DE102017126127A1 - Radar-based level gauge - Google Patents

Abstract

Translated fromGerman

Die Erfindung betrifft ein Radarbasiertes Füllstandsmessgerät zur Befestigung an einem Behälter (2) mit einem Rundanschluss (21, 21'), wobei der Rundanschluss (21, 21') eine vordefinierte Endkontur (210) aufweist. Hierzu umfasst das Füllstandsmessgerät (1) einen Deckel (11) mit einem Befestigungsmittel (110, 110'), mittels dem der Deckel (1) am Behälter (2) befestigbar ist. Dabei ist der Deckel (11) so ausgelegt, dass im befestigten Zustand zumindest eine Kontaktfläche des Deckels (11) an die Endkontur (210) anschließt. Zur Füllstandsmessung ist im Deckel (11) eine Sende-/Empfangs-Einheit (12) angeordnet, um radar-basierte Sendesignale (S_HF) in Richtung des Füllgutes (3) auszusenden und anhand der Empfangssignale (E_HF) den Füllstand (L) des Füllgutes (3) im Behälter (2) zu bestimmen. Erfindungsgemäß weist der Deckel (11) in Bezug zu dessen Kontaktfläche eine Höhe (W_max) von maximal 60 mm auf. Hierdurch kann der Deckel (11) beispielsweise gemäß den Abmessungen eines Blindflansches für Flanschanschlüsse (21) konzipiert werden. Somit kann das Füllstandsmessgerät (1) platzsparend am Behälter (2) angebracht werden.

The invention relates to a radar-based level measuring device for attachment to a container (2) with a round terminal (21, 21 '), wherein the round terminal (21, 21') has a predefined end contour (210). For this purpose, the level measuring device (1) comprises a lid (11) with a fastening means (110, 110 '), by means of which the lid (1) can be fastened to the container (2). In this case, the lid (11) is designed so that in the attached state, at least one contact surface of the lid (11) adjoins the end contour (210). For level measurement, a transmitting / receiving unit (12) is arranged in the lid (11) to emit radar-based transmission signals (S_HF ) in the direction of the filling material (3) and based on the received signals (E_HF ) the level (L) of the filling material (3) in the container (2) to determine. According to the invention, the cover (11) has a height (W_max ) of a maximum of 60 mm in relation to its contact surface. In this way, the lid (11) can be designed, for example, according to the dimensions of a blind flange for flange connections (21). Thus, the level gauge (1) can be mounted to save space on the container (2).

Description

Translated fromGerman

Die Erfindung betrifft ein Radarbasiertes Füllstandsmessgerät zur Befestigung an einem Behälter mit einem Rundanschluss, wie einem Flansch-, Klemm- oder Schraubanschluss.The invention relates to a radar-based level gauge for attachment to a container with a round terminal, such as a flange, clamp or screw.

In der Prozessautomatisierungstechnik werden vielfach Feldgeräte eingesetzt, die zur Erfassung oder zur Beeinflussung von Prozessvariablen dienen. Zur Erfassung von Prozessvariablen werden Sensoren eingesetzt, die beispielsweise in Füllstandsmessgeräten, Durchflussmessgeräten, Druck- und Temperaturmessgeräten, pH-Redoxpotential-Messgeräten, Leitfähigkeitsmessgeräten, oder vergleichbaren Geräten zum Einsatz kommen. Sie erfassen die entsprechenden Prozessvariablen, wie Füllstand, Durchfluss, Druck, Temperatur, pH-Wert, Redoxpotential oder Leitfähigkeit. Verschiedenste solcher Feldgeräte-Typen wird von der Firma Endress + Hauser hergestellt und vertrieben.In process automation technology, field devices are often used to detect or influence process variables. For the detection of process variables, sensors are used which are used, for example, in level gauges, flowmeters, pressure and temperature measuring devices, pH redox potential measuring devices, conductivity meters, or comparable devices. They record the corresponding process variables, such as level, flow, pressure, temperature, pH, redox potential or conductivity. Various types of such field device types is manufactured and distributed by the company Endress + Hauser.

Zur Füllstandsmessung von Füllgütern in Behältern haben sich berührungslose Messverfahren etabliert, da sie robust und wartungsarm sind. Dabei werden unter dem Begriff „Behälter“ im Rahmen der Erfindung auch nicht-abgeschlossene Behältnisse, wie beispielsweise Becken, Seen oder fließende Gewässer verstanden. Ein weiterer Vorteil berührungsloser Messverfahren besteht in der Fähigkeit, den Füllstand quasi kontinuierlich messen zu können. Im Bereich der kontinuierlichen Füllstandsmessung werden daher überwiegend Radar-basierte Messverfahren eingesetzt (im Kontext dieser Patentanmeldung definiert sich „Radar“ als Signale bzw. elektromagnetische Wellen mit Frequenzen zwischen 0.03 GHz und 300 GHz). Die beiden gängigen Messprinzipien bilden hierbei das Puls-Laufzeit-Prinzip (auch unter dem Begriff „Pulsradar“ bekannt) sowie das FMCW-Prinzip („Frequency Modulated Continuous Wafe“).Non-contact measuring methods have become established for level measurement of products in containers since they are robust and require little maintenance. The term "container" in the context of the invention, non-self-contained containers, such as pools, lakes or flowing waters understood. Another advantage of non-contact measuring methods is the ability to measure the level virtually continuously. In the field of continuous level measurement, radar-based measuring methods are therefore predominantly used (in the context of this patent application, "radar" is defined as signals or electromagnetic waves with frequencies between 0.03 GHz and 300 GHz). The two common measurement principles here are the pulse-transit time principle (also known by the term "pulse radar") and the FMCW principle ("Frequency Modulated Continuous Wafe").

