WO2011032793A1 - Füllstandsmessgerät - Google Patents

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WO2011032793A1
WO2011032793A1 PCT/EP2010/061936 EP2010061936W WO2011032793A1 WO 2011032793 A1 WO2011032793 A1 WO 2011032793A1 EP 2010061936 W EP2010061936 W EP 2010061936W WO 2011032793 A1 WO2011032793 A1 WO 2011032793A1
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WO
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temperature sensor
membrane
level gauge
housing
drive
Prior art date
Application number
PCT/EP2010/061936
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English (en)
French (fr)
Inventor
Sergej Lopatin
Alexander Müller
Peter Wimberger
Original Assignee
Endress+Hauser Gmbh+Co.Kg
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Publication date
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Priority to CN201080041112.1A priority patent/CN102575956B/zh
Priority to SG2012011961A priority patent/SG178838A1/en
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K1/00—Details of thermometers not specially adapted for particular types of thermometer
    • G01K1/14—Supports; Fastening devices; Arrangements for mounting thermometers in particular locations
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D21/00—Measuring or testing not otherwise provided for
    • G01D21/02—Measuring two or more variables by means not covered by a single other subclass
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F23/00—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
    • 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
    • G01F23/2966—Acoustic waves making use of acoustical resonance or standing waves
    • G01F23/2967—Acoustic waves making use of acoustical resonance or standing waves for discrete levels
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F23/00—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
    • G01F23/80—Arrangements for signal processing
    • G01F23/802—Particular electronic circuits for digital processing equipment
    • G01F23/804—Particular electronic circuits for digital processing equipment containing circuits handling parameters other than liquid level
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/80—Constructional details

Definitions

  • the present invention relates to a level measuring device with a membrane which is attached to one of the two end regions of a tubular housing in such a way that it closes the housing at the end region, with an oscillatable unit attached to the side of the membrane facing away from the housing.
  • Receiving unit which consists of a plurality of piezoelectric elements arranged in a stack, wherein the drive / receiving unit is mounted via a pressure screw in the housing so that it oscillates along the longitudinal axis of the housing between the diaphragm and the pressure screw, whereby they oscillate Unit via the membrane to vibrate excites, with a control / evaluation unit, which evaluates the amplitude, frequency and / or phase of the oscillations of the oscillatory unit and with a temperature sensor for determining the temperature of the medium.
  • the oscillatable unit is for example a tuning fork.
  • the vibronic gauge is mounted in the container at the appropriate height.
  • Vibronic measuring devices generally have two fork-like arranged rods, which via a membrane from a drive unit to antiphase
  • Vibrations are excited in the resonant frequency.
  • the drive takes place via piezoelectric elements. If the oscillating system is covered with the measuring medium, the oscillation is damped, with essentially the amplitude change in the case of bulk solids and, in the case of liquids, essentially the same
  • Liquiphant for liquids
  • Soliphant for bulk materials
  • the determination of the density of the medium is also possible.
  • the resonance frequency has one
  • Process temperature must be determined.
  • a temperature measurement is possible by using an additional temperature sensor externally, i. is introduced outside of the level or density meter via a separate process connection in the container.
  • the temperature sensor is connected to the evaluation computer together with the density meter.
  • process connection In addition to causing costs, process connection also poses an additional risk in terms of tightness and hygiene of the process.
  • Tuning fork is not possible for mechanical reasons, since the vibration system is thereby adversely affected in its functionality. Integration of the temperature sensor into the housing of the level gauge is difficult due to the manner of mounting the piezoelectric drive / receiver unit. This is screwed from the side of the housing, which faces away from the oscillatory unit, with a pressure screw. Is the temperature sensor on the
  • the object of the invention is to provide a vibronic level gauge, with which also the temperature of the medium to be measured can be determined without affecting the vibration system.
  • the object is achieved in that the temperature sensor is integrated into a sub-element of the level gauge, which is in thermal contact with the medium via the membrane or the housing, wherein the sub-element is selected so that the oscillatable unit oscillates unimpaired by the temperature sensor.
  • Level gauge is integrated, it does not represent a complete additional component. Therefore, the structure of a level gauge differs with
  • Temperature sensor that a particular sub-element is replaced by a similar sub-element with temperature sensor and additional connection lines for electrical contacting of the temperature sensor are present. This facilitates the production and offers the further advantage that in the level gauge no additional space for the temperature sensor is needed.
  • the sub-element, in which the temperature sensor is integrated, is preferably located in the vicinity of the drive / receiving unit, wherein the near area comprises the area of the measuring device which lies between the oscillatable unit and the pressure screw. The pressure screw is enclosed in the near area.
  • Temperature sensor suitable whose temperature is equal to that of the medium. Small deviations between the medium temperature and the temperature at the location of the temperature sensor can be taken into account in the determination of the medium temperature in the case of a known deviation behavior. By correcting the measured temperature values with a formula corresponding to the deviation behavior, existing temperature differences are compensated, so that the medium temperature can be determined within the desired accuracy.
  • a first embodiment of the solution according to the invention comprises that the piezoelectric elements of the drive / receiving unit are connected to one another via a bolt, that the bolt for transmitting the vibrations has a contact piece with a contact surface to the membrane, that the bolt in the area between the drive / Receiving unit and the contact surface to the membrane is provided with a bore running laterally to the longitudinal axis and that the temperature sensor is introduced into the bore.
  • Temperature at the location of the temperature sensor quickly adapts to that of the measuring medium.
  • Membrane designed laterally and orthogonal to the longitudinal axis.
  • the bore in the bolt is inserted in the rod-shaped element or in the rod-shaped element and the planar element between the drive / receiving unit and the membrane and along the
  • the advantage of this embodiment is that the lines for contacting the temperature sensor can be passed through the stabformige element and through a subsequent to the stabformige element bore in the pressure screw to the housing side, in which the electronic unit is located. In this way, care must not be taken to insulate against the lines of the piezoelectric elements.
  • the bolt is made of a metal or ceramic.
  • the metal is stainless steel.
  • Temperature sensor sintered into the bolt in the region between the drive / receiving unit and the membrane, a ceramic element and a contact piece with a contact surface to the membrane for transmitting the vibrations to the
  • no bolt is present, which pierces the piezoelectric elements of the drive / receiving unit.
  • the cohesion of the stacked piezoelectric elements is ensured, for example, that they are glued together or that they are arranged in a sleeve.
  • Piezoelectric elements existing drive / receiving unit is provided in disk-shaped piezoelectric elements without bolts, a ceramic element for electrical insulation between the piezoelectric elements and the membrane or the contact piece.
