WO2016124459A1 - Messanordnung zur radiometrischen dichte- oder füllstandsmessung eines mediums in einem explosionsgefärdeten bereich - Google Patents

Messanordnung zur radiometrischen dichte- oder füllstandsmessung eines mediums in einem explosionsgefärdeten bereich Download PDF

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Dieter Benz
Simon Weidenbruch
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    • G01F23/22—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water
    • G01F23/28—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water by measuring the variations of parameters of electromagnetic or acoustic waves applied directly to the liquid or fluent solid material
    • G01F23/284—Electromagnetic waves
    • G01F23/288—X-rays; Gamma rays or other forms of ionising radiation
    • G01F23/2885—X-rays; Gamma rays or other forms of ionising radiation for discrete levels

Definitions

  • the invention relates to a measuring arrangement for the radiometric density or level measurement of a medium in a hazardous area.
  • Influencing process variables are used by actuators, such as valves or pumps, through which the flow of a liquid in one
  • Pipe section or the level can be changed in a container.
  • all devices are called field devices, the
  • the measuring method of radiometry uses radioactive radiation, preferably gamma radiation, which is emitted by a radiation source and passed through the container with the medium to be measured. After passing through the container, the transmitted radiation intensity is detected by a detector. By the evaluation of the detector signal of the transmitted portion of the emitted radiation intensity is determined, which can be deduced the density or the level of the medium.
  • radioactive radiation preferably gamma radiation
  • the transmitted radiation intensity of the radioactive radiation can not be detected directly after passing through the container, it must first be converted by a suitable material into electromagnetic radiation in the optical range, before it can be detected by a photo-sensitive unit within the detector.
  • a suitable material such as an avalanche photodiode
  • polystyrene has this scintillating property.
  • the photo-sensitive unit such as an avalanche photodiode
  • the photo-sensitive unit such as an avalanche photodiode
  • Explosion-proof encapsulation can be implemented in a number of ways; this is specified for electronic components, for example in the EN 60079 series of standards. This includes an encapsulation whose ignition protection requirements are defined in the standard EN 60079-18.
  • Radiation is absorbed when passing through the encapsulation. This reduces the measuring sensitivity of the avalanche photodiode and thus also the measuring accuracy of the entire measuring arrangement.
  • the invention is therefore based on the object to provide a measuring arrangement for operation in a hazardous area, in which the explosion-proof encapsulation of the photosensitive unit increases the sensitivity of the photo-sensitive unit.
  • the invention solves this problem by a measuring arrangement for
  • the measuring arrangement comprises
  • a radioactive radiation source for emitting radioactive radiation
  • a photo-sensitive unit that converts electromagnetic radiation into a measurement signal
  • An explosion-proof encapsulation enclosing at least the photosensitive unit, and at least in one defined subregion consists of a scintillating material.
  • the detector and the radiation source are such to each other
  • a control / evaluation unit which determines the density or the level based on the measurement signal.
  • a higher-level unit is provided which is arranged outside the potentially explosive area and which supplies the detector with energy via an electrical connecting line.
  • radioactive radiation takes place in electromagnetic radiation, the electromagnetic radiation can enter directly into the photo-sensitive unit
  • the direct sensitivity of the photo-sensitive unit or the entire measuring arrangement can be increased by the direct coupling of the electromagnetic radiation.
  • a scintillating material for example, a plastic having scintillating properties such as polystyrene or polyvinyltoluene can be used.
  • inorganic scintillating materials such as cesium iodide, lanthanum chloride, bismuth germanate or comparable materials with scintillating
  • control / evaluation unit is also enclosed by the explosion-proof enclosure.
  • control / evaluation unit is in the immediate vicinity of the photo-sensitive unit, for example, on the same board, so that the evaluation of the data or the control of the photo-sensitive unit in
  • explosion-proof area can be performed.
  • the explosion-proof enclosure consists of scintillating material.
  • the radioactive radiation is converted over the entire surface of the encapsulation in electromagnetic radiation and hereby further increases the sensitivity of the detector.
