EP1537388A1 - Ausrichtvorrichtung für ein messgerät - Google Patents

Ausrichtvorrichtung für ein messgerät

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EP1537388A1
EP1537388A1 EP03750502A EP03750502A EP1537388A1 EP 1537388 A1 EP1537388 A1 EP 1537388A1 EP 03750502 A EP03750502 A EP 03750502A EP 03750502 A EP03750502 A EP 03750502A EP 1537388 A1 EP1537388 A1 EP 1537388A1
Authority
EP
European Patent Office
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alignment device
container
measuring device
tube
level measuring
Prior art date
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Ceased
Application number
EP03750502A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Bernd Eichholz
Daniela Huber
Jörg TRINLER
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Endress and Hauser SE and Co KG
Original Assignee
Endress and Hauser SE and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Endress and Hauser SE and Co KG filed Critical Endress and Hauser SE and Co KG
Publication of EP1537388A1 publication Critical patent/EP1537388A1/de
Ceased legal-status Critical Current

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    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
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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
    • G01F23/296—Acoustic waves
    • G01F23/2962—Measuring transit time of reflected waves
    • G—PHYSICS
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    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
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    • G01F23/003—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 with a probe suspended by rotatable arms
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    • G01F23/296—Acoustic waves
    • G01F23/2968—Transducers specially adapted for acoustic level indicators

Definitions

  • the invention relates to an alignment device for a level or point level measuring device.
  • Measuring devices for determining a fill level or limit level of a medium in a container are known in a large number of different designs.
  • non-contact level gauges are available which are mounted on, on or in a lid of the container and above the maximum expected level of the medium in the container. Quasi from above, these non-contact level measuring devices send measuring signals inside the container to the medium, on the surface of which these measuring signals are reflected and returned to the measuring device. The distance between the medium surface and the measuring device can be determined from the reflected signals or their transit time, which results in the desired fill level of the medium taking into account the geometry of the container.
  • level indicators are usually mounted at a predetermined location or height in a side wall of the container so that they protrude into the interior of the container and are used there as a so-called level switch. If, for example, they are used as overfill protection and are accordingly installed at the position of the maximum permissible fill level in the container, they generate a switching signal when they are covered by the medium, with which a further inflow of the medium into the container is switched off or interrupted. If, for example, the level switches are used as pump protection and are accordingly installed at the position of the minimum fill level in the container that should not be undercut, they will generate a switching signal when they are covered by the medium, with which further pumping or draining of the medium out of the Container is prevented.
  • the measuring devices In the case of an unfavorable container shape or an unfavorable mounting position of the measuring device, it is currently not possible to position or align the measuring devices in the desired manner in relation to the measuring location or the necessary measuring section.
  • Devices are known with the aid of which a level measuring device described above can be aligned, but with these devices only a very small angle of inclination of the measuring device can be set and / or they are not sealed off from the inside of the container.
  • the invention is therefore based on the object of providing a pressure-tight alignment device for a filling level or point level measuring device, which makes it possible to position and / or align the measuring device in the desired manner.
  • an alignment device for a measuring device for determining a fill level or limit level of a medium in a container, in which the alignment device comprises a pivotable spherical clamping device which can be fastened to the container and which comprises a seal against the interior of the container ,
  • the seal is a purely metallic seal.
  • the seal is an elastomer seal, for example an O-ring seal.
  • Another preferred embodiment of the alignment device according to the invention relates to a fill level measuring device based on the ultrasound principle. Yet another preferred embodiment of the alignment device according to the invention relates to a point level measuring device based on the tuning fork principle.
  • the alignment device comprises a tube which serves as a cable guide.
  • the spherical clamping is arranged on the tube and / or the tube is arranged displaceably in the spherical clamping.
  • Yet another embodiment of the invention relates to an alignment device in which a connection device for a drive and / or a sensor of the fill level measuring device is attached to the end of the tube.
  • the spherical clamping is clamped on a flange on or on the container by a holding plate.
  • Still other embodiments of the invention relate to the fastening of the spherical clamping of the alignment device to a cover plate which closes a manhole of the container and which, in a special embodiment, can be pivoted away from the container.
  • FIG. 1a shows a schematic overall representation of a level measuring device mounted on a first container with an alignment device according to the invention
  • Figure 1 b is an overall schematic representation of a level meter mounted on a second container with an alignment device according to the invention
  • FIG. 2 shows a schematic perspective side view of a microwave fill level measuring device with a first preferred embodiment of the alignment device according to the invention with a partial sectional view of the alignment device and various antennas;
  • 3a shows a perspective side view of a microwave fill level measuring device with an alignment device according to FIG. 2 with a parabolic antenna
  • 3b is a perspective side view of a microwave level measuring device with an alignment device according to FIG. 2 with a rod antenna
  • 3c shows a perspective side view of a microwave fill level measuring device with an alignment device according to FIG. 2 with a Hom antenna
  • FIG. 3d shows a perspective side view of a microwave fill level measuring device with an alignment device according to FIG. 2 with a planar antenna
  • 4 shows a schematic perspective side view of a microwave fill level measuring device with a second embodiment of the alignment device according to the invention with further measuring devices;
  • Fig. 5a is a side perspective view of a microwave level meter with an alignment device according to Fig. 3a, the mounted on a cover of a manhole of a container; and FIG. 5b shows a perspective side view of a microwave fill level measuring device with an alignment device according to FIG. 5a with the cover of the manhole opened.