Füllstandsmessgeräte sind in der Regel in universellen Feldgeräte-Gehäusen, die für die Anforderungen verschiedenster Feldgeräte-Typen ausgelegt sind, untergebracht. Dementsprechend sind die Gehäuse so konzipiert, dass sie möglichst breiten Anforderungen genügen. Diese betreffen insbesondere die elektromagnetische Verträglichkeit („EMV“), Explosionssicherheit (wie beispielsweise in der Normenreihe EN 60079 definiert), KorrosionsBeständigkeit oder Schlagfestigkeit. Darüber hinaus umfassen die Gehäuse in der Regel zudem mehrere Interfaces wie Displays, Tastaturen oder diverse Kabel-Anschlüsse. Ein entsprechendes Gehäuse für Feldgeräte wird beispielsweise in der internationalen OffenlegungsschriftWO 2014037256 A1 gezeigt.Level gauges are usually housed in universal field device enclosures designed for the requirements of a wide range of field device types. Accordingly, the housings are designed to meet the widest possible requirements. These relate in particular to electromagnetic compatibility ("EMC"), explosion safety (as defined, for example, in the EN 60079 series of standards), corrosion resistance or impact resistance. In addition, the enclosures usually also include several interfaces such as displays, keyboards or various cable connections. A corresponding housing for field devices, for example, in the international publication WO 2014037256 A1 shown.

Aufgrund dieser umfangreichen Anforderungen an Feldgeräte-Gehäuse resultiert in der Praxis ein vergleichsweise platzintensives Gehäuse, das an engen Einbauorten aus Platzmangel nicht montierbar ist. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein kompaktes Füllstandsmessgerät bereitzustellen.Due to these extensive requirements for field device housing results in practice a comparatively space-intensive housing, which is not mountable in tight installation locations lack of space. The invention is therefore based on the object to provide a compact level gauge.

Die Erfindung löst diese Aufgabe durch ein radarbasiertes Füllstandsmessgerät, das an einem Behälter mit einem Rundanschluss befestigbar ist, wobei der Rundanschluss eine vordefinierte Endkontur aufweist. Erfindungsgemäß umfasst das Füllstandsmessgerät:

• - Einen Deckel mit
  • ○ einem Befestigungsmittel, mittels dem der Deckel am Behälter befestigbar ist.
  Der Deckel ist dabei so ausgelegt, dass im befestigten Zustand zumindest eine Kontaktfläche des Deckels an die Endkontur des Rundanschlusses anschließt, wobei der Deckel in Bezug zur Kontaktfläche eine Höhe von maximal 60 mm aufweist, und
• - eine im Deckel angeordnete Sende-/Empfangs-Einheit, die ausgelegt ist, um radar-basierte Sendesignale in Richtung des Füllgutes auszusenden und nach Reflektion an der Füllgutoberfläche anhand von entsprechenden Empfangssignalen den Füllstand eines im Behälter befindlichen Füllgutes zu bestimmen.

The invention solves this problem by a radar-based level measuring device, which can be fastened to a container with a round terminal, wherein the round terminal has a predefined end contour. According to the invention, the fill level measuring device comprises:

• - a lid with
  • ○ a fastening means by means of which the lid is attachable to the container.
  The cover is designed so that in the attached state, at least one contact surface of the lid adjoins the end contour of the round terminal, wherein the cover has a height of a maximum of 60 mm with respect to the contact surface, and
• - An arranged in the lid transmitting / receiving unit which is designed to emit radar-based transmission signals in the direction of the contents and to determine the level of a filling material located in the container after reflection on the Füllgutoberfläche based on corresponding received signals.

Aufgrund der geringen Höhe des Deckels kann das erfindungsgemäße Füllstandsmessgerät also für Anwendungen eingesetzt werden, die vor allem hinsichtlich der Einbauhöhe über dem Behälter einen flachen Aufbau des Füllstandsmessgerätes erfordern. Dies betrifft beispielweise Füllstandsmessung an einer Gehäuseöffnung eines quadratischen IBC-Tanks, der trotz eines angebrachten Füllstandsmessgerätes nach wie vor stapelbar sein muss. Unbeschadet hiervon kann auf Basis des erfindungsgemäßen Füllstandsmessgerätes ein überdrucksicherer Verschluss des Rundanschlusses erreicht werden, da der Deckel beispielsweise gemäß den Abmessungen eines Blindflansches konzipiert werden kann. Somit kann der Deckel potentiell ausgelegt werden, um das Innere des Behälters zumindest gemäß der Nenndruckstufe PN 2,5 überdruckfest abzudichten.Due to the small height of the lid, the level measuring device according to the invention can thus be used for applications that require a flat structure of the level gauge, especially with regard to the installation height above the container. This concerns, for example, level measurement at a housing opening of a square IBC tank, which still has to be stackable despite an attached level gauge. Notwithstanding this, based on the level measuring device according to the invention, a positive-pressure closure of the round terminal can be achieved, since the lid can be designed, for example, according to the dimensions of a blind flange. Thus, the lid can potentially be designed to seal the interior of the container at least according to the nominal pressure level PN 2.5 overpressure resistant.