  • the explosion-proof enclosure is a
  • Encapsulation This can be realized, for example, by using polystyrene, since polystyrene has, on the one hand, scintillating properties, and, on the other hand, it can, by virtue of its thermoplastic properties, be formed by primary shaping processes, e.g. in the form of a potting, processed.
  • primary shaping processes e.g. in the form of a potting, processed.
  • Explosion protection as set out, for example, in the standard EN 60079-18 (or an equivalent standard).
  • the electrical connection line is an intrinsically safe connection cable. This ensures that even by this cable, which is primarily intended to power the detector, no danger of ignition of the hazardous area emanates. It goes without saying that over such a cable not only the
  • the detector includes an additional transceiver unit for wireless data transmission.
  • the measuring arrangement has
  • the explosion-proof enclosure a protective layer to protect against environmental influences, in particular ambient light on.
  • Ambient light can lead to a falsified measurement of the detector, since the photo-sensitive Unit also detects parasitic ambient light and this can not distinguish from the actual measurement signal. Therefore one increases
  • Protective layer may for example consist of a metallic reflection layer, which by means of a coating method, such as. B. physical sputtering is applied. It can also be a light-absorbing lacquer layer.
  • the explosion-proof enclosure has a housing for
  • Suitable materials are again, for example, light-absorbing or reflective metals or plastics. This can also provide protection against others
  • Environmental influences such as water spray, corrosive media or mechanical effects can be achieved.
  • the photosensitive unit is a photodiode or an array of several
  • Photodiodes In this case, an arbitrary array can assume any desired shapes, for example a rectangular area comprising a large number of photodiodes arranged side by side for enlarging the photosensitive area. Above all, avalanche photodiodes for detecting electromagnetic radiation in the optical range are very suitable among photodiodes.
  • any type of photodiode capable of converting the electromagnetic radiation emanating from the scintillating material into measuring signals can in principle be used.
  • Fig. 1 A preferred embodiment of the invention
  • a measuring arrangement for the radiometric determination or monitoring of the level in the hazardous area In Fig. 1, a measuring arrangement for the radiometric determination or monitoring of the level of a medium 13 in a container 2, which is located in a hazardous area, shown.
  • a radiation source 3 emits radioactive radiation in the direction of the container 2 with the medium 13 to be measured.
  • the level of the medium 13 in the container 2 is above the radioactive radiation, the radiation is conducted through the medium 13 and consequently absorbed more strongly, so that after passage through the container 2 results in a lower intensity of the radioactive radiation.
  • the level is below the course of the radioactive radiation.
  • the radioactive radiation After passing through the container 2, the radioactive radiation strikes a subregion 7 of a scintillating material
  • the partial area 7, in which the radioactive radiation is converted into electromagnetic radiation, is followed by a photo-sensitive unit 5 within the enclosure 6.
  • the photo-sensitive unit 5 detects the electromagnetic radiation and converts it into a dependent of the intensity of the electromagnetic radiation measurement signal. This can be further processed by a rule / evaluation unit 8.
  • a rule / evaluation unit 8 In the present
  • control / evaluation unit 8 is also within the explosion-proof enclosure. 6
  • the limit level is the height at which the radioactive radiation passes through the container.
  • the power supply of the detector 4 is performed by the parent unit 9 in the illustrated embodiment from outside the hazardous area.
  • the detector 4 the energy is supplied via an intrinsically safe cable 10 in order to ensure the power supply to the explosion-hazardous area in explosion-proof.
  • the photo-sensitive unit 5 which is preferably an avalanche photodiode, is protected in an explosion-proof manner and at the same time has scintillating properties in the critical subarea 7 of the encapsulation 4, thereby improving the sensitivity of the photodiode. sensitive unit 5 is effected.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Messanordnung für radiometrische Messungen in einem explosionsgefärdeten Bereich. Die photo-sensitive Einheit (5) des Detektors (4) ist derart ausgestaltet, dass sie von einer Kapselung (6) umgeben ist. Hierbei dient die Kapselung (6) zum einen dem Explosionsschutz, zum anderen ist sie derart ausgelegt, dass sie die Umwandlung der eintreffenden radioaktiven Strahlung in elektromagnetische Strahlung bewirkt. Dies wird dadurch erreicht, dass die Kapselung (6) zumindest in einem Teilbereich (7) aus szintillierendem Material besteht. Hieraus ergibt sich der Vorteil, dass trotz explosionssicherer Kapselung (6) die Empfindlichkeit der photo-sensitiven Einheit (5) nicht verringert, sondern erhöht wird. Dies wiederum erhöht die potentielle Messgenauigkeit der gesamten Messanordnung.

