DE112004000368T5

DE112004000368T5 - Verfahren und Vorrichtung für ein Radarfüllstandsmesssystem

Info

Publication number: DE112004000368T5
Application number: DE112004000368T
Authority: DE
Inventors: Olov Edvardsson
Original assignee: Saab Rosemount Tank Radar AB
Current assignee: Rosemount Tank Radar AB
Priority date: 2003-03-04
Filing date: 2004-03-03
Publication date: 2006-03-16
Also published as: WO2004079307A1

Abstract

Druckdichtungsvorrichtung in einem Radarfüllstandsmesssystem zum Messen eines Füllstandes eines in einem Behälter (10) aufbewahrten Produktes (11), wobei die Dichtungsvorrichtung umfasst:
einen Wellenleiter (16, 51, 61, 71, 106, 111, 112) zum Übertragen von Mikrowellen in zumindest einem der folgenden Mode-Typen: transversalelektrischer Mode, transversalmagnetischer Mode oder Hybrid-Mode;
ein festes dielektrisches Material (14, 104), angeordnet, um den Wellenleiter (16, 51, 61, 71, 106, 111, 112) abzudichten; und
einen mittigen Leiter (20, 103), der zumindest teilweise innerhalb des dielektrischen Materials (14, 104) angeordnet ist.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Patentanmeldung betrifft das Gebiet der Druckdichtungsvorrichtungen in Radarfüllstandsmesssystemen und genauer eine Druckdichtungsvorrichtung, die Reduzierung eines Wellenleiterdurchmessers erlaubt, jedoch mit aufrechterhaltener Grenzfrequenz, und ein Verfahren für eine solche Dichtung.

Radarfüllstandsmessgeräte werden heutzutage weitverbreitet zum Messen der Höhe einer Oberfläche eines in einem Behälter, wie beispielsweise einem Tank, aufbewahrten Produktes verwendet. Diese Radarfüllstandsmessgeräte müssen fähig sein, unter sehr unterschiedlichen Bedingungen zu funktionieren. Die in den Behältern aufbewahrten Produkte können eine Vielzahl von verschiedenen Produkten sein, wie beispielsweise Erdölraffinerieprodukte, Flüssiggas und andere chemische Komponenten. Daher können die Drücke und Temperaturen in den Behältern einen großen Wertebereich aufweisen. Typische Drücke können 4 bis 10 MPa sein und typische Temperaturen können innerhalb des Bereichs von –40°C bis +200°C liegen, wobei auch Drücke und Temperaturen außerhalb dieser Werte möglich sind.

Die Füllstandsmessgeräte umfassen üblicherweise eine durch einen Wellenleiter gespeiste Antenne, beispielsweise eine ein durch einen runden Wellenleiter gespeistes Horn verwendende Antenne. Andere verwendete Antennen sind eine durch einen Trichter gespeiste Parabolantenne, eine dielektrische Stabantenne oder eine durch einen Wellenleiter gespeiste Gruppenantenne. Üblicherweise ist der Wellenleiter und ein Teil des Trichters durch ein dielektrisches Material gefüllt und durch einen oder mehrere O-Ringe abgedichtet. Das dielektrische Material ist angeordnet, um eine Sperre für Dämpfe oder Flüssigkeiten zu bilden, die in dem Inneren des Behälters sind, und um die Dämpfe daran zu hindern, an die Umgebung abgegeben zu werden. Da die Behälter oftmals Chemikalien enthalten, ist das verwendete dielektrische Material vorzugsweise PTFE (Polytetrafluorethylen), das die Einschätzung der chemischen Kompatibilität erleichtert. PPS (Polyphenylsulfid) ist ein anderes Material für geringfügig höhere Temperaturen, das jedoch eine geringfügig niedrigere chemische Widerstandsfähigkeit aufweist. Bei Temperaturen, die 200°C erreichen, sind die mechanischen Eigenschaften von PTFE dramatisch verschlechtert, so dass die Kombination von hohem Druck und Temperatur eine gute Konstruktion der Druckdichtung voraussetzt, die eine gute seitliche Fixierung des dielektrischen Materials ermöglicht. Noch höhere Temperaturen verlangen natürlich andere Materialien, wie Quartz oder keramische Materialien, und aufgrund solcher Materialien muss die Form entsprechend angepasst werden. Ein anderes für Wellenleiterdichtungen verwendetes Material ist Glas. In jedem Fall wird der Wellenleiter verwendet, um die Mikrowellenübertragung gleichmäßig und frei von Reflektionen zu gestalten, um die Radarmessgenauigkeit zu verbessern, die Dichtung des Wellenleiters ist jedoch ein wichtiges Teil, nicht zuletzt bei hohen Drücken.

