包括耐壓饋通件的測量系統的製作方法

2023-07-11 06:58:26 1

專利名稱：包括耐壓饋通件的測量系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及填充度測量領域中的耐高壓密封件。特別地，本發明涉及填充度測量裝置的包括用於內傳導體的耐壓饋通件的操作分離裝置，涉及填充度測量裝置的用於將操作側與控制側相聯接的聯接器，並且涉及具有聯接器的填充度測量裝置。
背景技術：
操作分離裝置用於測量裝置中以將操作側與控制側分離。通常，在操作側上進行物理量的測量，其中，在操作側上設置有用於測量待測量的物理量的適合的傳感器。通常在控制側上配置有控制電路或者評估電路，比如是用於設置在操作側上的傳感器的供能器。根據要在操作側上測量的物理量，例如在操作側與控制側相比為受壓的情況下，對於操作側而言有必要與控制側例如通過壓力密閉式分離而適當地分離。US 6，247，362B1示出一種高壓操作分離裝置，該高壓操作分離裝置包括內傳導體、外傳導體以及在內傳導體與外傳導體之間的壓力密封件。該壓力密封件包括細長的圓筒形形狀，並且相應地，外傳導體在沿著縱向軸線的方向上包括圓筒形內部開口，以便以操作分離裝置的特性電阻抗不變的方式容納圓筒形壓力密封件。在該布置中，操作側與控制側的分離因為壓力密封件進入由附著引起的與內傳導體和外傳導體的連接而發生。

發明內容
可變得理想的是具有如下一種操作分離裝置該操作分離裝置包括不需要影響操作分離裝置的特性電阻抗的替代性壓力密封件。所闡述的為根據獨立權利要求的特徵的用於填充度測量裝置的包括耐壓饋通件的操作分離裝置、用於填充度測量裝置的聯接器以及填充度測量裝置。本發明的改善在從屬權利要求中以及在以下描述中闡述。根據本發明的第一方面，闡述了用於填充度測量裝置的包括用於內傳導體的耐壓饋通件的操作分離裝置，該操作分離裝置包括內傳導體、外傳導體、操作側、控制側和饋通件。在該布置中，操作分離裝置的縱向軸線從操作側延伸向控制側。內傳導體包括第一錐形區域、和/或外傳導體包括第二錐形區域。第一錐形區域和第二錐形區域在沿著操作分離裝置的縱向軸線的方向上漸縮。在該布置中，饋通件包括第一錐形區域，和/或饋通件被第二錐形區域圍繞，以便以這種方式在內傳導體與外傳導體之間建立具有形狀配合的連接。內傳導體和外傳導體適於將能量供給和控制信號從控制側傳送到操作側，並適於將與通過傳感器所獲得的測量值相對應的電信號從操作側傳送到控制側。饋通件適於實現控制側與操作側之間的分離，特別地，適於抵消控制側與操作側之間的壓力差。此外，饋通件適於使內傳導體和外傳導體彼此電絕緣。饋通件可以包括適於導致電絕緣並適於抵消操作側與控制側之間的預定壓力差的材料。特別地，這些材料能夠為合成材料、玻璃或者複合材料。例如，饋通件為耐壓玻璃饋通件。饋通件以在內傳導體、饋通件與外傳導體之間建立具有形狀配合的連接的方式與第一錐形區域和/或第二錐形區域相互作用。這種具有形狀配合的連接可以提高饋通件的耐壓性。如上文和下文所描述的操作分離裝置可以包括位於內傳導體上的第一錐形區域、或者位於外傳導體上的第二錐形區域、或者位於內傳導體上的第一錐形區域和位於外傳導體上的第二錐形區域。 第一錐形區域和第二錐形區域可以特別是設計成使得第一錐形區域和第二錐形區域在沿著操作分離裝置的縱向軸線的相同方向上漸縮。例如，第一錐形區域和第二錐形區域在沿著操作分離裝置的縱向軸線從操作側向控制側的方向上漸縮。然而，第一錐形區域和第二錐形區域也可以沿著操作分離裝置的縱向軸線在反方向上漸縮。