Description

Messanordnung zur radiometrischen Dichte- oder Füllstandsmessung eines Mediums in einem explosionsgefärdeten Bereich
Die Erfindung betrifft eine Messanordnung zur radiometrischen Dichte- oder Füllstandsmessung eines Mediums in einem explosionsgefärdeten Bereich.
In der Automatisierungstechnik, insbesondere in der Prozessautomatisie- rungstechnik, werden vielfach Feldgeräte eingesetzt, die zur Erfassung und/oder Beeinflussung von Prozessvariablen dienen. Zur Erfassung von Prozessvariablen dienen Sensoren, die beispielsweise in Füllstandsmessgeräten, Durchflussmessgeräten, Druck- und Temperaturmessgeräten, pH- Redoxpotential-Messgeräten, Leitfähigkeitsmessgeräten, usw. integriert sind, welche die entsprechenden Prozessvariablen Füllstand, Durchfluss, Druck, Temperatur, pH-Wert, Redoxpotential bzw. Leitfähigkeit erfassen. Zur
Beeinflussung von Prozessvariablen dienen Aktoren, wie zum Beispiel Ventile oder Pumpen, über die der Durchfluss einer Flüssigkeit in einem
Rohrleitungsabschnitt bzw. der Füllstand in einem Behälter geändert werden kann. Als Feldgeräte werden im Prinzip alle Geräte bezeichnet, die
prozessnah eingesetzt werden und die prozessrelevante Informationen liefern oder verarbeiten. Eine Vielzahl solcher Feldgeräte wird von der Firma Endress + Hauser hergestellt und vertrieben.
Im Fall von Dichte- oder Füllstandsmessungen werden oftmals Feldgeräte eingesetzt, deren Messmethode auf Radiometrie basiert. Dieses Messprinzip hat sich im Fall von Dichte-Bestimmung insbesondere für Medien mit hoher Dichte bewährt, die nicht rein flüssiger oder gasförmiger Natur sind, sondern auch hohe Anteile an Feststoffen beinhalten, wie zum Beispiel Schlämme, Öle oder hochviskose Medien im Allgemeinen. Bei Füllstandsmessungen kann es sich bei dem Medium sogar um feste Schüttgüter wie Kies, Sand oder Saatgut handeln. Beim Umgang mit solchen Medien ist jedoch generell zu beachten, dass durch Öl-Dämpfe oder Gasentwicklung durch Treibstoffe, aber auch Staubentwicklung durch Schüttgüter Explosionsgefahr in den Bereichen um die Behälter entstehen kann. Hierdurch ist es für Messanordnungen zur Dichte- oder Füllstandsbestimmung, die in solch explosionsgefährdeten Bereichen eingesetzt werden, notwendig, explosionssicher ausgelegt zu sein.
Die Messmethode der Radiometrie nutzt radioaktive Strahlung, vorzugsweise Gamma-Strahlung, die von einer Strahlenquelle ausgesendet und durch den Behälter mit dem zu messenden Medium geleitet wird. Nach Durchgang durch den Behälter wird die transmittierte Strahlenintensität von einem Detektor erfasst. Durch die Auswertung des Detektorsignals wird der transmittierte Anteil der ausgesandten Strahlenintensität bestimmt, wodurch auf die Dichte oder den Füllstand des Mediums zurückgeschlossen werden kann.