Ein bisher verwendeter Ansatz des Standes der Technik ist in 2 gezeigt. Diese Druckdichtung des Standes der Technik umfasst einen aus einem dielektrischen Material (beispielsweise PTFE) hergestellten Stopfen, der einen Wellenleiter ausfüllt, der Mikrowellen an eine aus einem metallischen Material hergestellte Hornantenne überträgt. Die Antenne umfasst einen Flansch, der angeordnet ist, um die Antenne auf dem Dach eines Behälters zu montieren. Der dielektrische Stopfen und die Hornantenne sind der Behälterumgebung teilweise ausgesetzt. Eine Radarelektronik (in 1 schematisch gezeigt) speist die Antenne durch den Wellenleiter und ist außerhalb des Behälters angeordnet. Der dieelektrische Stopfen ist an einem metallischen kurzen Flansch befestigt, der an der Hornantenne und dem Flansch durch Schrauben oder ähnliche Elemente befestigt ist. Der Stopfen ist an dem Flansch durch eine Anzahl von kleinen sich in Umfangsrichtung erstreckenden Graten fixiert, die eine gute seitliche Fixierung des Stopfens ermöglichen. Weiterhin sind ein oder mehrere Dichtungselemente (nicht gezeigt), wie beispielsweise O-Ringe, zwischen dem Stopfen und der Hornantenne angeordnet.

Dieser Ansatz des Standes der Technik verringert jedoch den Durchmesser des Wellenleiters um die kleinen sich in Umfangsrichtung erstreckenden Grate. Der kleinere Durchmesser erhöht die Grenzfrequenz auf eine unerwünschte Weise und der Durchmesser außerhalb des schmaleren Bereichs ist bereits so klein wie möglich ausgebildet und die Funktion eines Füllstandsmesssystems benötigt eher eine große Bandbreite. Daher ist wenig Raum für einen schmaleren Bereich vorhanden, um eine Möglichkeit zu erhalten, den typischen mechanischen durch den Containerdruck erzeugten Kräften zu widerstehen. Dieser Typ von Dichtung ist ausreichend und weit verbreitet für Containerdichtungen bei moderaten Drücken und Temperaturen.

Weiterhin benötigen verschiedene Typen von Behältern und das Messen in unterschiedlichen Situationen die Verwendung von unterschiedlichen Frequenzen. Typische in Radarfüllstandsmessgeräten verwendete Frequenzen sind 6, 10 oder 26 GHz. Unter der Annahme, dass zwei Versionen der Elektronikschaltung für die Verwendung in unterschiedlichen Situationen erhältlich sind (wie beispielsweise 6 und 26 GHz), wäre es praktisch, dieselbe Druckdichtung mit einem gemeinsamen Antennentyp zu verwenden. Mit derselben Druckdichtung wäre es möglich, die Frequenz nach der ersten Installation zu ändern, und es würde auch die Logistik vereinfachen. Die Informationen über die Betriebsbedingungen könnten im Voraus spärlich sein, so dass beide Fälle, dass die Flüssigkeit durch Schaum abgedeckt ist, wobei bei 26 GHz Probleme zu erwarten sind, und dass der Behälter stärker strukturiert ist als erwartet und ein 6 GHz-Sender zu Problemen führen könnte, auftreten werden. Eine mögliche Anordnung bei solchen Füllstandsmessgeräten ist, das Messgerät in zwei Teile aufzuteilen, wobei ein Teil eine Druckdichtung und der andere Teil eine Elektronikeinheit in einem separaten Gehäuse ist. Die Druckdichtung, einschließlich der Antenne, ist an einer Öffnung des Behälters montiert und dichtet den Behälter ab. Das Radarelektronikgehäuse einschließlich der Wellenleitereinspeisung ist auf der Druckdichtung montiert und kann ohne Öffnung des Behälters montiert oder entfernt werden.

Ein Problem mit einer Anordnung, bei der dieselbe Druckdichtung in einem Dualbandsystem verwendet wird, ist, dass der Durchmesser eines Wellenleiters zum Übertragen der niedrigen Frequenz (6 GHz) wesentlich größer sein muss als der Durchmesser eines die hohe Frequenz (26 GHz) übertragenden Wellenleiters. Falls die Wellenleiter mit PTFE gefüllt sind, ist der Durchmesser für die niedrige Frequenz 24 bis 25 mm und der Durchmesser für die hohe Frequenz 6 mm. Daher muss, um dieselbe Druckdichtung zu verwenden, ein Wellenleiter mit dem größeren Durchmesser verwendet werden. Wenn sich jedoch die hohe Frequenz in einem Wellenleiter mit einem größeren Durchmesser als benötigt ausbreitet, können sich eine Reihe von unerwünschten Wellenleiter-Modes ausbreiten und es muss große Sorgfalt darauf gelegt werden, ihre Anregung zu vermeiden.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Dementsprechend ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Druckdichtungsvorrichtung bereitzustellen, die eine verbesserte mechanische Befestigung des dielektrischen Wellenleiterfüllmaterials durch einen lokal geringeren Durchmesser des Wellenleiters ermöglicht, ohne die Grenzfrequenz zu erhöhen, wobei dies in einer reduzierten mechanischen Belastung und einer reduzierten Anzahl von unerwünschten Wellenleiter-Modes resultiert.