  • the ceramic element preferably has the same shape as the flat element of the bolt.
  • the temperature sensor is sintered into the ceramic element.
  • the ceramic element is made of a semiconductor material, that the ceramic element is provided on the facing the membrane and the side facing the first piezoelectric element side surface with a metallic coating and that the coated
  • Ceramic element forms the temperature sensor.
  • the piezoelectric elements of the drive / receiving unit have connection lines, that the temperature sensor also has connection lines, that the pressure screw has recesses, and that the recesses in the pressure screw for Implementation of the connecting lines of the piezoelectric elements and the connecting leads of the temperature sensor are used.
  • connection lines are designed as conductor tracks on a flexible printed circuit board and connected via solder tails with the piezoelectric elements and the temperature sensor.
  • recesses are introduced into the pressure screw, through which the now designed as a wire conductor leads are passed.
  • the temperature sensor is introduced into the pressure screw.
  • This refinement has the advantage that the area of the fill level measuring device which contains the drive / receiving unit remains unchanged. Is the
  • Temperature sensor for example, introduced from the electronics housing side of the housing forth in the pressure screw, so only a hole in the pressure screw is necessary to introduce the temperature sensor.
  • the housing is preferably made of metal, and the housing is in contact with the medium whose temperature is to be determined on the side having the oscillatable unit, a thermal contact is established via the housing between the medium and the temperature sensor.
  • a refinement of the fill level measuring device provides that the fill level measuring device is a measuring device for determining a predetermined filling level and the density of a medium with a tuning fork attached to the membrane.
  • FIG. 1 shows a fill level measuring device from the prior art
  • 2a shows a detail view of a first embodiment of the drive / receiving unit and a first arrangement of the temperature sensor.
  • 2b shows a detailed view of a first embodiment of the drive / receive unit and a second arrangement of the temperature sensor.
  • 3a shows a detailed view of a second embodiment of the receiving / receiving unit and a third arrangement of the temperature sensor
  • FIG. 3b shows a detailed view of a second embodiment of the drive / receiving unit and a special embodiment of the temperature sensor.
  • Fig. 4 is a detail view of an alternative arrangement of the temperature sensor.
  • Fig. 1 the section through a vibronic level gauge 1 of the prior art is shown; a temperature sensor is therefore not attached to the level gauge 1. With reference to the figure, the construction of a vibronic level gauge 1 will be explained.
  • the housing 3 has a housing insert 30, which is introduced into one of the two end regions of the tubular housing 3. This end region is closed by the membrane 2, to which the oscillatable unit, which in this example is designed as a tuning fork 14, is attached.
  • Housing insert 30 is the drive / receiving unit 4, which is designed in this embodiment as a stack drive, which consists of arranged in a stack and bonded together piezoelectric elements 5.
  • the drive / receiving unit 4 is clamped between the pressure screw 6 and the diaphragm 2 in such a way that the diaphragm 2 is prestressed by the pressure screw 6 and the diaphragm 2 is caused to oscillate along the longitudinal axis 7 of the housing 3 by the drive / receiving unit 4 is excited, which are transmitted to the tuning fork 14.
  • a punch 60 is arranged for pressure transmission.
  • the drive / receiving unit 4 is connected via a contact piece 10 a with the membrane 2.
  • the contact piece 10 a is made of an insulating material, for example of ceramic, and preferably has a hemispherical shape, so that the contact surface 10 b with the membrane 2 is large enough to the To transmit vibrations of the receiving / receiving unit 4 to the membrane 2 such that it is not damaged.
  • the oscillations carried out by the oscillatable unit 14 are received by the drive / receiving unit 4 and passed on to a control / evaluation unit, not shown here, which is mounted, for example, in an end region of the housing 3 opposite the diaphragm 2
  • the control / evaluation unit evaluates the vibrations with respect to their frequency, amplitude and / or phase and determines therefrom the reaching of a predetermined fill level or the density of the measured medium.
  • FIGS. 2 a and 2b disclose a first possible embodiment of the invention
  • Level measuring device 1 with annular piezoelectric elements 5 and a temperature sensor 8.
  • the drive / receiving unit 4 is in this case composed of a plurality of stacked on a pin 9 annular piezoelectric elements 5, the conclusion forms the punch 60, which transmits the pressure of the pressure screw 6 to the drive / receiving unit 4.
  • the pressure screw 6 closes the housing insert 30 into which the drive / receiving unit 4 is inserted and the bolt 9
  • the bolt 9 is made of metal or of a ceramic suitable for the transmission of vibrations.
  • the bolt 9 has, in addition to the rod-shaped element 91, which serves for the cohesion of the piezoelectric elements 5 during assembly, a planar element 90 and a contact piece 10 a.
  • rod-shaped element 91, sheet-like element 90 and contact piece 10a are cast in one piece.
  • the elements forming the bolt 9 are manufactured individually and subsequently joined together. If the bolt 9 is made of ceramic, it is for example produced in CIM (ceramic injection molding) technology. If the bolt 9 is a metal bolt, it is enclosed by a ceramic sleeve in order to avoid a short circuit between the piezoelectric elements 5.
  • the preferred hemispherical shaped contact piece 10a is used to transmit the vibrations of the drive / Reception unit 4 to the membrane 2.
  • the rounded shape of the contact piece 10 a and the setting of a bias of the diaphragm 2 via the pressure screw 6 ensure that always a contact between the membrane 2 and the
  • Contact piece 10a is made so that the transmission of the vibrations of the drive / receiving unit 4 to the membrane 2 is ensured at all times.
  • a lateral introduction of the temperature sensor 8 is shown in the pin 9.
  • the flat element 90 forms the bearing surface of the stack
  • Piezoelectric elements 5 In the flat element 90 of the bolt 9, a lateral bore 1 1 is introduced, in which the temperature sensor 8 is arranged. If the bolt 9 is made of metal, the temperature sensor 8 for electrical insulation is introduced into a ceramic housing, for example. In a preferred embodiment, the temperature sensor 8 is sintered into the bore 1 1, i. the hole 1 1 is closed by a ceramic plug, which was subjected to a sintering process after application to the bolt 9.
  • the piezoelectric elements 5 have connection lines 13a which serve to supply them with voltage.
  • the connecting lines 13a are through
  • the temperature sensor 8 is preferably a
  • Metallic resistance sensor which consists essentially of a meandering applied to a substrate metal layer whose resistance
  • the temperature sensor 8 is temperature dependent. This is preferably a platinum meander.
