JP2726255B2 - 容器内の予め規定された充填面高さを検出しかつ/または監視するための装置 - Google Patents
容器内の予め規定された充填面高さを検出しかつ/または監視するための装置Info
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、容器内の予め規定
された充填面高さを検出しかつ/または監視するための
装置に関する。
された充填面高さを検出しかつ/または監視するための
装置に関する。
【0002】
【従来の技術】米国特許第5191316号明細書に
は、容器内の予め規定された充填面高さを検出しかつ/
または監視するための装置が開示されている。この公知
の装置の構成では、 (a)ハウジングが設けられており、 (b)容器内に突入していて、互いに間隔をおいてダイ
ヤフラムに固定された少なくとも2つの振動ロッドが設
けられており、 (c)縁部でハウジングに固く締付け固定されたダイヤ
フラムが設けられており、 (d)積層体状の変換器が設けられており、(d′)該
変換器が、前記振動ロッドの長手方向軸線方向に対して
横方向で前記振動ロッドに互いに逆向きの振動を発生さ
せるための、交流電圧によって励振可能な少なくとも1
つの圧電素子を有しており、(d′′)さらに前記変換
器が、機械的な振動を受信して、その振動を電気的な出
力信号に変換するための少なくとも1つの圧電素子を有
しており、(d′′′)前記変換器が、ダイヤフラム
の、振動ロッドとは反対の側に固定された締付けねじに
よって固定されており、この過程でダイヤフラムがプレ
ロード、つまり予負荷をかけられており、さらに前記変
換器が、積層体の両端部にそれぞれ1つの金属リングを
有しており、両金属リングのうちダイヤフラムに面した
金属リングには、押圧ピンが設けられていて、この押圧
ピンが、変換器によって生ぜしめられる積層体の高さ変
化をダイヤフラムへ伝達する。
は、容器内の予め規定された充填面高さを検出しかつ/
または監視するための装置が開示されている。この公知
の装置の構成では、 (a)ハウジングが設けられており、 (b)容器内に突入していて、互いに間隔をおいてダイ
ヤフラムに固定された少なくとも2つの振動ロッドが設
けられており、 (c)縁部でハウジングに固く締付け固定されたダイヤ
フラムが設けられており、 (d)積層体状の変換器が設けられており、(d′)該
変換器が、前記振動ロッドの長手方向軸線方向に対して
横方向で前記振動ロッドに互いに逆向きの振動を発生さ
せるための、交流電圧によって励振可能な少なくとも1
つの圧電素子を有しており、(d′′)さらに前記変換
器が、機械的な振動を受信して、その振動を電気的な出
力信号に変換するための少なくとも1つの圧電素子を有
しており、(d′′′)前記変換器が、ダイヤフラム
の、振動ロッドとは反対の側に固定された締付けねじに
よって固定されており、この過程でダイヤフラムがプレ
ロード、つまり予負荷をかけられており、さらに前記変
換器が、積層体の両端部にそれぞれ1つの金属リングを
有しており、両金属リングのうちダイヤフラムに面した
金属リングには、押圧ピンが設けられていて、この押圧
ピンが、変換器によって生ぜしめられる積層体の高さ変
化をダイヤフラムへ伝達する。
【0003】前記金属リングは、積層体の固定によって
生ぜしめられる面圧を圧電素子へ平行に伝達するために
働く。
生ぜしめられる面圧を圧電素子へ平行に伝達するために
働く。
【0004】このような公知の装置には、特に次のよう
な欠点がある。つまり最初に生ぜしめられる振動モー
ド、すなわち厚み振動が、振動ロッドを励振するために
利用される振動モード、すなわちたわみ振動には相当し
ていない。振動モードを変換するためには、比較的多数
の構成部材が必要である。
な欠点がある。つまり最初に生ぜしめられる振動モー
ド、すなわち厚み振動が、振動ロッドを励振するために
利用される振動モード、すなわちたわみ振動には相当し
ていない。振動モードを変換するためには、比較的多数
の構成部材が必要である。
【0005】ドイツ連邦共和国特許出願公開第3625
779号明細書には、容器内の予め規定された充填面高
さを検出するための別の装置が開示されている。この公
知の装置の構成では、 (a)ハウジングが設けられていて、このハウジング
が、軸線方向に延びた内孔を備えた中実のねじ込み部分
と、このねじ込み部分よりも薄い壁を備えた管状ハウジ
ング区分とから成っており、 (b)容器内に突入した内側の振動ロッドが設けられて
おり、 (c)前記内側の振動ロッドを同軸的に取り囲んで、容
器内に突入した外側の振動ロッドが設けられており、 (d)ハウジング内に縁部で締付け固定された第1のダ
イヤフラムが設けられており、この第1のダイヤフラム
に外側の振動ロッドが固定されており、 (e)第1のダイヤフラムに対して平行にハウジングの
内部に配置された第2のダイヤフラムが設けられてお
り、この第2のダイヤフラムに内側の振動ロッドが固定
されており、 (f)第2のダイヤフラムにたわみ振動を発生させ、か
つこの振動を受信して電気的な出力信号に変換するため
の手段が設けられており、(f′)第2のダイヤフラム
の振動が、直接に内側の振動ロッドへ伝達され、かつ間
接的にハウジングを介して第1のダイヤフラムへ伝達さ
れ、さらに第1のダイヤフラムから外側の振動ロッドへ
伝達され、この場合、両振動ロッドは、振動ロッドの長
手方向軸線に対して横方向で互いに逆向きの振動を実施
するようになっている。
779号明細書には、容器内の予め規定された充填面高
さを検出するための別の装置が開示されている。この公
知の装置の構成では、 (a)ハウジングが設けられていて、このハウジング
が、軸線方向に延びた内孔を備えた中実のねじ込み部分
と、このねじ込み部分よりも薄い壁を備えた管状ハウジ
ング区分とから成っており、 (b)容器内に突入した内側の振動ロッドが設けられて
おり、 (c)前記内側の振動ロッドを同軸的に取り囲んで、容