Diese Aufgabe wird durch Bereitstellen eines koaxial angeordneten leitenden Zylinders in dem Wellenleiter über eine begrenzte Strecke entlang des Wellenleiters gelöst.

Eine andere Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Verbessern der mechanischen Befestigung des dielektrischen Wellenleiter-Füllmaterials durch einen lokal kleineren Durchmesser des Wellenleiters zu verbessern, ohne die Grenzfrequenz zu erhöhen, wobei dies in einer verminderten mechanischen Belastung und einer verminderten Anzahl von unerwünschten Wellenleiter-Modes resultiert.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gelöst, das einen koaxial angeordneten leitenden Zylinder in dem Wellenleiter über eine begrenzte Strecke entlang des Wellenleiters bereitstellt.

Es wurde eine Druckdichtungsvorrichtung und ein Verfahren zum Vermindern der Grenzfrequenz in einer Druckdichtungsvorrichtung erfunden, wobei der Durchmesser des Wellenleiters aufgrund eines in dem Wellenleiter vorgesehenen mittigen Leiters wesentlich kleiner als zuvor ausgeführt werden kann. Die Möglichkeit, den Durchmesser zu reduzieren, ist an einem Teil entlang des Wellenleiters ausgenutzt (wie beispielsweise λ/2), wobei dies die Bildung von Schultern oder konischen Teilen ermöglicht, die eine durch einen Druck in dem Behälter hervorgerufene wesentliche mechanische Kraft entlang des Wellenleiters aufnehmen. Der Ansatz gemäß der vorliegenden Erfindung ist vorteilhaft im Vergleich zu dem zuvor diskutierten Ansatz des Standes der Technik, der die Grenzfrequenz in einer ungewünschten Weise erhöht. Die vorliegende Erfindung beseitigt den Nachteil dieses Ansatzes nach dem Stand der Technik durch einen kleineren Durchmesser des Wellenleiters mit einer gleichgebliebenen Grenzfrequenz.