  • FIGS. 1a and 1b show two different containers 1 and 10, on each of which a level measuring device 2 or 16, for example level measuring devices according to a transit time method, is mounted.
  • the first container 1 in the example shown here is a cylindrical container with a domed lid 3, in which there is a first medium 4, which, as shown here, can be a liquid, for example, and its fill level with the here as a free-radiating device shown first level measuring device 2 is measured.
  • the liquid medium 4 forms in the container 1 a horizontal surface 5 on which the measurement signals which are sent from the fill level measuring device 2 to the medium 4 are reflected.
  • the reflected signals are received by the fill level measuring device 2 and are used to determine the distance between the fill level measuring device 2 and the surface 5, so that the desired fill level of the medium 4 in the container 1 is determined in the knowledge of the geometric conditions inside the container 1.
  • FIG. 1a A path of the signals from the level measuring device 2 to the medium 4 and back is illustrated in FIG. 1a by a dashed line which represents the measuring section 6.
  • a dashed line which represents the measuring section 6.
  • openings such as manholes 8 or sockets, can be used for installing a fill level measuring device 2. If the manhole 8 or the connecting piece can be closed by an inclined cover 7, the fill level measuring device 2 is usually attached to it.
  • the fill level measuring device 2 can be aligned by means of an alignment device 20 according to the invention on an inclined cover 7 of a manhole 8 in the curved lid 3 of the container 1 in such a way that the measuring section 6 is perpendicular to the surface 5 of the medium 4, as is the case is shown in Fig. 1a.
  • FIG. 1b The example of a second container 10 shown in FIG. 1b is a container 10 with a flat lid 11 and a conical lower part 12. In such a container 10, as shown in FIG.
  • FIG. 1b illustrates a pourable second medium 13 stored or stocked, a so-called bulk material, for example sand or cement. In most cases, no horizontal surface is formed with this medium 13.
  • a second fill level measuring device 16 is fastened on a nozzle 15 there.
  • the second fill level measuring device 16 is again shown in a similar manner to the first fill level measuring device 2 in FIG. 1 a as a free-radiating measuring device according to the transit time method, with which the desired fill level of the second medium 13 can be determined similarly to the first fill level measuring device 2.
  • the bulk material medium 13 does not form a horizontal surface in the container 10 but a surface 14 in the form of a cone of bulk.
  • a dashed line 17 illustrates the path of the measurement signals to the pouring cone and thus the measurement section.
  • the measuring distance is the shortest distance from the fill level measuring device 16 to the medium 13. This is usually the case when the measuring section is perpendicular to a flank of the pouring cone.
  • the second fill level measuring device 16 can be aligned by means of the alignment device 20 according to the invention already presented in FIG. 1 a in such a way that the measuring section 17 is perpendicular to the surface 14 of the medium 13, as shown in FIG. 1 b.
  • the signals reflected on the surface 14 of the medium 13 are received by the fill level measuring device 16 and serve to determine the. Knowing the geometric conditions inside the container 10 and the pouring cone usually formed by the medium 13, the desired fill level is determined.
  • the microwave fill level measuring device 40 comprises an electronics housing 41 with a connecting part 42 and an antenna 43 for emitting and receiving the measurement signals.
  • the alignment device 20 comprises a connecting piece 21 which is connected to the connecting part 42 of the fill level measuring device 40.
  • a pivotable spherical clamping 23 is attached, which is inserted into a recess of a flange 35 designed as a ball seat 22.
  • the ball seat 22 is preferably a through hole in the flange, in which the edge is chamfered. A possible embodiment of such a ball seat 22 is shown in cross section in partial elevation in FIG. 2.
  • the connector 21 and the pivotable spherical clamping 23 are provided with a continuous bore into which a tube 24 is inserted.
  • the tube 24 is the circular waveguide for the microwave signals and connects the electronics in the electronics housing 41 to the antenna 43.
  • a parabolic antenna 43a and a planar antenna 43b are exemplified in FIG , which are each connected to the waveguide tube 24.
  • a recess (not designated in any more detail) is made in that part of the pivotable spherical clamping 23 which faces the electronics housing 41.
  • a helical spring 25 is inserted into this recess, which engages around the tube 24 and braces the spherical clamping 23 against the electronics housing 41.
  • a sealing ring seat is incorporated in the ball seat 22 and a seal 28, for example an elastomer seal, preferably an O-ring, is inserted into it.