  • the temperature sensor 8 also has connection lines 13b. These are in the same way as the connecting leads 13a of the piezoelectric
  • Fig. 2b is a second embodiment of the arrangement of
  • Temperature sensor 8 shown in the pin 9. The hole is not laterally in introduced the planar element 90 of the bolt 9. Instead, the rod-shaped element 91 is provided centrally along its longitudinal axis throughout with a bore which continues into the planar element 90. In this way, the introduced into the bore temperature sensor 8 is in direct contact with the
  • the introduction of the temperature sensor 8 in the bolt 9 has the advantage that the temperature sensor 8 is integrated into an existing component and thus no additional components are required except for the temperature sensor 8 itself. This saves on the one hand costs and on the other hand, no additional or different from the conventional manufacturing steps in the assembly of the components necessary.
  • Fig. 3a and Fig. 3b show a second embodiment of the vibronic
  • Level gauge 1 with a designed as a stack drive without bolts
  • Embodiments for mounting for example, held together by adhesive joints or a sleeve.
  • the pressure screw 6 ensures cohesion.
  • the metallic contact piece 10 a for transmitting the vibrations of the drive / receiving unit is attached to the membrane 2.
  • a ceramic element 12 is mounted for electrical insulation, which is glued to the contact piece 10 a and the lowermost piezoelectric element 5.
  • the pressure screw 6 exerts pressure on the drive / receiving unit 4 via the plunger 60 and thus ensures a fixed installation position of the same in the housing 3 with prestressing of the diaphragm 2.
  • the pressure screw 6 seals the housing insert 30 at its open side relative to the housing 3.
  • the temperature sensor 8 is integrated in the embodiment shown in Fig. 3a in the ceramic element 12, wherein it is preferably introduced into a lateral bore.
  • the temperature sensor 8 is sintered into the ceramic element 12, i. the hole is closed by a ceramic plug which has been subjected to a sintering process after being applied to the ceramic element 12.
  • the ceramic element 12 is separated from the membrane 2 only by the contact piece 10a. Since it is a metallic contact piece 10 a, the thermal coupling of the
  • the ceramic element 12 is an integral part of a vibronic
  • the temperature sensor 8 is integrated to save space in an existing component. There is no housing for the temperature sensor 8 is necessary because the ceramic element in which it is integrated, is already electrically insulating.
  • the temperature sensor 8 is formed by the ceramic member 12 itself by a semiconductor material is introduced into the ceramic material and the ceramic member 12 on the side facing the membrane 2 and on the side of the piezoelectric elements 5 of the drive - / receiving unit facing side surface is coated with a metal.
  • connecting lines 13b it is conceivable that the metal layers are provided with Lötfahen, via which they are connected to conductor tracks on a circuit board, wherein on the circuit board also conductor tracks for
  • piezoelectric elements 5 are provided.
  • a further arrangement example of the temperature sensor 8 is shown, which is possible both in connection with the example glued stack drive without bolts 9 and in conjunction with the stacked on the bolt 9 annular piezoelectric elements 5.
  • the temperature sensor 8 is in this case integrated in the pressure screw 6. Thermal contact with the medium whose
  • Embodiments greater distance to the medium whose temperature determines relatively accurate means that the deviations between actual medium temperature and certain medium temperature are within the usual specifications.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Füllstandsmessgerät (1) mit einer Membran (2), welche derart an einem der beiden Endbereich eines rohrförmigen Gehäuses (3) angebracht ist, dass sie das Gehäuse (3) an dem Endbereich verschließt, mit einer an der dem Gehäuse (3) abgewandten Seite der Membran (2) angebrachten schwingfähigen Einheit (14), mit einer Antriebs-/Empfangseinheit (4), welche aus mehreren in einem Stapel angeordneten piezoelektrischen Elementen (5) besteht, wobei die Antriebs- /Empfangseinheit (4) über eine Druckschraube (6) derart in dem Gehäuse (3) angebracht ist, dass sie entlang der Längsachse (7) des Gehäuses (3) zwischen der Membran (2) und der Druckschraube (6) Schwingungen ausführt, wodurch sie die schwingfähige Einheit (14) über die Membran (2) zu Schwingungen anregt, mit einer Regel-/Auswerteeinheit, welche die Amplitude, Frequenz und/oder Phase der Schwingungen der schwingfähigen Einheit (14) auswertet und mit einem Temperatursensor (8) zur Bestimmung der Mediumstemperatur. Die Erfindung beinhaltet, dass der Temperatursensor (8) in ein Teilelement (12, 9, 6) des Füllstandsmessgeräts (1) integriert ist, welches über die Membran (2) oder das Gehäuse (3) in thermischem Kontakt mit dem Medium steht, wobei das Teilelement (12, 6, 9) so gewählt ist, dass die schwingfähige Einheit (14) durch den Temperatursensor (8) unbeeinträchtigt schwingt.

Description

Füllstandsmessgerät
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Füllstandsmessgerät mit einer Membran, welche derart an einem der beiden Endbereiche eines rohrförmigen Gehäuses angebracht ist, dass sie das Gehäuse an dem Endbereich verschließt, mit einer an der dem Gehäuse abgewandten Seite der Membran angebrachten schwingfähigen Einheit, mit einer Antriebs-/Empfangseinheit, welche aus mehreren in einem Stapel angeordneten piezoelektrischen Elementen besteht, wobei die Antriebs- /Empfangseinheit über eine Druckschraube derart in dem Gehäuse angebracht ist, dass sie entlang der Längsachse des Gehäuses zwischen der Membran und der Druckschraube Schwingungen ausführt, wodurch sie die schwingfähige Einheit über die Membran zu Schwingungen anregt, mit einer Regel-/Auswerteeinheit, welche die Amplitude, Frequenz und/oder Phase der Schwingungen der schwingfähigen Einheit auswertet und mit einem Temperatursensor zur Bestimmung der Mediumstemperatur. Die schwingfähige Einheit ist beispielsweise eine Schwinggabel.
Zur Bestimmung des Erreichens eines vorbestimmten Füllstands oder zur
Überwachung eines minimalen oder maximalen Füllstands von Flüssigkeiten oder Schüttgütern in einem Behälter sind unter anderem vibronische Messgeräte bekannt. Zur Bestimmung, ob ein bestimmter Grenzfüllstand erreicht ist, wird das vibronische Messgerät in der entsprechenden Höhe im Behälter angebracht.
