专利名称：用于测量仪表的定向设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于料位或限位测量仪表的定向设备。
在大量不同设计中，已知有用于确定容器中介质的料位或限位的测量仪表。这样，例如有可用的料位测量仪表，其无接触地工作，安装在容器的盖子处、之上、或其中，并且在容器中介质的最大期望料位之上。这些无接触料位测量仪表基本从上方向容器内部发射测量信号，直接朝向介质。信号在介质的表面被反射并且返回测量仪表。从反射的信号或者它们的行程时间，可以确定介质表面和测量仪表之间的距离，并且由此考虑容器的几何形状而得到介质的测量料位。
已知的限位测量仪表通常安装在容器侧壁上的预定位置或高度，使得它们突出进入容器并且用作所谓的限位开关。当它们被例如用于过量填充保护，并且被安装在容器中最大允许料位的位置处时，它们在被介质覆盖时产生切换信号。切换信号关闭或中断介质进一步注入容器。当限位开关例如用于抽干保护并且因而安装在容器中最小料位的位置时，它们在没有被介质覆盖时产生切换信号，其中所述最小料位是料位一定不能低于的位置。在这种情况中，切换信号防止介质从容器进一步的抽空或流出。
当这些用于确定料位或限位的测量仪表基本上安装在容器外部并且它们的传感器或变送器延伸进入容器的内部的情况中，产生特殊的问题。如果容器形状不利或测量仪表的安装位置不利，当前不可能以希望的方式将测量仪表相对于测量位置或所需测量长度而定位或定向。已知一些装置，借助于它们可以定向上述料位测量仪表，但是这些装置仅允许对于测量仪表的倾斜角进行非常有限的调整和/或它们没有密封容器内部。
因此，本发明的目的是提供一种用于料位或限位测量仪表的定向设备，其相对于容器内部是压力密封的，同时能够按照期望而定位和/或定向测量仪表。
根据本发明，这个目的通过用于确定容器中介质的料位或限位的测量仪表的定向设备而实现，其中定向设备包括可安装至容器的可转动球形夹具，并且其包括相对于容器内部的密封。
在本发明的一个优选实施例中，密封是纯金属密封。
在本发明的另一优选实施例中，密封是弹性密封，例如O形环密封。
本发明的定向设备的进一步的优选形式涉及超声料位测量仪表。
本发明的定向设备的另一优选实施例涉及一种振动叉限位测量仪表。
在本发明的另一优选实施例中，定向设备包括用于电缆布线的管道。
在本发明的定向设备的再一优选实施例中，球形夹具设置在管道上和/或管道可位移地设置在球形夹具中。
本发明的再一优选实施例涉及一种定向设备，其中在管道的末端安装了对于料位测量仪表的驱动器和/或传感器的连接装置。
本发明的定向设备的其他优选实施例涉及一种雷达料位测量仪表，特别是这样的一种，其中定向设备的管道用作波导管。
在本发明的定向设备的再一优选实施例中，球形夹具通过支撑盘夹持至容器处或容器上的法兰。
本发明的再一实施例涉及定向设备的球形夹具到封闭了容器的检修孔的盖板的密封。在特殊的实施例中，盖板可以转动离开容器。
现在基于多种实施例，参考附图，详细说明和解释本发明，附图中
图1a是安装在第一容器上并且具有本发明的定向设备的料位测量仪表的示意性全景图；图1b是安装在第二容器上并且具有本发明的定向设备的料位测量仪表的示意性全景图；图2是具有本发明的定向设备的第一优选实施例的微波料位测量仪表的示意性透视侧视图，具有部分剖视的定向设备和不同天线；图3a是具有图2的定向设备以及抛物线天线的微波料位测量仪表的透视侧视图；图3b是具有图2的定向设备以及棒状天线的微波料位测量仪表的透视侧视图；图3c是具有图2的定向设备以及喇叭式天线的微波料位测量仪表的透视侧视图；图3d是具有图2的定向设备以及平面天线的微波料位测量仪表的透视侧视图；图4a具有本发明的定向设备的第二优选实施例和其他测量装置的料位测量仪表的示意性透视侧视图；图5a是具有图3a的的定向设备的微波料位测量仪表的透视侧视图，该定向设备安装在容器的检修孔的盖上；和图5b是具有图5a的定向设备的微波料位测量仪表的透视侧视图，其中检修孔的盖处于打开位置。
为了简化，在附图中为相同的元件或组件提供了相同的参考符号。
图1a和1b提供了本发明的使用和优点的基本说明。显示了两个不同的容器1和10，每一个上分别安装了料位测量仪表2和16。这两个料位测量仪表都使用例如测量料位的行程时间方法。
在第一容器1的情况中，这个例子是具有弯曲顶3的圆柱容器。在容器1中是第一介质4，正如这里所说明的，第一介质4可以是液体，其料位是通过在这个情况中显示为自由辐射设备的第一料位测量仪表2测量的。液体介质4在容器1中具有水平表面5，从料位测量仪表2发射至介质4的的测量信号在该水平表面5上被反射。反射的信号被料位测量仪表2接收并且用于确定料位测量仪表2和表面5之间的距离，由此，已知容器1的内部结构，确定容器1中介质4的测量料位。
