专利名称：用于确定和/或监控液位的液位测量装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种具有按照权利要求1前序部分所述特征的液位测 量装置，用以确定和/或监控在一容器中的液位。
背景技术：
已知极不同的实施形式的液位测量装置，用以确定和/或监控在一 管道或容器中的液位。特别是具有包括一 能够被振动的膜片的液位测 量装置，膜片设置在一刚性的膜片轮缘中。膜片轮缘对此也可以是一 壳体的组成部分或固定地连接于一液位测量装置的壳体。通常这样的 液位测量装置具有一驱动装置，其用于利用驱动装置的驱动端面使膜 片振动和/或用于接收膜片的振动并转变为一电信号。为了能够实现这 一点，这样的液位测量装置通常设有一固定装置，用以将驱动装置固 定在膜片轮缘上或以相对于膜片轮缘在壳体上刚性连接于膜片轮缘。
总的来说已知一种液位测量装置，其具有 一 包括在膜片上的支承 的牵引螺松驱动。但这样的装置可以不仅经由温度由于热膨胀而且经 由压力由于膜片变形导致由多个压电元件构成的驱动叠的不利的松 弛，其中各压电元件构成驱动装置。
与此相对DE 44 29 236 C2描述一种液位测量装置，其中由膜片 向后面的方向伸出一膜片螺栓，其穿过驱动装置并且将驱动装置从驱 动装置远离膜片的一侧面朝膜片的方向夹紧。同时驱动装置的面向膜
上。在该结构中也可以不仅经由温度由于热膨胀而且经由压力由于膜 片变形产生驱动叠的不利的松弛。
DE 198 14 669 Al描述一种液位测量装置，其中驱动装置以其远 离膜片的侧面在外面支承在一管形的壳体上。通过外部的压力有利地 提高驱动装置的偏压。但不利的是，由于一在热变化时的温度膨胀对
管或一接管产生影响。
DE 101 29 556 Al描述一种液位测量装置，其中驱动装置由一杯 形体包围，其敞开的侧面面向膜片并且其面向膜片的圆周按照一可能 的实施形式固定在膜片轮缘上。借助于该杯形的结构的杯底面将驱动 装置直接以其面向膜片的端面向膜片夹紧。通过这样的驱动装置的驱 动叠经由一管形的套筒支承在膜片的轮缘上，外部的压力有利地提高 驱动偏压。任选将一这样的杯形或管形的套筒设计成使其有条件地补 偿驱动装置的一温度膨胀。虽然这样的结构提供了优点，但驱动装置 在管型式或这样的杯形的装置中的安装是困难的。此外为了控制驱动 装置或为了发送由其产生的信号必须向后通过套筒或穿过杯底实现驱 动导线的导引。
总的来说在现有技术的液位测量装置中存在不同的缺点。在施加 一外部的压力时导致在驱动装置内的由多个压电元件构成的驱动叠的 松弛或负载。这对液位测量装置的频率、振幅和其他的参数并因此对 其功能性具有直接的影响。在温度变化时也不利地发生驱动叠的松弛 或负载，这同样对频率、振幅等具有影响。
发明内容
本发明的目的在于，建议一种简单构成的液位测量装置，其经由 温度和压力的变化仍能够保持在由多个压电元件构成的驱动叠中驱动 偏压不变。特别是温度和压力以及其他的外部的过程条件的改变应该 对测量重要的参数如振幅、频率、偏压等具有较微小的影响。
该目的通过一种具有按照权利要求1所述的特征的用以确定和/ 或监控液位的液位测量装置来达到。有利的构造是从属权利要求的主 题。
按本发明优选该液位测量装置其包括一能够被振动的膜片； 一刚
性的膜片轮缘，在该膜片轮缘中设置一膜片； 一驱动装置，其具有一 驱动端面用以使膜片振动和/或用以将膜片的一振动转变为一电信号； 以及一固定装置，用以将驱动装置固定在膜片轮缘上。有利地将该液 位测量装置通过固定装置的一部分在一个在驱动装置的驱动端面与膜