  • This seal 28 enables the interior of the container to be sealed from the atmosphere.
  • Such a seal is particularly advantageous if the flange 35 is a welding flange, which in the
  • Container lid is welded.
  • Other types of sealing are also conceivable.
  • a purely metallic seal can also be used.
  • Loosening the screws 27 makes it possible to pivot the alignment device 20, more precisely: its spherical clamping 23, in the ball seat 22 and thus align the antenna 43 of the fill level measuring device 40 in the desired manner.
  • a microwave fill level measuring device 40 each with different antennas 43, is shown as an overall perspective view.
  • 3a shows the microwave fill level measuring device 40 with a parabolic antenna 43a.
  • the attachment of the spherical clamping 23 of the alignment device 20 to the flange 35 by means of a holding plate 26 is clearly visible.
  • the tube 24, which serves as a waveguide, is also clearly visible.
  • 3b shows the microwave fill level measuring device 40 again, this time with a rod antenna 43c, which in this embodiment is attached directly below the flange 35.
  • 3c and 3d show further versions of the microwave fill level measuring device 40 and the alignment device 20. The differences lie in the antennas used, horn antenna 43d in FIG. 3c and planar antenna 43b in FIG. 3d, and the resulting embodiments of the alignment device 20.
  • the alignment device 20 is mounted on an electronics housing 50 in the manner already described above, the spherical clamping 23 of which is in turn held on the flange 35 by the holding plate 26.
  • a level detector 51 for example a level switch based on the tuning fork principle, or an ultrasonic transmitter 52 continuously measuring the level, which together with the corresponding electronics in the electronics housing 50 forms an ultrasonic level measuring device, can be connected to the alignment device 20.
  • a seal can also be provided between the tube 24 and the spherical clamping.
  • the microwave fill level measuring device 40 with parabolic antenna 43a (see also FIG. 3a) and the alignment device 20 are mounted on a pivotable cover plate 54 of a manhole 55 in the lid area in FIGS. 5a and 5b a container (see also Fig. 1a and 1b).
  • the microwave fill level measuring device 40 which is connected to the spherical clamping device 23, is fastened to the cover plate 54 by the holding plate 26, which clamps the clamping device 23 against the flange 35 (see also FIG. 2).
  • the length of the tube 24 and the parabolic antenna 43a attached to it can be adjusted in the manhole 55 and the container by a suitable length of the tube 24 or by its displaceability in the spherical clamping 23 such that when the cover plate 54 is opened, as shown in FIG. 5b shows that the microwave fill level measuring device 40 together with its antenna can be pivoted out of the manhole 55.
  • the antenna can be aligned in the desired manner on the surface of the medium in the container by pivoting the spherical clamping 23 of the alignment device 20 (See also Fig. 1a), so that not horizontally arranged covers of a manhole can be taken into account.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Ausrichtvorrichtung (20), mit der auch bei ungünstiger Einbauverhältnissen am Behälter (10) ein Füllstandsmessgerät (16) derart auf dem Behälter (10) montiert und ausgerichtet werden kann, dass die Messstrecke (17) senkrecht auf der zu erfassenden Oberfläche (14) eines Mediums (13) steht. Die Ausrichtvorrichtung (20) ermöglicht das Schwenken des Messgeräts (16) bei sicherer Abdichtung zum Behälterinnern, bei dem die Ausrichtvorrichtung eine schwenkbare kugelförmige Einspannung, die am Behälter befestigbar ist, die eine Abdichtung gegenüber dem Inneren des Behälters umfasst.

Description

Ausrichtvorrichtung für ein Meßgerät
Die Erfindung betrifft eine Ausrichtvorrichtung für ein Füllstands- oder Grenzstands-Meßgerät.