Als Sende-/Empfangseinheit für das erfindungsgemäße Füllstandsmessgerät eignet es sich insbesondere, wenn die Sende-/Empfangs-Einheit ausgelegt ist, um die Sendesignale mit einer Frequenz von zumindest 75 GHz auszusenden. In diesem Fall kann die Sende-Empfangseinheit sehr kompakt ausgelegt werden, da entsprechende elektronische Bausteine bei solchen Frequenzen (sowie gegebenenfalls auch der Empfang entsprechender Empfangssignale) auf Basis einer integrierten Halbleiterschaltung realisiert werden können. Neben dem Vorteil der Kompaktheit bietet sich bei hohen Frequenzen außerdem der Vorteil, dass bei höheren Frequenzen eine größere absolute Bandbreite genutzt werden kann. Dadurch wird wiederum eine höhere Auflösung bzw. Genauigkeit der Füllstandsmessung erreicht. Insbesondere bei der Füllstandsmessung stellt dies eine wichtige Anforderung dar, da je nach Anwendung eine hochgenaue Kenntnis des Füllstandes erforderlich ist. As a transmitting / receiving unit for the level measuring device according to the invention, it is particularly suitable if the transmitting / receiving unit is designed to emit the transmission signals at a frequency of at least 75 GHz. In this case, the transceiver unit can be made very compact, since corresponding electronic components at such frequencies (and possibly also the receipt of corresponding received signals) can be realized based on a semiconductor integrated circuit. In addition to the advantage of compactness, there is also the advantage at high frequencies that a higher absolute bandwidth can be used at higher frequencies. This in turn achieves a higher resolution or accuracy of the level measurement. This is an important requirement in particular for level measurement since, depending on the application, a highly accurate knowledge of the filling level is required.

Vor allem bei Radar-Frequenzen oberhalb von 75 GHz bietet es sich erfindungsgemäß an, wenn der Deckel eine quasi-optische Linse zur Bündelung von zumindest den Sendesignalen umfasst. Dadurch kann auf platzintensive (Horn-)Antennen verzichtet werden. Dabei handelt es sich im Rahmen der Erfindung bei dem Begriff „quasioptische Linse“ analog zu optischen Linsen um Materialien, mit denen elektromagnetische Wellen im Radar-Spektralbereich [0,3 bis 300 GHz] gebrochen werden, und durch die sich bei entsprechender Formgebung eine definierte Bündelung oder Ablenkung des Strahlengangs erreichen lässt. Vor allem bei Implementierung einer quasi-optischen Linse (unter Verwendung entsprechend hoher Radar-Frequenzen) kann das erfindungsgemäße Füllstandsmessgerät so ausgelegt werden, dass es an einen Rundanschluss mit einem Innendurchmesser von maximal 200 mm, insbesondere weniger als 65 mm befestigbar ist. Besonders vorteilhaft ist die Anbringung an einem Rundanschluss mit einem Innendurchmesser von 50 mm (DN50/2) oder 39 mm (DN40/1½)Especially at radar frequencies above 75 GHz, it makes sense according to the invention if the cover comprises a quasi-optical lens for bundling at least the transmission signals. This can be dispensed with space-consuming (horn) antennas. In the context of the invention, the term "quasi-optical lens" is analogous to optical lenses to materials with which electromagnetic waves in the radar spectral range [0.3 to 300 GHz] are refracted, and by means of which a defined one is formed with appropriate shaping Bundling or deflection of the beam path can be achieved. Especially when implementing a quasi-optical lens (using correspondingly high radar frequencies), the level gauge according to the invention can be designed so that it can be attached to a round terminal with an inner diameter of at most 200 mm, in particular less than 65 mm. Particularly advantageous is the attachment to a round connector with an inner diameter of 50 mm (DN50 / 2) or 39 mm (DN40 / 1½)

Im Sinne der Erfindung kann der Deckel an verschiedene Arten von Rundanschlüssen adaptiert werden: Denkbar sind unter anderem Flanschanschlüsse, Schraubanschlüsse oder Klemmanschlüsse (besser bekannt unter dem englischen Begriff „Clamp-Anschluss“, wie beispielsweise Tri-Clamp ®). In Abhängigkeit hiervon ist das Befestigungsmittel des Deckels als Flansch zu konzipieren, um das Füllstandsmessgerät an einem entsprechendem Flansch- oder Klemmanschluss des Behälters zu befestigen. Um das Füllstandsmessgerät an einem entsprechendem Schraubanschluss des Behälters zu befestigen, ist das Befestigungsmittel entsprechend als Innengewinde oder Außengewinde auszulegen.For the purposes of the invention, the cover can be adapted to various types of round connections: Conceivable, inter alia, flange connections, screw terminals or terminal connections (better known under the English term "clamp connection", such as Tri-Clamp ®). In response, the fastener of the cover is to be designed as a flange to secure the level gauge to a corresponding flange or clamp connection of the container. In order to fix the level gauge to a corresponding screw connection of the container, the fastening means must be designed accordingly as internal thread or external thread.