Vibronische Messgeräte weisen in der Regel zwei gabelartig angeordnete Stäbe auf, welche über eine Membran von einer Antriebseinheit zu gegenphasigen
Schwingungen in der Resonanzfrequenz angeregt werden. Der Antrieb erfolgt hierbei über piezoelektrische Elemente. Ist das Schwingsystem mit dem Messmedium bedeckt, so wird die Schwingung gedämpft, wobei bei Schüttgütern im Wesentlichen die Amplitudenänderung und bei Flüssigkeiten im Wesentlichen die
Frequenzänderung ausgewertet wird. Solche vibronischen Messgeräte werden von der Anmelderin unter dem Namen Liquiphant (für Flüssigkeiten) und Soliphant (für Schüttgüter) entwickelt und vertrieben. Der Aufbau eines Liquiphanten ist
beispielsweise in der Schrift EP 1261437 B1 beschrieben.
Mit derartigen vibronischen Messgeräten ist auch die Bestimmung der Dichte des Messmediums möglich. Je höher die Dichte einer Flüssigkeit ist, desto geringer ist die Resonanzfrequenz. Die Resonanzfrequenz weist jedoch eine
Temperaturabhängigkeit auf, sodass für eine genaue Dichtebestimmung auch die Mediumstemperatur bestimmt werden muss. Darüber hinaus sind verschiedenartige Anwendungen bekannt, bei welchen neben dem Füllstand auch die
Prozesstemperatur bestimmt werden muss.
Bislang ist eine Temperaturmessung beispielsweise möglich, indem ein zusätzlicher Temperatursensor extern, d.h. außerhalb des Füllstands- oder Dichtemessgeräts über einen separaten Prozessanschluss in den Behälter eingebracht wird. Für eine Temperaturkompensierte Dichtemessung wird der Temperatursensor zusammen mit dem Dichtemessgerät an den Auswertecomputer angeschlossen. Der Nachteil bei der Verwendung zweier separater Messgeräte ist, dass jeder zusätzliche
Prozessanschluss neben der Verursachung von Kosten auch ein zusätzliches Risiko bezüglich Dichtheit und Hygiene des Prozesses darstellt.
Ein Anbringen des Temperatursensors direkt an der Membran oder an der
Schwinggabel ist aus mechanischen Gründen nicht möglich, da das Schwingsystem hierdurch in seiner Funktionsfähigkeit negativ beeinträchtigt wird. Eine Integration des Temperatursensors in das Gehäuse des Füllstandsmessgeräts ist auf Grund der Art der Anbringung der piezoelektrischen Antriebs-/Empfangseinheit schwierig. Diese wird von der Seite des Gehäuses her, die der schwingfähigen Einheit abgewandt ist, mit einer Druckschraube eingeschraubt. Ist der Temperatursensor an der
Gehäusewand befestigt, so stellt er beim Einschrauben einen Widerstand dar. Aus der Schrift DE 102006007199 A1 ist eine Vibrationsgrenzschalteranordnung bekannt, bei welcher eine Temperaturbestimmungseinheit beispielsweise im Bereich zwischen der schwingungsfähigen Einheit und der Sende-/Empfangseinheit angebracht ist. Es wird nicht dargestellt, wie die Kopplung zwischen Sende- /Empfangseinheit und schwingungsfähiger Einheit über den Temperatursensor hinweg erfolgt, sodass nicht gewährleistet ist, dass die Übertragung der
mechanischen Schwingungen an die schwingungsfähige Einheit unbeeinträchtigt erfolgt. Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein vibronisches Füllstandsmessgerät bereitzustellen, mit welchem zudem die Temperatur des Messmediums bestimmt werden kann, ohne das Schwingsystem zu beeinträchtigen. Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass der Temperatursensor in ein Teilelement des Füllstandsmessgeräts integriert ist, welches über die Membran oder das Gehäuse in thermischem Kontakt mit dem Medium steht, wobei das Teilelement so gewählt ist, dass die schwingfähige Einheit durch den Temperatursensor unbeeinträchtigt schwingt.
Dadurch, dass der Temperatursensor in ein bestehendes Teilelement des
Füllstandsmessgeräts integriert ist, stellt er kein komplettes zusätzliches Bauteil dar. Daher unterscheidet sich der Aufbau eines Füllstandsmessgeräts mit
Temperatursensor nur dadurch vom Aufbau eines Füllstandsmessgeräts ohne
Temperatursensor, dass ein bestimmtes Teilelement durch ein ähnliches Teilelement mit Temperatursensor ausgetauscht ist und zusätzliche Anschlussleitungen zur elektrischen Kontaktierung des Temperatursensors vorhanden sind. Dies erleichtert die Fertigung und bietet den weiteren Vorteil, dass im Füllstandsmessgerät kein zusätzlicher Platz für den Temperatursensor benötigt wird. Das Teilelement, in welches der Temperatursensor integriert ist, befindet sich bevorzugt im Nahbereich der Antriebs-/Empfangseinheit, wobei der Nahbereich den Bereich des Messgeräts umfasst, welcher zwischen der schwingfähigen Einheit und der Druckschraube liegt. Die Druckschraube ist hierbei in den Nahbereich mit eingeschlossen. Prinzipiell ist jedes bestehende Teilelement des Füllstandsmessgeräts zur Aufnahme des
Temperatursensors geeignet, dessen Temperatur sich an die des Mediums angleicht. Geringe Abweichungen zwischen Mediumstemperatur und Temperatur am Ort des Temperatursensors können bei bekanntem Abweichverhalten bei der Bestimmung der Mediumstemperatur berücksichtigt werden. Durch Korrektur der gemessenen Temperaturwerte mit einer dem Abweichverhalten entsprechenden Formel werden bestehende Temperaturdifferenzen ausgeglichen, sodass die Mediumstemperatur im Rahmen der gewünschten Genauigkeit bestimmbar ist. Eine erste Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Lösung beinhaltet, dass die piezoelektrischen Elemente der Antriebs-/Empfangseinheit über einen Bolzen miteinander verbunden sind, dass der Bolzen zur Übertragung der Schwingungen ein Kontaktstück mit einer Kontaktfläche zur Membran aufweist, dass der Bolzen im Bereich zwischen der Antriebs-/Empfangseinheit und der Kontaktfläche zur Membran mit einer seitlich zur Längsachse ausgeführten Bohrung versehen ist und dass der Temperatursensor in die Bohrung eingebracht ist.
Die Integration des Temperatursensors in den Bolzen ist besonders vorteilhaft, da dieser in direktem Kontakt mit dem Messmedium steht und sich dadurch die
Temperatur am Ort des Temperatursensors schnell an die des Messmediums anpasst.