例如，第一錐形區域能夠在從控制側向操作側的方向上漸縮，而第二錐形區域能夠在從操作側向控制側的方向上漸縮。該設計能夠在外傳導體、饋通件與內傳導體之間產生具有形狀配合的改善的連接。當然，第一錐形區域和第二錐形區域的相應的漸縮方向的顛倒可以是可能的。第一錐形區域的錐角和第二錐形區域的錐角能夠設定成使得操作分離裝置的特性電阻抗在錐形區域內保持相同或者幾乎相同。特別地，整個操作分離裝置中的特性阻抗能夠始終為500hm。然而，操作分離裝置的特性阻抗也能夠包括高達10%上下的偏差。在操作分離裝置的整個行程內特性電阻抗不變或者幾乎不變在基於時域反射(TDR)的原理的測量裝置的情況下可能特別重要，因為這些測量裝置的測量精度很大程度上取決於整個測量裝置的信號傳送特性。根據本發明的一個實施方式，第一錐形區域的錐角a小於第二錐形區域的錐角3。相比於外傳導體上的由於第二錐形區域的錐角P而產生的變化的情況，在內傳導體上的由於第一錐形區域的錐角a而產生的變化可對操作分離裝置的電阻抗造成更大的影響。根據本發明的另外的實施方式，錐角a為1°，而錐角P為3°。錐角a和錐角0當然也可以包括與上述角度尺寸不同的角度尺寸。例如，錐角a能夠高達5°，而錐角P能夠高達8°。在該布置中，錐角能夠選擇成使得操作分離裝置的特性阻抗保持相同或者幾乎相同。根據本發明的另外的實施方式，操作分離裝置的外傳導體包括圓筒形區域。在該布置中，圓筒形區域在沿著操作分離裝置的縱向軸線的方向上可與第二錐形區域鄰接並且可包括比第二錐形區域小的內直徑。由於圓筒形區域的內直徑與第二錐形區域相比較小，因而產生了在操作分離裝置的徑向方向上延伸的面區域，該面區域以防止饋通件在沿著操作分離裝置的縱向軸線的方向上從操作側向控制側運動的方式來與饋通件建立具有形狀配合的連接。換句話說，該面區域為介於圓筒形區域與第二錐形區域之間的臺階，該臺階位於外傳導體的內側上。在沿著操作分離裝置的縱向軸線的方向上，在饋通件與控制側之間具有面區域，即，成饋通件在從控制側向操作側的方向上被推靠於面區域的方式，並且因而建立具有形狀配合的連接。正因為如此，操作分離裝置的耐壓性和密閉性能夠進一步改善。根據本發明的另外的實施方式，操作分離裝置還包括填充件材料，該填充件材料設置在由內傳導體、外傳導體和饋通件限定的空隙中。填充件材料可適於對由於圓筒形區域的內直徑與第二錐形區域的內直徑相比較小而產生的操作分離裝置的特性電阻抗的任何變化進行補償，使得操作分離裝置的特性阻抗不變，即，跨越操作分離裝置的整個行程，操作分離裝置的特性阻抗都保持相同或者幾乎相同。特別地，填充件可以為介電常數比饋通件的介電常數小的材料。
玻璃饋通件的介電常數能夠例如為4. gAsAT1!!!'例如，能夠使用介電常數約為3. YAsV-1In'玻璃纖維含量為40%的聚苯硫醚(PPS GF 40)。由於饋通件和填充件的介電常數不同，因此儘管外傳導體具有不規則的內部表面，仍能夠實現在整個操作分離裝置的範圍上的恆定的特性阻抗。根據本發明的另外的方面，闡述了填充度測量裝置的用於將操作側與控制側相聯接的聯接器。聯接器包括如上文和下文所描述的操作分離裝置以及操作連接部和控制連接部。
在該布置中，操作連接部能夠適於測量環境的狀況。例如，操作連接部可以為能夠聯接至加壓容器的聯接元件。為此，操作連接部可以例如包括法蘭或者螺紋。控制連接部可以使得能夠將能量供給部、評估單元和控制單元連接至聯接器。如上文和下文所描述的聯接器可以特別有利地用於使用氨或者滷代烴——例如氟利昂——的應用的情況。根據本發明的一個實施方式，操作分離裝置以模塊化的方式與操作連接部和控制連接部連接。控制連接部、操作分離裝置和操作連接部的模塊化連接一方面在控制連接部與操作分離裝置之間需要確定且不變的聯接機構，另一方面在操作分離裝置與操作連接部之間也需要確定且不變的聯接機構。有利地，聯接器的元件的模塊化使得能夠利用具有不同的控制連接部和操作連接部的相同的操作分離裝置，使得在測量環境改變或者連接至控制連接部的控制單元改變的情況下，能夠使用不變的操作分離裝置。根據本發明的另外的方面，闡述了具有如上文和下文所描述的聯接器的填充度測
