjon. For aktuelle LNG-anvendelser må forsinkelsen være typisk under 1 -2 mm.

En annen effekt av perforeringene på veggene er imidlertid at forstyrrelser fra utsiden vil komme inn i det avskjermede området. Av denne grunn er det perforerte området i en utførelse av oppfinnelsen minimalisert og plassert ved bunnperiferien til beskyttelsesanordningen for å hindre at kapillærbølger går inn inntil tanknivået når bunnen av skjermen, og anordnet i et uregelmessig mønster slik at konstruktiv interferens mellom de forskjellige åpningene er minimalisert. På den andre siden, har perforeringene også den effekt at stående bølger innenfor beskyttelsen er dempet og av denne grunn er det perforerte området i en utførelse av oppfinnelsen stort og spredt over sideveggene til beskyttelsesanordningen i et uregelmessig mønster, og/eller det kan omfatte vertikale eller skrå skiver. For å oppnå den ønskede hydrodynamiske filtreringseffekten slik at forstyrrelser som endrer seg fort er hindret i å komme inn, mens de mindre hurtige endringer i gjennomsnittelig nivå beholdes inne i beskyttelsen, er perforeringene i en utførelse av oppfinnelsen laget av et stort antall små hull, heller enn noen få store hull. Kantene til hvert hull er fortrinnsvis skarpe (90°) for å øke de hydrodynamiske tap, og således oppnå tilstrekkelig demping av hurtige nivåfluktuasjoner. Det bør være opplagt ut fra de ovennevnte drøftelser at designet til beskyttelsesanordningen vil være optimalisert for hver type installasjon i et kompromiss mellom de tre delvis motsigende betraktninger; tilstrekkelig hurtig kommunikasjon av nivå, det å hindre bølger fra å komme inn i skjermen, og demping av bølger inne i skjermen.

Som nevnt over vil bølgeskjermen i en utførelse omfatte perforeringer. Disse vil tillate at overflaten til væsken blir tilstrekkelig rolig til å oppnå stabile målinger, og allikevel tilveiebringe hurtig kommunikasjon med den omgivende væsken til å oppnå tilstrekkelig lave tidskonstanter og forsinkelser i lesningene under de veldig hurtige pumpeoperasjoner i bunnområdet. Dette er spesielt viktig i utførelsen av oppfinnelsen hvor bølgeskjermen er lukket.

En beskyttelsesanordning ifølge oppfinnelsen omfatter en fortrinnsvis perforert bølgeskjerm, som fortrinnsvis omfatter et radartransparent materiale eller er dekket på innsiden av et radarabsorpsjonsmateriale og med fysiske størrelser og fasong slik at et minimum av det inntreffende radarsignalet er reflektert tilbake til radarmottakeren (radarusynlighetsfunksjon). Dette oppnår også en effektiv unngåelse og demping av resonans standbølger i væskeoverflaten omfattende kapillære bølger innenfor anordningen.

Bølgeskjermen kan være smal slik at den omgir målerøret og er tillatt å skli som et teleskop i forhold til målerøret ved sammentrekningen, eller hvis det er en risiko at målerøret kan være stanset av termiske effekter eller andre feil i innretningen til de bevegelige delene av konstruksjonen kan diameteren til bølgeskjermen være økt slik at i alle tilfeller finnes det en klaring mellom røret og beskyttelsesanordningen. Bølgeskjermen i en utførelse av oppfinnelsen har rørfasong mens i en annen utførelse danner den ikke en lukket geometri og omfatter en buet vegg.

I én utførelse av oppfinnelsen omfatter beskyttelsesanordningen en bunndel. Denne er utformet slik at den ikke vil skade membranen under montering eller hvis noen skader i systemet skulle oppstå under drift (dobbel feil). Beskyttelsesanordningen har et minimum av skarpe kanter ved bunnsiden, og i én utførelse er den utstyrt med avstandsholdeanordninger i ikke-metallmaterialer, f.eks. teflon for å minimalisere eventuelle risikoer for gnidning eller slitasje av tankmembranen. Den minste avstanden over tankmembranen er bestemt i den konkrete anvendelsen som et kompromiss mellom sikkerhetsavstanden anvendt av tankens designer og skipsverftet og kravene til minimalt målenivå spesifisert av skipseieren. Typisk er sikkerhetsavstanden 3-5 mm for In var ark-membrantanker.

