專利名稱：用于顯示填充水平的浮體的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及ー種用于顯示介質(zhì)在容器中的填充水平(Fuellstand)的浮體(Schwimmkoerper),其中浮體在按規(guī)定的使用中由容器的壁導(dǎo)向并且適合于將從發(fā)射器發(fā)出的電磁波向接收器的方向反射。
背景技術(shù)：
在實(shí)踐中使用這樣的浮體，以便在以雷達(dá)原理為基礎(chǔ)的填充水平測(cè)量時(shí)在介質(zhì)的表面的區(qū)域中造成限定的反射特性，其填充水平應(yīng)在測(cè)量技術(shù)上被檢測(cè)。已知地，電磁波在界面處的反射率同樣還取決于形成界面的介質(zhì)的折射指數(shù)并且由此取決于其透射常數(shù)和介電常數(shù)。在沒有浮體的情況下所反射的電磁波的振幅因此取決于參與的介質(zhì)的材料特性并且因此取決于填充水平測(cè)量裝置的相應(yīng)的具體應(yīng)用。尤其在僅僅使用介質(zhì)界限(Mediumsgrenze)作為反射面時(shí)，有效信號(hào)強(qiáng)度與干擾信號(hào)強(qiáng)度的比例實(shí)際上是不可預(yù)見的，那么填充水平測(cè)量裝置的設(shè)計(jì)相應(yīng)地是有問題的。該問題通過使用之前做提及的浮體被緩和，因?yàn)殡姶挪ㄔ谶@種類型的浮體處的反射被限定并且尤其比在更小的電容率的介質(zhì)處的反射更好。從發(fā)射器(其通常位于介質(zhì)上方)向介質(zhì)的方向發(fā)出的電磁波被浮體(其部分地從介質(zhì)中突出)反射，并且反射波由接收器接受，其同樣普遍地位于介質(zhì)上方。最后，填充水平根據(jù)已知的雷達(dá)方法之一來計(jì)算。在該方法之一中，填充水平由電磁脈沖的運(yùn)行時(shí)間來確定。在另一方法中，連續(xù)的電磁信號(hào)的頻率被這樣調(diào)制，使得填充水平可由所發(fā)射和接受的頻率的頻率差來確定(調(diào)制的連續(xù)波方法(Dauerstrichverfahren))。浮體常常位于參考容器中，其通常是帶有比較小的橫截面面積的長(zhǎng)形的空心體，其中參考容器的壁導(dǎo)向浮體。參考容器通常位于容器中或者在容器旁側(cè)，在其中存在介質(zhì)，其填充水平要被確定，并且參考容器的縱軸線大致在重力加速度的方向上取向。參考容器這樣與容器相連接，使得介質(zhì)在參考容器中的填充水平與介質(zhì)在容器中的填充水平一致。通過空心體的小的橫截面面積且通過浮體的質(zhì)量，介質(zhì)的靜止的干擾(如其在供給或運(yùn)出介質(zhì)時(shí)出現(xiàn)的那樣)被減小并且以該方式提高測(cè)量精度。不僅用于電磁波的發(fā)射器而且接收器通常位于參考容器的上端處并且參考容器經(jīng)常被用作用于電磁波的波導(dǎo)(Hohlleiter)。浮子常常裝備有磁系統(tǒng)，并且在參考容器旁側(cè)附加地存在借助于磁閥(Magnetklappe)或者借助于隨動(dòng)磁體(Folgemagnet)的用于填充水平的顯示裝置。填充水平的顯示那么通過兩個(gè)獨(dú)立的系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)并且通過重復(fù)提高可靠性，然而當(dāng)前這不重要。

發(fā)明內(nèi)容
