CN118548958A - 用于高压应用的物位测量装置 - Google Patents
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Abstract
一种配置为用于高压应用的物位测量装置，其具有测量装置电子器件和天线，它们之间布置有第一波导和第二波导，这两个波导以压力密封的方式相互连接，其中，在两个波导之间存在塑性变形的密封区域。
Description
技术领域
本发明涉及工业和私人环境中的过程自动化中的物位测量。特别地，本发明涉及特别配置为用于高压应用的物位测量装置。
背景技术
物位测量装置用于工业或私人环境中的过程自动化。这种物位测量装置的示例是朝向填充材料表面辐射雷达发射信号并接收和评估在那里反射的信号的物位雷达测量装置。由此计算出填充物位。
物位测量装置可配置为安装在容器或容器开口中。为了保护电子器件不受容器环境的影响，可以在天线和具有电子器件的测量装置壳体之间设置密封件。
这种密封件的示例是可允许雷达发射信号透过的窗口。
发明内容
本发明的目的是提供一种替代的用于高压应用的物位测量装置。
该目的通过独立权利要求的特征来实现。本发明的改进示例在从属权利要求和实施例的以下说明中得出。
本公开的第一方面涉及一种可配置为用于高压应用的物位测量装置。其包括测量装置电子器件，该测量装置电气器件配置为产生(雷达)发射信号。该物位测量装置还设置有天线，该天线用于向填充材料表面的方向辐射发射信号。
此外，物位测量装置还包括第一波导和第二波导，这两个波导以密封的方式，特别以压力密封的方式相互连接，并且配置为将发射信号从测量电子器件传输到天线，然后天线辐射该发射信号。这两个波导还用于将在填充材料表面上反射并由天线接收的发射信号从天线传导回测量装置电子器件。
在这种情况下，第一波导插入或拧入到第二波导中。通过该插入或拧入，位于第一波导和/或第二波导上的密封区域(两个波导相互接触的位置)塑性变形，从而产生良好的密封效果。
以此方式，在不使用密封环、窗口或例如设置在第二波导的天线侧端部处的匹配锥体的情况下，就能提供有效的密封效果。
特别地，可以通过该插入或拧入来产生压力密封连接，这适用于2000bar以上的高压应用。
根据本公开的一实施例，第一波导与第二波导的连接是形状锁定连接或力锁定连接。
根据本公开的一实施例，塑性变形的密封区域是第一波导或第二波导的组成部分。因此，它不是诸如密封环等额外元件。
根据本公开的另一实施例，第一波导和第二波导分别具有端面，它们在该端面处重叠放置或彼此邻接。在这种情况下，塑性变形的密封区域布置在第一波导的端面上和/或第二波导的端面上。
如果现在例如通过将两个波导拧紧在一起而使它们相互挤压，则密封区域会变形并确保良好的密封效果。
根据本公开的另一实施例，第一波导的内径与第二波导的内径相同，使得发射信号在其去往天线的路径中没有必须克服的台阶。
根据本公开的另一实施例，天线一体地连接到第二波导。
根据本公开的另一实施例，第二波导具有圆柱形或圆锥形的导向面，第一波导径向地抵靠在该导向面上，以便在第一波导插入或拧入第二波导时对其进行引导并使其居中。
根据本公开的另一实施例，第一波导具有外螺纹，该外螺纹旋入到第二波导的相应内螺纹中。
根据本公开的另一实施例，第一波导与第二波导的连接配置为承受至少640bar的压力，使得物位测量装置可用于高压应用。
除了通过可塑性变形的密封区域进行密封之外，还可以在波导内部设置通常为陶瓷锥体形式的匹配锥体，如同例如位于测量装置电子器件前方的玻璃窗。波导也可以以锥形密封的方式安装在玻璃窗上。
以此方式，提供了具有低故障风险的足够密封效果。
下面将说明其他实施例。如果在以下附图中使用了相同的附图标记，则它们表示相同或相似的元件。附图中的图示是示意性的，并且未按比例绘制。
附图说明
图1示出了根据本公开的一实施例的物位测量装置。
图2示出了图1的物位测量装置的一部分的详细视图。
具体实施方式
图1示出了配置为用于高压应用的物位测量装置100。它包括测量装置电子器件110和天线111。测量装置电子器件110用于产生发射信号并评估接收信号。天线111用于向填充材料的方向辐射发射信号。
第一波导101和第二波导102位于测量装置电子器件110和天线111之间，这两个波导相互推入，并且在必要时拧紧在一起。在两个波导之间没有其他元件；而是它们直接彼此邻接。
图2示出了两个波导101、102之间的过渡区域的详细视图。例如，两个波导101、102相互拧入。为此目的，在区域112中设置有相应的螺纹。第一波导101在端面104处邻接第二波导102的相应表面。在该表面中，第二波导具有环形凹口，该凹口例如具有三角形的横截面。在同一区域中，第一波导101的端面104具有同样环形的、其横截面也为三角形的凸起，但该凸起的倾斜角不同于(略微大于)第二波导102的表面中的凹部的倾斜角。还可以设置凸球状的轮廓。
如果现在将第一波导101拧入到第二波导102中或者(如果不设置有螺纹)压靠在第二波导102上，则塑料密封区域103变形，从而实现非常有效的密封效果。
在这种情况下(三角形凸起)，也可以说是金属锥形密封件。
以此方式，提供了温度稳定的高压密封件。为了使两个波导101、102相对彼此精确地居中，可以设置有圆柱形或圆锥形的导向面106。
这种密封装置可以提供主密封或辅助密封，以便在第一密封装置失效时提高安全性。
通常，两个波导101、102配置为使得波导不经历中断并且不存在偏移，以便使RF波(发射信号)可以不受阻碍地通过。