Bunndelen av beskyttelsesanordningen kan innbefatte et absorberende materiale, som hovedsakelig virker som en attenuator, og som i den foretrukkede design dekker hele området i nevnte bunn. Designet kan imidlertid ha forskjellige fasonger i at absorpsjonsmaterialet kan være fordelt ved forskjellige høyder i bunnplanen til beskyttelsesanordningen, og således danne et gitter (eller diffraksjonsstruktur) som er egnet til å avlede gjenværende ekkoer dannet ved bunndelen utenfor deteksjonsområdet for radaren.

For å minimalisere sjansen for koking inne i beskyttelsesanordningen, er beskyttelsesanordningen i én utførelse i det minste delvis fremstilt av et materiale med lav spesifikk varmekapasitet, slik at temperaturen inne i beskyttelsen ved hvilket som helst tidspunkt er lik omgivelsestemperaturen.

Materialet må også tilfredsstille hvilke som helst andre miljøkrav slik som anvendelighet i temperaturområder, aggressive kjemikalier eller korrosjonsvæsker, og anordningen er i en utførelse hovedsakelig termisk isolert fra støttestrukturen med anvendelse av en isolerende del i støttebraketten, slik at varme som overføres fra toppen av tanken via tripodstrukturen og målerøret er hindret i å varme opp væsken innenfor beskyttelsen. Både beskyttelsesanordningen og den isolerende delen av braketten kan for LNG-tanker være fremstilt f.eks. av plastmaterialer, hvor teflon er det mest vanlige anvendt for lavtemperaturanvendelser.

For å redusere probabiliteten eller sannsynligheten for generering av kapillærbølger innenfor beskyttelsesanordningen, omfatter støttdelen til anordningen i en utførelse av oppfinnelsen anordninger for demping av vibrasjoner som mekanisk vil isolere anordningen fra vibrasjoner som er indusert av pumpene eller andre deler av fartøyet gjennom tankstrukturen.

Generelt vil vibrasjonsdemperne kunne lages f.eks. av metallfjær eller gummiblokker, men ved kryogeniske temperaturer vil de fleste materialene bli skjøre eller miste sin fleksibilitet, og i et slikt tilfelle vil bare noen få materialer slik som polyestersjikt og tilsvarende plaster kunne anvendes.

I noen anvendelser kan man tillate å montere anordningen direkte på tankbunnen ved sveising, skruer eller med anvendelse av en klemmebrakett. I én utførelse av oppfinnelsen er et tynt teflonark eller tilsvarende påført mellom anordningen og tankmembranen for å tillate en fri relativ glidning i tilfelle begge ikke er fremstilt av materialer med like termiske konstanter.

I utførelser som er tilpasset for tilfeller hvor anordningen ikke kan monteres direkte på tankens bunn, omfatter anordningen festeanordninger i form av f.eks. en arm eller en brakett som er koblet til en støttestruktur som hviler på bunnen eller på en hvilken som helst annen måte er montert ved en fast vertikal avstand i forhold til tankens bunn. I en foretrukket utførelse er denne støttestrukturen styringsstrukturen for tripoden, som også anvendes for å støtte strippepumpen som anvendes for den endelige tømming av tanken. Således vil det alltid være en fast relativ og valgbar vertikal avstand mellom det laveste målte nivå og det laveste væskenivå som nås ved pumping.

I én utførelse av oppfinnelsen omfatter beskyttelsesanordningen festeanordninger som er tilpasset for montering på konstruksjonsdeler som trekkes sammen i forhold til den vertikale stillingen til tankens bunn. Dette oppnås ved hjelp av en arm som er koblet til anordningen og til den aktuelle konstruksjonsdelen, hvilken arm automatisk vil justere for effektene av sammentrekningen f.eks. ved å anvende detaljer med bimetaller i konstruksjonen eller den aktive styringen av den vertikale stillingen til anordningen.

I én utførelse er beskyttelsesanordningen i det minste laget av og/eller dekket med et radarabsorberende materiale, som er vevd på egnet måte eller fremstilt for å tilveiebringe den ønskede effekten å dempe stående hydrodynamiske bølger i beskyttelsen. Egnede materialer er f.eks. fiber av kevlar eller andre karbonmaterialer.

