喇叭天线和包括喇叭天线的雷达物位计的制作方法

文档序号:11692403阅读:496来源:国知局
喇叭天线和包括喇叭天线的雷达物位计的制造方法与工艺

本发明涉及一种用于雷达测量装置、特别是雷达物位计的喇叭天线和包括该喇叭天线的雷达测量装置、特别是雷达物位计。



背景技术:

雷达测量装置在现有技术中是已知的,例如,基于容器内填充的货物(特别是液体和散装货物)的声学滞后原理来检测填充水平的雷达物位计。例如,这种雷达物位计配备有喇叭天线,通过该喇叭天线可以在填充货物的方向上发射耦合的hf信号并且该信号被填充货物反射。在雷达物位计的组合收发系统中,检测被填充货物反射的微波脉冲并通过测量这些脉冲的穿行时间来测定填充物位计与填充货物之间的距离。

喇叭天线通常显示出简单耐用的设计以及非常好的效果,并且它们可以通过成本有效的方式来制造。然而,天线喇叭的内部一旦变脏,此时就会对喇叭天线的效果产生不良后果。取决于介质的类型或现有的处理条件,此时容器内可能会产生真空或非常高的压力(非常低或非常高的温度),或者介质可能变为具有非常强的侵蚀性和/或腐蚀性。通常,还需要密封容器,从而使得介质不能逸出到环境中。

当涉及高压或侵蚀性介质时,喇叭天线由于其设计的原因是相当不合适的,并且由于直接访问天线的励磁器元件,所以其不能用于存在爆炸风险的应用中。

因此,现有技术中已知的是保护这种填充物位计的天线免受污染和/或由侵蚀性测量环境导致的腐蚀。例如,这通过用泡罩覆盖天线的正面或用诸如合成材料等介质填充天线喇叭来实现。

用泡罩覆盖喇叭天线可以保护天线喇叭免受污染和侵蚀性介质的腐蚀,然而这种喇叭天线仍然不适合用于低压或真空环境中。

因此,在现有技术中已知的喇叭天线是如下这种,其中天线喇叭用诸如合成材料等固体介质完全填充。

当在诸如食品或制药工业等卫生敏感的应用中使用这种雷达物位计时,必须定期清洁用过的容器以防任何污染。例如,在所谓的高压灭菌中使用的清洁程序中,这里使用高温和高压蒸汽以实现对容器的消毒处理。

由于具有喇叭天线的雷达物位计有时不能承受压力或仅能有限程度承受以及另外还包括对温度敏感的部件的事实,测量装置必须定期地在高压灭菌之前移除。

由于容器的拆卸及随后的密封很耗时并且需要人员的事实,这被认为是不利的。



技术实现要素:

本发明的目的是提供一种未表现出这些缺点的喇叭天线以及具有喇叭天线的雷达物位计。

该目的通过下述的喇叭天线以及下述的雷达测量装置、特别是雷达物位计来实现。

优选实施方案示出了有益的进一步发展。

根据本发明的用于雷达测量装置、特别是雷达物位计的喇叭天线,具有:天线喇叭,所述天线喇叭沿主发射方向向前方发射并具有后部馈送件;紧固装置,所述紧固装置用于紧固在容器上;和所述天线喇叭的至少部分填充物,所述填充物具有固体物质,其中所述天线喇叭由包括在装置侧的第一部分和在容器侧的第二部分的至少两个部分构成。

例如,通过天线喇叭的两个部分的实施方案,在利用高压和/或高温的清洁过程期间,可以选择天线喇叭在容器侧的部分与容器保持连接,而特别是与温度敏感测量电子装置潜在连接的在装置侧的第一部分可以从容器移除。

为此,例如,在容器和天线喇叭的第二部分之间可以配置有密封件。

特别地,当第二部分构造成紧固装置时,可以实现有益的实施方案。通过天线喇叭的第二部分作为紧固装置的实施方案,可以通过少量的部件以及简单的方式来提供可以紧固在容器上的喇叭天线,如在清洁过程期间,这同时允许分离并因而移除例如温度敏感部件。