Weitere Aufgaben und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden genauen Beschreibung unter Berücksichtigung der begleitenden Zeichnungen ersichtlich werden. Es sollte jedoch klar sein, dass die Zeichnungen lediglich zum Zweck der Illustration und nicht als eine Definition der Grenzen der Erfindung angegeben sind, für die auf die beigefügten Ansprüche Bezug genommen wird. Es sollte weiterhin klar sein, dass die Zeichnungen nicht unbedingt maßstabsgerecht gezeichnet sind und dass sie, soweit nicht anders angegeben, lediglich dazu vorgesehen sind, die hierin beschriebenen Konstruktionen und Verfahren konzeptionell darzustellen.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die Zeichnungen, worin gleiche Bezugszeichen ähnliche Elemente in den verschiedenen Ansichten bezeichnen, zeigen:
1 ist eine schematische Darstellung eines Behälters, in dem ein Radarfüllstandsmesssystem installiert ist, das eine Druckdichtung nach dem Stand der Technik oder der vorliegenden Erfindung umfasst;
2 zeigt eine axiale Schnittansicht einer Druckdichtung nach dem Stand der Technik für einen Wellenleiter;
3 ist eine schematische Ansicht eines Radarfüllstandsmessgeräts nach dem Stand der Technik oder der vorliegenden Erfindung;
4 zeigt eine axiale Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Druckdichtung nach einer allgemeinen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
5 zeigt eine axiale Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Druckdichtung nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
6 ist eine radiale Schnittansicht eines erfindungsgemäßen runden Wellenleiters, das die elektrischen Feldlinien zeigt;
7 ist eine radiale Schnittansicht eines erfindungsgemäßen rechteckigen Wellenleiters, das die elektrischen Feldlinien zeigt;
8 ist eine radiale Schnittansicht eines erfindungsgemäßen mit Ausnehmungen versehenen runden Wellenleiters, wobei die elektrischen Feldlinien gezeigt sind.
9 ist ein Diagramm, das die relative Impedanz in einem erfindungsgemäßen Wellenleiter bei verschiedenen Durchmessern zeigt, welche dieselbe Grenzfrequenz aufweisen;
10 ist ein Diagramm, das Reflektionen bei verschiedenen Konstruktionen zeigt;
11 zeigt eine axiale Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Druckdichtung, die in einem Dualbandsystem integriert ist;
12a zeigt eine axiale Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Druckdichtung, die an ein Niedrigfrequenzband angepasst ist;
12b zeigt eine axiale Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Druckdichtung, die an ein Hochfrequenzband angepasst ist.
GENAUE BESCHREIBUNG DER MOMENTAN BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Unter Bezugnahme auf die 1 ist ein allgemein mit 10 gekennzeichneter Behälter mit einem Produkt 11 gefüllt, dessen Höhe oder Füllstand unter Verwendung eines Radarfüllstandsmessgeräts 13, das den Abstand zu einer Oberfläche 12 des Produktes 11 misst, zu bestimmen ist. Der Behälter 10 kann beispielsweise ein Tank auf einem Schiff, in einer Verfahrensindustrieanlage oder in einer Ölraffinerie sein. Das Produkt kann eine Flüssigkeit, wie beispielsweise Öl, ein Gas, ein pulverisierter Feststoff, wie beispielsweise Sand oder Steinmehl, oder andere chemische Komponenten sein. Das Radarfüllstandsmessgerät 13 ist an einer Behälteröffnung am oberen Ende des Behälters 10 montiert und ist ihm gegenüber abgedichtet. Das Radarfüllstandsmessgerät 13 umfasst eine Hornantenne 15, die Mikrowellen zu der Produktoberfläche 12 überträgt und reflektierte Mikrowellen von der Produktoberfläche 12 empfängt, um eine Anzeige für den Füllstand des in dem Behälter 10 aufbewahrten Produktes 11 anzugeben. Anzumerken ist, dass das Radarfüllstandsmessgerät 13 den Abstand von dem oberen Ende zu der Oberfläche 12 des Produktes 11 misst, da aber die Höhe des Behälters bekannt ist, ist es einfach, diesen Abstand zu der Füllstandshöhe, welche die Höhe des Produktes 11 ist, zu berechnen.
Das Radarfüllstandsmessgerät 13 umfasst weiterhin einen Wellenleiter 16, der Mikrowellen zwischen der Hornantenne 15 und einer elektronischen Einheit 17 überträgt, in der die Mikrowellen erzeugt werden und in der empfangene Mikrowellen zu elektrischen Signalen umgewandelt werden. Die zur Übertragung von Mikrowellen und zum Empfang der reflektierten Mikrowellen verwendete elektronische Einheit 17 ist gut bekannt und ist lediglich schematisch gezeigt. Das Radarfüllstandsmessgerät umfasst weiterhin eine Kommunikationsschnittstelle, um Informationen senden und empfangen zu können, beispielsweise um die empfangenen Mikrowellensignale an eine Signalverarbeitungseinheit zu senden. Ein aus einem dielektrischen Material gebildeter Dichtungsstopfen 14 ist angeordnet, um den Wellenleiter 16 gegenüber der Behälteratmosphäre abzudichten, und falls die elektronische Einheit 17 ein explosionssicheres (feuersicheres) Gehäuse aufweist, ist auch ein feuersicherer Stopfen 18 vorgesehen.
Eine typische Konstruktion eines Radarfüllstandsmessgeräts 13, bei dem die elektronische Einheit 17 (irgendeiner Art) mit der Hornantenne 15 über den Wellenleiter 16 verbunden ist, ist in der 3 gezeigt. Die Hornantenne 15 ist an einem Flansch 19 montiert (geschweißt), der an der Behälteröffnung am oberen Ende des Behälters 10 mittels beispielsweise Schrauben (nicht gezeigt) gehalten ist. Der Wellenleiter 16 tritt durch den Flansch 19 hindurch und ist ihm gegenüber abgedichtet. Der aus einem dielektrischen Material gebildete Dichtungsstopfen 14 ist angeordnet, um den Wellenleiter 16 gegenüber der Behälteratmosphäre abzudichten. Der Wellenleiter 16 ist vorzugsweise mit einer Verbindung ausgerüstet, die es ermöglicht, die elektronische Einheit 17 ohne Öffnen des Behälters auszutauschen, wobei innerhalb des Behälters oft ein hoher Druck und/oder gefährliche Substanzen vorhanden sind. Die elektronische Einheit 17 ist mit einem Kabel verbunden und ist ebenfalls vorzugsweise durch eine Abdeckung geschützt, d.h. um die Wellenleiterverbindung und die Kabelverbindung gegenüber Wettereinflüssen zu schützen.
Die Ausbreitung in geschlossenen Wellenleitern irgendwelcher Querschnitte kann in verschiedenen Wellenleiter-Moden beschrieben werden, vergleiche irgendein Buch über diesen Gegenstand, wie beispielsweise Marcuwicz: „Waveguide handbook", [McGraw Hill 1951, S. 3–6 und 72–80 oder Peter Peregrinus 1986], R. Collin: Field Theory of guided waves, [IEEE 1991, S. 173, 329–337 und 411–412] oder R. Johnson: Antenna engineering handbook [McGraw Hill 1993, S. 42–20 bis 42–29], die in vier Gruppen klassifiziert sind:

– TEM-Moden ohne Feldkomponente entlang des Wellenleiters. Bei einer Koaxialleitung als das am weitesten verbreitete Beispiel werden zwei oder mehr Leiter benötigt. Es gibt keine untere Grenzfrequenz und die praktische Verwendung ist auf Frequenzen beschränkt, bei denen sich keine anderen Moden ausbreiten können (d.h. eine obere Frequenzgrenze in der Praxis);
– Querverlaufende elektrische Moden (TE-Moden oder H-Moden) mit keinem elektrischen Feld entlang des Wellenleiters. Der niedrigste Mode in den meist hohlen Wellenleitern ist aus dieser Gruppe, wie beispielsweise H₁₁ in runden Wellenleitern und H₁₀ in rechteckigen Wellenleitern. Die H-Moden können auch in Konstruktionen mit mehr als einem Leiter auftreten, sie werden jedoch vollständig andere Eigenschaften als ein TEM-Mode in der gleichen mechanischen Konstruktion aufweisen;
– Transversale magnetische Moden (abgekürzt TM-Moden oder E-Moden) gehören zu den höheren Moden in einem beliebigen hohlen Wellenleiter; und
– Hybrid-Moden (HE-Moden) können in einem hohlen Wellenleiter auftreten, falls das Material nicht homogen ist, wie es beispielsweise dort der Fall ist, wo ein Teil des Querschnitts mit einem dielektrischen Material gefüllt ist und der Rest mit einem anderen Material.