Der Begriff „Endkontur“ bezieht sich im Zusammenhang mit der Adaptierbarkeit des erfindungsgemäßen Deckels auf verschiedene Rundanschlüsse allgemein auf diejenige Fläche oder planare Kontur des Rundanschlusses, die (in Bezug zur imaginären Achse des Rundanschlusses) der Behälter-Außenseite zugewandt ist. Dementsprechend handelt es sich im Fall eines Flansch- oder Klemmanschlusses bei der Endkontur des um diejenige Flanschfläche des Behälter-seitigen Flansches, die dem Deckel-seitigen Flansch zugewandt ist. Sofern der Rundanschluss als Schraubanschluss realisiert ist, handelt es sich bei der Endkontur wiederum um diejenige planare Kontur des Rundanschlusses, die bei vollständigem Verschrauben des Deckels als dessen Endanschlag fungiert.In connection with the adaptability of the cover according to the invention to various round connections, the term "final contour" generally refers to that surface or planar contour of the round connection which faces the container outer side (in relation to the imaginary axis of the round connection). Accordingly, in the case of a flange or clamp connection, the end contour of the flange face of the container-side flange faces the lid-side flange. If the round connection is realized as a screw connection, the final contour is again that planar contour of the round connection which, when the cover is completely screwed, functions as its end stop.

Eine vorteilhafte Umsetzung der Erfindung besteht darin, die Bemaßung der Höhe des Deckels (unter Berücksichtigung der maximalen Höhe von 60 mm) an den Innendurchmesser des Rundanschlusses zu koppeln. Eine mögliche Kopplung kann sich dabei nach der Art des Rundanschlusses richten. Im Fall eines Flanschanschlusses kann die Höhe beispielsweise gemäß der Norm EN 1092-01/01 A für Flanschanschlüsse an den Innendurchmesser des Flansches gekoppelt werden. Die nachfolgende Tabelle stellt hierbei einen Auszug aus der Norm dar und veranschaulicht die dortige Kopplung der (Flansch-) Höhe an den Flansch-Innendurchmesser:Flanschbezeichnung (DN)Innendurchmesser (mm)Höhe (mm)600616,555150170,5245061,519An advantageous implementation of the invention is to couple the dimension of the height of the lid (taking into account the maximum height of 60 mm) to the inner diameter of the round terminal. A possible coupling may depend on the type of round connection. In the case of a flange connection, for example, the height can be coupled to the inner diameter of the flange in accordance with standard EN 1092-01 / 01 A for flange connections. The following table shows an excerpt from the standard and illustrates the local coupling of the (flange) height to the flange inner diameter: Flange designation (DN) Inside diameter (mm) Height (mm) 600 616.5 55 150 170.5 24 50 61.5 19

Es versteht sich von selbst, dass der Deckel erfindungsgemäß auch in jeglicher anderen gekoppelten Bemaßung von Innendurchmesser zu Höhe, die in dieser Norm gezeigt ist, konzipiert werden kann. Bei der Auslegung des Deckels auf einen Klemmanschluss gilt die gekoppelte Bemaßung gleichermaßen für die Normen DIN 32676.It goes without saying that the lid according to the invention can also be designed in any other coupled dimension from inner diameter to height, which is shown in this standard. When designing the cover on a terminal connection, the coupled dimension applies equally to the standards DIN 32676.

Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Figuren erläutert. Es zeigt:

• 1: eine schematische Darstellung der Anordnung von Radar-basierten Füllstandsmessgeräten an einem Behälter,
• 2: eine erste Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Füllstandsmessgerätes für Flanschanschlüsse,
• 3: eine zweite Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Füllstandsmessgerätes für Schraubanschlüsse mit Innengewinde, und
• 4: eine dritte Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Füllstandsmessgerätes für Schraubanschlüsse mit einem Außengewinde.

The invention will be explained with reference to the following figures. It shows:

• 1 : a schematic representation of the arrangement of radar-based level gauges on a container,
• 2 : a first embodiment variant of the level measuring device according to the invention for flange connections,
• 3 A second variant of the filling level measuring device according to the invention for screw connections with internal thread, and
• 4 A third variant of the filling level measuring device according to the invention for screw connections with an external thread.