在图1a中以虚线指示在测量仪表2和介质4之间往返的信号路径，其代表测量长度6。在这种具有弯曲顶3的容器1的情况中，如图1a所示，在顶3中往往已经存在开口，例如检修孔8或支管，它们用于安装料位测量仪表2。如果检修孔8或支管可由倾斜的盖7闭合，则料位测量仪表2通常被固定在其上。
由于期望的测量精度，在介质4具有光滑表面5的情况中，重要的是信号垂直撞击在表面5上。为了保证这一点，可以利用本发明的定向设备20，在容器1的弯曲顶3中的检修孔8的倾斜盖7上定向料位测量仪表2，使得测量长度6与介质4的表面5正交，如图1a所示。
在图1所示的第二容器10的例子的情况中，容器10具有平顶11和圆锥下部12。这种类型的容器10实际上通常如图1b所示，用于存储可浇注的固体第二介质13，所谓的粒状材料，例如沙子或水泥。在这种介质13的情况中，上表面通常不是水平的。
第二料位测量仪表16固定在平顶11上面支管15所处的位置。与图1a的第一料位测量仪表2类似，第二料位测量仪表16也被作为基于行程时间方法工作的自由辐射测量仪表而说明，通过它可以确定第二介质13的测量料位，与第一料位测量仪表2的情况类似。粒状材料介质13在容器10中不形成水平上表面，而是形成堆料锥形式的上表面14。
虚线17说明了测量信号到堆料锥的路径以及测量长度。在这种堆料锥的情况中，推荐测量长度为从料位测量仪表16到介质13的最短距离。这通常是当测量长度垂直于堆料锥的侧面时的情况。为了保证这一点，第二料位测量仪表16被借助于已经在图1a中介绍的本发明的定向设备20定向，使得测量长度17与介质13的上表面14正交，如图1b所示。在介质13的表面14上反射的信号由料位测量仪表16接收并且用于确定料位测量仪表16和表面14之间的距离。通过已知容器10的内部以及介质13通常形成的堆料锥的几何条件，于是确定测量料位。
为了更好地理解定向设备20，图2显示了具有定向设备20的第一优选实施例的微波料位测量仪表40。为微波料位测量仪表40表示了两种不同的天线。微波料位测量仪表40包括具有连接器部分42的电子装置外壳41，以及用于辐射及接收测量信号的天线43。
定向设备20包括连接件21，其与料位测量仪表40的连接器部分42相连。在定向设备20的连接件21上附加了可转动球形夹具23，其位于法兰35的凹座处，该凹座作为球座22而形成。球座22优选的是完全通过法兰的孔；孔的边缘被倒角。这种球座22的一种可能的实施例如图2中以部分截面所示。支撑盘26类似地具有球座，该支撑盘26位于可转动球形夹具23上并且被利用螺丝紧固(这里仅显示了一个螺丝27)，使得定向设备20的可转动球形夹具23支撑在球座22中。
连接件21和可转动球形夹具23具有穿过它们的孔，管道24插入其中。在图2所示的微波料位测量仪表40的情况中，管道24是对于微波信号的圆形波导管并且将电子装置外壳41中的电子装置与天线43相连。通过例子的形式，图2显示了天线的改变，即抛物线天线43a和平面天线43b，这两种天线各自都与波导管24相连。在图2中，凹座从连接件21延伸进入可转动球形夹具23面向电子装置外壳41的部分。螺旋弹簧25插入这个凹座，螺旋弹簧25围绕管道24并且将球形夹具23压向电子装置外壳41。
在所示的本发明的特殊实施例的情况中，在球座22中提供用于密封环的座。密封28位于这个座中，密封28例如是弹性密封，优选的是O形环。这个密封28用作容器内部相对于大气的密封。当法兰35是焊接入容器顶的焊接法兰时，这种密封特别具有优点。其他类型的密封也是可能的。于是可以使用例如纯金属密封。
松开螺丝27使得定向设备20(或者更精确地，其球形夹具23)在球座22中转动，使得料位测量仪表40的天线43可以指向期望方向。
为了说明具有本发明的定向设备20的微波料位测量仪表40的可能的结构，图3a、3b、3c和3d各自显示了在具有不同天线43的各种情况中的微波料位测量仪表40的透视总体视图。于是，图3a显示了具有抛物线天线43a的微波料位测量仪表40。可以清楚地看出利用支撑盘23将定向设备20的球形夹具23固定至法兰35。还可以清楚地看出用作波导管的管道24。
图3b也显示了微波料位测量仪表40，这次是具有棒状天线43c，在这个实施例中，棒状天线43c直接附加在法兰35下面。图3c和3d是微波料位测量仪表40和定向设备20的其他实施例。不同在于特定的天线，图3c中是喇叭式天线43d而图3d中是平面天线43b，不同还在于由此得到的定向设备20的实施例形式。