为此,特别地,紧固装置和/或天线喇叭的第二部分可以构造成凸缘、夹紧用凸缘或螺纹凸缘、螺纹连接件(例如,管状螺纹连接件)或焊接套管。通过将紧固装置构造成凸缘(例如,螺纹凸缘或夹紧用凸缘),可以选择将喇叭天线紧固在通常设置在容器上的容座处,该容座通常构造成凸缘等。所谓的三夹钳式连接是其中一个潜在实施方案。

当天线喇叭的第一部分和第二部分构造成可拆卸地连接的安装装置时,可以实现有利的实施方案。例如,这种安装装置可以构造成螺纹连接件、卡口连接件、夹紧连接件、插入连接件或凸缘。特别地,诸如快速连接形式的卡口连接件或插入连接件等容易且不需要使用任何工具就可以拆卸的连接件允许天线喇叭的两个部分之间的连接特别容易紧固和松开。这里,特别优选其中所述两个部分不需要彼此扭转的这种实施方案,因为这样可以在连接之前预先确定发射的辐射的任何偏振。

例如,通过包括在周向边缘上并由所述边缘支撑的盖形螺母的第一部分和包括与所述盖形螺母对应构成的螺纹(特别是外螺纹)的第二部分可以实现螺纹连接。这种螺纹连接也允许所述两个部分简单可靠的连接,当组装它们时,不需要使所述两个部分彼此相对扭转。

例如,所述连接装置还可以包括预应力弹簧形式的压缩装置,其确保第一部分和第二部分以限定的压力彼此压靠。这可以是特别有利的,因为在喇叭天线内部,特别是在第一部分和第二部分之间的连接处的反射将会尽量避免。

为了即使在天线喇叭的部分分离和重组之后也安全地确保所发射的电磁波的预设偏振,如果第一部分和第二部分构造成使得它们在组装状态下表现出相对于彼此的限定对齐,那么可以有利的是。相对于彼此的限定对齐特别包括轴向和周向的限定对齐。例如,当使用螺纹连接将两个部分组合在一起时,通过其他部分的合适的抗扭转外部轮廓和第二部分的对应构成的内部轮廓、合适的附接件或限定的止挡件可以确保所述两个部分的这种相对于彼此的对齐。

有利地,第一部分包括第一填充物并且第二部分包括第二填充物,其中至少第二填充物构造成其使由所述喇叭天线发射的电磁场示出聚焦特征。例如,通过位于主发射方向上的前面的表面的凸形实施方案(例如圆锥形或透镜形)可以产生这种聚焦特征。这里,第二填充物特别地可以构造成使得其当配置在容器内侧时与第二部分一起朝向外侧来密封容器。这里,就第二填充物的材料的热、机械和/或化学特征方面来对其进行优化可能是特别有益的,特别是提供高温弹性以及良好的压力补偿和/或机械稳定性。

第二填充物的面向第一部分的表面还可以构造成凸形,当将第一部分移除时,这显著加剧了灰尘和/或湿气在该区域的任何积聚或沉积。这样实现了装置总体上显著更耐污染。

如果第二填充物构造成在所述主发射方向上锥形地扩宽,那么一方面实现了完全填充天线喇叭的第二部分,另一方面产生了其整个圆周区域与天线喇叭的第二部分接触的自对中心装置,因此,表现出极好的耐压性。

第二填充物还可以表现为凸缘状边缘,该凸缘状边缘特别地可以夹在位于第二部分和容器之间的凸缘状连接中,并且例如用周向密封件密封。在这种凸缘状边缘的区域中可以产生良好的密封特征以及还有对第二填充物的良好支撑以补偿压力诱发的力。

例如,第二填充物可以由作为具有高的机械、热和化学稳定性的高强度合成材料的聚醚醚酮(peek)构成。这样,本发明的喇叭天线可以用于包括化学侵蚀性介质的承受压力和真空的环境中并可以经受高的温度波动。

适于第二填充物的其他材料例如可以是陶瓷、玻璃、聚偏二氟乙烯(pvdf)、聚四氟乙烯(ptfe)或聚苯硫醚(pps)。其他可能的材料为诸如纤维增强合成材料等其他高性能合成材料,其特别地可以补偿高机械应力。

因为第一填充物仅受到较小的环境影响,所以其可以由诸如聚四氟乙烯(ptfe)、聚丙烯(pp)或聚乙烯(pe)等具有优化的hf特征的塑料或者具有合适的高频率特征的其他塑料来制造。