Zum allgemeinen Verständnis der Erfindung ist in1 eine typische Anordnung eines Radar-basierten Füllstandsmessgerätes1 an einem Flanschanschluss21 eines Behälters2 gezeigt. Im Inneren des Behälters2 befindet sich ein Füllgut3, dessen FüllstandL durch das Füllstandsmessgerät1 zu bestimmen ist. Hierzu ist das Füllstandsmessgerät1 in einer bekannten Einbauhöheh oberhalb des Füllgutes3 am Behälter2 angebracht. Dabei kann der Behälter2 je nach Anwendung mehr als 100 m hoch sein.For a general understanding of the invention is in 1 a typical arrangement of a radar-basedlevel gauge 1 on a flange connection 21 acontainer 2 shown. Inside thecontainer 2 there is a fillingmaterial 3 whose level L through thelevel gauge 1 is to be determined. For this purpose, thelevel gauge 1 in a known installation height H above thecontents 3 on thecontainer 2 appropriate. In this case, thecontainer 2 depending on the application more than 100 m high.

Das Füllstandsmessgerät1 ist so am Behälter2 ausgerichtet und befestigt, dass es Radar-basierte SendesignaleS_HF in Richtung der Oberfläche des Füllgutes3 aussendet. Infolge der Reflektion des SendesignalsS_HF an der Füllgut-Oberfläche empfängt das Füllstandsmessgerät1 ein entsprechendes EmpfangssignalE_HF in Abhängigkeit der Entfernung d = h - L zur Füllgut-Oberfläche nach einer entsprechenden Laufzeit. Bei Füllstandsmessgeräten nach dem Pulsradar-Prinzip handelt es sich bei dem SendesignalS_HF um ggf. periodisch ausgesendete Radar-Pulse, so dass anhand der Pulslaufzeit zwischen Aussenden des pulsförmigen SendesignalsS_HF und Empfang des ebenfalls pulsförmigen EmpfangssignalsE_HF unmittelbar die Entfernung und somit der FüllstandL bestimmt werden kann.Thelevel gauge 1 is like that on thecontainer 2 aligned and fixed that there are radar-based transmission signals S_HF in the direction of the surface of the filling 3 sending out. As a result of the reflection of the transmission signal S_HF The filling level measuring device receives at the product surface 1 a corresponding received signal E_HF as a function of the distance d = h - L to the product surface after a corresponding running time. In level gauges according to the pulse radar principle, it is the transmission signal S_HF possibly radar pulses emitted periodically, so that on the basis of the pulse transit time between transmission of the pulse-shaped transmission signal S_HF and receiving the likewise pulsed received signal E_HF immediately the distance and thus the level L can be determined.

Im Fall von FMCW Radar handelt es sich bei dem SendesignalS_HF um ein kontinuierliches Radar-Signal, allerdings mit zeitlich definiert modulierter Frequenz. Dementsprechend kann die Laufzeit und somit die Entfernung bzw. der FüllstandL bei Implementierung des FMCW Verfahrens auf Basis der momentanen Frequenzdifferenz zwischen dem aktuell empfangenen EmpfangssignalE_HF und dem gleichzeitig ausgesendeten SendesignalS_HF bestimmt werden.In the case of FMCW radar, it is the transmission signal S_HF a continuous radar signal, but with a time-modulated frequency. Accordingly, the duration and thus the distance or the level L upon implementation of the FMCW method based on the instantaneous frequency difference between the currently received receive signal E_HF and the simultaneously transmitted transmission signal S_HF be determined.

In der Regel ist das Füllstandsmessgerät1 über ein Interface, etwa „PROFIBUS“, „HART“ oder „Wireless HART“ mit einer übergeordneten Einheit4, wie z. B. einem Prozessleitsystem, verbunden. Hierüber kann der FüllstandswertL übermittelt werden, beispielsweise um gegebenenfalls am Behälter2 vorhandene Zu- oder Abflüsse zu steuern. Es können aber auch anderweitige Informationen über den allgemeinen Betriebszustand des Füllstandsmessgerätes1 kommuniziert werden.As a rule, the level gauge is 1 via an interface, such as "PROFIBUS", "HART" or "Wireless HART" with a higher-level unit 4 , such as As a process control system connected. This can be the level value L be transmitted, for example, if necessary, on thecontainer 2 control existing inflows or outflows. But it can also provide other information about the general operating condition of thelevel gauge 1 be communicated.

Das in1 dargestellte Füllstandsmessgerät1 ist in einem für Feldgeräte typischen Gehäuse11* untergebracht. Aufgrund der universellen Auslegung des Gehäuses11* für verschiedenste Feldgeräte-Typen hat es daher vergleichsweise massive Abmessungen. Aus diesem Grund ragt das Gehäuse11* in der Praxis mindestens 30 cm über den Flanschanschluss21 des Behälters2 hinaus. Der entsprechende Raum oberhalb des Behälters2 ist am Einsatzort für das Füllstandsmessgerät1 freizuhalten. Bei bestimmten Anwendungen, wie beispielsweise stapelbaren IBC-Tanks, kann dieser Platz jedoch nicht vorgehalten werden, so dass ein Füllstandsmessgerät1 mit einem konventionellen Gehäuse11* hier nicht zum Einsatz kommen kann.This in 1 illustratedlevel gauge 1 is in a housing typical forfield devices 11 * accommodated. Due to the universal design of thehousing 11 * For various field device types, it therefore has comparatively massive dimensions. For this reason, the housing protrudes 11 * in practice at least 30 cm above theflange connection 21 of thecontainer 2 out. The corresponding space above thecontainer 2 is at the place of use for thelevel gauge 1 kept clear. However, in certain applications, such as stackable IBC tanks, this space can not be maintained, leaving alevel gauge 1 with aconventional housing 11 * can not be used here.