Die transmittierte Strahlenintensität der radioaktiven Strahlung kann nach Durchgang durch den Behälter jedoch nicht direkt detektiert werden, es muss durch ein dafür geeignetes Material zuerst in elektromagnetische Strahlung im optischen Bereich umgewandelt werden, bevor es von einer photo-sensitiven Einheit innerhalb des Detektors detektiert werden kann. Materialien, die diese Eigenschaft aufweisen, werden als szintillierende Materialien bezeichnet. Unter anderem Polystyrol weist diese szintillierende Eigenschaft auf. Erst die im optischen Bereich liegende Strahlung kann von der photo-sensitiven Einheit, wie beispielsweise einer Avalanche Photodiode detektiert werden, wobei für den Betrieb von Avalanche Photodioden nur moderate Spannungen von üblicherweise 30 V notwendig sind, im Gegesatz zu Geiger-Müller- Zählrohren oder Photomultipliern, deren Betriebsspannung mehrere hundert Volt bis über tausend Volt betragen kann. Der Betrieb von Messanordnungen, die hohe Versorgungsspannungen benötigen, ist in explosionsgefährdeten Bereichen jedoch kritisch, da mit steigender Versorgungsspannung auch die Gefahr steigt, dass diese Geräte als potentielle Zündquelle in explosionsgefährdeten Bereichen wirken. Um Dichte- oder Füllstandsmessungen in explosionsgefährdeten Bereichen, wie es beispielsweise in Prozessanlagen der Öl- oder Gasindustrie anzufinden ist, trotzdem durchführen zu können, müssen insbesondere diejenigen
Komponenten der Messanordnung, die hohe Versorgungsspannungen erfordern, zum Zweck des Zündschutzes gekapselt sein. Hierdurch wird sichergestellt, dass die notwendige Zündenergie, die beispielsweise von der hohen Versorgungsspannung herrührt, nicht in den explosionsgefährdeten Bereich übertragen wird. Eine explosionssichere Kapselung kann auf verschiedene Arten realisiert werden, dies ist für elektronische Komponenten beispielsweise in der Normenreihe EN 60079 festgelegt. Hierunter fällt auch eine Vergusskapselung, deren Zündschutz-Anforderungen in der Norm EN 60079-18 definiert sind.
Aus dem Patent US 20120132817 sind bereits Vergusskapselungen für Avalanche Photodioden bekannt. Allerdings dient hier die Vergusskapselung lediglich dem Schutz der Avalanche Photodiode vor äußeren
Umwelteinflüssen und nicht dem Explosionsschutz. Nachteilig bei der
Kapselung von Avalanche Photodioden ist hier jedoch auch, dass die
Strahlung bei Durchgang durch die Kapselung absorbiert wird. Dies reduziert die Messempfindlichkeit der Avalanche Photodiode und somit auch die Messgenauigkeit der gesamten Messanordnung.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Messanordnung für den Betrieb in einem explosionsgefährdeten Bereich bereitzustellen, bei der die explosionssichere Kapselung der photo-sensitiven Einheit die Empfindlichkeit der photo-sensitiven Einheit erhöht.
Die Erfindung löst diese Aufgabe durch eine Messanordnung zur
radiometrischen Bestimmung oder Überwachung der Dichte oder des
Füllstandes eines Mediums in einem Behälter, welche sich in einem
explosionsgefärdeten Bereich befindet. Die Messanordnung umfasst
- eine radioaktive Strahlenquelle zum Aussenden radioaktiver Strahlung,
- einen Detektor mit
- einer photo-sensitiven Einheit, die elektromagnetische Strahlung in ein Messsignal umwandelt,
- einer explosionssicheren Kapselung, die zumindest die photosensitive Einheit umschließt, und die zumindest in einem definierten Teilbereich aus einem szintillierenden Material besteht.
Hierbei sind der Detektor und die Strahlenquelle derart zueinander
angeordnet, dass die radioaktive Strahlung nach Durchgang durch den Behälter auf das szintillierende Material auftrifft und elektromagnetische
Strahlung erzeugt, wobei die photo-sensitive Einheit die elektromagnetische Strahlung empfängt. Des Weiteren ist eine Regel-/Auswerte-Einheit vorgesehen, die die Dichte oder den Füllstand anhand des Messsignals bestimmt. Zusätzlich ist eine übergeordnete Einheit vorgesehen, die außerhalb des explosionsgefährdeten Bereichs angeordnet ist und die den Detektor über eine elektrische Verbindungsleitung mit Energie versorgt.