器内に突入した外側の振動ロッドが設けられており、 (d)ハウジング内に縁部で締付け固定された第1のダ
イヤフラムが設けられており、この第1のダイヤフラム
に外側の振動ロッドが固定されており、 (e)第1のダイヤフラムに対して平行にハウジングの
内部に配置された第2のダイヤフラムが設けられてお
り、この第2のダイヤフラムに内側の振動ロッドが固定
されており、 (f)第2のダイヤフラムにたわみ振動を発生させ、か
つこの振動を受信して電気的な出力信号に変換するため
の手段が設けられており、(f′)第2のダイヤフラム
の振動が、直接に内側の振動ロッドへ伝達され、かつ間
接的にハウジングを介して第1のダイヤフラムへ伝達さ
れ、さらに第1のダイヤフラムから外側の振動ロッドへ
伝達され、この場合、両振動ロッドは、振動ロッドの長
手方向軸線に対して横方向で互いに逆向きの振動を実施
するようになっている。
【0006】この公知の装置の欠点は、両ダイヤフラム
がハウジングに締付け固定されていることである。この
ような固定形式および機械的連結形式に基づき、振動を
発生させるためには極めて大きなエネルギが供給されな
ければならないので、実際には管状ハウジング区分全体
が各振動時に一緒に運動してしまう。
がハウジングに締付け固定されていることである。この
ような固定形式および機械的連結形式に基づき、振動を
発生させるためには極めて大きなエネルギが供給されな
ければならないので、実際には管状ハウジング区分全体
が各振動時に一緒に運動してしまう。
【0007】さらに、一体成形された振動ロッドを備え
たダイヤフラムにたわみ振動を発生させることも汎用さ
れており、この場合ダイヤフラムには圧電素子がたとえ
ば接着固定により直接に固定されている。しかし、この
ような固定形式は非常に敏感である。なぜならば、たと
えば両振動ロッドが間違って同じ向きで押し合わされて
しまうことによりダイヤフラムが過剰延伸されると、圧
電素子が破壊されるか、少なくとも圧電素子とダイヤフ
ラムとの間の電気的な結合および機械的な結合が損なわ
れるからである。この場合、圧電素子を交換するために
は、大きな手間が必要となる。
たダイヤフラムにたわみ振動を発生させることも汎用さ
れており、この場合ダイヤフラムには圧電素子がたとえ
ば接着固定により直接に固定されている。しかし、この
ような固定形式は非常に敏感である。なぜならば、たと
えば両振動ロッドが間違って同じ向きで押し合わされて
しまうことによりダイヤフラムが過剰延伸されると、圧
電素子が破壊されるか、少なくとも圧電素子とダイヤフ
ラムとの間の電気的な結合および機械的な結合が損なわ
れるからである。この場合、圧電素子を交換するために
は、大きな手間が必要となる。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、振動
を発生させる部材と、振動ロッドを備えたダイヤフラム
との間に直接的な機械的連結を有しており、しかも、圧
電素子によって生ぜしめられる振動モードが、振動ロッ
ドを励振するために使用される振動モードに相当してい
るような、容器内の予め規定された充填面高さを検出し
かつ/または監視するための頑丈な装置を提供すること
である。
を発生させる部材と、振動ロッドを備えたダイヤフラム
との間に直接的な機械的連結を有しており、しかも、圧
電素子によって生ぜしめられる振動モードが、振動ロッ
ドを励振するために使用される振動モードに相当してい
るような、容器内の予め規定された充填面高さを検出し
かつ/または監視するための頑丈な装置を提供すること
である。
【0009】
【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に本発明の構成では、ハウジングが設けられており、容
器内に突出した2つの振動ロッドが設けられており、前
記ハウジング内に縁部で固く締付け固定された第1のダ
イヤフラムが設けられており、この第1のダイヤフラム
に前記振動ロッドが互いに間隔をおいて固定されてお
り、前記ハウジングの内部に、第1のダイヤフラムに対
して平行に第2のダイヤフラムが配置されており、この
第2のダイヤフラムに、この第2のダイヤフラムにたわ
み振動を発生させ、かつこのたわみ振動を受信して電気
的な出力信号に変換するための円板形または環板形の唯
1つの圧電素子が配置されており、第2のダイヤフラム
の振動が、前記固定手段を介して直接に第1のダイヤフ
ラムへ伝達され、さらにこの第1のダイヤフラムから前
記振動ロッドへ伝達されて、振動ロッドが、この振動ロ
ッドの長手方向軸線に対して横方向で、互いに逆向きの
振動を実施するようにした。
に本発明の構成では、ハウジングが設けられており、容
器内に突出した2つの振動ロッドが設けられており、前
記ハウジング内に縁部で固く締付け固定された第1のダ
イヤフラムが設けられており、この第1のダイヤフラム
に前記振動ロッドが互いに間隔をおいて固定されてお
り、前記ハウジングの内部に、第1のダイヤフラムに対
して平行に第2のダイヤフラムが配置されており、この
第2のダイヤフラムに、この第2のダイヤフラムにたわ
み振動を発生させ、かつこのたわみ振動を受信して電気
的な出力信号に変換するための円板形または環板形の唯
1つの圧電素子が配置されており、第2のダイヤフラム
の振動が、前記固定手段を介して直接に第1のダイヤフ
ラムへ伝達され、さらにこの第1のダイヤフラムから前
記振動ロッドへ伝達されて、振動ロッドが、この振動ロ
ッドの長手方向軸線に対して横方向で、互いに逆向きの
振動を実施するようにした。
【0010】
【発明の効果】本発明の利点は、圧電素子ならびに2つ
のダイヤフラムにたわみ振動が発生させられる点にあ
る。したがって、厚み振動をたわみ振動に変換すること
は不要となる。
のダイヤフラムにたわみ振動が発生させられる点にあ
る。したがって、厚み振動をたわみ振動に変換すること
は不要となる。
【0011】本発明の別の利点は、両ダイヤフラムが直