量裝置。根據本發明的一個實施方式，填充度測量裝置為時域反射(TDR)測量裝置。根據本發明的另外的實施方式，填充度測量裝置為填充度雷達。下面參照附圖描述本發明的示例性實施方式。


圖I示出根據本發明的示例性實施方式的操作分離裝置。圖2示出根據本發明的另外的示例性實施方式的操作分離裝置。圖3示出根據本發明的另外的示例性實施方式的操作分離裝置。圖4示出根據本發明的示例性實施方式的聯接器。圖5示出根據本發明的示例性實施方式的填充度測量裝置的示意圖。圖6示出根據本發明的另外的示例性實施方式的聯接器。圖7示出根據本發明的另外的示例性實施方式的聯接器。
具體實施例方式附圖中的圖示是示意性的並且不成比例。如果在以下對附圖的描述中使用了相同的附圖標記，這些相同的附圖標記表示相同或相似的元件。圖I示出根據本發明的示例性實施方式的操作分離裝置100。操作分離裝置100包括內傳導體110、外傳導體120和饋通件130。操作分離裝置的縱向軸線160從操作側140延伸到控制側150。內傳導體110包括第一錐形區域170，而外傳導體120包括第二錐形區域180。此外，外傳導體120包括圓筒形區域195。在該布置中，圓筒形區域195包括比第二錐形區域180小的內直徑。因此，在圓筒形區域上，產生面區域198，饋通件130擱靠於面區域198。面區域198可以由環狀平表面形成，該環狀平表面垂直於縱向軸線160布置，因而在圓筒形區域195與第二錐形區域180之間形成臺階，饋通件130抵靠該臺階。該臺階防止饋通件130在向控制側150的方向上被推動。第一錐形區域170包括錐角a 190,而第二錐形區域180包括錐角0 191。第一錐形區域170和第二錐形區域180在沿著縱向軸線160從操作側140向控制側150的方向上漸縮。饋通件130通過第一錐形區域170、第二錐形區域180和面區域198在內傳導體110與外傳導體120之間建立具有形狀配合的連接，使得饋通件130不會在從操作側140向控制側150的方向上被推動。錐角a、錐角0以及面區域198的範圍能夠根據饋通件的待實現的耐壓性而改變。例如，以上各項能夠設計成使得在操作側上能夠存在IOObar至160bar的壓力。圖2示出根據本發明的另外的示例性實施方式的操作分離裝置100，其具有帶有饋通件130的外傳導體120和內傳導體110。在內傳導體110的沿著操作分離裝置的縱向軸線的行程上，內傳導體110包括圓柱形形狀。外傳導體120包括具有錐角P 191的第二錐形區域。此外，圖2示出由內傳導體、外傳導體和饋通件限定的空隙220。空隙220能夠包括填充件210。圖3示出根據本發明的另外的示例性實施方式的操作分離裝置100。該操作分離裝置包括內傳導體110、外傳導體120和饋通件130。