I én utførelse kan beskyttelsesanodningen være hovedsakelig laget av en fibermatte eller vevd materiale som omfatter fibere av karbonmaterialer eller tilsvarende materialer. Denne utførelsen kombinerer de ønskede effekter av perforeringer i veggene for å tillate væskekommunikasjon gjennom veggen, demping av hydrodynamiske bølger fra utsiden og ved innsiden, og demping av mikrobølger ved absorpsjon ved karbon og spredning fra den uregelmessige overflaten. En slik myk anordning vil i seg selv også tilfredsstille kravet å unngå skade på den tynne tankmembranen under. For å forbedre anordningens stivhet, er matten i en utførelse av oppfinnelsen sprayet med lim eller plastmateriale for å fukte og samle fibrene. Det er også mulig å utstyre anordningen med en støttering.

I én utførelse av oppfinnelsen er det interne bølgemønsteret innenfor beskyttelsesanordningen brukket ved å gjøre beskyttelsen uregelmessig og ikke symmetrisk i det horisontale planet, med anvendelse av kiler eller korrugeringer i kileveggene. Fortrinnsvis unngår man enkle, regelmessige geometrier, på grunn av den høye halvbølgeresonansen. Den foretrukne generelle fasongen er et polygon med odde sider, fortrinnsvis også med forskjellige sidelengder.

Som man kan se, kan forstyrrelser tilveiebrakt av kapillære bølger og turbulens reduseres til et akseptabelt nivå ved å anvende en beskyttelsesanordning ifølge oppfinnelsen (med en bølgeskjerm) for å beskytte en tilstrekkelig stor andel av væskeoverflaten for å tilveiebringe en ganske jevn overflate for å produsere en radarekko med god kvalitet. Nevnte bølgeskjerm kan innta forskjellige fasonger og design for å tilveiebringe en effektiv dempekraft på kapillære bølger og turbulens uten å ødelegge kvaliteten til radarekkoet fra væsken. Når det gjelder det sistnevnte trekk vil flere radarusynliggjøringsteknikker kunne anvendes, f.eks. absorbatorer, defleksjonspaneler og diffraktive geometrier eller som man kan tenke, kombinasjoner av disse teknikkene.

På den andre siden, vil forstyrrelser fremstilt av radarsignaler som kommer tilbake fra bunnen av tanken kunne minimaliseres på mange måter. En mulighet er å anvende et materiale for anordningen eller i det minste for deler av den (f.eks. bunndelen) som absorberer radarenergi til en slik grad at bare en tolererbar andel av energien sendes tilbake som et detekterbart ekko fra beholderens bunn. En annen mulighet er å anvende en skråstilt metallplate som deflekterer hovedandelen av radarsignalet til siden før den når bunnen av beholderen, og på denne måte gjøre at ekkosignalet fra bunnen av beholderen er så vidt detekterbart for radaren. En tredje metode omfatter et gitter eller en gruppe av geometriske fasonger og mønster som er designet til å avlede hoveddelen av ekkoenergien utenfor deteksjonsområdet for radaren. Fagmannen på området vil lett forstå at løsninger som kombinerer ideene med radarsignaldiffraksjon, defleksjon og absorpsjon kan danne en betraktelig klasse av anordninger som er egnet for å minimalisere forstyrrelser forårsaket av ekkosignaler fra bunnen av beholderen.

En utførelse av oppfinnelsen vil nå beskrives ved hjelp av tegningene, hvor:

Fig. 1 viser en anordning ifølge oppfinnelsen i en første utførelse.

Fig. 2 viser en annen utførelse av anordningen ifølge oppfinnelsen.

Fig. 3 viser diffraktive geometrier og forskjellige bølgebeskyttelsesgeometrier. Fig. 4 viser en detalj av bunnstrukturen i en utførelse av anordningen ifølge . oppfinnelsen.

Fig. 5 viser en tredje utførelse av oppfinnelsen.

Fig. 6 viser forskjellige fremgangsmåter for montering av anordningen til tanken.

Fig. 7 viser en utførelse av oppfinnelsen.