接に機械的に連結されていることに基づき、振動エネル
ギの損失の少ない伝達が行われることにある。
接に機械的に連結されていることに基づき、振動エネル
ギの損失の少ない伝達が行われることにある。
【0012】本発明のさらに別の利点は、極めて小さな
振動エネルギしかハウジングに伝達されない点にある。
なぜならば、第1のダイヤフラムがハウジングに固く締
付け固定されていて、第2のダイヤフラムから第1のダ
イヤフラムへの振動エネルギの伝達がハウジングを介し
て行われないからである。
振動エネルギしかハウジングに伝達されない点にある。
なぜならば、第1のダイヤフラムがハウジングに固く締
付け固定されていて、第2のダイヤフラムから第1のダ
イヤフラムへの振動エネルギの伝達がハウジングを介し
て行われないからである。
【0013】本発明の有利な構成では、固定手段が、第
2のダイヤフラムに一体成形されていて、かつ第1のダ
イヤフラムに載置されている連結リングと、第1のダイ
ヤフラムの中心に固定された締付けねじとから形成され
ており、この締付けねじがハウジング内部へ突入してい
て、第2のダイヤフラムと圧電素子とを貫通しており、
この締付けねじとナットとの協働により第2のダイヤフ
ラムが第1のダイヤフラムに固定されている。ナットの
代わりに第2のダイヤフラムが雌ねじ山を有していても
よく、その場合、この雌ねじ山によって第2のダイヤフ
ラムは締付けねじに螺合されている。
2のダイヤフラムに一体成形されていて、かつ第1のダ
イヤフラムに載置されている連結リングと、第1のダイ
ヤフラムの中心に固定された締付けねじとから形成され
ており、この締付けねじがハウジング内部へ突入してい
て、第2のダイヤフラムと圧電素子とを貫通しており、
この締付けねじとナットとの協働により第2のダイヤフ
ラムが第1のダイヤフラムに固定されている。ナットの
代わりに第2のダイヤフラムが雌ねじ山を有していても
よく、その場合、この雌ねじ山によって第2のダイヤフ
ラムは締付けねじに螺合されている。
【0014】本発明の別の有利な構成では、固定手段
が、第2のダイヤフラムに位置していて、かつハウジン
グの雌ねじ山にねじ込まれた雄ねじ山と、第2のダイヤ
フラムの中心部で、第1のダイヤフラムに面した側に一
体成形された突き棒とから形成されており、第1のダイ
ヤフラムがプレロード、つまり予負荷をかけられる程度
にまで第2のダイヤフラムがハウジングにねじ込まれて
いる。
が、第2のダイヤフラムに位置していて、かつハウジン
グの雌ねじ山にねじ込まれた雄ねじ山と、第2のダイヤ
フラムの中心部で、第1のダイヤフラムに面した側に一
体成形された突き棒とから形成されており、第1のダイ
ヤフラムがプレロード、つまり予負荷をかけられる程度
にまで第2のダイヤフラムがハウジングにねじ込まれて
いる。
【0015】本発明のさらに別の構成では、圧電素子が
3つの電極を有しており、ハウジングに接続された第1
の電極が、圧電素子の、円形のまたは円環形の第1の面
に配置されており、交流電圧源に接続された第2の電極
が、圧電素子の、円形または円環形の第2の面に配置さ
れていて、出力信号を送出するために働く第3の電極
は、圧電素子の、円形または円環形の第2の面に配置さ
れている。
3つの電極を有しており、ハウジングに接続された第1
の電極が、圧電素子の、円形のまたは円環形の第1の面
に配置されており、交流電圧源に接続された第2の電極
が、圧電素子の、円形または円環形の第2の面に配置さ
れていて、出力信号を送出するために働く第3の電極
は、圧電素子の、円形または円環形の第2の面に配置さ
れている。
【0016】本発明による装置の組み込まれた状態にお
いて、振動ロッドが容器の充填物によって覆われている
と、振動ロッドの振動は減衰される。したがって、シス
テム全体の共振周波数および振動ロッドの振幅が変化す
る。電気的な出力信号は電子評価装置に供給される。共
振周波数および/または振幅が規定の基準値よりも下に
低下すると、このことは電子評価装置によって検知され
て、表示されかつ/または切換過程を発動するために使
用される。
いて、振動ロッドが容器の充填物によって覆われている
と、振動ロッドの振動は減衰される。したがって、シス
テム全体の共振周波数および振動ロッドの振幅が変化す
る。電気的な出力信号は電子評価装置に供給される。共
振周波数および/または振幅が規定の基準値よりも下に
低下すると、このことは電子評価装置によって検知され
て、表示されかつ/または切換過程を発動するために使
用される。
【0017】
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を図面
につき詳しく説明する。
につき詳しく説明する。
【0018】図1には、本発明と公知先行技術との差異
を明確にするために重要となる装置部分だけが縦断面図
で示されている。この装置は、回転対称的な金属性のハ
ウジング1を有している。ハウジング1は、たとえば、
このハウジングに雄ねじ山が一体成形されていることに
より、容器(図示せず)の開口部に固定されている。こ
の雄ねじ山は容器にねじ込まれるようになっている。ハ
ウジング1は容器に面した側の端部に第1のダイヤフラ
ム2を有している。この第1のダイヤフラム2には、容
器内に突入した2つの振動ロッド3,4が、それぞれ端
部側で、かつ互いに間隔をおいて固く結合されている。
第1のダイヤフラム2と、振動ロッド3,4と、ハウジ
ング1の、第1のダイヤフラム2に直に隣接した少なく
とも1つの区分とは、唯1つの鋳造物から成っていると
有利である。別のハウジング区分(図示せず)は、ハウ
ジング1の本体に、たとえば溶接により固く結合されて
いる。
を明確にするために重要となる装置部分だけが縦断面図
で示されている。この装置は、回転対称的な金属性のハ
ウジング1を有している。ハウジング1は、たとえば、
このハウジングに雄ねじ山が一体成形されていることに
より、容器(図示せず)の開口部に固定されている。こ