與圖2相比，圖3示出位於內傳導體110上的具有錐角a 190的第一錐形區域。在該布置中，第一錐形區域從操作側140向控制側150漸縮。然而，如上文和下文描述的那樣，第一錐形區域也能夠在從控制側向操作側的方向上漸縮。圖2中示出的外傳導體不包括錐形區域。圖I、圖2和圖3中示出的示例性實施方式各自示出在內傳導體110與外傳導體120之間建立具有形狀配合的連接的饋通件130。圖4示出根據本發明的示例性實施方式的聯接器400。如上文和下文描述的那樣，聯接器400包括操作分離裝置100、操作連接部410和控制連接部420，其中，控制單元(未示出)聯接至控制側150。特別地，控制連接部420能夠設計成封閉如上文和下文所述的包括填充件210的空隙220和操作分離裝置。 操作連接部410能夠通過螺紋、法蘭、或者以考慮到測量環境的狀況的一些其他方式且特別地以壓力密閉的方式連接至測量環境，例如，連接至容器。控制連接部420設計成將聯接器連接至控制單元。圖5示出根據本發明的示例性實施方式的填充度測量裝置500的示意圖。填充度測量裝置500包括控制單元510、如上文和下文所描述的聯接器400、以及測量單元520。控制單元510能夠設計成向聯接器400供給能量，並能夠包括評估電路和控制電路。測量裝置520能夠為任意傳感器，例如為適於時域反射的傳感器。圖6示出根據本發明的另外的示例性實施方式的聯接器400。在操作側140上，聯接器400通過操作連接部410連接至同軸傳感器。在控制側150上，聯接器400通過控制連接部420連接至控制單元(未示出)。同軸傳感器根據時域反射的原理起作用並且適於例如對容器中的油位進行測量。同軸傳感器的內傳導體和外傳導體通過聯接器400、特別地通過操作分離裝置100而被引導，並且被傳導至控制單元。圖7示出根據本發明的另外的示例性實施方式的聯接器400。在操作側140上，杆狀探測器連接至聯接器400的操作連接部410。杆狀探測器引導為穿過聯接器400的內傳導體，而操作分離裝置100被弓I導至控制單元，控制單元通過操作連接部420連接在操作側150上。在該示例性實施方式中，作為測量所必需的外傳導體由操作連接部410表示，操作連接部410例如連接至導電容器，其中，容器也用作外傳導體。圖6和圖7示出聯接器400的模塊化設計。圖示示出相同的操作分離裝置100，在每種情況下都具有操作連接部410，所述操作連接部410連接有同軸探測器或者杆狀探測器。除此之外，其他探測器例如電纜探測器或者多杆探測器也可以連接至操作連接部。操作連接部能夠例如通過螺紋或者其他適合的連接機構連接至操作分離裝置。該連接能夠通過接合螺紋或者通過焊接部件——包括以不能拆卸的方式——來設計。
操作連接部能夠例如通過螺紋、法蘭或者另外的適合的連接機構連接至容器。尤其在食品工業中，有各種常用的容器連接；例如，在食品工業中，測量裝置通過 螺紋式乳品聯接器(dairy coupling)或者夾緊連接來附接。對應於各種操作連接部，能夠使用不同的控制連接部420。根據容器或者介質的溫度，這些控制連接部能夠例如設計成具有不同的長度以防止控制單元的熱過載。另外，應當指出的是，「包括」不排除其他元件或步驟，並且「一」或者「一個」不排除複數。此外，應當指出的是，參照以上示例性實施方式之一描述的特徵或步驟還能夠與上述其他示例性實施方式的其他特徵或步驟結合使用。權利要求中的附圖標記不解釋為限制。
權利要求
1.一種操作分離裝置(100)，所述操作分離裝置(100)用於填充度測量裝置且包括用於內傳導體(110)的耐壓饋通件(130)，所述操作分離裝置(100)包括 內傳導體(110)； 夕卜傳導體(120)； 操作側(140)； 控制側(150)； 饋通件(130)； 其中， 所述操作分離裝置(100)的縱向軸線(160)從所述操作側(140)向所述控制側(150)延伸； 所述內傳導體(110)包括第一錐形區域(170)，和/或所述外傳導體(120)包括第二錐形區域(180); 所述第一錐形區域(170)和所述第二錐形區域(180)在沿著所述操作分離裝置(100)的所述縱向軸線(160)的方向上漸縮； 所述饋通件(130)包括所述第一錐形區域(170)，和/或所述饋通件(130)由所述第二錐形區域(180)圍繞，以便以這種方式在所述內傳導體(110)與所述外傳導體(120)之間建立具有形狀配合的連接。