Dies kann durch das erfindungsgemäße Füllstandsmessgerät1, dessen prinzipieller Aufbau in2,3 und4 dargestellt ist, überwunden werden. Dabei wird das erfindungsgemäße Füllstandsmessgerät1 am Behälter2 auf gleiche Weise angeordnet, wie es nach dem Stand der Technik erfolgt.This can be achieved by the level gauge according to theinvention 1 , whose basic structure in 2 . 3 and 4 is overcome. In this case, the level measuring device according to theinvention 1 on thecontainer 2 arranged in the same manner as is done in the prior art.

Wie aus2 hervorgeht, ist das erfindungsgemäße Füllstandsmessgerät1 in Form eines Deckels11 ausgelegt, der den Rundanschluss21,21' des Behälters2, gegebenenfalls überdruckfest, schließt. Charakteristisch ist hierbei, dass der Deckel11 in Bezug zu derjenigen Kontaktfläche des Deckels11, die im befestigten Zustand an der entsprechenden Endkontur210 des Rundanschlusses21,21' anliegt, mit einer maximalen Höhe Wmax von 60 mm bemaßt ist. Sofern der Rundanschluss als Flanschanschluss21 ausgelegt ist (2), entspricht die Endkontur210 der planaren Flanschfläche des Behälter-seitigen Flansches, die dem Deckel-seitigen Flansch zugewandt ist. Somit kann das Füllstandsmessgerät1 beispielsweise der Form eines Blindflansches nachempfunden werden. Dazu ist die HöheW_max des Deckels11 je nach Flanschgröße an den jeweiligen Innendurchmesser D_l bzw. zu koppeln, wie es zumindest im europäischen Raum in der Norm EN 1092-01/01 A definiert ist. Um insbesondere bei dieser Geometrie eine entsprechende Überdruckbeständigkeit des Deckels11 zu bewirken, ist der Deckel11 aus einem hierzu geeigneten Material, wie bspw. Edelstahl, zu fertigen.How out 2 shows, is the level measuring device according to theinvention 1 in the form of alid 11 designed, which theround connection 21 . 21 ' of thecontainer 2 , optionally overpressure, closes. Characteristic here is that thelid 11 in relation to the contact surface of thelid 11 , which in the attached state at the appropriatefinal contour 210 of theround connection 21 . 21 ' is applied, with a maximum height Wmax of 60 mm is dimensioned. If the round connection asflange connection 21 is designed ( 2 ), corresponds to thefinal contour 210 the planar flange surface of the container-side flange, which faces the lid-side flange. Thus, thelevel gauge 1 be modeled, for example, the shape of a blind flange. This is the height W_max of thelid 11 depending on the flange size to the respective inner diameter D_l or to couple, as it at least in the European area in the standard EN 1092-01 / 01 A is defined. In particular, in this geometry, a corresponding overpressure resistance of thelid 11 to effect is thelid 11 from a suitable material, such as. Stainless steel to manufacture.

Begünstigt wird die Integration der Sende-/Empfangseinheit12 innerhalb des Deckels11 dadurch, dass die Sende-/Empfangseinheit12 ausgelegt wird, um die Radar-basierten SendesignaleS_HF mit einer Frequenz von 75 GHz oder höher auszusenden. Zum einen kann die Sende-Empfangseinheit12 in diesem Fall sehr klein dimensioniert werden, da die HF-Erzeugung bei solchen Frequenzen (sowie gegebenenfalls auch der Empfang entsprechender EmpfangssignaleE_HF) auf Basis eines einzigen Halbleiterbausteins realisiert werden kann. Zum anderen ist insbesondere bei über 75 GHz keine platzintensive Horn-Antenne erforderlich, wie es bei tieferen Frequenzen von bspw. 26 GHz üblich ist. Anstelle einer Antenne kann, wie bei den in2,3 und4 gezeigten Ausführungsbeispielen gezeigt ist, der Deckel11 mit einer quasi-optischen Linse111 ausgelegt werden, mittels der die gewünschte Bündelung des SendesignalsS_HF gen Füllgut3 (sowie aufgrund der bidirektionalen Wirkweise auch die Bündelung des EmpfangssignalsE_HF gen Sende-/Empfangseinheit12) eingestellt wird. Als Material kann hierfür beispielsweise PTFE verwendet werden.The integration of the transmitting / receiving unit is favored 12 inside thelid 11 in that the transmitting / receivingunit 12 is designed to receive the radar-based transmission signals S_HF with a frequency of 75 GHz or higher. On the one hand, thetransceiver unit 12 be dimensioned very small in this case, since the RF generation at such frequencies (and possibly also the receipt of corresponding received signals E_HF ) can be realized on the basis of a single semiconductor device. On the other hand, especially at over 75 GHz, no space-intensive horn antenna is required, as is customary at lower frequencies of, for example, 26 GHz. Instead of an antenna, as with the in 2 . 3 and 4 shown embodiments, thelid 11 with aquasi-optical lens 111 be designed by means of the desired bundling of the transmission signal S_HF conditions 3 (And due to the bidirectional mode of action and the bundling of the received signal E_HF gene transmitting / receiving unit 12 ) is set. As a material, PTFE, for example, can be used for this purpose.