根据本发明的具有喇叭天线的雷达物位计,具有:天线喇叭,所述天线喇叭沿主发射方向向前方发射并具有后部馈送连接件;紧固装置,所述紧固装置用于密封紧固在容器上;和所述天线喇叭的至少部分填充物,所述填充物具有固体物质,其中,所述天线喇叭由包括在装置侧的第一部分和在容器侧的第二部分的两个部分构成,其中所述喇叭天线的天线喇叭有利地具有上述的构成。

附图说明

在下文中,参照附图基于示例性实施方案对本发明进行说明。在附图中:

图1是根据本发明的具有喇叭天线的雷达物位计的第一示例性实施方案,

图2是雷达物位计的第二示例性实施方案,

图3是雷达物位计的第三示例性实施方案,

图4a和图4b是天线喇叭的第二填充物的两个不同的实施方案,和

图5a和图5b是在分离的状态下的雷达物位计的第四示例性实施方案。

具体实施方式

图1示出了根据本发明的具有喇叭天线1的雷达物位计的第一示例性实施方案。

喇叭天线1基本上形成为在主发射方向a上基本上为漏斗形的天线喇叭3,在本示例性实施方案中该天线喇叭中填充有填充物9,该填充物包括配置在后侧的第一填充物91和配置在前面的第二填充物92。

天线喇叭3的第一部分31的后部与构造成空心导体的馈送件5连接,使得本示例性实施方案中的空心导体5与像漏斗一样扩展的天线喇叭3直接合并。

天线喇叭3的前面部分32构造成紧固装置7,在当前情况下构造成夹紧用凸缘。通过紧固装置7,可以将喇叭天线1紧固到容器50上,该容器示出了与夹紧用凸缘对应构成的紧固装置。为此,夹紧用凸缘和容器50示出了适当构成的夹紧轮廓25,在本示例性实施方案中夹紧用凸缘和容器可以经由未示出的夹紧箍27彼此紧固。

在本示例性实施方案中,在天线喇叭3的第二部分32中配置在容器侧的第二填充物92设置有类似于球截形的凸形自由表面21,该凸形自由表面与形成为一体并沿径向方向r(即,特别是垂直于主发射方向a)延伸的边缘93邻接。边缘93构造成使得其可以夹在填充物位计的紧固装置7和与其对应构成的容器50的夹紧用凸缘之间,并且这里通过适当配置的密封件29来确保容器50的中等气密封闭。在本示例性实施方案中,第二填充物92的沿天线喇叭3的第一部分31的方向取向的第二表面19构造为凸形,特别是圆锥形。由于此实施方案的原因,在第二表面19上析出的任何冷凝物或其他液体可以特别容易地排出。

天线喇叭3的第一部分31的第一填充物91包括与第二表面19对应构成的第一表面18,在本示例性实施方案中凹陷地形成有漏斗形凹部。第一填充物91用其他密封件34周向地密封在第一部分31中,从而使得也保护第一部分31免受污染物和/或液体介质的侵入。在本示例性实施方案中,第一部分31和第二部分32经由连接装置11连接,例如,该连接装置可以构造成螺纹连接件。

在后部,喇叭天线1包括馈送件5,在本示例性实施方案中,该馈送件形成为馈送天线喇叭3的空心导体。在本示例性实施方案中,空心导体充当天线喇叭3与配置在填充物位计的电子装置2中的产生高频信号的装置之间的连接件。

图2示出了根据本发明的具有喇叭天线1的雷达物位计的第二示例性实施方案。

根据图2的示例性实施方案示出了与根据图1的示例性实施方案相同的基本设计。为此,第一填充物91从后到前(即,从空心导体5开始沿主发射方向的方向)示出了以下部分:锥形部分、截头锥形部分、具有位于凹槽中的周向配置的密封件的圆柱形部分以及第一填充物91的构造成凸形第一表面18的前端。锥形部分另外还包括周向凹槽,其中诸如o形环等环形垫片用于第一填充物91的居中配置以及用于调节气隙4。

因此,第二部分32的第二填充物92设置有构造成凹形的第二区域19。第二区域19与第一区域18对应构成,使得第一填充物91与第二填充物92之间的过渡可以以尽可能小的损失发生。