Der in der vorliegenden Erfindung verwendete Mode kann der transversale elektrische Mode, der transversale magnetische Mode oder der Hybrid-Mode sein, in der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird jedoch der transversale elektrische Mode (H-Mode) bevorzugt. Im Gegensatz zu einer Standardkoaxialleitung wird der TEM-Mode in der typischen Anwendung der Erfindung nicht verwendet.
In 4 ist eine allgemeine Ausführungsform einer Druckdichtung nach der vorliegenden Erfindung gezeigt. Die Druckdichtung umfasst einen dielektrischen Stopfen 14, der den Wellenleiter ausfüllt, der Mikrowellen an die vorzugsweise aus einem metallischen Material gebildete Hornantenne 15 überträgt. Die Antenne 15 umfasst einen Flansch 19, der angeordnet ist, um die Antenne 15 an dem Dach des Behälters 10 zu montieren (gezeigt in der 3). Der dielektrische Stopfen 14 ist angeordnet, um eine Barriere für Dämpfe oder Flüssigkeiten zu bilden, die in dem Inneren des Behälters 10 vorhanden sind, und um die Dämpfe daran zu hindern, an die Umgebung abgegeben zu werden. Das dielektrische Material ist in der bevorzugten Ausführungsform PTFE oder PPS. Bei 200°C erreichenden Temperaturen sind die mechanischen Eigenschaften von PTFE und/oder PPS stark eingeschränkt, so dass die Druckdichtung mit einem Befestigungsflansch 21 ausgerüstet ist. Der Befestigungsflansch 21 kann an der Hornantenne 15 mit Hilfe von Gewinden oder Ähnlichem befestigt werden und führt zu einem Abschnitt 23 des Wellenleiters 16, der einen kleineren Durchmesser als der Rest des Wellenleiters 16 aufweist und der es einer eher breiten Schulter 22 ermöglicht, eine durch einen hohen Druck in dem Behälter 10 verursachte axiale Kraft auf den Stopfen 14 aufzunehmen. Der Abschnitt mit einem kleineren Durchmesser wird ab hier der schmalere Abschnitt 23 genannt.
Der Wellenleiter 16 umfasst bei dem schmaleren Abschnitt 23 einen mittigen Leiter 20, der beispielsweise ein in eine gebohrte koaxiale Öffnung in dem dielektrischen Stopfen 14 eingesteckter metallischer Stift sein kann. Der mittige Leiter 20 kann ein aus einem metallischen Material gebildeter homogener Zylinder sein oder lediglich die einhüllende Oberfläche aus einem metallischen Material aufweisen. Der mittige Leiter 20 weist im Wesentlichen die gleiche Länge auf wie der schmalere Abschnitt 23, der in der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung λ/2 der tatsächlichen Wellenleiterwellenlänge beträgt. Der Wellenleiter 16 umfasst in der bevorzugten Ausführungsform weiterhin eine oder mehrere Dichtungen, wie beispielsweise O-Ringe 24 zwischen dem dielektrischen Stopfen 14 und der Hornantenne 15. In der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind die zwei O-Ringe 24 λ/4 voneinander entfernt angeordnet, um Reflektionen von ihnen zu minimieren. Eine zusätzliche oder alternative Dichtungsvorrichtung kann an der Schulter 22 angeordnet sein. Weiterhin umfasst der Wellenleiter 16 in einer bevorzugten Ausführungsform eine Verbindungsstelle zwischen dem Flansch 19 und dem oberen Wellenleiter 16, da die Dichtung des Containers auch erhalten bleiben muss, falls die Elektronikeinheit entfernt ist.
Unter Bezugnahme auf die 5 wird eine andere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit einer verbesserten Bandbreite gezeigt. Die Druckdichtung umfasst einen dielektrischen Stopfen 14, der zumindest einen Teil des Wellenleiters 16 ausfüllt, der Mikrowellen zu der Hornantenne 15 überträgt. Die Antenne 15 umfasst einen Flansch 19, der angeordnet ist, um die Antenne 15 an dem Dach des Containers 10 zu montieren (in der 1 gezeigt). Die Druckdichtung ist mit einem Befestigungsflansch 21 ausgerüstet, der an der Hornantenne 15 mit Hilfe von Gewinden oder ähnlichem befestigt werden kann und der zu dem schmaleren Abschnitt 23 des Wellenleiters 16 führt, der es einer eher breiten Schulter 22 ermöglicht, eine aufgrund von hohem Druck in dem Behälter 10 entstehende axiale Kraft auf den Stopfen 14 aufzunehmen. Der Wellenleiter 16 ist bei dem schmaleren Abschnitt 23 mit dem mittigen Leiter 20 ausgerüstet, der im Wesentlichen die gleiche Länge wie der schmalere Abschnitt 23 aufweist, vorzugs weise λ/2 der tatsächlichen Wellenleiterwellenlänge. Zwei Impedanztransformatorabschnitte 25 sind an den gegenüberliegenden Enden des zentralen Leiters 20 angeordnet und sie sind in einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung jeweils λ/4-Wellenlängen lang, wobei die Bandbreite stark verbessert wird.
Die 6 zeigt schematisch elektrische Feldlinien 52 in einem erfindungsgemäßen runden Wellenleiter 51, der einen H₁₁-Wellenleiter-Mode gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung überträgt. Der mittige Leiter 20 ist koaxial in dem runden Wellenleiter 51 angeordnet, wobei dieser Wellenleiter trotz der geometrischen Ähnlichkeit in keiner Weise als eine Koaxialübertragungsleitung wirkt. Das Feldmuster 52 wird durch den zylinderförmigen mittigen Leiter 20 modifiziert und der Einfluss auf die Grenzfrequenz des Grund-Mode und höherer Moden kann berechnet werden.