從現(xiàn)有技術(shù)中已知的浮體具有表面，在其處電磁波被反射。浮體在通過容器的壁的引導(dǎo)中的基本必需的間隙引起浮體的不可預(yù)見的翻傾，由此反射特性被改變。由此發(fā)生電磁波在容器的壁與浮體之間通過翻傾產(chǎn)生的間隙中的不可預(yù)見的反射。本發(fā)明的目的是說明ー種浮體，其尤其不取決于浮體是否翻傾而具有用于電磁波的改善的反射特性并且其優(yōu)選地與存在的裝備有磁系統(tǒng)的浮體兼容。根據(jù)本發(fā)明的浮體(在其中之前所導(dǎo)出的且表明的目的被實(shí)現(xiàn))首先并且本質(zhì)上特征在于，在按規(guī)定的使用中至少浮體的面向發(fā)射器的側(cè)面構(gòu)造為用于將電磁波反射到接收器上的反射器，并且從發(fā)射器的視線觀察在反射器后面這樣構(gòu)造有場(chǎng)衰減結(jié)構(gòu)(Feldschwaechungsstruktur),使得場(chǎng)強(qiáng)在場(chǎng)衰減結(jié)構(gòu)的范圍中相對(duì)于未設(shè)置場(chǎng)衰減結(jié)構(gòu)的情況減弱。在此首先不重要的是通過哪種物理效應(yīng)引起這樣的場(chǎng)衰減，不管這例如通過場(chǎng)狀態(tài)的轉(zhuǎn)變來實(shí)現(xiàn)并且/或者這是否通過到達(dá)場(chǎng)衰減結(jié)構(gòu)的區(qū)域中的電磁波的減弱而發(fā)生。在場(chǎng)狀態(tài)的轉(zhuǎn)變的情況中，有利于所反射的電磁波的能量的部分被轉(zhuǎn)移，而在電磁波在場(chǎng)衰減結(jié)構(gòu)的區(qū)域中減弱的情況中，所反射的波的能量的部分實(shí)際上保持不變，但是干擾反射的能量被減少。當(dāng)然兩個(gè)示例性地列舉的變體可結(jié)合。代替從現(xiàn)有技術(shù)中已知的浮體，帶有所構(gòu)造的反射結(jié)構(gòu)和場(chǎng)衰減結(jié)構(gòu)的根據(jù)本發(fā) 明的浮體的應(yīng)用具有改善的并且基本上獨(dú)立于浮體的翻傾的反射特性的優(yōu)點(diǎn)。浮體的面向發(fā)射器的并且構(gòu)造為用于將電磁波反射到接收器上的反射器的側(cè)面產(chǎn)生實(shí)際的有效信號(hào)，其應(yīng)被用于距離確定和因此填充水平確定。浮體的所有組成部分優(yōu)選地應(yīng)由這樣的材料制成，其另外抵抗在容器中的填充水平被測(cè)量的介質(zhì)并且具有用于電磁波的良好的反射特性。尤其地，浮體在其整體上的密度必須小于在容器中的填充水平應(yīng)被測(cè)量的介質(zhì)的密度。在本發(fā)明的一優(yōu)選的設(shè)計(jì)方案中設(shè)置成，反射特性通過反射器的面的從電磁波的發(fā)射器的視線觀察平的或者拱曲的設(shè)計(jì)方案來優(yōu)化。在一相當(dāng)特別優(yōu)選的設(shè)計(jì)方案中設(shè)置成,浮體由漂浮體(Auftriebskoerper)和聯(lián)接在其處的場(chǎng)衰減結(jié)構(gòu)構(gòu)成。漂浮體和場(chǎng)衰減結(jié)構(gòu)的尺寸這樣選擇，使得在浮體在容器中翻傾時(shí)僅漂浮體接觸容器的壁，但是與此相反場(chǎng)衰減結(jié)構(gòu)不接觸容器的壁。以該方式電荷被導(dǎo)出，由此避免易燃介質(zhì)的爆炸危險(xiǎn)。在另ー優(yōu)選的實(shí)施例中，場(chǎng)衰減結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)為λ/4過濾器(λ是所使用的電磁波的波長(zhǎng))，在其中通過消極地疊加到達(dá)場(chǎng)衰減結(jié)構(gòu)的區(qū)域中的電磁波弓I起場(chǎng)衰減。