2.根據權利要求I所述的操作分離裝置(100)， 其中，所述第一錐形區域(170)的錐角a (190)小於所述第二錐形區域(180)的錐角3 (191)。
3.根據權利要求2所述的操作分離裝置(100)， 其中，所述錐角a (190)為1°，並且所述錐角P (191)為3°。
4.根據權利要求I至3中的任一項所述的操作分離裝置(100)，其中， 所述外傳導體(120)包括圓筒形區域(195)； 所述圓筒形區域在沿著所述操作分離裝置的所述縱向軸線的方向上鄰接所述第二錐形區域； 所述圓筒形區域包括比所述第二錐形區域小的內直徑； 所述圓筒形區域的面區域(198)與所述饋通件建立具有形狀配合的連接，從而防止所述饋通件的在沿著所述操作分離裝置的所述縱向軸線從所述操作側向所述控制側的方向上的運動。
5.根據權利要求4所述的操作分離裝置(100)， 進一步包括填充件(210)； 其中， 所述填充件設置在空隙(220)中； 所述空隙由所述內傳導體、所述外傳導體和所述饋通件限定； 所述填充件對由於所述圓筒形區域的內直徑與所述第二錐形區域的內直徑相比較小而產生的所述操作分離裝置的特性電阻抗的變化進行補償，使得所述操作分離裝置的特性電阻抗沿著所述縱向軸線沒有顯著變化。
6.根據權利要求5所述的操作分離裝置(100)，其中，所述填充件(210 )包括比所述饋通件(130 )的介電常數小的介電常數。
7.一種聯接器(400)，用於填充度測量裝置，以便將所述填充度測量裝置的操作側(140)與所述填充度測量裝置的控制側(150 )相聯接，所述聯接器(400 )包括 根據權利要求I至6中的任一項所述的操作分離裝置(100)； 操作連接部(410)； 控制連接部(420)。
8.根據權利要求7所述的聯接器(400)， 其中，所述操作分離裝置(100)以模塊化的方式與所述操作連接部(410)和所述控制連接部(420)相連接。
9.一種填充度測量裝置(500)，所述填充度測量裝置(500)具有根據權利要求7或權利要求8所述的聯接器(400)。
10.根據權利要求9所述的填充度測量裝置(500)， 其中，所述填充度測量裝置(500 )為時域反射測量裝置。
11.根據權利要求9所述的填充度測量裝置(500)， 其中，所述填充度測量裝置為填充度雷達。
全文摘要
所闡述的為一種操作分離裝置(100)，其用於填充度測量裝置且包括用於內傳導體的耐壓饋通件(130)。該操作分離裝置包括內傳導體(110)、外傳導體(120)、操作側(140)、控制側(150)和饋通件(130)。內傳導體(110)包括第一錐形區域(170)，和/或外傳導體(120)包括第二錐形區域(180)。饋通件(130)包括第一錐形區域(170)，和/或饋通件(130)由第二錐形區域(180)圍繞，並且以此方式在內傳導體(110)與外傳導體(120)之間建立具有形狀配合的連接。
文檔編號G01F23/284GK102798438SQ20121016299
公開日2012年11月28日 申請日期2012年5月23日 優先權日2011年5月26日
發明者克勞斯·金茨勒, 于爾根·莫策, 于爾根·迭特梅爾 申請人:Vega格裡沙貝兩合公司