Meßgeräte zur Bestimmung eines Füllstands oder Grenzstands eines Mediums in einem Behälter sind in einer Vielzahl verschiedener Ausführungen bekannt. So sind beispielsweise berührungslos arbeitende Füllstandsmeßgeräte erhältlich, die am, auf oder in einem Deckel des Behälters und oberhalb des maximal zu erwartenden Füllstands des Mediums im Behälter montiert sind. Quasi von oben senden diese berührungslos arbeitende Füllstandsmeßgeräte Meßsignale im Innern des Behälters zum Medium, an dessen Oberfläche diese Meßsignale reflektiert und zum Meßgerät zurückgeleitet werden. Aus den reflektierten Signalen oder deren Laufzeit kann der Abstand zwischen Mediumsoberfläche und Meßgerät bestimmt werden, woraus sich unter Berücksichtigung der Geometrie des Behälters der gesuchte Füllstand des Mediums ergibt. Bekannte Grenzstandsmeßgeräte sind meist an einer vorbestimmten Stelle oder Höhe in einer Seitenwand des Behälters so montiert, daß sie ins Innere des Behälters ragen und dort als sogenannter Grenzstandschalter eingesetzt werden. Wenn sie beispielsweise als Überfüllsicherung verwendet und dementsprechend an auf der Position des maximal zulässigen Füllstands im Behälter montiert werden, erzeugen sie, wenn sie vom Medium bedeckt werden, ein Schaltsignal, mit dem ein weiterer Zulauf des Mediums in den Behälter abgeschaltet oder unterbrochen wird. Wenn die Grenzstandsschalter beispielsweise als Pumpenschutz verwendet und dementsprechend an auf der Position des Mindestfüllstands im Behälter montiert werden, der nicht unterschritten werden soll, erzeugen sie, wenn sie vom Medium bedeckt werden, ein Schaltsignal, mit dem ein weiteres Abpumpen oder Abfließen des Mediums aus dem Behälter verhindert wird. Ein besonderes Problem tritt bei den genannten Meßgeräten zur Bestimmung eines Füllstands oder Grenzstands auf, die quasi von außen am Behälter montiert werden und deren Sensoren oder Wandler ins Innere des Behälters ragen. Bei einer ungünstigen Behälterform oder einer ungünstiger Montageposition des Meßgerätes ist derzeit nicht möglich, die Meßgeräte in Bezug auf den Meßort oder die notwendige Meßstrecke in gewünschter Weise zu positionieren bzw. auszurichten. Zwar sind Vorrichtungen bekannt, mit deren Hilfe ein oben beschriebenes Füllstandsmeßgerät ausgerichtet werden kann, aber bei diesen Vorrichtungen läßt sich nur ein sehr geringer Neigungswinkel des Meßgerätes einstellen und/oder sie sind gegenüber dem Innern des Behälters nicht abgedichtet.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine gegenüber dem Behälterinnern druckdichte Ausrichtvorrichtung für ein Füllstands- oder Grenzstands-Meßgerät zu schaffen, die es ermöglicht, das Meßgerät in gewünschter Weise zu positionieren und/oder auszurichten.
Diese Aufgabe wird nach der Erfindung gelöst durch eine Ausrichtvorrichtung für ein Meßgerät zur Bestimmung eines Füllstands oder Grenzstands eines Mediums in einem Behälter, bei dem die Ausrichtvorrichtung eine schwenkbare kugelförmigen Einspannung, die am Behälter befestigbar ist, und die eine Abdichtung gegenüber dem Innern des Behälters umfaßt.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Abdichtung eine rein metallische Dichtung.
Bei anderen bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung ist die Abdichtung eine Elastomer-Dichtung, beispielsweise eine O-Ring-Dichtung.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Ausrichtvorrichtung nach der Erfindung betrifft ein Füllstandsmeßgerät nach dem Ultraschall-Prinzip. Noch eine andere bevorzugte Ausführungsform der Ausrichtvorrichtung nach der Erfindung betrifft ein Grenzstands-Meßgerät nach dem Schwinggabel- Prinzip.
Bei einer weiteren bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß die Ausrichtvorrichtung ein Rohr umfaßt, das als Kabelführung dient.
Bei wieder anderen bevorzugten Ausführungen der Ausrichtvorrichtung nach der Erfindung ist die kugelförmige Einspannung auf dem Rohr angeordnet und/oder das Rohr in der kugelförmige Einspannung verschiebbar angeordnet.
Noch wieder eine weitere Ausführungsform der Erfindung betrifft eine Ausrichtvorrichtung, bei der endseitig am Rohr eine Anschlußvorrichtung für einen Antrieb und/oder einen Sensor des Füllstands-Meßgeräts angebracht ist.
Andere bevorzugte Ausführungsformen der Ausrichtvorrichtung nach der Erfindung betreffen ein Füllstands-Meßgerät nach dem Radar-Prinzip, insbesondere ein solches, bei dem ein Rohr der Ausrichtvorrichtung als Hohlleiter dient.
Bei noch einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Ausrichtvorrichtung nach der Erfindung ist vorgesehen, daß die kugelförmige Einspannung an einem Flansch an oder auf dem Behälter durch eine Halteplatte eingespannt ist.