這樣的λ /4過濾器這樣轉(zhuǎn)變?cè)诜瓷淦髋c一方面場(chǎng)衰減結(jié)構(gòu)和另一方面容器的壁之間的間隙中的場(chǎng)狀態(tài)，使得電磁波的大部分被反射；如還對(duì)于其它的基于干涉的過濾器，沒有能量“損失”，也沒有電磁場(chǎng)在傳統(tǒng)的意義上被減弱。設(shè)計(jì)為λ/4過濾器的場(chǎng)衰減結(jié)構(gòu)因此實(shí)際上還用作反射器，在反射器的上側(cè)處產(chǎn)生幾乎完全的反射，如其在“短路“時(shí)利用完全閉合的金屬壁將產(chǎn)生的那樣。這樣的λ /4過濾器的一優(yōu)選的實(shí)現(xiàn)方案在從發(fā)射器發(fā)出的電磁波的傳播方向上由交替地且優(yōu)選地同軸相繼布置的大盤和小盤構(gòu)成，其共同形成λ/4過濾器。在波傳播方向上觀察，盤具有大約所使用的電磁波的波長(zhǎng)的四分之一的奇數(shù)倍的厚度。在一備選的實(shí)施例中，浮體由場(chǎng)衰減結(jié)構(gòu)和反射器構(gòu)成，其中場(chǎng)衰減結(jié)構(gòu)也承擔(dān)漂浮體的任務(wù)。取消単獨(dú)的漂浮體。這樣的浮體非常緊湊并且總地來說比帶有“所安放的“場(chǎng)衰減結(jié)構(gòu)的浮體更少地傾向于翻傾。在另一有利的實(shí)施例中，小盤中的至少ー個(gè)由至少ー個(gè)由至少ー個(gè)介電的材料構(gòu)成的環(huán)圍繞。這樣的環(huán)以有利的方式影響電磁波與場(chǎng)衰減結(jié)構(gòu)的相互作用，因?yàn)橥ㄟ^另ー分界面可有目的地影響到場(chǎng)衰減結(jié)構(gòu)中和在其中的波引導(dǎo)。在本發(fā)明的一改進(jìn)方案中設(shè)置成，反射器和場(chǎng)衰減結(jié)構(gòu)尤其以介電的材料包裏。該包裹以有利的方式影響電磁波的反射和減弱，此外這樣的包裹也可設(shè)計(jì)為腐蝕防護(hù)。另ー優(yōu)點(diǎn)在于，具有分開的幾何結(jié)構(gòu)的場(chǎng)衰減結(jié)構(gòu)可被設(shè)計(jì)有更光滑的輪廓，這另外有助于有效地避免介質(zhì)不希望地粘附在浮體處。在一備選的設(shè)計(jì)方案中，盤的膨脹不是圓形的，由此用于電磁波的浮體的反射特性和減弱特性例如可與容器的幾何結(jié)構(gòu)相適應(yīng)。


具體地，現(xiàn)在存在設(shè)計(jì)和改進(jìn)根據(jù)本發(fā)明的浮體的不同的可能性。對(duì)此參考從屬于權(quán)利要求I的權(quán)利要求并且結(jié)合附圖參考優(yōu)選的實(shí)施例的說明。其中 圖I顯示從現(xiàn)有技術(shù)中已知的浮體的實(shí)施例，其是填充水平測(cè)量裝置的一部分，
圖2a以側(cè)視圖顯示了根據(jù)本發(fā)明的浮體在容器中的實(shí)施例，
圖2b顯示了在翻傾位置中的根據(jù)圖2a的浮體，
圖3a以俯視圖顯示了根據(jù)圖2a的浮體，
圖3b以俯視圖顯示了根據(jù)本發(fā)明的浮體的另ー實(shí)施例，
圖4以側(cè)視圖顯示了根據(jù)本發(fā)明的浮體的另ー實(shí)施例以及 圖5以側(cè)視圖顯示了根據(jù)本發(fā)明的浮體的最后ー實(shí)施例。