特别地，可以提供波导密封和居中的组合，并且这不需要额外的部件。
不需要额外的密封元件，特别是不需要O形环等。两个波导101、102可以由不锈钢制成，使得密封区域103在安装过程中塑性变形或“卡住”，并且长期连接到密封面或紧靠在密封面上。
可以将具有密封件的陶瓷锥体和玻璃窗设置在波导中。密封面103位于(例如，芯片或印刷电路板形式的)RF电子单元(测量装置电子器件110)和天线111之间。特别地，可以在两个波导101、102之间设置螺纹连接。
作为由实心金属制成的波导的替代方案，可以提供例如由塑料制成的金属化波导。
所示的物位测量装置100可以在高压容器上和高压容器中使用。有利地，所述密封装置可以防止传感器被这些高过程压力破坏或对人造成危险。
第二波导102可以用第一安全装置(例如，陶瓷锥体)相对于天线密封。为了更加清晰，未标记陶瓷锥体。
对于高温应用，波导通常需要具有一定的长度，以防止从过程朝向测量装置电子器件传导的温度传导到高频电子器件中，从而避免损坏该高频电子器件。因此，波导的长度保护了测量装置电子器件110以防止过热。
由于波导的横截面在高频时非常小，因此难以或者根本不可能在其整个长度上制造这种波导。对此的解决方案是将波导分离并将其划分为多个子区域(第一波导101、第二波导102)。也可以提供多于两个波导，其中，可以在不同波导之间的每个连接区域中设置上述密封区域。
这些子区域更短，并且可以在生产技术上(例如，通过钻孔)制造。作为由实心金属制成的波导的替代方案，在此也可以使用金属化的塑料元件。
通过上述密封两个波导101、102之间的分离点，可以实现非常可靠的密封效果。可以使用由橡胶制成的O形环。然而，金属锥形密封件形式的上述密封件例如由于其耐热性和使用寿命而具有优势。
密封是通过线接触进行的。这种线接触是通过可塑性变形密封件的相应子表面上的不同角度产生的。除了耐热性以外，一体式设计也是有利的。
通过提供圆柱形或圆锥形的导向面106，可以实现两个波导相对彼此非常精确的对准，从而不会在波导内部形成台阶。两个波导101和102例如通过螺纹连接112固定。
权利要求中使用的术语应解释为使其根据上述说明获得尽可能广泛的合理解释。例如，在介绍元素时使用的冠词“一”或“一个”不应被解释为排除多个元素。同样，提及的“或”应理解为其包括多个元素，因此除非从上下文或上述说明中清楚地表明仅是指A和B中的一者，否则提及的“A或B”不排除“A和B”。此外，短语“A、B和C中的至少一者”应理解为由A、B和C组成的元素组中的一个或多个元素，且不应解释为要求所列元素A、B和C中的每者的至少一个，无论A、B和C是作为类别或以其他方式相关。另外，提及的“A、B和/或C”或者“A、B或C中的至少一者”应解释为其包括所列元素的每个单独单元(例如，A)、所列元素的每个子集(例如，A和B)或元素A、B和C的整个列表。
相关申请的交叉引用
本申请要求于2023年2月27日提交的德国专利申请10 2023 201770.9的优先权，其全部内容通过引用并入本文。
Claims (10)
1.一种配置为用于工业环境的物位测量装置(100)，其包括：
雷达测量装置电子器件(110)，其配置为产生发射信号；
天线(111)，其配置为向填充材料的方向辐射所述发射信号并接收所述发射信号；以及
第一波导(101)和第二波导(102)，所述第一波导(101)和所述第二波导(102)以密封的方式相互连接，并且配置为将所述发射信号从所述测量电子器件传输到所述天线，
其中，所述第一波导插入或拧入到所述第二波导中，
其中，所述第一波导和/或所述第二波导具有通过所述插入或拧入而塑性变形的密封区域(103)。
2.根据权利要求1所述的物位测量装置(100)，
其中，通过所述插入或拧入产生压力密封连接。
3.根据权利要求1所述的物位测量装置(100)，
其中，所述第一波导(101)与所述第二波导(102)的连接是形状锁定连接。
4.根据前述任一项权利要求所述的物位测量装置(100)，
其中，所述塑性变形的密封区域(103)是所述第一波导(101)或所述第二波导(102)的组成部分。
5.根据前述任一项权利要求所述的物位测量装置(100)，
其中，所述第一波导和所述第二波导(102)分别具有端面(104)，所述第一波导和所述第二波导在所述端面(104)处重叠放置，
其中，所述塑性变形的密封区域(103)布置在所述第一波导或所述第二波导的所述端面(104)处。
6.根据前述任一项权利要求所述的物位测量装置(100)，
其中，所述第一波导(101)的内径与所述第二波导(102)的内径相同。
7.根据前述任一项权利要求所述的物位测量装置(100)，
其中，所述天线(111)一体地连接到所述第二波导(102)。
8.根据前述任一项权利要求所述的物位测量装置(1000)，
其中，所述第二波导(102)具有圆柱形或圆锥形的导向面(106)，所述第一波导(101)径向地抵靠在所述导向面上，以便在所述插入或拧入期间引导所述第一波导并使所述第一波导居中。
9.根据前述任一项权利要求所述的物位测量装置(100)，
其中，所述第一波导(101)具有外螺纹，所述外螺纹旋入到所述第二波导(102)的相应内螺纹中。
10.根据前述任一项权利要求所述的物位测量装置(100)，
其中，所述第一波导(101)与所述第二波导(102)的连接配置为承受640bar的压力。
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