Fig. 1 viser en beskyttelsesanordning 1 for væskenivåradarmålinger, omfattende en bølgeskjerm 2 og en bunndel 3, hvor bølgeskjermen 2 er i fluidforbindelse med væsken 4 (hvor anordninger for fluidforbindelse ikke er vist). Figuren viser også et målerør 5 og en støttearm eller festeanordning 6.1 denne utførelsen er beskyttelsesordningen utformet som en beholder, hvor bølgeskjermen omfatter beholderens vegg og bunndelen beholderens bunn. Fig. 2 viser en utførelse av oppfinnelsen hvor bølgeskjermen 2 bare forløper på en del av periferien til bunndelen 3. Denne figuren viser også perforeringer 10. Fig. 3A og 3B viser diffraksjonsgeometrier på bunndelen. Disse diffraksjonsgeometriene kan også plasseres i bølgeskjermen, og kombinasjoner av diffraksjonsgeometrier i bølgeskjermen og i bunndelen er også mulige. Figurene viser forskjellige deler av bunndelen 3: 20, 21, 24, 25, 26 som ligger ved forskjellige nivåer (avstander dl og d2). Dette, fortrinnsvis kombinert med en overlapping av kantene til slike deler (f.eks. kanter 22 og 23) tillater dannelse av et diffraksjonsmønster som reduserer bunnstøy. Avstandene d2 kan være like for alle delene eller de kan variere, dvs. det kan være én avstand mellom del 24 og del 27 og en annen avstand mellom del 24 og del 25. Fagmannen på området vil forstå at avstandene dl og d2 er nærme forbundet til både refraksjonsindeksen til væskemediet og operasjonsfrekvensen til radaren. Imidlertid, vil endringer av nevnte avstander med vilje godt kunne tilveiebringe diffraksjonsbakscatter som tilpasses lett og godt til den geometriske fasongen til bølgeskjermen, og som således også minimaliserer mengden energi (albeit residuell) som sendes tilbake til radarinstrumentet. Som et eksempel på dette, kan man anta en operasjonsfrekvens eller driftsfrekvens på 10 GHz, og et fluid som er naturgass i væskeform (LNG), noe som antyder at nevnte avstander kan ligge på mellom 3 og 10 mm (en lavere frekvens foreslår større avstander, og omvendt).

Fig. 3C, 3D og 3D viser forskjellige geometrier for bunndelen 3.

Fig. 3F viser en utførelse av bunndelen 3 hvor den omfatter en vevd struktur og en støttering 100 for stivhet. Fig. 3G viser en utførelse av oppfinnelsen hvor bølgeskjermen 2 har en korrugert fasong. Denne utførelsen har den fordelen at interne stående bølger innenfor beskyttelsen ødelegges og dissiperes hurtigere ved hjørnestrukturen. Fig. 3H-3N viser forskjellige utførelser av anordningen ifølge oppfinnelsen. Figurene viser en bunndel 34 som i en foretrukket utførelse av oppfinnelsen er en attenuator, ringer 300, 301 som fester bunndelen og tilveiebringer radarusynliggjøringseffekt, og bølgeskjerm 2.1 fig. 3H-3K omfatter bølgeskjermen et tynt ark av metall eller av plastmateriale, dvs. rustfritt stål, aluminium, teflon eller tilsvarende. I utførelsene vist på fig. 3E-3N omfatter den et vevd materiale. De forskjellige fasonger, typer veggstruktur og mikrobølgeattenuatordesign og geometri beskrevet ovenfor vil i noen utførelser av oppfinnelsen kombineres for å tilveiebringe optimalisert beroende anordninger for flere anvendelser og krav. Fig. 4 viser detaljer ved de grunnleggende strukturelle trekk for bunndelen 3 som i én utførelse av oppfinnelsen omfatter en dempeanordning. Fra bunnen opp omfatter strukturen en metallstøtte 31 som i den foretrukne design er anordnet så nær som mulig bunnen 30 til lagringsbeholderen (tanken) uten å berøre bunnen. Det siste trekk krever en støtteanordning som for den nedre overflaten 32 forløper hovedsakelig parallelt med bunnen av beholderen (tank), mens, imidlertid, den øvre overflaten 33 til støtten eller bunndelen kan godt omfatte paneler og fasetter som settes ved en skrå vinkel i forhold til beholderens bunn. Det andre strukturelle trekk for dempeanordningen 3 er et absorpsjonsmateriale 34 som er festet til den øvre overflaten til støtten for å sive ned en god del av energien som har kommet inn i