Die 7 zeigt schematisch elektrische Feldlinien 62 in einem erfindungsgemäßen rechteckigen Wellenleiter 61, der einen H₁₀-Wellenleiter-Mode gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung überträgt. Der mittige Leiter 20 ist koaxial in dem rechteckigen Wellenleiter 61 und entlang eines begrenzten Teils von dessen Länge angeordnet, wie beispielsweise λ/2 der tatsächlichen Wellenleiterwellenlänge. Das elektrische Feldmuster 62 wird durch den zylinderförmigen mittigen Leiter 20 modifiziert und der Einfluss auf die Grenzfrequenz des Grundmode und von höheren Moden kann berechnet werden. Die Funktion ähnelt der eines Stegwellenleiters (ridge waveguide), jedoch mit „invertierten Stegen". Der Wellenleiter 61 ist dort, wo der mittige Leiter 20 angeordnet ist (λ/2 lang), schmaler, wobei dies durch die durchgezogenen Striche 63 in der 7 angezeigt ist. Der Wellenleiter 61 ist breiter, angezeigt durch die strichlierten Linien 64, wo bei dort kein mittiger Leiter 20 vorhanden ist, um die gleiche Grenzfrequenz zu erhalten. Der schmalere Abschnitt ermöglicht es, das dielektrische Füllmaterial zu befestigen und großen, durch den Druck innerhalb des Behälters hervorgerufenen Kräften zu widerstehen.
Die 6 und 7 zeigen zwei verschiedene Schnittansichten eines Wellenleiters, rund und rechteckig. Der Fachmann erkennt, dass andere Formen als ein runder oder ein rechteckiger Querschnitt möglich sind. Zur besseren Abdichtung wird in der bevorzugten Ausführungsform ein runder Wellenleiter verwendet, da ein runder Querschnitt wesentlich einfacher abzudichten ist als ein rechteckiger Querschnitt. Andererseits weist ein runder Wellenleiter eine eher schlechte Bruttobandbreite von 1:1,31 oder 26% für eine Einfach-Mode-Ausbreitung auf, zu vergleichen mit 1:2 für einen rechteckigen Wellenleiter oder 1:4 für einen Stegwellenleiter, wobei dies eine Systembandbreite (10–15%) enthalten sollte und einen 10%-igen Abstand zu der Grenzfrequenz aufweisen kann. In diesem Zusammenhang bedeutet der Ausdruck „Aufrechterhalten der Grenzfrequenz" nicht notwendigerweise exakt die gleiche Grenzfrequenz, sondern kann die Grenzfrequenz ± 5% sein.
In der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der mittige Leiter 20 als ein glatter Zylinder ausgeführt. Wie aus der 8 ersichtlich ist, kann der mittige Leiter 20 jedoch mit Ausnehmungen 73 versehen sein, um die laterale Induktivität zu erhöhen und es dadurch zu ermöglichen, den gleichen Effekt durch einen Leiter mit einem kleineren Durchmesser zu erhalten. Daher zeigt die 7 schematisch elektrische Feldlinien 72 in einem erfindungsgemäßen runden Wellenleiter 71, der einen H₁₁-Wellenleiter-Mode gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung überträgt. Der mittige Leiter 20 ist koaxial in dem runden Wellenleiter 71 angeordnet, im Gegensatz zu der geometrischen Ähnlichkeit agiert dieser Wellenleiter jedoch in keiner Weise als eine koaxiale Übertragungsleitung. Das Feldmuster 72 wird durch den zylinderförmigen mittigen Leiter 20 modifiziert und der Einfluss auf die Grenzfrequenz des Grund-Modes und höherer Moden kann berechnet werden. Der mittige Leiter 20 ist in dieser Ausführungsform mit vier Ausnehmungen 73 versehen, es sind jedoch natürlich andere Anzahlen von Ausnehmungen möglich.
Die erfindungsgemäße Druckdichtung basiert auf der Beobachtung, dass eine als ein Wellenleiter in dem H₁₁-Mode verwendete koaxiale Konstruktion (d.h., nicht als eine koaxiale Leitung verwendet) eine niedrigere Grenzfrequenz als das gleiche Rohr ohne den mittigen Leiter aufweist. Dies ist durch das in der 9 gezeigte Diagramm dargestellt, welches die Durchmesser für eine Anzahl von koaxialen Konstruktionen angibt, wobei alle die gleiche geplante Grenzfrequenz für ihren H₁₁-Mode aufweisen. Die horizontale Achse ist der normalisierte äußere Durchmesser an dem schmaleren Abschnitt, wobei dieser 1 ist für den leeren runden Wellenleiter. Die normalisierten Durchmesser (äußerer/innerer) sind auf der vertikalen Achse aufgetragen und durch Einfügen des mittigen Leiters und Anwachsenlassen seines Durchmessers kann der äußere Durchmesser verkleinert werden, falls alle Änderungen unter einer konstanten Grenzfrequenz für den H₁₁-Mode ausgeführt werden. Die Impedanz des koaxialen H₁₁-Mode verringert sich wie in dem Diagramm gezeigt, so dass einige Mittel notwendig sind, um die Mikrowellenimpedanz übereinstimmend zu halten. Unter Impedanz wird in diesem Kontext die Spannung im Quadrat geteilt durch die übertragene Leistung verstanden. Zunächst sollte der schmalere Abschnitt λ/2-Wellenlängen lang ausgeführt sein. Dies ergibt eine Übereinstimmung, jedoch möglicherweise ein schmales Band Eins. Durch Hinzufügen von λ/4-Transformierabschnitten in der Konstruktion kann dies verbessert werden.