第二填充物92的其他方面设计为与根据图1的示例性实施方案的第二填充物92基本上相同,与根据图1的实施方案的不同之处在于,这里的自由表面21不是透镜形的,而是球形的。自由表面21的锥形实施方案允许在自由表面21处具有更好的滴落行为,这在当解冻自由表面21时是特别有利的。

在图2所示的示例性实施方案中,喇叭天线1与容器50之间的连接经由在容器50和紧固装置7上的螺纹凸缘示出。在彼此对应并对齐地构成的孔23中,配置有螺钉24以将喇叭天线1紧固在容器50上,并且在彼此对应配置的孔23中,示出了用于产生天线喇叭的第二部分32与容器50之间的螺纹连接的螺钉24。这样确保了第二部分32以及因而整个喇叭天线1的简单可靠的紧固方式。

图3示出了根据本发明的具有喇叭天线1的雷达物位计的另一个示例性实施方案。

图3所示的示例性实施方案与图1所示的示例性实施方案的不同之处基本上在于天线喇叭3的第一部分31和第二部分32通过其彼此紧固的连接装置11的实施方案。在图3所示的示例性实施方案中,天线喇叭3的第一部分31示出了其上放置有盖形螺母14的周向边缘13。盖形螺母14与在第二部分32上形成的外螺纹15接合,从而使得第一部分31和第二部分32可以通过盖形螺母14彼此紧固。

图3所示的示例性实施方案的其余实施方案与图1中的相同,因而,为了避免重复不再对其进行详细说明。

图4a和图4b示出了第二填充物92的不同的实施方案,其中在图4a中示出了第二填充物92的凹形/凸形实施方案,在图4b中示出了第二填充物92的凸形/凸形实施方案。

这里,凹形/凸形实施方案表示第二表面19为凹形,在当前情况下为漏斗形,并且自由表面21为凸形,在当前情况下类似于球形部分的形状。

在图4b所示的凸形/凸形实施方案中,第二表面19和自由表面21都具有凸形形状并且在本示例性实施方案中形成为类似球形部。

通过适当选择填充物9的各个部分的表面轮廓以及合适的材料选择,可以产生特别有益的聚焦,并具有优化的滴落行为以及从天线喇叭3的第一部分31到天线喇叭3的第二部分32的优化的过渡。

图4a和图4b所示的示例性实施方案仅作为例子示出,并且可以存在多种不同的轮廓,这些轮廓也包含在本发明的范围内。

图5a和图5b示出了根据本发明的具有喇叭天线1的雷达物位计的第四示例性实施方案,其中在图5a中示出了喇叭天线1的第一部分31并且在图5b中示出了喇叭天线1的第二部分32。因此,所示出的两个部分31,32在分离的状态下,使得在本示例性实施方案中的连接装置11设计为配置在第一部分31上的外螺纹15和在第二部分32上构成的对应的内螺纹16。第一填充物91的第一表面18在本示例性实施方案中构成锥形,即,第一填充物91示出了凸形第一表面18。与此对应地,第二填充物92示出了凹形第二表面19,在当前情况下构成与第一表面18对应构成的漏斗形。因此,在天线喇叭3的第一部分31和第二部分32的组装状态下,第一表面18和第二表面19彼此齐平地邻接。

经由配置在凸缘状边缘93的区域上的密封件29以及天线喇叭的漏斗形扩展部的区域中的额外密封件36来使第二填充物92相对于第二部分32密封。第二部分32与容器50之间的连接经由凸缘发生,在当前情况下该凸缘设置有用于凸缘与容器50的对应装置螺纹连接的适当孔23。

经由其他密封件34来密封第一部分中的第一填充物91,从而保护天线喇叭的第一部分31免受污染物的侵入。在后部,还配置有作为馈送件5的空心导体,其产生与电子装置2(这里未示出)的连接。

附图标记列表

1喇叭天线

2电子装置

3天线喇叭

5馈送件

7紧固装置

9填充物

11连接装置

13边缘

14盖形螺母

15外螺纹

16内螺纹

17外螺纹

18第一表面

19第二表面

21自由表面

23孔

24螺钉

25夹紧轮廓

27夹紧箍

29密封件

31第一部分

32第二部分

34额外密封件

36额外密封件

50容器

91第一填充物

92第二填充物

93边缘

a主发射方向

r径向方向

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