Bei einer Weiterbildung der Erfindung ist die Bohrung in das flächige Element des Bolzens zwischen der Antriebs-/Empfangseinheit und der Kontaktfläche zur
Membran seitlich und orthogonal zur Längsachse ausgeführt.
Bei einer alternativen Ausgestaltung ist die Bohrung in den Bolzen in das stabformige Element oder in das stabformige Element und das flächige Element zwischen der Antriebs-/Empfangseinheit und der Membran eingebracht und entlang der
Längsachse ausgeführt.
Der Vorteil dieser Ausgestaltung ist, dass die Leitungen zur Kontaktierung des Temperatursensors durch das stabformige Element hindurch und durch eine sich an das stabformige Element anschließende Bohrung in der Druckschraube zu der Gehäuseseite geführt werden können, in welcher sich die Elektronikeinheit befindet. Auf diese Weise muss nicht auf eine Isolierung gegenüber der Leitungen der piezoelektrischen Elemente geachtet werden.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist der Bolzen aus einem Metall oder Keramik gefertigt. Bevorzugt handelt es sich bei dem Metall um Edelstahl.
In einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Füllstandsmessgeräts ist der
Temperatursensor in den Bolzen eingesintert. Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung sind im Bereich zwischen der Antriebs- /Empfangseinheit und der Membran ein Keramikelement und ein Kontaktstück mit einer Kontaktfläche zur Membran zur Übertragung der Schwingungen an die
Membran vorgesehen und der Temperatursensor ist in das Keramikelement eingebracht.
In dieser Ausgestaltung ist kein Bolzen vorhanden, welcher die piezoelektrischen Elemente der Antriebs-/Empfangseinheit durchstößt. Der Zusammenhalt der gestapelten piezoelektrischen Elemente wird beispielsweise dadurch gewährleistet, dass sie miteinander verklebt sind oder dass sie in einer Hülse angeordnet sind. Zudem wirkt durch die Druckschraube entlang deren Längsachse eine Kraft auf die piezoelektrischen Elemente, wodurch sie zu einem Stapel zusammen gehalten werden.
An Stelle des flächigen Elements des Bolzens bei einer aus ringförmigen
piezoelektrischen Elementen bestehenden Antriebs-/Empfangseinheit ist bei scheibenförmigen piezoelektrischen Elementen ohne Bolzen ein Keramikelement zur elektrischen Isolierung zwischen den piezoelektrischen Elementen und der Membran bzw. dem Kontaktstück vorgesehen. Das Keramikelement weist bevorzugt die gleiche Form wie das flächige Element des Bolzens auf. In einer Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung ist der Temperatursensor in das Keramikelement eingesintert.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass das Keramikelement aus einem Halbleiterwerkstoff gefertigt ist, dass das Keramikelement auf der zur Membran zeigenden sowie der zum ersten piezoelektrischen Element zeigenden Seitenfläche mit einer metallischen Beschichtung versehen ist und dass das beschichtete
Keramikelement den Temperatursensor bildet.
Eine weitere Weiterbildung der Erfindung besteht darin, dass die piezoelektrischen Elemente der Antriebs-/Empfangseinheit Anschlussleitungen aufweisen, dass der Temperatursensor ebenfalls Anschlussleitungen aufweist, dass die Druckschraube Aussparungen aufweist, und dass die Aussparungen in der Druckschraube zur Durchführung der Anschlussleitungen der piezoelektrischen Elemente und der Anschlussleitungen des Temperatursensors dienen.
Beispielsweise sind die Anschlussleitungen als Leiterbahnen auf einer flexiblen Leiterplatte ausgestaltet und über Lötfahnen mit den piezoelektrischen Elementen sowie dem Temperatursensor verbunden. Zur Durchführung auf die andere Seite der Druckschraube, auf welcher sich die Elektronik befindet, sind Ausnehmungen in die Druckschraube eingebracht, durch welche die nun als Drahtleiter ausgestalteten Anschlussleitungen hindurchgeführt werden. Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist der Temperatursensor in die Druckschraube eingebracht.
Diese Ausgestaltung bietet den Vorteil, dass der Bereich des Füllstandsmessgeräts, welcher die Antriebs-/Empfangseinheit enthält, unverändert bleibt. Ist der
Temperatursensor beispielsweise von der die Elektronik beherbergenden Seite des Gehäuses her in die Druckschraube eingebracht, so ist nur eine Bohrung in der Druckschraube notwendig, um den Temperatursensor einzubringen. Eine
Durchführung für die Anschlussleitungen ist nicht erforderlich. Da das Gehäuse bevorzugt aus Metall gefertigt ist, und das Gehäuse auf der die schwingfähige Einheit aufweisenden Seite in Kontakt mit dem Medium steht, dessen Temperatur zu bestimmen ist, ist über das Gehäuse ein thermischer Kontakt zwischen dem Medium und dem Temperatursensor hergestellt.
Eine Weiterbildung des erfindungsgemäßen Füllstandsmessgeräts sieht vor, dass es sich bei dem Füllstandsmessgerät um ein Messgerät zur Bestimmung eines vorbestimmten Füllstands und der Dichte eines Mediums mit einer an der Membran angebrachten Schwinggabel handelt.
Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Figuren näher erläutert. Es zeigt: Fig. 1 ein Füllstandsmessgerät aus dem Stand der Technik;
Fig. 2a eine Detailansicht einer ersten Ausgestaltung der Antriebs-/Empfangseinheit und einer ersten Anordnung des Temperatursensors; Fig. 2b eine Detailansicht einer ersten Ausgestaltung der Antriebs-/Empfangseinheit und einer zweiten Anordnung des Temperatursensors;
Fig. 3a eine Detailansicht einer zweiten Ausgestaltung der Anthebs-/Empfangseinheit und einer dritten Anordnung des Temperatursensors;
Fig. 3b eine Detailansicht einer zweiten Ausgestaltung der Antriebs-/Empfangseinheit und einer speziellen Ausgestaltung des Temperatursensors; Fig. 4 eine Detailansicht einer alternativen Anordnung des Temperatursensors.
In Fig. 1 ist der Schnitt durch ein vibronisches Füllstandsmessgerät 1 aus dem Stand der Technik dargestellt; ein Temperatursensor ist an dem Füllstandsmessgerät 1 daher nicht angebracht. Anhand der Abbildung soll der Aufbau eines vibronischen Füllstandsmessgeräts 1 erläutert werden.