具體實(shí)施例方式在圖I中示出了對(duì)于從現(xiàn)有技術(shù)中已知的浮體I的典型的應(yīng)用情況，借助于其應(yīng)確定位于容器2、4中的介質(zhì)3的填充水平。對(duì)此，參考容器4這樣與容器2相連接，使得介質(zhì)3在容器2中的填充水平與介質(zhì)3在參考容器4中的填充水平相對(duì)應(yīng)。對(duì)應(yīng)于現(xiàn)有技術(shù)的浮體I浮在參考容器4中的介質(zhì)3中，浮體I部分地從介質(zhì)3中突出。浮體4通過參考容器4的壁在側(cè)向被引導(dǎo)，使得其還僅可在參考容器4的縱軸線的方向上運(yùn)動(dòng)。然而在浮體I與參考容器4的壁之間存在間隙，其導(dǎo)致浮體I在參考容器4中的不可避免的且不可預(yù)見的翻傾。利用電磁波根據(jù)雷達(dá)原理工作的填充水平測(cè)量?jī)x5、6具有用于電磁波的發(fā)射器5和接收器6并且發(fā)出電磁波，其大致沿著參考容器4的縱軸線向浮體I的方向傳播。參考容器4對(duì)于電磁波是波導(dǎo)。從介質(zhì)3中突出并且在不考慮翻傾的情況下很大程度上垂直于參考容器4的縱軸線延伸的浮體I的部分是用于從填充水平測(cè)量?jī)x5、6發(fā)出的波的反射器20。在浮體I與參考容器4的壁之間的所需要的環(huán)繞的間隙具有所不希望的特性，其有利于干擾反射(其有害于精確的填充水平測(cè)量)的產(chǎn)生。附加地，通過浮體I在參考容器4中的不可避免的且不可預(yù)測(cè)的翻傾在所提及的間隙中產(chǎn)生不對(duì)稱，其同樣有害地影響所反射的電磁波。在浮體I的在圖2至圖5中示意性地示出的根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例中，反射特性通過場(chǎng)轉(zhuǎn)換相對(duì)于在圖I中示出的現(xiàn)有技術(shù)顯著改善。根據(jù)本發(fā)明的浮體I的在圖2a、2b和3a中示出的實(shí)施例由柱形的漂浮體7構(gòu)成，然而在其中在理想的柱體中存在的棱邊變鈍。漂浮體7直至所需要的間隙與參考容器4的內(nèi)徑相適應(yīng)。場(chǎng)衰減結(jié)構(gòu)8聯(lián)接到漂浮體7的從介質(zhì)3中突出的部分處。在此，漂浮體7如從現(xiàn)有技術(shù)中已知的浮體那樣來構(gòu)造，其裝備有在此未顯示的磁系統(tǒng)。因此根據(jù)本發(fā)明的浮體I可裝備有存在的磁系統(tǒng)，由此其與存在的填充水平測(cè)量系統(tǒng)(其例如通過磁閥或者隨動(dòng)磁體顯示填充水平)兼容。場(chǎng)衰減結(jié)構(gòu)8由同心于漂浮體7的縱軸線的盤9、10、11、12構(gòu)成，從填充水平測(cè)量?jī)x5的視線觀察次序?yàn)閹в写笾睆降谋P9、帶有小直徑的盤10、帶有大直徑的盤11和帶有小直徑的盤12，即由兩個(gè)帶有小直徑的盤10、12和兩個(gè)帶有大直徑的盤9、11構(gòu)成。在此，大盤9、11的直徑明顯大于小盤10、12的直徑。盤9-12中的每個(gè)的厚度大致為所使用的電磁波的波長(zhǎng)的四分之一，在其它的這里未示出的實(shí)施例中每個(gè)盤的厚度大致為所使用的電磁波的波長(zhǎng)的四分之一的奇數(shù)倍。盤9-12與漂浮體7的表面的一部分一起形成λ /4過濾器，其很大程度上平行于盤9-12的平的面取向。在一備選的(然而在此未示出)的實(shí)施方案中盤12的厚度明顯大于波長(zhǎng)的四分之一，由此還僅盤9-11形成λ/4過濾器。最靠近填充水平測(cè)量?jī)x5、6的大盤9的平的面形成用于從填充水平測(cè)量?jī)x的發(fā)射器發(fā)出的電磁波的反射器20。在圖2b中 浮體I在參考容器4中翻傾。盤9-12的直徑這樣選擇，使得盤9-12中的任ー個(gè)不可與參考容器相接觸。通過場(chǎng)衰減結(jié)構(gòu)8，根據(jù)本發(fā)明的浮體I的反射特性不僅在翻傾的狀態(tài)中而且在不翻傾的狀態(tài)中都好于在根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的浮體中，但是特別是根據(jù)本發(fā)明的浮體I的反射特性不僅在翻傾的狀態(tài)中而且在不翻傾的狀態(tài)中實(shí)際上始保持同樣好。