の雄ねじ山は容器にねじ込まれるようになっている。ハ
ウジング1は容器に面した側の端部に第1のダイヤフラ
ム2を有している。この第1のダイヤフラム2には、容
器内に突入した2つの振動ロッド3,4が、それぞれ端
部側で、かつ互いに間隔をおいて固く結合されている。
第1のダイヤフラム2と、振動ロッド3,4と、ハウジ
ング1の、第1のダイヤフラム2に直に隣接した少なく
とも1つの区分とは、唯1つの鋳造物から成っていると
有利である。別のハウジング区分(図示せず)は、ハウ
ジング1の本体に、たとえば溶接により固く結合されて
いる。
【0019】第1のダイヤフラム2の外縁部はハウジン
グ内部に面した側で、環状段部21を有している。これ
によって、第1のダイヤフラム2の剛性度は増大され、
この第1のダイヤフラム2は固く締付け固定されてい
る。したがって、ハウジング1には極めて小さな振動エ
ネルギしか伝達されない。
グ内部に面した側で、環状段部21を有している。これ
によって、第1のダイヤフラム2の剛性度は増大され、
この第1のダイヤフラム2は固く締付け固定されてい
る。したがって、ハウジング1には極めて小さな振動エ
ネルギしか伝達されない。
【0020】ハウジング1の内部には、たとえば環板形
の第2のダイヤフラム6が配置されており、この第2の
ダイヤフラム6は第1のダイヤフラム2に対して平行に
配置されており、この第2のダイヤフラム6の縁部には
管状の連結リング61が縁部と面一に一体成形されてい
る。連結リング61の自由端部62は、管内部に向かっ
て斜めに面取りされており、これにより連結リング61
は外側の環状縁部63だけで第1のダイヤフラム2に載
置されている。
の第2のダイヤフラム6が配置されており、この第2の
ダイヤフラム6は第1のダイヤフラム2に対して平行に
配置されており、この第2のダイヤフラム6の縁部には
管状の連結リング61が縁部と面一に一体成形されてい
る。連結リング61の自由端部62は、管内部に向かっ
て斜めに面取りされており、これにより連結リング61
は外側の環状縁部63だけで第1のダイヤフラム2に載
置されている。
【0021】第2のダイヤフラム6と連結リング61と
は導電性の材料、たとえばステンレス鋼のような適当な
金属から成っている。
は導電性の材料、たとえばステンレス鋼のような適当な
金属から成っている。
【0022】第2のダイヤフラム6には環板形の圧電素
子7が、たとえば接着固定またはろう接固定により固定
されている。この圧電素子7は第2のダイヤフラム6に
面する側に、環板形の第1の電極71を有しており、こ
の第1の電極71は電気的に圧電素子7を第2のダイヤ
フラム6に接続し、さらに連結リング61と第1のダイ
ヤフラム2とを介してハウジング1に接続している。圧
電素子7の、第2のダイヤフラム6とは反対の側の環板
面には、第2の電極72と第3の電極73とが配置され
ている。第2の電極72はリード線721を介して交流
電圧源(図示せず)に接続することができる。第3の電
極は別のリード線731を介して電子評価装置(図示せ
ず)に接続することができる。
子7が、たとえば接着固定またはろう接固定により固定
されている。この圧電素子7は第2のダイヤフラム6に
面する側に、環板形の第1の電極71を有しており、こ
の第1の電極71は電気的に圧電素子7を第2のダイヤ
フラム6に接続し、さらに連結リング61と第1のダイ
ヤフラム2とを介してハウジング1に接続している。圧
電素子7の、第2のダイヤフラム6とは反対の側の環板
面には、第2の電極72と第3の電極73とが配置され
ている。第2の電極72はリード線721を介して交流
電圧源(図示せず)に接続することができる。第3の電
極は別のリード線731を介して電子評価装置(図示せ
ず)に接続することができる。
【0023】図2は、圧電素子7の、ダイヤフラムとは
反対の側を示す平面図である。第2の電極72は、優角
(180゜よりも大きく360゜よりも小さい角度)の
円環セグメントを形成している。第3の電極は、鋭角の
円セグメントを形成している。両電極72,73の間に
接触は存在しない。両電極72,73の配置の対称軸線
75は、矢印76,77で示された振動ロッドの変位方
向に対して直角に延びている。
反対の側を示す平面図である。第2の電極72は、優角
(180゜よりも大きく360゜よりも小さい角度)の
円環セグメントを形成している。第3の電極は、鋭角の
円セグメントを形成している。両電極72,73の間に
接触は存在しない。両電極72,73の配置の対称軸線
75は、矢印76,77で示された振動ロッドの変位方
向に対して直角に延びている。
【0024】第1のダイヤフラム2の中心には、ハウジ
ング内部に突入した締付けねじ5が固定されている。図
1に示した実施例では、締付けねじ5は円板形の段部2
2に溶接されており、この段部は、第1のダイヤフラム
2の中心に一体成形されている。前記段部22は、薄
い、つまり敏感なダイヤフラム2を溶接過程時に保護す
る。締付けねじ5は、第2のダイヤフラム6と圧電素子
7とを貫通している。締付けねじ5とハウジング1との
間に機械的な接触は存在しない。第2のダイヤフラムを
押圧するように締付けねじ5に螺合されたナット51に
より、第1のダイヤフラム2は僅かにプレロード、つま
り予負荷をかけられており、連結リング61の環状縁部
63は第1のダイヤフラム2の環状段部21に食い込ん
でいる。ナット51と、2つの電極72,73との間に
電気的な接触は存在しない。圧電素子7の中心に設けら
れた開口部には、絶縁リング8が設けられている。この
絶縁リング8は、たとえば開口部に接着固定されたプラ
スチックリングである。
ング内部に突入した締付けねじ5が固定されている。図
1に示した実施例では、締付けねじ5は円板形の段部2
2に溶接されており、この段部は、第1のダイヤフラム
2の中心に一体成形されている。前記段部22は、薄
い、つまり敏感なダイヤフラム2を溶接過程時に保護す
る。締付けねじ5は、第2のダイヤフラム6と圧電素子