Eine reduzierte Bemaßung der HöheW_max kann zudem erreicht werden, wenn auf kabelgebundene Energieversorgung bzw. kabelgebundene Kommunikation der Sende-/Empfangseinheit12 verzichtet wird. Kompensiert werden kann dies beispielsweise durch Integration eines Funkmoduls, beispielsweise nach dem WLAN-Standard. Im kabellosen Fall kann die Energieversorgung bspw. auf Basis eines Akkumulators erfolgen, wobei zur Wiederbeladung eine induktive Kopplung vorgesehen werden kann.A reduced dimension of the height W_max can also be achieved when wired power supply or wired communication of the transmitting / receivingunit 12 is waived. This can be compensated, for example, by integration of a radio module, for example according to the WLAN standard. In the wireless case, the power supply can be done, for example. On the basis of a rechargeable battery, wherein for reloading an inductive coupling can be provided.

3 verdeutlicht, dass das erfindungsgenmäße Füllstandsmessgerät1 nicht nur kompatibel zu einem Flanschanschluss21 (bzw. einem baulich verwandten Klemmanschluss), sondern beispielsweise auch kompatibel zu einem Schraubanschluss21' ausgelegt werden kann: In der dort gezeigten Ausführungsvariante umfasst der Deckel11 ein Außengewinde110', das zu einem Innengewinde am Behälter2 korrespondiert. Dabei ist der Deckel11 so konzipiert, dass er über das Innengewinde und somit über den Innendurchmesser D_l des Schraubanschlusses21' übersteht. Dadurch wird gewährleistet, dass der Deckel11 auch bei dieser Ausführungsvariante eine geeignete Kontaktfläche aufweist, die beim Einschrauben des Deckels11 einen Endanschlag gegenüber der Behälter-seitigen Endkontur210 bildet. 3 illustrates that theerfindungsgenmäße level gauge 1 not only compatible with a flange connection 21 (or a structurally related terminal connection), but also, for example, compatible with a screw connection 21 ' In the embodiment variant shown there, the cover comprises 11 an external thread 110 ' leading to an internal thread on thecontainer 2 corresponds. Here is thelid 11 designed so that it passes over the internal thread and thus over the inner diameter D_{l of} the screw connection 21 ' survives. This will ensure that thelid 11 also has a suitable contact surface in this embodiment, when screwing thelid 11 an end stop relative to the container-side end contour 210 forms.

Anstelle der in3 gezeigten Ausführungsvariante ist es ebenso denkbar, den erfindungsgemäßen Deckel11 passend zu einem Schraubanschluss21' mit einem Behälter-seitigen Außengewinde zu realisieren. Dies Ausführungsform ist in4 dargestellt. Solch eine Ausgestaltungsform kann beispielsweise genutzt werden, um das erfindungsgemäße Füllstandsmessgerät1 an einer Überwurf-Verschraubung für Lebensmittel und Chemie nach der DIN-Norm11851 zu befestigen. Außerdem könnte das Füllstandsmessgerät1 bei dieser Ausführungsvariante an einen IBC-Tank eingesetzt werden, da IBC Tanks auf der Oberseite des Behälters2 eine entsprechende Öffnung mit einem Außengewinde aufweisen.Instead of in 3 embodiment shown, it is also conceivable, the lid according to theinvention 11 suitable for a screw connection 21 ' to realize with a container-side external thread. This embodiment is in 4 shown. Such an embodiment can be used, for example, to the fill level measuring device according to theinvention 1 on a union fitting for food and chemicals according to the DIN standard 11851 to fix. In addition, the level gauge could 1 be used in this embodiment to an IBC tank, as IBC tanks on top of thecontainer 2 have a corresponding opening with an external thread.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11

Radar-basiertes FüllstandsmessgerätRadar-based level gauge

22

Behältercontainer

33

Füllgutfilling

44

Übergeordnete EinheitParent unit

11,11

Deckelcover

11*11 *

Gehäusecasing

1212

Sende-/EmpfangseinheitTransmit / receive unit

2121

Flanschanschlussflange

21'21 '

SchraubanschlussScrew

110110

Flanschflange

110'110 '

Gewindethread

111111

Quasi-optische LinseQuasi-optical lens

210210

Endkonturfinal contour

D_i D_i

InnendurchmesserInner diameter

dd

Entfernungdistance

E_HFE_HF

Empfangssignalereceive signals

hH

Einbauhöheinstallation height

LL

Füllstandlevel

S_HFS_HF

Sendesignalsend signal

W_maxW_max

Höhe des GehäusesHeight of housing

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

• WO 2014037256 A1 [0004]WO 2014037256 A1 [0004]