片之间的区域内延伸地设置并且将至少一个压力传递元件在膜片与驱 动装置的驱动端面之间这样地设置，使得膜片和驱动端面相互连接以 便传递振动。
不同于液位测量装置的已知的结构，该液位测量装置包括具有在 膜片轮缘上或在一 中间底板上的支承的牵引螺栓驱动，中间底板围绕 驱动装置设置，因此建议一种结构，在该结构中驱动装置的一由多个 压电元件构成的驱动叠支承在一中心的螺栓上，但其不直接与膜片相 连接，而其以特别一坚固的中间底板的形式固定在固定装置上，其中 固定装置支承在膜片轮缘上或特别支承在一在膜片轮缘上固定的壳体 或管子的下部上。因此驱动装置在膜片轮缘上的固定必要时也可以通 过其他的刚性元件的中间连接来实现，例如一壳体，在该壳体上固定 设置或固定膜片或膜片轮缘或与其间隔开的固定装置。在一这样的情 况下固定装置也可以被看作多件式的部件。最终决定性的是，通过固 定装置确保直到膜片轮缘的刚性的连接。
不同于已知的牵引螺栓驱动，包括在膜片或一 中间底板上的支承， 因此获得一种结构，其使膜片中心不受拉力而受压力。有利地在组装 过程中关于不同的待组装的部件的热特性实施一容易的优化。
在此优选压力传递元件的至少一部分穿过固定装置的至少一个通 孔无摩擦地伸出。固定装置优选在驱动装置的驱动端面与膜片之间延 伸的区域内与膜片间隔开延伸地设置，从而膜片可以没有来自固定装 置的阻尼或其他的影响地振动。因此所述至少一个压力传递元件作为 压紧件穿过构成为中间底板的固定装置的通孔并因此连接驱动装置和 膜片以便传递振动。借此经由压力传递元件可以不仅从驱动装置向膜 片传递驱动力而且从膜片向驱动装置传递检测的或加强的振动。有利 地构成为中间底板的固定装置的构成为通孔的开口也用于固定装置在 一个用于特别是直接焊接在膜片轮缘上的焊接过程中的定位。这些通 孔特别是对于驱动叠离驱动叠的中心不太远地支承在压力传递元件的 面向它的表面上是有利的。
但代替这些通孔也可在构成为中间底板的固定装置中构成多个侧
面的空隙用于将压力传递元件的各板条引导至驱动装置。按照特别简 单构成的实施形式，固定装置可以例如作为一牵引元件连接于膜片轮 缘并且同时沿压力传递元件的一侧无摩擦伸展地构成。在此固定装置
可以例如只构成板条形的或反u形的，其中然后在这样保留的固定装
置的壁部分的旁边向驱动装置那边，压力传递元件的至少一部分沿保 留的固定装置伸展。在一这样的实施形式的情况下，固定装置特别不 再是圆盘形的而只仍构成为一坚固的板条或甚至只仍构成为一半板条。
在固定装置上可以固定一牵引元件，其中牵引元件穿过驱动装置 并且牵引元件将驱动装置的远离膜片的一侧面向膜片的方向夹紧。在 此牵引元件优选从固定装置的在驱动装置的驱动端面与膜片之间延伸 的区域开始穿过驱动装置并且牵引元件向膜片的方向将驱动装置的远 离膜片的侧面夹紧到压力传递元件的一表面的至少一部分。牵引元件 特别可构成为一牵引螺栓，其特别无摩擦地穿过驱动装置的孔。
压力传递元件优选固定特别拧紧在一向驱动装置的方向从膜片伸
出的膜片螺栓上，从而驱动端面可夹紧在膜片的中心点或区域上。特
别有利的是一膜片的中心的接合以及一驱动装置经由压力传递元件的 非中心的接合，因为在施加一偏压时可特别精确地调节在膜片中心上
的所需的压力。同时驱动装置的由多个压电元件组成的叠经由构成为
压力传递元件的压紧件承受外部的压力，其经由膜片传递、大面积地
经由驱动端面分配。当压力传递元件向膜片那边固定在一特别短的螺
栓上时，其伸出膜片表面或从其中凸出，这样的结构有利地提供不仅
一防扭转而且同时一定心装置。