Das Gehäuse 3 weist einen Gehäuseeinsatz 30 auf, welcher in einen der beiden Endbereiche des rohrförmigen Gehäuses 3 eingebracht ist. Dieser Endbereich ist durch die Membran 2 verschlossen, an welcher die schwingfähige Einheit, welche in diesem Beispiel als Schwinggabel 14 ausgestaltet ist, befestigt ist. In dem
Gehäuseeinsatz 30 befindet sich die Antriebs-/Empfangseinheit 4, welche in diesem Ausführungsbeispiel als Stapelantrieb ausgestaltet ist, welcher aus in einem Stapel angeordneten und miteinander verklebten piezoelektrischen Elementen 5 besteht. Die Antriebs-/Empfangseinheit 4 ist derart zwischen der Druckschraube 6 und der Membran 2 eingespannt, dass durch die Druckschraube 6 eine Vorspannung der Membran 2 erfolgt und dass die Membran 2 durch die Antriebs-/Empfangseinheit 4 zu Schwingungen entlang der Längsachse 7 des Gehäuses 3 angeregt wird, welche an die Schwinggabel 14 übertragen werden. Zwischen der Druckschraube 6 und der Antriebs-/Empfangseinheit 4 ist ein Stempel 60 zur Druckübertragung angeordnet. Die Antriebs-/Empfangseinheit 4 ist über ein Kontaktstück 10a mit der Membran 2 verbunden. Das Kontaktstück 10a ist aus einem isolierenden Material gefertigt, beispielsweise aus Keramik, und weist bevorzugt eine halbkugelähnliche Form auf, sodass die Kontaktfläche 10b mit der Membran 2 groß genug ist, um die Schwingungen der Anthebs-/Empfangseinheit 4 derart an die Membran 2 zu übertragen, dass diese nicht beschädigt wird.
Die von der schwingfähigen Einheit 14 ausgeführten Schwingungen werden von der Antriebs-/Empfangseinheit 4 empfangen und an eine hier nicht dargestellte Regel- /Auswerteeinheit weitergegeben, welche sich beispielsweise in einem am der Membran 2 entgegen gesetzten Endbereich des Gehäuses 3 angebrachten
Gehäusekopfs befindet. Die Regel-/Auswerteeinheit wertet die Schwingungen bezüglich ihrer Frequenz, Amplitude und/oder Phase aus und ermittelt daraus das Erreichen eines vorbestimmten Füllstands oder die Dichte des Messmediums.
Fig. 2a und Fig. 2b offenbaren eine erste mögliche Ausgestaltung des
erfindungsgemäßen Füllstandsmessgeräts 1 mit ringförmigen piezoelektrischen Elementen 5 und einem Temperatursensor 8.
Die Antriebs-/Empfangseinheit 4 ist hierbei aus mehreren auf einem Bolzen 9 gestapelten ringförmigen piezoelektrischen Elementen 5 aufgebaut, deren Abschluss der Stempel 60 bildet, welcher den Druck der Druckschraube 6 auf die Antriebs- /Empfangseinheit 4 überträgt. Die Druckschraube 6 schließt den Gehäuseeinsatz 30, in welchen die Antriebs-/Empfangseinheit 4 eingebracht und der Bolzen 9
eingeschraubt ist, dichtend ab.
Der Bolzen 9 ist aus Metall oder aus einer zur Übertragung von Schwingungen geeigneten Keramik gefertigt. Der Bolzen 9 weist neben dem stabförmigen Element 91 , welches zum Zusammenhalt der piezoelektrischen Elemente 5 bei der Montage dient, ein flächiges Element 90 und ein Kontaktstück 10a auf. Bevorzugt sind stabförmiges Element 91 , flächiges Element 90 und Kontaktstück 10a aus einem Stück gegossen. In einer alternativen Ausgestaltung sind die den Bolzen 9 bildenden Elemente einzeln gefertigt und nachträglich zusammengefügt. Ist der Bolzen 9 aus Keramik gefertigt, so ist er beispielsweise in CIM-Technik (ceramic injection molding) hergestellt. Handelt es sich bei dem Bolzen 9 um einen Metallbolzen, so ist dieser von einer Keramikhülse umschlossen, um einen Kurzschluss zwischen den piezoelektrischen Elementen 5 zu vermeiden. Das bevorzugt halbkugelartig geformte Kontaktstück 10a dient der Übertragung der Schwingungen der Antriebs- /Empfangseinheit 4 an die Membran 2. Die abgerundete Form des Kontaktstücks 10a und das Einstellen einer Vorspannung der Membran 2 über die Druckschraube 6 gewährleisten, dass stets ein Kontakt zwischen der Membran 2 und dem
Kontaktstück 10a besteht, sodass die Übertragung der Schwingungen der Antriebs- /Empfangseinheit 4 an die Membran 2 jederzeit sicher gestellt ist.
In Fig. 2a ist eine seitliche Einbringung des Temperatursensors 8 in den Bolzen 9 dargestellt. Das flächige Element 90 bildet die Auflagefläche des Stapels
piezoelektrischer Elemente 5. In dem flächigen Element 90 des Bolzens 9 ist eine seitliche Bohrung 1 1 eingebracht, in welcher der Temperatursensor 8 angeordnet ist. Ist der Bolzen 9 aus Metall gefertigt, so ist der Temperatursensor 8 zur elektrischen Isolierung beispielsweise in ein Keramikgehäuse eingebracht. In einer bevorzugten Ausgestaltung ist der Temperatursensor 8 in die Bohrung 1 1 eingesintert, d.h. die Bohrung 1 1 ist durch einen Keramikpfropfen, welcher nach dem Aufbringen auf dem Bolzen 9 einem Sinterprozess unterzogen wurde, verschlossen.
Die piezoelektrischen Elemente 5 weisen Anschlussleitungen 13a auf, die zu deren Spannungsversorgung dienen. Die Anschlussleitungen 13a werden durch
Aussparungen in der Druckschraube 6 von den piezoelektrischen Elementen 5 zur Regel-/Auswerteeinheit geführt. Der Temperatursensor 8 ist bevorzugt ein
metallischer Widerstandssensor, der im Wesentlichen aus einer mäanderförmig auf einem Substrat aufgebrachten Metallschicht besteht, deren Widerstand
temperaturabhängig ist. Bevorzugt handelt es sich hierbei um einen Platinmäander. Der Temperatursensor 8 weist ebenfalls Anschlussleitungen 13b auf. Diese werden auf die gleiche Weise wie die Anschlussleitungen 13a der piezoelektrischen
Elemente 5 durch die Druckschraube 6 hindurch geführt. Entweder geschieht dies durch dieselben Aussparungen, durch welche auch die Anschlussleitungen 13a der piezoelektrischen Elemente 5 durchgeführt werden, oder es sind separate
Aussparungen für die Anschlussleitungen 13b des Temperatursensors 8 in die Druckschraube 6 eingebracht.