7とを貫通している。締付けねじ5とハウジング1との
間に機械的な接触は存在しない。第2のダイヤフラムを
押圧するように締付けねじ5に螺合されたナット51に
より、第1のダイヤフラム2は僅かにプレロード、つま
り予負荷をかけられており、連結リング61の環状縁部
63は第1のダイヤフラム2の環状段部21に食い込ん
でいる。ナット51と、2つの電極72,73との間に
電気的な接触は存在しない。圧電素子7の中心に設けら
れた開口部には、絶縁リング8が設けられている。この
絶縁リング8は、たとえば開口部に接着固定されたプラ
スチックリングである。
【0025】第2のダイヤフラム6の中心に設けられた
雌ねじ山によってもナット51の機能を満たすことがで
きる。その場合、この雌ねじ山により第2のダイヤフラ
ム6は締付けねじ5に螺合されている。
雌ねじ山によってもナット51の機能を満たすことがで
きる。その場合、この雌ねじ山により第2のダイヤフラ
ム6は締付けねじ5に螺合されている。
【0026】圧電素子7は、軸線方向に分極化を有して
いる。圧電素子7は、軸線方向で印加される電圧差に応
じてその厚さを変化させる。交流電圧が印加されると、
厚さが振動する。厚さが増大すると、圧電素子7の直径
は減少する。厚さが減少すると、対応して直径は拡大す
る。
いる。圧電素子7は、軸線方向で印加される電圧差に応
じてその厚さを変化させる。交流電圧が印加されると、
厚さが振動する。厚さが増大すると、圧電素子7の直径
は減少する。厚さが減少すると、対応して直径は拡大す
る。
【0027】圧電素子7のこの振動特性に基づき、この
圧電素子7が装置に組み込まれている状態においては、
電圧差により、圧電素子7と第2のダイヤフラム6とに
よって形成された複合エレメントのたわみが生ぜしめら
れ、この場合、圧電素子7と第2のダイヤフラム6との
間の固定面の大きさは一定に維持される。
圧電素子7が装置に組み込まれている状態においては、
電圧差により、圧電素子7と第2のダイヤフラム6とに
よって形成された複合エレメントのたわみが生ぜしめら
れ、この場合、圧電素子7と第2のダイヤフラム6との
間の固定面の大きさは一定に維持される。
【0028】圧電素子7の直径の拡大を生ぜしめる方向
で電圧差が生じると、たわみの中心、すなわち固定面に
対する複数の垂直線により形成される少なくとも1つの
交点は、圧電素子7の、ダイヤフラムに面する側に位置
する。圧電素子7の直径の減少を生ぜしめる方向で電圧
差が生じると、たわみの中心は圧電素子7の、ダイヤフ
ラムとは反対の側に位置する。
で電圧差が生じると、たわみの中心、すなわち固定面に
対する複数の垂直線により形成される少なくとも1つの
交点は、圧電素子7の、ダイヤフラムに面する側に位置
する。圧電素子7の直径の減少を生ぜしめる方向で電圧
差が生じると、たわみの中心は圧電素子7の、ダイヤフ
ラムとは反対の側に位置する。
【0029】交流電圧が圧電素子7に印加されると、前
記複合エレメントは、振腹が複合エレメントの中心に位
置するたわみ振動を行う。このたわみ振動は、締付けね
じ5と連結リング61とによって第1のダイヤフラムに
伝達される。第1のダイヤフラム2と第2のダイヤフラ
ム6とは、同相振動を実施する。
記複合エレメントは、振腹が複合エレメントの中心に位
置するたわみ振動を行う。このたわみ振動は、締付けね
じ5と連結リング61とによって第1のダイヤフラムに
伝達される。第1のダイヤフラム2と第2のダイヤフラ
ム6とは、同相振動を実施する。
【0030】振動エネルギは、直接に所望の振動モー
ド、すなわちたわみ振動を発生させるために使用され
る。この振動を発生させるためには、唯1つの圧電素子
で十分となる。
ド、すなわちたわみ振動を発生させるために使用され
る。この振動を発生させるためには、唯1つの圧電素子
で十分となる。
【0031】第1のダイヤフラム2のたわみ振動によ
り、第1のダイヤフラムに固定された振動ロッド3,4
は、振動ロッドの長手方向軸線に対して横方向で、互い
に逆向きの振動を実施する。このような互いに逆向きの
振動に基づき、各振動ロッドによって第1のダイヤフラ
ム2に加えられる交番力は相殺される。これによって、
締付け固定部は低い機械的負荷しか受けず、また振動エ
ネルギはハウジング1に伝達されない。
り、第1のダイヤフラムに固定された振動ロッド3,4
は、振動ロッドの長手方向軸線に対して横方向で、互い
に逆向きの振動を実施する。このような互いに逆向きの
振動に基づき、各振動ロッドによって第1のダイヤフラ
ム2に加えられる交番力は相殺される。これによって、
締付け固定部は低い機械的負荷しか受けず、また振動エ
ネルギはハウジング1に伝達されない。
【0032】さらに、本発明による装置は、振動ロッド
3,4の間違った押し合わせに対しても極めて安定的で
ある。圧電素子7と第2のダイヤフラム6との間の固定
面には付加的な機械的応力が生じない。なぜならば、連
結リング61が、第1のダイヤフラム2に単に載置され
ているに過ぎないからである。
3,4の間違った押し合わせに対しても極めて安定的で
ある。圧電素子7と第2のダイヤフラム6との間の固定
面には付加的な機械的応力が生じない。なぜならば、連
結リング61が、第1のダイヤフラム2に単に載置され
ているに過ぎないからである。
【0033】この装置の組立は極めて簡単である。なぜ
ならば、第2のダイヤフラム6を締付けねじ5に装着
し、ナット51を締め付けるだけで済むからである。
ならば、第2のダイヤフラム6を締付けねじ5に装着
し、ナット51を締め付けるだけで済むからである。
【0034】さらに、複合エレメントはいつでも簡単に
交換することができる。
交換することができる。
【0035】図3には、第2実施例による装置の主要な
構成部分が縦断面図で示されている。第2実施例による
装置は単に、第2のダイヤフラムを第1のダイヤフラム
に固定するための固定手段の構成の点でのみ図1に示し
た第1実施例とは異なっている。