固定装置优选固定在膜片轮缘上。特别是一焊接和一因此刚性的 连接能够经由固定装置、牵引元件和夹紧螺母相对于膜片通过一简单 的螺旋运动实现驱动装置的精确的夹紧力预调节。
固定装置特别也与驱动装置的驱动端面间隔开设置，从而可以不 受干扰地实现从膜片经由压力传递元件向驱动端面振动传递。
驱动装置优选以本身已知的方式和方法通过一叠多个压电元件构
7成。
因此能够按简单的方式和方法设计材料的热特性，使得其可以补 偿一方面松弛的部件、亦即特别是构成为中间底板的固定装置和牵引 元件的膨胀，和另一方面补偿负载的部件、亦即特别是构成为压紧件 的压力传递元件和驱动叠的压电元件的膨胀。此外补偿例如经由在驱 动装置的由多个电压元件组成的叠中附加嵌入多个环也是可能的，嵌 入的环具有比牵引元件较大的热膨胀。
这样的液位测量装置提供大量优点。可确定的是，在压力变化时 没有或至多减小的叠偏压的松弛。同样可确定在温度变化时或甚至在 一温度冲击时没有或仅有减小的叠偏压的松弛。在驱动装置的包括由 多个压电元件构成的驱动叠的管形的型式中，在组装时在其他的部件 中的对中的柠入是可能的，这以本身已知的方式和方法可以简单地构 成组装过程。通过膜片的正好正中的偏压产生一较高的机械性能，因 为膜片本身不多地被夹紧。通过用作为固定装置的中间底板在膜片轮 缘区域内的固定， 一外管或一接管在一温度膨胀的情况下对驱动装置 没有影响。
以下借助附图更详细地说明 一 个实施例。在不同的实施形式的描
述中对此基本上只描述对其他的实施形式的区别。其中
图1 一用于确定和/或监控一液位的液位测量装置的剖视图， 包括一前面的从一膜片伸出地构成的振动叉和用于激发膜片处于一振 动的各部件；
图2按图1的前面的各部件的一部分的拆开的透视图； 图3按图2包括附加的各部件的视图； 图4一种改型的实施形式；以及 图5 另一种改型的实施形式。
具体实施例方式
图1至3以不同的视图示出 一示例性的用以确定和/或监控在特别 是容器内的液位的液位测量装置或这样的液位测量装置的至少各个部件。
这样的液位测量装置以本身已知的方式和方法由一膜片1组成，
该膜片通过其膜片轮缘(Membranrand ) 2可固定于一壳体中。膜片 l在此被刚性构成的膜片轮缘2包围，但同时保持膜片l是可振动的。 膜片l朝前面的方向具有一例如叉3的形式的振动体，其作为天线用 于向前面的周围发送膜片1的振动并同时也作为来自前面的周围的振 动的接收器，用于向膜片l传递。朝膜片l的后面的方向设置一驱动 装置4，其以一前面的驱动端面5向膜片1夹紧，以便将振动从驱动 装置4传递到膜片1上或以相反方向传递振动。
作为重要的部件，在驱动装置4或其面向膜片l的驱动端面5与 膜片1之间夹紧一压力传递元件6。压力传递元件6在空间上以间距 保持膜片l和驱动端面5连接，但同时膜片l和驱动端面5在振动传 递方面相互连接。
优选对此将压力传递元件6如此构成，使其尽可能在中心朝前面 的方向作用到膜片l上并因此对膜片l的一尽可能小的中心部分施压。 在面向驱动端面5的对置的侧面上，压力传递元件6相反将压力分配 到驱动端面5的尽可能大的面积上。特别是压力对此与驱动装置4的 中心轴线保持间距地作用在驱动端面5上。
优选膜片1朝后面的方向具有一中心的膜片螺栓7,其牢固固定 在膜片1上或与膜片1成一体地构成。在这种情况下压力传递元件6 可以具有一面向膜片l的中心孔，其搭接膜片螺栓7以便对压力传递 元件6定心。特别优选一实施形式，其中膜片螺栓7具有一外螺紋8， 在其中嵌入压力传递元件6的孔的相应的相反定向的内螺紋。因此压 力传递元件6可固定连接在膜片l上、特别是可拧紧在膜片l上。