Noch andere Ausführungsformen der Erfindung betreffen die Befestigung der kugelförmigen Einspannung der Ausrichtvorrichtung an einer ein Mannloch des Behälters verschließenden Abdeckplatte, die bei einer besonderen Ausführung vom Behälter fortschwenkbar ist. Die Erfindung wird nachfolgend anhand verschiedener Ausführungsbeispiele näher beschrieben und erläutert, wobei auf die beigefügte Zeichnung verwiesen wird. Dabei zeigen:
Fig. 1a eine schematische Gesamtdarstellung eines auf einem ersten Behälter montierten Füllstandsmeßgeräts mit einer Ausrichtvorrichtung nach der Erfindung; Fig. 1 b eine schematische Gesamtdarstellung eines auf einem zweiten Behälter montierten Füllstandsmeßgeräts mit einer Ausrichtvorrichtung nach der Erfindung;
Fig. 2 eine schematische perspektivische Seitenansicht eines Mikrowellen- Füllstandsmeßgeräts mit einer ersten bevorzugten Ausführungsform der Ausrichtvorrichtung nach der Erfindung mit einer Teil- Schnittdarstellung der Ausrichtvorrichtung und verschiedenen Antennen;
Fig. 3a eine perspektivische Seitenansicht eines Mikrowellen- Füllstandsmeßgeräts mit einer Ausrichtvorrichtung nach Fig. 2 mit einer Parabol-Antenne; Fig. 3b eine perspektivische Seitenansicht eines Mikrowellen- Füllstandsmeßgeräts mit einer Ausrichtvorrichtung nach Fig. 2 mit einer Stab-Antenne; Fig. 3c eine perspektivische Seitenansicht eines Mikrowellen- Füllstandsmeßgeräts mit einer Ausrichtvorrichtung nach Fig. 2 mit einer Hom-Antenne; Fig. 3d eine perspektivische Seitenansicht eines Mikrowellen- Füllstandsmeßgeräts mit einer Ausrichtvorrichtung nach Fig. 2 mit einer Planar-Antenne; Fig. 4 eine schematische perspektivische Seitenansicht eines Mikrowellen- Füllstandsmeßgeräts mit einer zweiten Ausführungsform der Ausrichtvorrichtung nach der Erfindung mit weiteren Meßgeräten;
Fig. 5a eine perspektivische Seitenansicht eines Mikrowellen- Füllstandsmeßgeräts mit einer Ausrichtvorrichtung nach Fig. 3a, die an einer Abdeckung eines Mannlochs eines Behälters montiert ist; und Fig. 5b eine perspektivische Seitenansicht eines Mikrowellen- Füllstandsmeßgeräts mit einer Ausrichtvorrichtung nach Fig. 5a mit aufgeklappter Abdeckung des Mannlochs.
Zur Vereinfachung sind gleiche Bauteile oder Baugruppen in den Figuren der Zeichnung mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Um auf einfache Weise die Verwendung der Erfindung und ihre Vorteile erläutern zu können, sind in den Fig.1a und 1b zwei verschiedene Behälter 1 und 10 dargestellt, auf denen jeweils ein Füllstandsmeßgerät 2 bzw. 16, beispielsweise Füllstandsmeßgeräte nach einem Laufzeitverfahren, montiert ist.
Beim ersten Behälter 1 handelt es bei dem hier dargestellten Beispiel um einen zylindrischen Behälter mit einem gewölbten Deckel 3, in dem sich ein erstes Medium 4 befindet, das, wie hier dargestellt, beispielsweise eine Flüssigkeit sein kann und dessen Füllstand mit dem hier als freistrahlendes Gerät dargestelltes erstes Füllstandsmeßgerät 2 gemessen wird. Das flüssige Medium 4 bildet im Behälter 1 eine horizontale Oberfläche 5, an der die Meßsignale, die vom Füllstandsmeßgerät 2 zum Medium 4 geschickt werden, reflektiert werden. Die reflektierten Signale werden vom Füllstandsmeßgerät 2 empfangen und dienen zur Bestimmung des Abstands zwischen Füllstandsmeßgerät 2 und Oberfläche 5, womit in Kenntnis der geometrischen Verhältnisse im Innern des Behälters 1 der gesuchte Füllstand des Mediums 4 im Behälter 1 bestimmt wird.
Ein Weg der Signale vom Füllstandsmeßgerät 2 zum Medium 4 und zurück wird in Fig. 1a durch eine strichlierte Linie veranschaulicht, die die Meßstrecke 6 wiedergibt. Bei dieser Art Behälter 1 mit einem gewölbten Deckel 3, wie in Fig. 1a dargestellt, kommt es häufig vor, daß bereits im Deckel 3 vorhandene Öffnungen, wie z.B. Mannlöcher 8 oder Stutzen für einen Einbau eines Füllstandsmeßgeräts 2 genutzt werden. Ist das Mannloch 8 oder der Stutzen durch eine geneigte Abdeckung 7 verschließbar, so wird meist das Füllstandsmeßgerät 2 daran befestigt.
•Wegen der gewünschten Genauigkeit der Messung ist es bei Medien 4 mit einer glatten Oberfläche 5 wichtig, daß die Signale senkrecht auf die Oberfläche 5 auftreffen. Um dies zu gewährleisten, läßt sich das Füllstandsmeßgerät 2 mittels einer erfindungsgemäßen Ausrichtvorrichtung 20 auf einer geneigten Abdeckung 7 eines Mannlochs 8 im gewölbten Deckel 3 des Behälters 1 so ausgerichtet werden, daß die Meßstrecke 6 lotrecht auf der Oberfläche 5 des Mediums 4 steht, wie es in Fig. 1a dargestellt ist.