In Fig. 2b ist ein zweites Ausführungsbeispiel für die Anordnung des
Temperatursensors 8 im Bolzen 9 dargestellt. Hierbei ist die Bohrung nicht seitlich in das flächige Element 90 des Bolzens 9 eingebracht. Stattdessen ist das stabförmige Element 91 mittig entlang seiner Längsachse durchgängig mit einer Bohrung versehen, die sich in das flächige Element 90 fortsetzt. Auf diese Weise steht der in die Bohrung eingebrachte Temperatursensor 8 in direktem Kontakt mit dem
Kontaktstück 10a, sodass eine optimale Wärmekopplung an die schwingfähige Einheit 14 gewährleistet ist. Der Vorteil bei dieser Ausgestaltung ist, dass die
Anschlussleitungen 13b des Temperatursensors 8 von den Anschlussleitungen 13a der piezoelektrischen Elemente 5 getrennt durch eine Bohrung in der Druckschraube 6, welche sich an die Bohrung im Bolzen 9 anschließt, hindurchgeführt werden können.
Die Montage eines vibronischen Füllstandsmessgeräts 1 mit Temperatursensor 8 erfordert gegenüber der Montage ohne Temperatursensor 8 lediglich den Austausch eines Bolzens 9 ohne Temperatursensor gegen einen Bolzen 9 mit integriertem Temperatursensor 8 und das Modifizieren der Aussparungen der Druckschraube 6.
Das Einbringen des Temperatursensors 8 in den Bolzen 9 bietet den Vorteil, dass der Temperatursensor 8 in ein bestehendes Bauteil integriert wird und somit bis auf den Temperatursensor 8 selbst keine zusätzlichen Bauteile nötig sind. Dies spart zum einen Kosten und zum anderen sind keine zusätzlichen oder sich von den herkömmlichen unterscheidende Fertigungsschritte bei der Montage der Bauteile notwendig.
Fig. 3a und Fig. 3b zeigen eine zweite Ausgestaltung des vibronischen
Füllstandsmessgeräts 1 mit einer als Stapelantrieb ohne Bolzen ausgestalteten
Antriebs-/Empfangseinheit 4 und einem Temperatursensor 8. Während die in Figur 2 beschriebenen piezoelektrischen Elemente 5 auf einem Bolzen 9 gestapelt sind, sind die piezoelektrischen Elemente 5 der Antriebs-/Empfangseinheit 4 in diesen
Ausführungsbeispielen zur Montage beispielsweise durch Klebeverbindungen oder eine Hülse zusammengehalten.
Ist das Füllstandsmessgerät 1 komplett montiert, gewährleistet die Druckschraube 6 den Zusammenhalt. Der Einbau der Anthebs-/Empfangseinheit 4 erfolgt über einen Gehäuseeinsatz 30, der in denjenigen Endbereich des rohrförmigen Gehäuses 3 eingebracht wird, welcher durch die Membran 2 verschlossen ist. In den Boden des becherförmigen Gehäuseeinsatzes 30 ist das metallische Kontaktstück 10a zur Übertragung der Schwingungen der Antriebs-/Empfangseinheit an die Membran 2 angebracht.
Beispielsweise ist es in den Boden eingeschraubt. Zwischen dem Kontaktstück 10a und den piezoelektrischen Elementen 5 ist ein Keramikelement 12 zur elektrischen Isolierung angebracht, welches mit dem Kontaktstück 10a und dem untersten piezoelektrischen Element 5 verklebt ist.
Die Druckschraube 6 übt über den Stempel 60 Druck auf die Antriebs- /Empfangseinheit 4 aus und stellt so eine feste Einbaulage derselben im Gehäuse 3 mit Vorspannung der Membran 2 sicher. Zudem dichtet die Druckschraube 6 den Gehäuseeinsatz 30 an dessen offener Seite gegenüber dem Gehäuse 3 ab.
Der Temperatursensor 8 ist in dem in Fig. 3a dargestellten Ausführungsbeispiel in das Keramikelement 12 integriert, wobei er bevorzugt in eine seitliche Bohrung eingebracht ist. Beispielsweise ist der Temperatursensor 8 in das Keramikelement 12 eingesintert, d.h. die Bohrung ist durch einen Keramikpfropfen, welcher nach dem Aufbringen auf dem Keramikelement 12 einem Sinterprozess unterzogen wurde, verschlossen. In einer alternativen Ausgestaltung erfolgt die Integration des
Temperatursensors 8 beim Herstellen des Keramikelements 12 in Form des
Aufbringens einer Zwischenschicht, beispielsweise aus Platin. Das Keramikelement 12 ist nur durch das Kontaktstück 10a von der Membran 2 getrennt. Da es sich um ein metallisches Kontaktstück 10a handelt, ist die thermische Kopplung des
Keramikelements 12 mit dem Medium über die Membran 2 sichergestellt.
Das Keramikelement 12 ist fester Bestandteil eines vibronischen
Füllstandsmessgeräts 1 mit geklebtem Stapelantrieb, sodass der Temperatursensor 8 Platz sparend in ein bestehendes Bauteil integriert wird. Es ist kein Gehäuse für den Temperatursensor 8 notwendig, da das Keramikelement, in welches er integriert ist, bereits elektrisch isolierend ist. In einer in Fig. 3b gezeigten alternativen Ausgestaltung wird der Temperatursensor 8 von dem Keramikelement 12 selbst gebildet, indem ein Halbleitermaterial mit in das Keramikmaterial eingebracht ist und das Keramikelement 12 auf der zur Membran 2 zeigenden Seitenfläche sowie auf der zur den piezoelektrischen Elementen 5 der Antriebs-/Empfangseinheit zeigenden Seitenfläche mit einem Metall beschichtet ist. An Stelle von Anschlussleitungen 13b ist es denkbar, dass die Metallschichten mit Lötfahnen versehen sind, über welche sie mit Leiterbahnen auf einer Leiterplatte verbunden sind, wobei auf der Leiterplatte ebenfalls Leiterbahnen für die
piezoelektrischen Elemente 5 vorgesehen sind.