Durch diese Ausgestaltung der explosionssicheren Kapselung, bei der zumindest in einem Teilbereich eine Umwandlung der eintreffenden
radioaktiven Strahlung in elektromagnetische Strahlung erfolgt, kann die elektromagnetische Strahlung direkt in die photo-sensitive Einheit
eingekoppelt werden. Hierdurch wird zum einen eine zusätzliche Szintillator- Einheit überflüssig. Zum anderen kann durch die direkte Einkopplung der elektromagnetischen Strahlung die Mess-Empfindlichkeit der photo-sensitiven Einheit bzw. der gesamten Messanordnung erhöht werden. Als szintillierendes Material kann beispielsweise ein Kunststoff mit szintillierenden Eigenschaften, wie Polystyrol oder Polyvinyltoluen verwendet werden. Ebenso sind aber auch anorganische szintillierende Materialien wie Caesiumiodid, Lanthannchlorid, Bismutgermanat oder vergleichbare Materialien mit szintillierenden
Eigenschaften denkbar.
Eine vorteilhafte Ausgestaltungsform der Messanordnung sieht vor, dass die Regel-/Auswerte-Einheit ebenfalls von der explosionssicheren Kapselung umschlossen ist. Bei dieser vorteilhaften Ausgestaltung befindet sich die Regel-/Auswerte-Einheit in unmittelbarer Nähe zur photo-sensitiven Einheit, beispielsweise auf der gleichen Platine, so dass auch das Auswerten der Daten oder die Steuerung der photo-sensitiven Einheit im
explosionsgeschützten Bereich durchgeführt werden kann. Eine bevorzugte Weiterbildung der Messanordnung sieht vor, dass die explosionssichere Kapselung aus szintillierendem Material besteht. In diesem Fall, bei dem nicht nur ein Teilbereich der explosionsgeschützten Kapselung aus szintillierendem Material besteht, wird die radioaktive Strahlung auf der gesamten Oberfläche der Kapselung in elektromagnetische Strahlung umgewandelt und hiermit die Empfindlichkeit des Detektors weiter erhöht.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Messanordnung handelt es sich bei der explosionssicheren Kapselung um eine
Vergusskapselung. Dies kann zum Beispiel durch Verwendung von Polystyrol realisiert sein, da Polystyrol zum einen szintillierende Eigenschaften aufweist, zum anderen kann es durch seine thermoplastischen Eigenschaften mit urformenden Verfahren, z.B. in Form eines Vergusses, verarbeitet werden. Bei der geometrischen Auslegung der Kapselung sind Aspekte des
Explosionsschutzes, wie zum Beispiel in der Norm EN 60079-18 (oder eine äquivalente Norm) dargelegt, zu beachten.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Messanordnung handelt es sich bei der elektrischen Verbindungsleitung um ein eigensicheres Verbindungskabel. Hierdurch wird sichergestellt, dass auch durch dieses Kabel, welches vornehmlich zur Energieversorgung des Detektors gedacht ist, keine Gefahr der Entzündung des explosionsgefährdeten Bereichs ausgeht. Es versteht sich von selbst, dass über solch ein Kabel nicht ausschließlich die
Energieversorgung stattfinden muss. So kann zusätzlich auch
Datenaustausch über diese Kabelverbindung erfolgen. Alternativ kann der Datenaustausch aber auch über eine kabellose Verbindung erfolgen. In diesem Fall beinhaltet der Detektor eine zusätzliche Sende-Empfangseinheit zur kabellosen Datenübertragung. Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Messanordnung weist
die explosionssichere Kapselung eine Schutzschicht zum Schutz gegen Umwelteinflüsse, insbesondere Umgebungslicht, auf. Umgebungslicht kann zu einer verfälschten Messung des Detektors führen, da die photo-sensitive Einheit auch parasitäres Umgebungslicht detektiert und dies nicht vom eigentlichen Messsignal unterscheiden kann. Daher steigert eine
Schutzschicht die Zuverlässigkeit der Messanordnung. Eine solche
Schutzschicht kann beispielsweise aus einer metallischen Reflektions-Schicht bestehen, die mittels eines Beschichtungsverfahrens, wie z. B. physikalischer Kathodenzerstäubung aufgetragen wird. Es kann sich aber auch um eine Licht-absorbierende Lackschicht handeln.