通過將場(chǎng)衰減結(jié)構(gòu)8設(shè)計(jì)為λ /4過濾器，所射入的功率的較大部分又被反射，所反射的電磁輻射的部分與總共射入的能量的比例明顯比在場(chǎng)衰減結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為純粹的衰減結(jié)構(gòu)的情況中更大。盡管在后一情況中信號(hào)/噪聲比還被改善，但是實(shí)際的有效信號(hào)未被増大。在圖3b中所示出的實(shí)施例中，帶有圓的橫截面的漂浮體7被引導(dǎo)通過帶有矩形的橫截面的參考容器I的壁，場(chǎng)衰減結(jié)構(gòu)8的盤9、10垂直于參考容器4的縱軸線的幾何結(jié)構(gòu)同樣是矩形的。在圖4中所示出的實(shí)施例中漂浮體7的更靠近填充水平測(cè)量?jī)x5、6的平的面是場(chǎng)衰減結(jié)構(gòu)8的一部分并且面的棱邊不是鈍的，由此衰減特性被改變。與在圖2a、2b和3a中所顯示的實(shí)施例不同，添加在漂浮體7處的場(chǎng)衰減結(jié)構(gòu)8由帶有小直徑的三個(gè)盤10、12、14和帶有大直徑的三個(gè)盤9、11、13構(gòu)成。小盤10、12、14中的每個(gè)相應(yīng)利用由其它介電的材料構(gòu)成的環(huán)15、16、17來環(huán)繞，其外徑大致對(duì)應(yīng)于大盤9、11、13的直徑。帶有大直徑的盤9 (其最接近填充水平測(cè)量?jī)x5、6)是拱曲的并且整個(gè)所添加的場(chǎng)衰減結(jié)構(gòu)8以介電的材料18包裹。在圖5中所示出的最后的實(shí)施例中，浮體I由場(chǎng)衰減結(jié)構(gòu)8構(gòu)成，其同時(shí)也承擔(dān)漂浮體7的功能。場(chǎng)衰減結(jié)構(gòu)8在側(cè)面以介電的材料19包裹。
權(quán)利要求
1.一種用于顯示介質(zhì)(3)在容器(2)中的填充水平的浮體(I)，其中所述浮體(I)在按規(guī)定的使用中由所述容器(2，4)的壁導(dǎo)向并且適合于將從發(fā)射器(5)發(fā)出的電磁波向接收器(6)的方向反射，其特征在于，在按規(guī)定的使用中至少所述浮體(I)的面向所述發(fā)射器(5)的側(cè)面構(gòu)造為用于將所述電磁波反射到所述接收器(6)上的反射器(20)并且從所述發(fā)射器(5)的視線觀察在所述反射器(20)后面這樣構(gòu)造有場(chǎng)衰減結(jié)構(gòu)(8)，使得與所述場(chǎng)衰減結(jié)構(gòu)(8)交互作用的所述電磁波被衰減。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的浮體(I)，其特征在于，與所述場(chǎng)衰減結(jié)構(gòu)(8)交互作用的所述電磁波在向所述接收器出)的方向上被減弱。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的浮體(I)，其特征在于，所述反射器(20)的上表面是平的或者拱曲的。
4.根據(jù)權(quán)利要求I至3所述的浮體(I)，其特征在于，所述場(chǎng)衰減結(jié)構(gòu)(8)實(shí)現(xiàn)為λ/4過濾器。