压力传递元件6朝后面的方向优选具有两个或更多个腿10,它们 具有一面向驱动端面5的腿表面作为压力传递元件6的表面11。因此 压力传递元件6的各腿10以其腿表面朝驱动装置4的驱动端面5夹紧。
作为另一重要的元件，液位测量装置具有一固定装置13，其构成 和设置成将驱动装置4直接或间接固定在膜片轮缘2上。优选固定装
置13以其圆周经由焊接直接焊在膜片轮缘2上。但任选也可以在实际 的特别圆盘形固定装置13与刚性的膜片轮缘2之间形成其他的刚性的 部件，例如一壳体壁，只要固定装置13仍然固定连接于膜片轮缘2。
在固定装置13的实际的优选构成为粗壮的坚固的和刚性的圆盘 的主体与膜片1的后面之间构成一自由空间15，从而膜片1朝后面的 的方向与固定装置13保持间距并且在其振动时不受固定装置13影响。
朝后面的方向，亦即远离膜片1，固定装置13用于固定驱动装置 4的一后面的驱动端面，亦即用于固定驱动装置4的远离膜片1的侧 面。为此按照一特别优选的实施形式， 一牵引元件16作为一固定元件 以特别一夹紧螺栓的形式从固定装置13朝后面的方向在中心穿过驱 动装置4并且在后面从驱动装置4导引出。借助于一夹紧螺母17按简 单的方式和方法通过夹紧螺母17在牵引元件16的一后面的外螺紋上 的拧紧朝膜片1的方向固定和夹紧驱动装置4。通过夹紧螺母17的转 动，可以同时调节驱动装置4相对于压力传递元件6并由此相对于膜 片1的偏压力。特别构成为夹紧螺栓的牵引元件16可以以其面向固定 装置13的側面借助于一螺紋结构12拧紧在固定装置13上。
为了尽管在膜片i与驱动端面5之间设置的固定装置13仍能够经 由压力传递元件6实现一压力传递或振动传递，固定装置13按照一特 别优选的实施形式具有多个通孔18，压力传递元件6的各腿10穿过 这些通孔。通孔18的尺寸相对于腿10的外圆周在此选择成，使得优 选在它们之间不产生接触并因此实现各腿IO或压力传递元件16穿过 固定装置13或穿过其各通孔18的无摩擦的贯通。同时各腿10如此远 地穿过固定装置13的各通孔18伸出，而使在固定装置13的后面的表 面与驱动装置4的前面的驱动端面5之间保持一足够的间距，而使驱 动端面5与固定装置13不接触。
在一这样的结构中，因此至少优选固定装置13的一部分位于一直 接直线地在膜片1与驱动端面5之间的区域内。
驱动装置4本身优选以本身已知的方式和方法由一驱动壳体20 组成，在其中一由多个压电元件21构成的驱动叠(Antriebsstapel)
围绕一中心孔设置，同时牵引元件16作为牵引或夹紧装置穿过该中心 孔。优选驱动端面5不通过一前面的压电元件的端面而通过一单独的 过渡元件或夹紧元件22构成。由多个压电元件21构成的驱动叠和前 面的夹紧元件22在此支承于驱动壳体20中，而使其不能从驱动壳体 20中掉出，但朝前面的方向优选可无摩擦运动地支承于驱动壳体20 内。通过在导体23上施加一电压，该导体以通常的方式和方法连接在 驱动装置4上，可以激发各压电元件21，使其压缩和/或扩张，以便产 生一振动，所述振动传递到膜片1上。在振动的情况下，其由膜片1 接收并传递到各压电元件21上，各压电元件21本身产生一电压，其 作为信号经由导体23发送给一外部的分析电路或控制装置。
图4示出一改型的实施形式。代替一圆盘形的固定装置，另一固 定装置13*的仅仅板条形的和特别是实心的一部分设置在一驱动装置 4的驱动端面5与膜片l之间的区域内，所述固定装置包括一基本上 成反U形构成的在固定装置13*之间的轮廓走向。
图5示出又一改型的实施形式。其中按图4的板条进一步缩短为 一具有一半板条的固定装置13。，其连接牵引元件与膜片轮缘2并且 还沿压力传递元件6的唯一的侧面延伸地包围嵌接压力传递元件6。