In einer alternativen Weiterbildung der Messanordnung zur letztgenannten Ausgestaltung weist die explosionssichere Kapselung ein Gehäuse zum
Schutz gegen Umwelteinflüsse, wie Umgebungslicht, auf. Sie übernimmt damit eine äquivalente Funktion wie die Schutzschicht. Geeignete Materialien sind hier wiederum beispielsweise Licht-absorbierende oder reflektierende Metalle oder Kunststoffe. Hierdurch kann außerdem ein Schutz gegen weitere
Umwelteinflüsse wie Spritzwasser, korrosive Medien oder mechanische Einwirkungen erreicht werden.
In einer vorteilhaften Form der Messanordnung handelt es sich bei der photosensitiven Einheit um eine Photodiode oder ein Array aus mehreren
Photodioden. Hierbei kann ein etwaiges Array beliebige Formen annehmen, beispielsweise eine rechteckige Fläche aus einer Vielzahl nebeneinander angeordneter Photodioden zur Vergrößerung der photo-sensitiven Fläche. Unter Photodioden sind vor allem Avalanche Photodioden zur Detektion elektromagnetischer Strahlung im optischen Bereich sehr geeignet.
Erfindungsgemäß kann jedoch prinzipiell jeder Typ Photodioden verwendet werden, der in der Lage ist, die vom szintillierenden Material ausgehende elektromagnetische Strahlung in Messsignale umwandeln.
Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Figur näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 : Eine bevorzugte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen
Messanordnung zur radiometrischen Bestimmung oder Überwachung des Füllstandes im explosionsgefährdeten Bereich. In Fig. 1 ist eine Messanordnung zur radiometrischen Bestimmung oder Überwachung des Füllstandes eines Mediums 13 in einem Behälter 2, welche sich in einem explosionsgefärdeten Bereich befindet, dargestellt.
Anhand von Fig. 1 ist zu erkennen, wie die einzelnen Komponenten der Messanordnung zueinander angeordnet sind:
Eine Strahlenquelle 3 sendet radioaktive Strahlung in Richtung des Behälters 2 mit dem zu messenden Medium 13. Wenn sich der Füllstand des Mediums 13 im Behälter 2 oberhalb der radioaktiven Strahlung befindet, wird die Strahlung durch das Medium 13 geleitet und folglich stärker absorbiert, so dass sich nach Durchgang durch den Behälter 2 eine niedrigere Intensität der radioaktiven Strahlung ergibt. In Fig. 2 befindet sich der Füllstand unterhalb des Verlaufs der radioaktiven Strahlung.
Nach Durchgang durch den Behälter 2 trifft die radioaktive Strahlung auf einen aus szintillierendem Material bestehenden Teilbereich 7 einer
explosionssicheren Kapselung 6 eines Detektors 4.
Dem Teilbereich 7, in dem die radioaktive Strahlung in elektromagnetische Strahlung umgewandelt wird, schließt sich innerhalb der Kapselung 6 eine photo-sensitive Einheit 5 an. Die photo-sensitive Einheit 5 detektiert die elektromagnetische Strahlung und wandelt sie in ein von der Intensität der elektromagnetischen Strahlung abhängiges Messsignal. Diese kann von einer Regel/-Auswerteeinheit 8 weiterverarbeitet werden. Im vorliegenden
Ausführungsbeispiel befindet sich die Regel-/Auswerte-Einheit 8 ebenfalls innerhalb der explosionssicheren Kapselung 6.
Anhand der von der photo-sensitiven Einheit 5 erfassten Intensität der radioaktiven Strahlung kann darauf geschlossen werden, ob der Füllstand oberhalb der radioaktiven Strahlung verläuft. Im simpelsten Fall kann also anhand der Messanordnung erkannt werden, ob der Füllstand einen bestimmten Grenz-Füllstand unter- oder überschreitet. Dabei handelt es sich bei dem Grenz-Füllstand um die Höhe, auf der die radioaktive Strahlung durch den Behälter verläuft.