構成部分が縦断面図で示されている。第2実施例による
装置は単に、第2のダイヤフラムを第1のダイヤフラム
に固定するための固定手段の構成の点でのみ図1に示し
た第1実施例とは異なっている。
【0036】円板形の第2のダイヤフラム6′の中心で
は、第1のダイヤフラム2に面する側に突き棒65が一
体成形されている。第2のダイヤフラム6′は、ハウジ
ング1に設けられた雌ねじ山11にねじ込まれる雄ねじ
山64を有しており、この場合、この第2のダイヤフラ
ム6′は、第1のダイヤフラム2が僅かにプレロード、
つまり予負荷をかけられる程度までハウジング1内にね
じ込まれる。
は、第1のダイヤフラム2に面する側に突き棒65が一
体成形されている。第2のダイヤフラム6′は、ハウジ
ング1に設けられた雌ねじ山11にねじ込まれる雄ねじ
山64を有しており、この場合、この第2のダイヤフラ
ム6′は、第1のダイヤフラム2が僅かにプレロード、
つまり予負荷をかけられる程度までハウジング1内にね
じ込まれる。
【0037】この第2実施例では、円板形の圧電素子
7′が使用される。円板形の圧電素子7′は、環板形の
圧電素子よりも廉価で、しかも僅かに頑丈である。図1
の第1実施例で使用される環板形もしくは円環セグメン
ト形の電極71,72の代わりに、第2実施例では円板
形もしくは円セグメント形の電極71′,72′が使用
されている。
7′が使用される。円板形の圧電素子7′は、環板形の
圧電素子よりも廉価で、しかも僅かに頑丈である。図1
の第1実施例で使用される環板形もしくは円環セグメン
ト形の電極71,72の代わりに、第2実施例では円板
形もしくは円セグメント形の電極71′,72′が使用
されている。
【0038】図1に示した第1実施例で必要とされてい
る、圧電素子7と電極72,73とを締付けねじ5に対
して絶縁するための絶縁リング8は不要となる。
る、圧電素子7と電極72,73とを締付けねじ5に対
して絶縁するための絶縁リング8は不要となる。
【0039】生ぜしめられる振動のモードは、図1の装
置の場合の振動と同一である。しかし、振動は突き棒6
5によってしか伝達されない。第2のダイヤフラム6′
は、ねじ結合によってハウジング1内に固く締付け固定
されているので、極めて小さな振動エネルギしかハウジ
ング1によって吸収されない。このために、ハウジング
壁は、第2のダイヤフラム6よりもはるかに高い機械的
な剛性度を有している。ハウジングからの振動の遮断
は、第1のダイヤフラム2に一体成形された環状段部2
1によって付加的に助成される。
置の場合の振動と同一である。しかし、振動は突き棒6
5によってしか伝達されない。第2のダイヤフラム6′
は、ねじ結合によってハウジング1内に固く締付け固定
されているので、極めて小さな振動エネルギしかハウジ
ング1によって吸収されない。このために、ハウジング
壁は、第2のダイヤフラム6よりもはるかに高い機械的
な剛性度を有している。ハウジングからの振動の遮断
は、第1のダイヤフラム2に一体成形された環状段部2
1によって付加的に助成される。
【図1】本発明の第1実施例を示す縦断面図である。
【図2】図1に示した圧電素子における電極の配置形式
を示す平面図である。
を示す平面図である。
【図3】本発明の第2実施例を示す縦断面図である。
1 ハウジング、 2 第1のダイヤフラム、 3,4
振動ロッド、 5締付けねじ、 6 第2のダイヤフ
ラム、 7 圧電素子、 8 絶縁リング、21 環状
段部、 22 段部、 51 ナット、 61 連結リ
ング、 62 自由端部、 63 環状縁部、 64
雄ねじ山、 65 突き棒、71,71′,72,7
2′,73 電極、 75 対称軸線、 76,77
矢印、721,731 リード線
振動ロッド、 5締付けねじ、 6 第2のダイヤフ
ラム、 7 圧電素子、 8 絶縁リング、21 環状
段部、 22 段部、 51 ナット、 61 連結リ
ング、 62 自由端部、 63 環状縁部、 64
雄ねじ山、 65 突き棒、71,71′,72,7
2′,73 電極、 75 対称軸線、 76,77
矢印、721,731 リード線
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ゼルガイ ロパティン ドイツ連邦共和国 レーラッハ フライ ブルガー シュトラーセ 321−アー
Claims (5)
- 【請求項1】 容器内の予め規定された充填面高さを検
出しかつ/または監視するための装置であって、 (a)ハウジング(1)が設けられており、 (b)容器内に突入した2つの振動ロッド(3,4)が
設けられており、 (c)前記ハウジング(1)内に縁部で固く締付け固定
された第1のダイヤフラム(2)が設けられており、該
第1のダイヤフラム(2)に前記振動ロッド(3,4)
が互いに間隔をおいて固定されており、 (d)前記ハウジング(1)の内部に、第1のダイヤフ
ラム(2)に対して平行に第2のダイヤフラム(6,
6′)が配置されており、 (e)該第2のダイヤフラム(6,6′)の縁部と中心
部とに固定手段が配置されており、該固定手段を介し
て、第2のダイヤフラム(6,6′)が第1のダイヤフ
ラム(2)に直接に機械的に連結されており、 (f)第2のダイヤフラム(6,6′)に、該第2のダ
イヤフラム(6,6′)にたわみ振動を発生させ、かつ
該たわみ振動を受信して電気的な出力信号に変換するた
めの円板形または環板形の唯1つの圧電素子(7,
7′)が配置されており、 (f′)第2のダイヤフラム(6,6′)の振動が、前
記固定手段を介して直接に第1のダイヤフラム(2)へ
伝達され、さらに該第1のダイヤフラムから前記振動ロ
ッド(3,4)へ伝達されて、該振動ロッド(3,4)
が、該振動ロッドの長手方向軸線に対して横方向で、互
いに逆向きの振動を実施するようになっていることを特
徴とする、容器内の予め規定された充填面高さを検出し
かつ/または監視するための装置。 - 【請求項2】 前記固定手段が、第2のダイヤフラム