væskeoverflaten 4 på vei ned fra målerøret 5. Fagmannen på området vil lett anerkjenne at både den øvre og den nedre overflaten til absorpsjonsmaterialet 34 vil ha en forskjell når det gjelder forplantning av radiosignalbølgen, og at begge overflatene har således sjanser til å lage radarekko. Dette dobbelekkotrekket er anvendt kommersielt i produkter som generelt kalles resonansabsorbatorer (Dållenbachlag) som er godt egnet for anvendelse som absorpsjonsmateriale 34 i dempeanordningen 3. Som et ytterligere strukturelt trekk for dempeanordningen 3 er et ytterligere lag av plastmateriale 35 omfattet. Nevnte lag har som hovedhensikt å tilveiebringe beskyttelse av absorpsjonsmaterialet, om nødvendig, mens det også gir noen frihet i design når det gjelder optimalisering av radarsignalutnyttelse i attenuatoren 3 i forhold til den ønskede anvendelsen. For å gi et eksempel på denne frihet i design i en utførelse av oppfinnelsen kan anordningen omfatte et absorpsjonsmateriale 34 med høy dempingsfaktor, eller som et alternativ, som er for tykt til å tilveiebringe resonans ifølge Dållenbachdesignet, og således tillater at bare den øvre overflaten av absorpsjonsmaterialet tilveiebringer et detekterbart ekko. Dette ekkoet kan imidlertid reduseres betraktelig ved å tilveiebringe en utførelse av oppfinnelsen omfattende et lag av plastmateriale 35 med egnet tykkelse og refraksjonsindeks, og således å tilveiebringe en løsning som tilveiebringer et mulig alternativ til Dållenbachdesignet.

Videre har en nøyaktig undersøkelse av Dållenbachdesignet ført til at oppfinnerne tenker på et nytt trekk med oppfinnelseshøyde vedrørende den målbare beliggenheten til ekkoet som lages av bunndempningsanordningen 3, som gir et fordelaktig aspekt i forhold til den ønskede anvendelse av nevnte anordning. Resonansegenskapen til Dållenbachlaget vil enten eliminere spredt tilbakekasting eller den kan designes for å lage en liten spredt tilbakekasting. Det sistnevnte trekket vil uunngåelig forskyve den detekterbare beliggenheten til ekkoet laget av dempeanordningen 3. Nevnte forskyvning kan ved et forsiktig valg av absorpsjonsmateriale presses til å levere en detekterbar beliggenhet under støtten 31, og således også tilveiebringe en virtuell dybde for væske som er større enn den virkelige dybden. Dette fordelaktige trekket gir en økt margin for softwarebaserte algoritmer som kan anvendes for å løse væskeekkoet fra et ekko som er laget av dempeanordningen 3. Denne egenskapen til dempeanordningen 3 anvendes likeledes i tilfelle man har et lag med plastmateriale 35 med egnet tykkelse og refraksjonsindeks som er påført for å tilveiebringe det ovennevnte alternativet til Dållenbachdesignet. Fig. 5 viser en tredje utførelse av oppfinnelsen hvor beskyttelsesanordningen omfatter bare en bølgeskjerm. Fig. 6 viser forskjellige fremgangsmåter for montering av anordningen til tanken.

Fig. 7 viser utførelser av oppfinnelsen som beskrevet nedenfor.

Figur 7a illustrerer posisjonering av en utførelse av oppfinnelsen. I denne utførelsen omfatter bunndelen 3 av beskyttelsesanordningen 1 en mikrobølgeattenuator, og er dessuten utstyrt med dreneringshull 600. Figuren viser i full skala den minste påkrevde målehøyde på 26mm, avstanden mellom den nedre overflaten til bunndelen 3 og tankens bunn, som i dette tilfelle er 4mm og avstanden mellom den øvre overflaten til bunndelen 3 og tankens bunn, som er 8mm. Figuren viser også en plateskjøt 610 som i det illustrerte tilfellet (Invar tanker) har en høyde på 15mm, og tankmembranen 10. Figur 7b viser en utførelse av beskyttelsesanordningen 1 ifølge oppfinnelsen utstyrt med festeanordninger 800 hvorved anordningen kan festes til en tripodstyringsstruktur eller en annen bæredel som hviler på tankbunnen 10. Figur 7c viser en alternativ plassering av beskyttelsesanordningen 1 ifølge oppfinnelsen hvor braketten til anordningen er festet til en annen brakett som rager frem fra nevnte tripodstyringsstruktur hvor også laststrippepumpen er festet. Figur 7d viser en annen mulighet for plassering av beskyttelsesanordningen 1.