Für den Zündschutz im explosionsgefährdeten Bereich ist es außerdem wichtig, dass sich alle Komponenten der Messanordnung, die nicht explosionssicher ausgelegt sind, außerhalb des explosionsgefährdeten Bereichs befinden. Daher erfolgt die Energieversorgung des Detektors 4 durch die übergeordnete Einheit 9 in der dargestellten Ausführung von außerhalb des explosionsgefährdeten Bereichs. Dabei wird dem Detektor 4 die Energie über ein eigensicheres Kabel 10 zugeführt, um auch die Energieversorgung in den explosionsgefährdeten Bereich hinein explosionssicher zu gewährleisten.
In Fig. 1 wird ersichtlich, dass die photo-sensitive Einheit 5, bei der es sich vorzugsweise um eine Avalanche-Photodiode handelt, explosionssicher geschützt ist und gleichzeitig im entscheidenden Teilbereich 7 der Kapselung 4 szintillierende Eigenschaften aufweist, wodurch eine verbesserte Sensitivität der photo-sensitiven Einheit 5 bewirkt wird.
Bezugszeichenliste
1 Messanordnung
2 Behälter
3 Strahlenquelle
4 Detektor
5 Photo-sensitive Einheit
6 Kapselung
7 Teilbereich
8 Reg el -/Au s werte- Einheit
9 Übergeordnete Einheit
10 Verbindungsleitung
1 1 Schutzschicht
12 Gehäuse
13 Medium

Claims

Patentansprüche
1 . Messanordnung zur radiometrischen Bestimmung oder Überwachung der Dichte oder des Füllstandes eines Mediums (13) in einem Behälter (2), welche sich in einem explosionsgefärdeten Bereich befindet, umfassend
- eine radioaktive Strahlenquelle (3) zum Aussenden radioaktiver
Strahlung,
- einen Detektor (4) mit
-- einer photo-sensitiven Einheit (5), die elektromagnetische Strahlung in ein Messsignal umwandelt,
-- einer explosionssicheren Kapselung (6), die zumindest die photosensitive Einheit (5) umschließt, und die zumindest in einem definierten Teilbereich (7) aus einem szintillierendem Material besteht,
wobei der Detektor (4) und die Strahlenquelle (3) derart zueinander angeordnet sind, dass die radioaktive Strahlung nach Durchgang durch den Behälter (2) auf das szintillierende Material auftrifft und elektromagnetische Strahlung erzeugt,
wobei die photo-sensitive Einheit (5) die elektromagnetische Strahlung empfängt,
wobei eine Regel-/Auswerte-Einheit (8) vorgesehen ist, die die Dichte oder den Füllstand anhand des Messsignals bestimmt, und
wobei eine übergeordnete Einheit (9) vorgesehen ist, die außerhalb des explosionsgefährdeten Bereichs angeordnet ist und die den Detektor (4) über eine elektrische Verbindungsleitung (10) mit Energie versorgt.
2. Messanordnung nach Anspruch 1 , wobei die Regel-/Auswerte-Einheit (8) von der explosionssicheren Kapselung (6) umschlossen ist.
3. Messanordnung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die explosionssichere Kapselung (6) aus szintillierendem Material besteht.
4. Messanordnung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei es sich bei der explosionssicheren Kapselung (6) um eine
Vergusskapselung handelt.
5. Messanordnung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei es sich bei der elektrischen Verbindungsleitung (10) um ein eigensicheres Verbindungskabel handelt.
6. Messanordnung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die explosionssichere Kapselung (6) eine Schutzschicht (1 1 ) zum
Schutz gegen Umwelteinflüsse, insbesondere Umgebungslicht, aufweist.
7. Messanordnung nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die explosionssichere Kapselung (6) ein Gehäuse (12) zum Schutz gegen Umwelteinflüsse, insbesondere Umgebungslicht, aufweist.
8. Messanordnung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei es sich bei der photo-sensitiven Einheit (5) um eine Photodiode oder eine Anordnung aus mehreren Photodioden handelt.
PCT/EP2016/051652 2015-02-06 2016-01-27 Messanordnung zur radiometrischen dichte- oder füllstandsmessung eines mediums in einem explosionsgefärdeten bereich Ceased WO2016124459A1 (de)

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