图4显示了装备有本发明的定向设备20的仪表的特定实施例。定向设备20被以上述方式安装至电子装置外壳50。然后，其球形夹具23由支撑盘26支撑在法兰35上。正如期望的，限位检测器51或超声变送器52可以连接至定向设备20，限位检测器51例如是基于振动叉原理的限位开关，超声变送器52持续测量料位并且与电子装置外壳50中的相应电子装置一起形成超声料位测量仪表。
在限位检测器51的情况中，管道24位于定向设备20的球形夹具23中(关于这一点，参见图2)，管道24用于容纳振动叉53附近的驱动器和/或传感器并且用于将驱动器和/或传感器与电子装置外壳50中的电子装置电子连接的电缆导管。在超声料位测量仪表52的情况中，管道24用作电缆导管，用于到电子装置外壳50合适的电子装置的电子连接电缆。可以以简单的方式将管道24可轴向位移地放置在球形夹具23中，并为管道24提供合适的固定。进一步，还可以提供在管道24和球形夹具之间的密封。以这种方式，通过管道24的合适长度，在本发明的定向设备20中不仅可能将与其相连的天线、传感器或检测器转向相对于垂直或相对于容器顶的期望的位置，还可能调节天线或传感器进入容器的“穿透深度”和凸出。
为了说明应用定向设备20的其他可能，图5a和5b显示了具有抛物线天线43a的微波料位测量仪表40(关于这一点，参见图3a)和定向设备20安装在容器的顶部区域中的检修孔55的可转动盖板54上(关于这一点，参见图1a和1b)的微波料位测量仪表40。与球形夹具23相连的微波料位测量仪表40由将夹具23固定至法兰35的支撑盘26(关于这一点，参见图2)和法兰35而固定至盖板54。通过合适的管道24长度或者通过其在球形夹具23中移动的能力，可以这样调节管道24和固定至其的抛物线天线43a进入检修孔55和容器的延伸，使得在打开盖板54的情况中，如图5b所示，包括天线在内的微波料位测量仪表40可以摆出检修孔55。为了对于天线的维护工作，例如为了消除填料等，这样是具有很大优点的。另外，通过定向设备20的球形夹具23的转动，可以以期望的方式令天线指向容器中介质的表面(关于这一点，参见图1a)，使得也可以使用并非水平设置的检修孔盖。
权利要求
1.用于确定容器(1，10)中介质(4，13)的料位或限位的测量仪表(40，51，52)的定向设备(20)，其特征在于，定向设备(20)包括可转动球形夹具(23)，其可固定至容器(1，10)并且具有相对于容器(1，10)内部的密封(28)。
2.根据权利要求1所述的定向设备，其中密封(28)是纯金属密封。
3.根据权利要求1所述的定向设备，其中密封(28)是弹性密封。
4.根据权利要求3所述的定向设备，其中密封(28)是O形环密封。
5.根据权利要求1～4中任一所述的定向设备，其中测量仪表是根据超声原理的料位测量仪表(52)。
6.根据权利要求1～4中任一所述的定向设备，其中测量仪表是根据振动叉原理的限位测量仪表(51)。
7.根据权利要求5或6所述的定向设备，其进一步包括用作电缆导管的管道(24)。
8.根据权利要求7所述的定向设备，其中球形夹具(23)设置在管道(24)上或周围。
9.根据权利要求8所述的定向设备，其中管道(24)可位移地设置在球形夹具(23)中。
10.根据权利要求7～9中任一所述的定向设备，其中在管道(24)的末端设置了对于料位测量仪表的驱动器和/或传感器的连接装置。
11.根据权利要求1～4中任一所述的定向设备，其中测量仪表是根据微波原理的料位测量仪表(40)。
12.根据权利要求11所述的定向设备，其包括用作波导管的管道(24)。
13.根据权利要求12所述的定向设备，其中球形夹具(23)设置在管道(24)上。
14.根据前述任一权利要求所述的定向设备，其中球形夹具(23)被支撑盘(26)固定至位于容器处或容器上的法兰(35)。
15.根据权利要求1～14中任一所述的定向设备，其中球形夹具(23)被夹持在封闭了容器的检修孔(8，55)的盖板(54)上。
16.根据权利要求15所述的定向设备，其中球形夹具(23)可以与盖板(54)一起转动离开容器。
全文摘要
本发明涉及一种定向设备(20)，通过该定向设备(20)，即使容器(10)处的安装条件不利，料位测量仪表(16)也可以被安装在容器(10)上并且被定向，使得测量长度(17)垂直于待测介质(13)的表面(14)。定向设备(20)使得测量仪表(16)能够转动，同时提供了对于容器内部的可靠密封。为此，定向设备包括可转动球形夹具，其可以被固定至容器并且具有用于密封容器内部的密封。
文档编号G01F23/00GK1682096SQ03821741
公开日2005年10月12日 申请日期2003年9月9日 优先权日2002年9月12日
发明者贝恩德·艾希霍尔茨, 达妮埃拉·胡贝尔, 约尔格·特兰勒尔 申请人:恩德莱斯和豪瑟尔两合公司