(6)に一体成形されていて、かつ第1のダイヤフラム
(2)に載置されている連結リング(61)と、第1の
ダイヤフラム(2)の中心に固定された締付けねじ
(5)とから形成されており、該締付けねじ(5)が、
ハウジング(1)の内部へ突入していて、第2のダイヤ
フラム(6)と圧電素子(7)とを貫通しており、前記
締付けねじ(5)と、該締付けねじ(5)と協働するナ
ット(51)とを介して、第2のダイヤフラム(6)が
第1のダイヤフラム(2)に固定されている、請求項1
記載の装置。 - 【請求項3】 前記固定手段が、第2のダイヤフラム
(6)に一体成形されていて、かつ第1のダイヤフラム
(2)に載置されている連結リング(61)と、第1の
ダイヤフラムの中心に固定された締付けねじ(5)とか
ら形成されており、該締付けねじ(5)が、ハウジング
(1)の内部へ突入していて、第2のダイヤフラム
(6)と圧電素子(7)とを貫通しており、さらに、第
2のダイヤフラム(6)が、その中心部に雌ねじ山を有
していて、該雌ねじ山が前記締付けねじ(5)と螺合さ
れている、請求項1記載の装置。 - 【請求項4】 前記固定手段が、第2のダイヤフラム
(6′)に位置していて、かつハウジング(1)の雌ね
じ山(11)にねじ込まれた雄ねじ山(64)と、第2
のダイヤフラム(6′)の中心部で第1のダイヤフラム
(2)に面した側に一体成形された突き棒とから形成さ
れており、さらに、第1のダイヤフラム(2)がプレロ
ード、つまり予負荷をかけられる程度にまで第2のダイ
ヤフラム(6)がハウジング(1)にねじ込まれてい
る、請求項1記載の装置。 - 【請求項5】 圧電素子(7,7′)が3つの電極(7
1,71′,72,72′,73)を有しており、 (a)ハウジング(1)に接続された第1の電極(7
1,71′)が、圧電素子(7,7′)の、円形のまた
は円環形の第1の面に配置されており、 (b)交流電圧源に接続された第2の電極(72,7
2′)が、圧電素子(7,7′)の、円形のまたは円環
形の第2の面に配置されており、 (c)出力信号を送出するために働く第3の電極(7
3)が、圧電素子(7,7′)の、円形のまたは円環形
の第2の面に配置されている、請求項1記載の装置。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19523461.8 | 1995-06-28 | ||
DE19523461A DE19523461C1 (de) | 1995-06-28 | 1995-06-28 | Vorrichtung zur Feststellung und/oder Überwachung eines vorbestimmten Füllstandes in einem Behälter |
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Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0915023A JPH0915023A (ja) | 1997-01-17 |
JP2726255B2 true JP2726255B2 (ja) | 1998-03-11 |
Family
ID=7765442
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
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Country | Link |
---|---|
US (1) | US5815079A (ja) |
EP (1) | EP0751380B1 (ja) |
JP (1) | JP2726255B2 (ja) |
CA (1) | CA2175303C (ja) |
DE (2) | DE19523461C1 (ja) |
HU (1) | HU221216B1 (ja) |
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DE59712748D1 (de) * | 1997-04-30 | 2006-11-23 | Endress & Hauser Gmbh & Co Kg | Vorrichtung zur Feststellung und/oder Überwachung eines vorbestimmten Füllstands in einem Behälter |
US5969621A (en) * | 1997-04-30 | 1999-10-19 | Endress + Hauser Gmbh + Co. | Apparatus for establishing and/or monitoring a predetermined filling level in a container |
EP0985916B1 (de) * | 1998-09-09 | 2007-07-18 | Endress + Hauser GmbH + Co. KG | Vorrichtung zur Feststellung und/oder Überwachung eines vorbestimmten Füllstandes in einem Behälter |
DE10014724A1 (de) * | 2000-03-24 | 2001-09-27 | Endress Hauser Gmbh Co | Verfahren und Vorrichtung zur Feststellung und/oder Überwachung des Füllstandes eines Mediums in einem Behälter |
DE10243430B4 (de) * | 2002-09-18 | 2008-06-12 | Endress + Hauser Gmbh + Co. Kg | Vorrichtung zum Modifizieren der schwingfähigen Elemente eines Vibrationsdetektors |