5.根據(jù)權(quán)利要求I至4中任一項(xiàng)所述的浮體(I)，其特征在于，所述場(chǎng)衰減結(jié)構(gòu)(8)由相繼交替布置的大盤(9)、(11)、(13)、(19)和小盤(10)、(12)、(14)構(gòu)成，尤其由同軸布置的盤構(gòu)成。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的浮體(I)，其特征在于，在按規(guī)定的應(yīng)用中所述場(chǎng)衰減結(jié)構(gòu)(8)的盤(9)、(10)、(11)、(12)、(13)、(14)、(19)大致在從所述發(fā)射器(5)發(fā)出到所述浮體(I)上的電磁波的傳播方向上定向。
7.根據(jù)權(quán)利要求I至6中任一項(xiàng)所述的浮體(1)，其特征在于，所述盤(9，10，11，12，13，14，19)具有大致從所述發(fā)射器(5)發(fā)出的電磁輻射的波長(zhǎng)的四分之一的奇數(shù)倍的厚度。
8.根據(jù)權(quán)利要求I至7中任一項(xiàng)所述的浮體(I)，其特征在于，所述浮體(I)具有漂浮體(7)和聯(lián)接在其處的場(chǎng)衰減結(jié)構(gòu)(8)并且所述漂浮體(7)和所述場(chǎng)衰減結(jié)構(gòu)(8)在其尺寸上這樣選擇，使得在所述浮體(I)在所述容器(2，4)中翻傾時(shí)所述漂浮體(7)接觸所述容器(2，4)的壁，但是所述場(chǎng)衰減結(jié)構(gòu)(8)不接觸所述所述容器(2，4)的壁。
9.根據(jù)權(quán)利要求I至7中任一項(xiàng)所述的浮體(I)，其特征在于，所述反射器(20)和所述場(chǎng)衰減結(jié)構(gòu)(8)還承擔(dān)所述漂浮體(7)的功能并且所述場(chǎng)衰減結(jié)構(gòu)(8)至少在與所述容器(2，4)的壁的接觸部位處以介電的材料包裹。
10.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的浮體(I)，其特征在于，所述小盤(10，12，14)中的至少一個(gè)由至少一個(gè)由至少一個(gè)介電的材料構(gòu)成的環(huán)(15，16，17)圍繞。
11.根據(jù)權(quán)利要求I至10中任一項(xiàng)所述的浮體(I)，其特征在于，所述反射器(20)和所述場(chǎng)衰減結(jié)構(gòu)(8)以介電的材料(18)包裹。
12.根據(jù)權(quán)利要求I至11中任一項(xiàng)所述的浮體(I)，其特征在于，所述盤(9，10，11，12，13，14，19)的側(cè)向的膨脹與所述容器(2，4)的橫截面相適應(yīng)。
全文摘要
本發(fā)明示出和說明了一種用于顯示介質(zhì)(3)在容器(2)中的填充水平的浮體(1)，其中浮體(1)在按規(guī)定的使用中由容器(2,4)的壁導(dǎo)向并且適合于將從發(fā)射器(5)發(fā)出的電磁波向接收器(6)的方向反射。不取決于浮體是否翻傾而具有電磁波的改善的反射特性的浮體被由此實(shí)現(xiàn)，即在按規(guī)定的使用中至少浮體(1)的面向發(fā)射器(5)的側(cè)面構(gòu)造為用于將電磁波反射到接收器(6)上的反射器(20)并且從發(fā)射器(5)的視線觀察在反射器(20)后面這樣構(gòu)造有場(chǎng)衰減結(jié)構(gòu)(8)，使得與場(chǎng)衰減結(jié)構(gòu)(8)交互作用的電磁波被衰減。
文檔編號(hào)G01F23/76GK102853881SQ20121021790
公開日2013年1月2日 申請(qǐng)日期2012年6月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月28日
發(fā)明者M.福格特, U.韋格曼 申請(qǐng)人:克洛納測(cè)量技術(shù)有限公司