Beim dem in Fig. 1b dargestellten Beispiel eines zweiten Behälters 10 handelt es bei um einen Behälter 10 mit einem flachen Deckel 11 und einem kegeligen unteren Teil 12. In einem solchen Behälter 10 wird häufig, wie Fig.
1b veranschaulicht, ein schüttfähiges zweites Medium 13 gelagert bzw. bevorratet, ein sogenanntes Schüttgut, beispielsweise Sand oder Zement. Bei diesem Medium 13 bildet sich in den meisten Fällen keine horizontale Oberfläche aus.
Auf dem flachen Deckel 11 ist auf einem dortigen Stutzen 15 ein zweites Füllstandsmeßgerät 16 befestigt. Das zweite Füllstandsmeßgerät 16 ist ähnlich dem ersten Füllstandsmeßgerät 2 in Fig. 1a wiederum als ein freistrahlendes Meßgerät nach dem Laufzeitverfahren dargestellt, mit dem der gesuchte Füllstand des zweiten Mediums 13 ähnlich wie mit dem ersten Füllstandsmeßgerät 2 bestimmt werden kann. Das Schüttgut-Medium 13 bildet im Behälter 10 keine horizontale Oberfläche sondern eine Oberfläche 14 in Form eines Schüttkegels aus.
Eine strichlierte Linie 17 veranschaulicht den Weg der Meßsignale zum Schüttkegel und damit die Meßstrecke. Bei solchen Schüttkegeln ist es empfehlenswert, wenn die Meßstrecke die kürzeste Entfernung vom Füllstandsmeßgerät 16 zum Medium 13 ist. Dies ist üblicherweise dann der Fall, wenn die Meßstrecke senkrecht auf einer Flanke des Schüttkegels steht. Um dies zu gewährleisten, läßt sich das zweite Füllstandsmeßgerät 16 mittels der bereits in Fig. 1 a vorgestellten erfindungsgemäßen Ausrichtvorrichtung 20 so ausgerichtet werden, daß die Meßstrecke 17 lotrecht auf der Oberfläche 14 des Mediums 13 steht, wie es in Fig. 1b dargestellt ist. Die an der Oberfläche 14 des Mediums 13 reflektierten Signale werden vom Füllstandsmeßgerät 16 empfangen und dienen zur Bestimmung der. In Kenntnis der geometrischen Verhältnisse im Innern des Behälters 10 und des vom Medium 13 üblicherweise gebildeten Schüttkegels wird der gesuchte Füllstand bestimmt.
Zum besseren Verständnis der Ausrichtvorrichtung 20 ist in Fig. 2 ein Mikrowellen-Füllstandsmeßgerät 40 mit einer ersten bevorzugten Ausführungsform der Ausrichtvorrichtung 20. Für das Mikrowellen- Füllstandsmeßgerät 40 sind zwei verschiedene Antennen angedeutet. Das Mikrowellen-Füllstandsmeßgerät 40 umfaßt ein Elektronikgehäuse 41 mit einem Anschlußteil 42 und eine Antenne 43 zum Abstrahlen und Empfangen der Meßsignale.
Die Ausrichtvorrichtung 20 umfaßt ein Anschlußstück 21 , das mit dem Anschlußteil 42 des Füllstandsmeßgeräts 40 verbunden ist. Am Anschlußstück 21 der Ausrichtvorrichtung 20 setzt eine schwenkbare kugelförmigen Einspannung 23 an, die in eine als Kugelsitz 22 ausgebildete Ausnehmung eines Flansches 35 eingesetzt ist. Der Kugelsitz 22 ist vorzugsweise eine durchgängige Bohrung im Flansch, bei der die Kante angeschrägt ist. Eine mögliche Ausführung eines solchen Kugelsitzes 22 ist im Querschnitt im Teilaufriß der Fig. 2 dargestellt. Eine ebenfalls mit einem Kugelsitz versehene Halteplatte 26 sitzt auf der schwenkbaren kugelförmigen Einspannung 23 und wird mittels Schrauben, von denen hier nur eine einzelne Schraube 27 dargestellt ist, so verspannt, daß die schwenkbare kugelförmige Einspannung 23 der Ausrichtvorrichtung 20 im Kugelsitz 22 gehalten wird. Das Anschlußstück 21 und die schwenkbare kugelförmige Einspannung 23 sind mit einer durchgängigen Bohrung versehen, in die ein Rohr 24 eingesetzt ist. Bei dem in Fig. 2 dargestellten Fall eines Mikrowellen- Füllstandsmeßgeräts 40 ist das Rohr 24 der Rundhohlleiter für die Mikrowellensignale und verbindet die Elektronik im Elektronikgehäuse 41 mit der Antenne 43. Beispielhaft sind in Fig. 2 als Antennenvarianten eine Parabolantenne 43a und eine Planarantenne 43b veranschaulicht, die jeweils mit dem Hohlleiter-Rohr 24 verbunden werden. In Fig. 2 ist im Anschiußstück 21 ausgehend eine nicht näher bezeichnete Ausnehmung in jenen Teil der schwenkbaren kugelförmige Einspannung 23 ausgeführt, die dem Elektronikgehäuse 41 zugewandt ist. In diese Ausnehmung ist eine Schraubenfeder 25 eingesetzt, die das Rohr 24 umgreift und die die kugelförmige Einspannung 23 gegen das Elektronikgehäuse 41 verspannt.