Claims (8)

Translated fromGerman

Radarbasiertes Füllstandsmessgerät, das an einem Behälter (2) mit einem Rundanschluss (21, 21') befestigbar ist, wobei der Rundanschluss (21, 21') eine vordefinierte Endkontur (210) aufweist, umfassend:- Einen Deckel (11) mit○ einem Befestigungsmittel (110, 110'), mittels dem der Deckel (1) am Behälter (2) befestigbar ist, wobei der Deckel (11) so ausgelegt ist, dass im befestigten Zustand zumindest eine Kontaktfläche des Deckels (11) an die Endkontur (210) anschließt, und wobei der Deckel (11) in Bezug zur Kontaktfläche eine Höhe (Wmax) von maximal 60 mm aufweist,- eine im Deckel (11) angeordnete Sende-/Empfangs-Einheit (12), die ausgelegt ist, um radar-basierte Sendesignale (S_HF) in Richtung des Füllgutes (3) auszusenden und nach Reflektion an der Füllgutoberfläche anhand von entsprechenden Empfangssignalen (E_HF) den Füllstand (L) eines im Behälter (2) befindlichen Füllgutes (3) zu bestimmen.Radar-based level gauge, which is fastened to a container (2) with a round terminal (21, 21 '), wherein the round terminal (21, 21') has a predefined end contour (210), comprising: - a lid (11) with ○ a Fastening means (110, 110 '), by means of which the lid (1) can be fastened to the container (2), wherein the lid (11) is designed such that in the fastened state at least one contact surface of the lid (11) against the final contour (210 ), and wherein the cover (11) has a height (Wmax) of a maximum of 60 mm with respect to the contact surface, - a transmitting / receiving unit (12) arranged in the cover (11) and designed to radar based transmission signals (S_HF ) in the direction of the contents (3) to send out and after reflection on the Füllgutoberfläche based on corresponding received signals (E_HF ) to determine the level (L) of a container (2) filling material (3).Füllstandsmessgerät nachAnspruch 1, wobei die Sende-/Empfangs-Einheit (12) konzipiert ist, um die Sendesignale (S_HF) mit einer Frequenz von zumindest 75 GHz auszusenden.Level gauge after Claim 1 wherein the transceiver unit (12) is designed to emit the transmission signals (S_HF ) at a frequency of at least 75 GHz.Füllstandsmessgerät nachAnspruch 1 oder2, wobei der Deckel (11) eine quasi-optische Linse (111) zur Bündelung von zumindest den Sendesignalen (S_HF) umfasst.Level gauge after Claim 1 or 2 wherein the lid (11) comprises a quasi-optical lens (111) for focusing at least the transmission signals (S_HF ).Füllstandsmessgerät nachAnspruch 1,2 oder3, wobei das Befestigungsmittel (110, 110') so ausgelegt ist, dass das Füllstandsmessgerät (1) an einen Rundanschluss (21, 21') mit einem Innendurchmesser (D_i) von maximal 200 mm, insbesondere 65 mm befestigbar ist.Level gauge after Claim 1 . 2 or 3 , wherein the fastening means (110, 110 ') is designed so that the level measuring device (1) to a round terminal (21, 21') with an inner diameter (D_i ) of a maximum of 200 mm, in particular 65 mm can be fastened.Füllstandsmessgerät nach einem derAnsprüche 1 bis4, wobei das Befestigungsmittel derart als Flansch (110) konzipiert ist, um das Füllstandsmessgerät (1) an einem entsprechendem Flanschanschluss (21) des Behälters (2) zu befestigen.Level gauge according to one of Claims 1 to 4 in that the fastening means is designed as a flange (110) in order to fasten the level gauge (1) to a corresponding flange connection (21) of the container (2).Füllstandsmessgerät nach einem derAnsprüche 1 bis4, wobei das Befestigungsmittel derart als Innengewinde (110') oder Außengewinde ausgelegt ist, um das Füllstandsmessgerät (1) an einem entsprechendem Schraubanschluss (21') des Behälters (2) zu befestigen.Level gauge according to one of Claims 1 to 4 in that the fastening means is designed as an internal thread (110 ') or external thread in order to fasten the level gauge (1) to a corresponding screw connection (21') of the container (2).Füllstandsmessgerät nach einem derAnsprüche 1 bis4, wobei das Befestigungsmittel (110) so ausgelegt ist, dass das Füllstandsmessgerät (1) an einem Klemmanschluss des Behälters (2) befestigbar ist.Level gauge according to one of Claims 1 to 4 , wherein the fastening means (110) is designed so that the level measuring device (1) can be fastened to a clamping connection of the container (2).Füllstandsmessgerät nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Deckel (11) ausgelegt ist, um das Innere des Behälters (2) zumindest gemäß der Nenndruckstufe PN 2,5 überdruckfest abzudichten.Level gauge according to at least one of the preceding claims, wherein the lid (11) is designed to seal the interior of the container (2) at least in accordance with the nominal pressure stage PN 2.5 overpressure resistant.

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