DE102005044725B4 (de) * | 2005-09-19 | 2014-06-26 | Endress + Hauser Gmbh + Co. Kg | Membranschwinger zur Bestimmung und/oder Überwachung einer Prozessgröße eines Mediums in einem Behälter |
US8591198B2 (en) | 2007-05-22 | 2013-11-26 | Metropolitan Industries, Inc. | Strain gauge pump control switch |
DE102007041349A1 (de) * | 2007-08-30 | 2009-03-05 | Vega Grieshaber Kg | Füllstandsmessvorrichtung zum Bestimmen und/oder Überwachen eines Füllstandes |
US8380307B2 (en) * | 2008-03-18 | 2013-02-19 | Biotronik Crm Patent Ag | Switch polarity pacing to improve cardiac resynchronization therapy |
WO2013021235A1 (en) * | 2011-08-05 | 2013-02-14 | Nokia Corporation | A transducer apparatus comprising two membranes. |
DE102014101372B4 (de) | 2014-02-04 | 2015-10-08 | Vega Grieshaber Kg | Vibrationssensor mit geklebtem Antrieb |
DE102014118393A1 (de) | 2014-12-11 | 2016-06-16 | Endress + Hauser Gmbh + Co. Kg | Vorrichtung und ein Verfahren zur Bestimmung und/oder Überwachung mindestens einer Prozessgröße |
DE102015112543A1 (de) | 2015-07-30 | 2017-02-02 | Endress+Hauser Gmbh+Co. Kg | Vorrichtung zur Bestimmung und/oder Überwachung zumindest einer Prozessgröße |
DE102016113447B4 (de) | 2016-07-21 | 2018-07-19 | Vega Grieshaber Kg | Vibrationssensor und Verfahren zur Optimierung eines Piezoantriebs |
DE102017102678A1 (de) | 2017-02-10 | 2018-08-16 | Endress+Hauser SE+Co. KG | Feldgerät zur Bestimmung eines Grenzwertes |
DE102018111629A1 (de) * | 2018-05-15 | 2019-11-21 | Endress+Hauser SE+Co. KG | Membranschwinger |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JPS60223300A (ja) * | 1984-04-19 | 1985-11-07 | Seiko Epson Corp | 圧電ブザ− |
DE3625779A1 (de) * | 1986-07-30 | 1988-02-04 | Vega Grieshaber Gmbh & Co | Vorrichtung zum feststellen eines bestimmten fuellstandes in einem behaelter |
DE3740598C2 (de) * | 1987-11-30 | 1998-03-26 | Grieshaber Vega Kg | Schwingeinheit für Füllstand-Vibrations-Grenzschalter |
DE3912038A1 (de) * | 1989-04-12 | 1990-10-18 | Endress Hauser Gmbh Co | Vorrichtung zur feststellung und/oder ueberwachung eines vorbestimmten fuellstands in einem behaelter |
DE3931453C1 (ja) * | 1989-09-21 | 1991-02-28 | Endress U. Hauser Gmbh U. Co, 7864 Maulburg, De | |
DE4203967C2 (de) * | 1992-02-11 | 1995-06-22 | Endress Hauser Gmbh Co | Vorrichtung zur Feststellung und/oder Überwachung eines vorbestimmten Füllstands in einem Behälter |
DE4233185C1 (de) * | 1992-10-02 | 1994-01-27 | Endress Hauser Gmbh Co | Vorrichtung zur Feststellung und/oder Überwachung eines vorbestimmten Füllstandes |
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