权利要求
1. 确定和/或监控液位的液位测量装置，包括:—能够被振动的膜片(1)；—刚性的膜片轮缘(2)，在该膜片轮缘中设置一膜片(1)；—具有一驱动端面(5)的驱动装置(4)，用于使膜片(1)振动和/或用于将膜片(1)的振动转变为一电信号，以及—固定装置(13)，用以将驱动装置(4)固定在膜片轮缘(2)上；其特征在于，固定装置(13)的一部分在一个在驱动装置(4)的驱动端面(5)与膜片(1)之间的区域内延伸地设置，并且至少一个压力传递元件(6)在膜片(1)与驱动装置(4)的驱动端面(5)之间这样地设置，使得膜片(1)和驱动端面(5)相互连接，以便传递振动。
2. 按照权利要求1所述的液位测量装置，其特征在于，压力传递 元件(6)的至少一部分穿过固定装置(13)的至少一个通孔(18)无 摩擦地伸出。
3. 按照权利要求1或2所述的液位测量装置，其特征在于，固定 装置(13。)将一牵引元件(16)连接于膜片轮缘(2)并且同时沿压 力传递元件(6)的一侧无摩擦伸展地构成。
4. 按照上述权利要求之一项所述的液位测量装置，其特征在于， 固定装置(13)在驱动装置(4)的驱动端面(5)与膜片(1)之间延 伸的区域内与膜片间隔开延伸地设置。
5. 按照上述权利要求之一项所述的液位测量装置，其特征在于， 在固定装置(13)上固定一牵引元件(16),并且该牵引元件(l6)穿 过驱动装置(4)而且该牵引元件(16)将驱动装置(4)的远离膜片(1)的侧面朝膜片(1)的方向夹紧。
6. 按照权利要求5所述的液位测量装置，其特征在于，牵引元件 (16)从固定装置的在驱动装置(4)的驱动端面(5)与膜片(1)之 间延伸的区域开始穿过驱动装置(4)并且牵引元件(16)朝膜片(1) 的方向将驱动装置(4)的远离膜片(1)的侧面夹紧到压力传递元件(6)的表面(11)的至少一部分上。
7. 按照权利要求5或6所述的液位测量装置，其特征在于，牵引 元件(16)是一牵引螺栓，该牵引螺栓穿过驱动装置(4)的孔。
8. 按照上述权利要求之一项所述的液位测量装置，其特征在于， 所述压力传递元件(6)固定特别拧紧在一朝驱动装置(4)的方向从 膜片(1)伸出的膜片螺栓(7)上。
9. 按照上述权利要求之一项所述的液位测量装置，其特征在于， 固定装置(13)牢固地固定特别是焊接在膜片轮缘(2)上。
10. 按照上述权利要求之一项所述的液位测量装置，其特征在于， 固定装置(13)与驱动装置(4)的驱动端面(5)间隔距离地设置。
11. 按照上述权利要求之一项的液位测量装置，其特征在于，驱 动装置(4)由一叠压电元件构成。
全文摘要
本发明特别涉及一种确定和/或监控液位的液位测量装置，包括能够被振动的膜片(1)；刚性的膜片轮缘(2)，在该膜片轮缘中设置一膜片(1)；具有一驱动端面(5)的驱动装置(4)，用于使膜片(1)振动和/或用于将膜片(1)的振动转变为一电信号；以及固定装置(13)，用以将驱动装置固定在膜片轮缘(2)上；其中，固定装置(13)的一部分在一个在驱动装置(4)的驱动端面(5)与膜片(1)之间的区域内延伸地设置，并且至少一个压力传递元件(6)在膜片(1)与驱动装置(4)的驱动端面(5)之间这样地设置，使得膜片(1)和驱动端面(5)相互连接以便传递振动。
文档编号G01F23/28GK101377426SQ20081021309
公开日2009年3月4日 申请日期2008年8月28日 优先权日2007年8月30日
发明者G·奥迈尔, H·格吕勒, J·雅各布, M·梅勒尔特 申请人:Vega格里沙贝两合公司