In Fig. 4 ist ein weiteres Anordnungsbeispiel des Temperatursensors 8 dargestellt, welches sowohl in Verbindung mit dem beispielsweise geklebten Stapelantrieb ohne Bolzen 9 als auch in Verbindung mit den auf dem Bolzen 9 gestapelten ringförmigen piezoelektrischen Elementen 5 möglich ist. Der Temperatursensor 8 ist hierbei in die Druckschraube 6 integriert. Der thermische Kontakt zum Medium, dessen
Temperatur bestimmt wird, ist über das metallische Gehäuse 3 hergestellt, sodass der Temperatursensor 8 trotz der im Vergleich zu den anderen
Ausführungsbeispielen größeren Distanz zum Medium dessen Temperatur relativ genau bestimmt. Relativ genau bedeutet hierbei, dass die Abweichungen zwischen tatsächlicher Mediumstemperatur und bestimmter Mediumstemperatur innerhalb der üblichen Spezifikationen liegen.
Bezugszeichenliste
1 Füllstandsmessgerät
2 Membran
3 Gehäuse
4 Antriebs-/Empfangseinheit
5 Piezoelektrische Elemente
6 Druckschraube
7 Längsachse
8 Temperatursensor
9 Bolzen
10a Kontaktstück
10b Kontaktfläche
1 1 Bohrung
12 Keramikelement
13a Anschlussleitungen der Piezoelemente
13b Anschlussleitungen des Temperatursensors
14 Schwingfähige Einheit/ Schwinggabel
30 Gehäuseeinsatz
60 Stempel
90 Flächiges Element
91 Stabförmiges Element

Claims

Patentansprüche
1 . Füllstandsmessgerät (1 ) zur Bestimmung eines Füllstands eines Mediums in einem Behälter oder einer Rohrleitung, mit einer Membran (2), welche derart an einem der beiden Endbereiche eines rohrförmigen Gehäuses (3) angebracht ist, dass sie das Gehäuse (3) an dem Endbereich verschließt, mit einer an der dem Gehäuse (3) abgewandten Seite der Membran (2) angebrachten schwingfähigen Einheit (14), mit einer Antriebs- /Empfangseinheit (4), welche aus mehreren in einem Stapel angeordneten piezoelektrischen Elementen (5) besteht, wobei die Antriebs-
/Empfangseinheit (4) über eine Druckschraube (6) derart in dem Gehäuse (3) angebracht ist, dass sie entlang der Längsachse (7) des Gehäuses (3) zwischen der Membran (2) und der Druckschraube (6) Schwingungen ausführt, wodurch sie die schwingfähige Einheit (14) über die Membran (2) zu Schwingungen anregt, mit einer Regel-/Auswerteeinheit, welche die
Amplitude, Frequenz, und/oder Phase der Schwingungen der schwingfähigen Einheit (14) auswertet, und mit einem Temperatursensor (8) zur Bestimmung der Mediumstemperatur,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Temperatursensor (8) in ein Teilelement (12, 9, 6) des
Füllstandsmessgeräts (1 ) integriert ist, welches über die Membran (2) oder das Gehäuse (3) in thermischem Kontakt mit dem Medium steht, wobei das Teilelement (12, 6, 9) so gewählt ist, dass die schwingfähige Einheit (14) durch den Temperatursensor (8) unbeeinträchtigt schwingt.
2. Füllstandsmessgerät nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet,
dass die piezoelektrischen Elemente (5) der Antriebs-/Empfangseinheit (4) über einen Bolzen (9) miteinander verbunden sind, dass der Bolzen (9) zur Übertragung der Schwingungen ein Kontaktstück (10a) mit einer
Kontaktfläche (10b) zur Membran (2) aufweist, dass der Bolzen (9) mit einer Bohrung (1 1 ) versehen ist und dass der Temperatursensor (8) in die Bohrung (1 1 ) eingebracht ist.
3. Füllstandsmessgerät nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Bohrung in den Bolzen (9) in das flächige Element (90) zwischen der Antriebs-/Empfangseinheit (4) und der Kontaktfläche (10b) zur Membran (2) seitlich und senkrecht zur Längsachse (7) ausgeführt ist.
4. Füllstandsmessgerät nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Bohrung in den Bolzen (9) in das stabförmige Element (91 ) oder in das stabförmige Element (91 ) und das flächige Element (90) zwischen der Antriebs-/Empfangseinheit (4) und der Membran (2) eingebracht und entlang der Längsachse (7) ausgeführt ist.
5. Füllstandsmessgerät nach Anspruch 2, 3 oder 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Bolzen (9) aus Metall oder Keramik gefertigt ist.
6. Füllstandsmessgerät nach mindestens einem der Ansprüche 2-5,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Temperatursensor (8) in den Bolzen (9) eingesintert ist.
7. Füllstandsmessgerät nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet,
dass im Bereich zwischen der Antriebs-/Empfangseinheit (4) und der
Membran (2) ein Keramikelement (12) und ein Kontaktstück (10a) mit einer Kontaktfläche (10b) zur Membran (2) zur Übertragung der Schwingungen an die Membran (2) vorgesehen sind, und dass der Temperatursensor (8) in das Keramikelement (12) eingebracht ist.
8. Füllstandsmessgerät nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Temperatursensor (8) in das Keramikelement (12) eingesintert ist.
9. Füllstandsmessgerät nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Keramikelement (12) aus einem Halbleiterwerkstoff gefertigt ist, dass das Keramikelement (12) auf der zur Membran (2) zeigenden sowie der zum ersten piezoelektrischen Element zeigenden Seitenfläche mit einer
metallischen Beschichtung versehen ist und dass das beschichtete
Keramikelement (12) den Temperatursensor (8) bildet.
10. Füllstandsmessgerät nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass die piezoelektrischen Elemente (5) der Antriebs-/Empfangseinheit (4) Anschlussleitungen (13a) aufweisen,
dass der Temperatursensor (8) ebenfalls Anschlussleitungen (13b) aufweist, dass die Druckschraube (6) Aussparungen aufweist, und dass die
Aussparungen in der Druckschraube (6) zur Durchführung der
Anschlussleitungen (13a) der piezoelektrischen Elemente (5) und der
Anschlussleitungen (13b) des Temperatursensors (8) dienen.
1 1 . Füllstandsmessgerät nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Temperatursensor (8) in die Druckschraube (6) eingebracht ist.
12. Füllstandsmessgerät nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass es sich bei dem Füllstandsmessgerät (1 ) um ein Messgerät zur
Bestimmung eines vorbestimmten Füllstands und der Dichte eines Mediums mit einer an der Membran (2) angebrachten Schwinggabel (14) handelt.
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