Figur 7e viser monteringsdetaljer med størrelser.

Selv om forskjellige trekk ved oppfinnelsen har vært beskrevet som tilhørende forskjellige utførelser, vil det være mulig innenfor rammen for oppfinnelsen å kombinere noen eller alle disse trekk i en enkelt utførelse. Således, i én utførelse av oppfinnelsen omfatter anordningen radarusynliggjøringsanordninger på bunndelen og perforeringer på bølgeskjermen. I en annen utførelse omfatter anordningen perforeringer i bunndelen og i bølgeskjermen og er tilpasset til å ligge rundt et målerør. I enda en annen utførelse omfatter anordningen bare en bølgeskjerm som er hovedsakelig laget av en fibermatte.

Claims (14)

1. Beskyttelsesanordning for radarmåling av lave væskenivåer i en beholder ved bruk av et målerør, karakterisert ved at den omfatter en bølgeskjerm som er i fluidforbindelse med væsken, og som er anordnet hovedsakelig i mellomrommet mellom målerørets åpning og beholderens bunn.

2. Beskyttelsesanordning ifølge krav 1, karakterisert ved at bølgeskjermen omfatter perforeringer.

3. Beskyttelsesanordning ifølge krav 2, karakterisert ved at den omfatter en bunndel som er tilpasset til å minimalisere forstyrrelser laget av radarsignaler som kommer tilbake fra tankens bunn.

4. Beskyttelsesanordning ifølge krav 1, karakterisert ved at den er tilpasset til å minimalisere forstyrrelser laget av radarsignaler som kommer tilbake fra tankens bunn.

5. Beskyttelsesanordning ifølge krav 4, karakterisert ved at den omfatter radarusynliggjøringsanordninger som f.eks. attenuatorer, defleksjonspaneler og diffraksjonsgeometrier.

6. Beskyttelsesanordning ifølge krav 5, karakterisert ved at radarusynliggjøringsanordningene er anordnet på bølgeskjermen og/eller på bunndelen.

7. Beskyttelsesanordning ifølge krav 6, karakterisert ved at bunndelen anvender en resonantabsorbator for å dempe den største delen av de inntreffende radarsignaler slik at et lite radarekko vil detekteres ved en beliggenhet som er forskjøvet nedover for å øke væskens virtuelle dybde.

8. Beskyttelsesanordning ifølge et av de foregående krav, karakterisert ved at den omfatter festeanordninger for feste til en tripodstyringsstruktur.

9. Beskyttelsesanordning ifølge krav 8, karakterisert ved at festeanordningen omfatter i det minste et ledd og/eller er fremstilt av et termisk isolasjonsmateriale og/eller omfatter en forlengbar del.

10. Beskyttelsesanordning ifølge et av de foregående krav 2-9, karakterisert ved at den er utformet som en beholder hvor bølgeskjermen omfatter beholderens vegg og bunndelen omfatter beholderens bunn.

11. Beskyttelsesanordning ifølge et av de foregående krav, karakterisert ved at bølgeskjermen er tilpasset til å ligge rundt et målerør for å tilveiebringe en teleskopisk oppstilling.

12. Beskyttelsesanordning ifølge et av de foregående krav, karakterisert ved at den er i det minste delvis laget av og/eller dekket av et radarabsorberende materiale.

13. Beskyttelsesanordning ifølge et av de foregående krav, karakterisert ved at den er hovedsakelig fremstilt av en fibermatte eller vevd materiale som omfatter fiber av karbon eller tilsvarende materiale.

14. Apparat for fastsettelse av væskenivå, omfattende en radarmåleanordning med en antenne for å sende signaler mot væskeoverflaten og en bølgeleder, karakterisert ved at den omfatter en beskyttelsesanordning ifølge et av de foregående krav.