Bei der dargestellten besonderen Ausführungsform der Erfindung ist im Kugelsitz 22 ein Dichtringsitz eingearbeitet, in eine Abdichtung 28, beispielsweise eine Elastomer-Dichtung, vorzugsweise ein O-Ring, eingelegt ist. Diese Abdichtung 28 ermöglicht eine Abdichtung des Inneren des Behälters gegenüber der Atmosphäre. Besonders vorteilhaft ist eine solche Dichtung, wenn der Flansch 35 ein Schweißflansch ist, der in den
Behälterdeckel eingeschweißt wird. Andere Arten der Abdichtung sind ebenfalls denkbar. So kann beispielsweise auch eine rein metallische Dichtung verwendet werden.
Lösen der Schrauben 27 ermöglich, die Ausrichtvorrichtung 20, genauer gesagt: deren kugelförmige Einspannung 23, im Kugelsitz 22 zu schwenken und so die Antenne 43 des Füllstandsmeßgeräts 40 in der gewünschten Weise auszurichten.
Zur Verdeutlichung möglicher Konfigurationen des Mikrowellen- Füllstandsmeßgeräts 40 mit der Ausrichtvorrichtung 20 nach der Erfindung ist in den Fig. 3a, 3b, 3c und 3d ein Mikrowellen-Füllstandsmeßgerät 40 mit jeweils anderen Antennen 43 als perspektivische Gesamtansicht dargestellt. So zeigt Fig. 3a das Mikrowellen-Füllstandsmeßgeräts 40 mit einer Parabolantenne 43a. Deutlich erkennbar ist die Befestigung der kugelförmigen Einspannung 23 der Ausrichtvorrichtung 20 mittels Halteplatte 26 am Flansch 35. Deutlich erkennbar ist auch das Rohr 24, das als Hohlleiter dient.
In Fig. 3b ist noch einmal das Mikrowellen-Füllstandsmeßgerät 40 dargestellt, diesmal mit einer Stabantenne 43c, die bei dieser Ausführung direkt unterhalb des Flansches 35 angesetzt ist. Die Fig. 3c und 3d sind weitere Ausführungen des Mikrowellen-Füllstandsmeßgeräts 40 und der Ausrichtvorrichtung 20 dargestellt. Die Unterschiede liegen in den verwendeten Antennen, Hornantenne 43d in Fig. 3c und Planarantenne 43b in Fig. 3d, und den daraus folgenden Ausführungsformen der Ausrichtvorrichtung 20.
In Fig. 4 sind besondere Ausführungen von Geräten mit der Ausrichtvorrichtung 20 nach der Erfindung veranschaulicht. An ein Elektronikgehäuse 50 wird in oben im Text bereits beschriebenen Weise die Ausrichtvorrichtung 20 montieren, deren kugelförmige Einspannung 23 wiederum auf dem Flansch 35 durch die Halteplatte 26 gehalten wird.
Wahlweise kann an die Ausrichtvorrichtung 20 ein Grenzstandsdetektor 51 , beispielsweise ein Grenzstandsschalter nach dem Schwinggabel-Prinzip, oder ein kontinuierlich den Füllstand messender Ultraschall-Transmitter 52, der zusammen mit der entsprechenden Elektronik im Elektronikgehäuse 50 ein Ultraschall-Füllstandsmeßgerät bildet, angeschlossen werden.
Im Falle des Grenzstandsdetektors 51 dient das Rohr 24, das in der kugelförmige Einspannung 23 der Ausrichtvorrichtung 20 gelagert ist (siehe dazu auch Fig. 2), als Aufnahme eines Antriebs und/oder eines Sensors im Bereich der Schwinggabeln 53 sowie als Kabelführung für die elektrische Verbindung des Antriebs und/oder Sensors mit der Elektronik im Elektronikgehäuse 50. Im Falle des Ultraschall-Füllstandsmeßgerät 52 dient das Rohr 24 als Kabelführung für die elektrischen Verbindungskabel zur passenden Elektronik im Elektronikgehäuse 50. Es ist auf einfache Art möglich, das Rohr 24 in der kugelförmigen Einspannung 23 längsverschieblich zu lagern und eine geeignete Fixierung für das Rohr 24 vorzusehen. Es kann darüber hinaus auch eine Abdichtung zwischen dem Rohr 24 und der kugelförmigen Einspannung vorgesehen werden. Damit ist es bei geeigneter Länge des Rohres 24 mit der erfindungsgemäßen Ausrichtvorrichtung 20 möglich, die daran angeschlossenen Antenne bzw. Sensoren oder Detektoren nicht nur in eine gewünschte Position in Anweichung zur Lotrechten oder zum Behälterdeckel zu schwenken, sondern auch die "Eindringtiefe" und das Hineinragen der Antennen oder Sensoren in den Behälter einzustellen.
Zur weiteren Verdeutlichung der Anwendungsmöglichkeiten, die die Ausrichtvorrichtung 20 bietet, ist in Fig. 5a und 5b das Mikrowellen- Füllstandsmeßgerät 40 mit Parabolantenne 43a (siehe dazu auch Fig. 3a) und die Ausrichtvorrichtung 20 montiert auf einer schwenkbaren Abdeckplatte 54 eines Mannlochs 55 im Deckelbereich eines Behälters (siehe dazu auch Fig. 1a und 1b) dargestellt. Das Mikrowellen-Füllstandsmeßgerät 40, das mit der kugelförmigen Einspannung 23 verbunden ist, ist durch die Halteplatte 26, die die Einspannung 23 gegen den Flansch 35 verspannt (siehe dazu auch Fig. 2) und mittels Flansch 35 an der Abdeckplatte 54 befestigt. Durch geeignete Länge des Rohres 24 bzw. durch dessen Verschieblichkeit in der kugelförmigen Einspannung 23 kann das Erstreckung des Rohres 24 und der daran befestigten Parabolantenne 43a in das Mannloch 55 und den Behälter so eingestellt werden, daß beim Öffnen der Abdeckplatte 54, wie in Fig. 5b gezeigt, das Mikrowellen-Füllstandsmeßgerät 40 mitsamt seiner Antenne aus dem Mannloch 55 herausgeschwenkt werden kann. Für Wartungsarbeiten an der Antenne, wie zum Beispiel Beseitigen von Ansatz etc. ist die ein großer Vorteil. Darüber hinaus kann die Antenne durch Schwenken der kugelförmigen Einspannung 23 der Ausrichtvorrichtung 20 in der gewünschten Weise auf die Oberfläche des Mediums im Behälter ausgerichtet werden (siehe dazu auch Fig. 1a), so daß auch nicht horizontal angeordneten Abdeckungen eines Mannlochs Rechnung getragen werden kann.

Claims

Patentansprüche
1. Ausrichtvorrichtung (20) für ein Meßgerät (40; 51 , 52) zur Bestimmung eines Füllstands oder Grenzstands eines Mediums 4; 13) in einem Behälter (1 ; 10), dadurch gekennzeichnet, daß die Ausrichtvorrichtung (20) eine schwenkbare kugelförmigen Einspannung (23), die am Behälter (1 ; 10) befestigbar ist und die eine Abdichtung (28) gegenüber dem Innern des Behälters (1 ; 10) umfaßt.
2. Ausrichtvorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die Abdichtung (28) eine rein metallische Dichtung ist.
3. Ausrichtvorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die Abdichtung (28) eine Elastomer-Dichtung ist.
4. Ausrichtvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdichtung (28) eine O-Ring-Dichtung ist.
5. Ausrichtvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßgerät ein Füllstandsmeßgerät (52) nach dem Ultraschall-Prinzip ist.
6. Ausrichtvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßgerät ein Grenzstands-Meßgerät (51) nach dem Schwinggabel-Prinzip ist.
7. Ausrichtvorrichtung nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß sie ein Rohr (24) umfaßt, das als Kabelführung dient.
8. Ausrichtvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die kugelförmige Einspannung (23) auf dem Rohr (24) bzw. um das Rohr (24) herum angeordnet ist.
9. Ausrichtvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (24) in der kugelförmige Einspannung (23) verschiebbar angeordnet ist.
10. Ausrichtvorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß endseitig am Rohr (24) eine Anschlußvorrichtung für einen Antrieb und/oder einen Sensor des Füllstands-Meßgeräts angebracht ist.
11. Ausrichtvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßgerät ein Füllstands-Meßgerät (40) nach dem Mikrowellen-Prinzip ist.
12. Ausrichtvorrichtung nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, daß sie ein Rohr (24) umfaßt, das als Hohlleiter dient.
13. Ausrichtvorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die kugelförmige Einspannung (23) auf dem Rohr (24) angeordnet ist.
14. Ausrichtvorrichtung nach einem der vorgehenden Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die kugelförmige Einspannung (23) an einem Flansch (35) an oder auf dem Behälter durch eine Halteplatte (26) befestigt ist.
15. Ausrichtvorrichtung nach einem der vorgehenden Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die kugelförmige Einspannung (23) an einer ein Mannloch (8; 55) des Behälters verschließenden, Abdeckplatte (54) eingespannt ist.
16. Ausrichtvorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die kugelförmige Einspannung (23) mitsamt der Abdeckplatte (54) vom Behälter fortschwenkbar ist.
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