Drei Beispiele können aus dem in der 9 gezeigten Diagramm entnommen werden, die 90%, 80% und 70% des Originaldurchmessers an dem schmaleren Abschnitt ergeben. Mit dem kleinsten Durchmesser können 51% der Oberfläche, die für die in der 2 gezeigte Schulter 22 verbleiben, den Druck aufnehmen, wobei dies einen Druck von beispielsweise 4 MPa mit einer guten Toleranz ermöglichen sollte. Die nächsthöheren Moden wurden für die drei obigen Fälle getestet und funktionieren für die zwei niedrigsten Moden (H₂₁ und E₀₁).
Die Übereinstimmung wird durch die Kurven in dem in der 10 gezeigten Diagramm illustriert, wobei die drei obigen Fälle (90%, 80% und 70% Durchmesser) und der Fall mit 70% Durchmesser plus enthaltenen zwei λ/4-Transformierabschnitten in Bezug auf eine Fehlanpassung berechnet sind. Der 90% schmalere Abschnitt ergibt eine niedrige Fehlanpassung, jedoch auch der 80% schmalere Abschnitt ergibt ein Stehwellenverhältnis unter 1:1,5 (Reflektionsfaktor 0,2) über ± 12% Bandbreite. Bei dem 70% schmaleren Abschnitt einschließlich der λ/4-Transformierabschnitte (70% Impedanz) ist die Fehlanpassung über die volle ± 20% Bandbreite vernachlässigbar. Demzufolge sind eine gute Übereinstimmung und eine breite Schulter, um den axialen Druck aufzunehmen, trotz des eher großen Eindringkörpers, erreicht worden.
In einer anderen bevorzugten Ausführungsform wird die erfindungsgemäße Druckdichtung in einem Dualbandradarfüllstandsmessgerät verwendet, wobei das Füllstandsmessgerät angeordnet ist, um Mikrowellen in zumindest einem ersten und einem zweiten Frequenzband zu senden und zu empfangen und wobei die Mittenfrequenz des zweiten Frequenzbandes zumindest 1,5 mal größer, vorzugsweise 2 mal größer ist als die Frequenzmitte des ersten Frequenzbandes. Mit anderen Worten: es wird die gleiche Druckdichtung für zwei Frequenzen, wie die zwei Standardbänder 26 und 6 GHz, verwendet. Falls die Wellenleiter mit PTFE gefüllt sind, wird der Durchmesser für die tiefe Frequenz 24–25 mm und der Durchmesser für die hohe Frequenz 6 mm sein. Durch Einfügen der mit einem mittigen, einen Durchmesser von 10 mm aufweisenden Leiter, ausgerüsteten erfindungsgemäßen Druckdichtung kann der größere Durchmesser auf etwa 17 mm mit einer gleichgebliebenen Grenzfrequenz reduziert werden. Ein unerwarteter Effekt der erfindungsgemäßen Druckdichtung, d.h. Vorsehen eines mittigen Leiters und demzufolge umwandeln des runden Wellenleiters in einen ringförmigen Wellenleiter, ist, dass wesentlich weniger unerwünschte höhere Wellenleitermoden vorhanden sind.
Unter Bezugnahme auf 11 ist eine allgemeine Ausführungsform einer Druckdichtung für eine Breitband- oder eine Multiband-Antenne gezeigt. Die Antenne ist durch eine metallische Halterung 101 mit einer eine Hornantenne bildenden konischen Öffnung gebildet. Die Halterung 101 ist mit einem Befestigungsflansch 102 ausgerüstet, der angeordnet ist, um die Antenne an dem Dach des Behälters (nicht gezeigt) zu befestigen. Die Hornantenne wird durch einen teilweise mit einem zylinderförmigen mittigen Leiter 103 gefüllten runden Wellenleiter 103 gespeist, wobei der zylinderförmige mittige Leiter 103 eine konische Form an beiden Enden aufweist, um eine Breitbandübertragung zu erreichen. Das Horn ist mit einem dielektrischen Material 104 gefüllt, wie beispielsweise PTFE, das an der metallischen Halterung 101 durch einen Gewindering 105 befestigt werden kann. Die Übertragung von Mikrowellen von einer Elektronikeinheit (nicht gezeigt) zum oberen Ende der Antenne erfolgt durch einen Wellenleiter 106, der durch beispielsweise eine durch die Stege 107 angezeigte 4-Stege- Konstruktion breitbandig ausgeführt ist. Die Endabschlüsse des mittigen Leiters 103 sind konisch gezeigt, wie der Fachmann jedoch erkennen wird, kann eine nichtkonische Form verwendet werden, um seine Leistung zu verbessern.
Die 12a und 12b zeigen die gleiche Druckdichtung wie die 11, die jedoch mit zwei unterschiedlichen Verbindungen ausgerüstet ist. Die 12a zeigt die Verbindung für das untere Frequenzband, beispielsweise 6 GHz, und die 12b zeigt die Verbindung für das höhere Frequenzband, beispielsweise 25 GHz. Die zum Abdichten des Behälters angeordnete Druckdichtung ist die gleiche, wobei dies bedeutet, dass die Elektronikeinheit (nicht gezeigt) und die Übertragungswellenleiter 111, 112 ohne Öffnen des Behälters ausgetauscht werden können. Wie aus der 12a ersichtlich ist, ist der das untere Frequenzband übertragende eher breite Wellenleiter 111 mit dem Antennenwellenleiter abgestimmt. Wobei, wie aus der 12b ersichtlich ist, ein konischer Übergang 112 in dem Wellenleiter der höheren Frequenz verwendet wird, um den oberen Durchmesser von 7 bis 8 mm mit dem unteren Durchmesser von 17 mm glatt zu verbinden und um den Antennenwellenleiter in einen normalen H₁₁-Wellenleiter für diese Frequenz zu transformieren. Der die koaxiale Struktur aufweisende Abschnitt überträgt wesentlich weniger Moden in dem hohen Frequenzband als das, was ein herkömmlicher Wellenleiter, der eine Übertragung des unteren Frequenzbandes ermöglichen würde, übertragen würde, wobei dies das Erzeugen einer fehlerfreien Wellenfront in beiden Frequenzbändern erleichtert. Ein glatter Übergang zu dem Konus veranlasst den H11-Mode dazu, das gewünschte Feld über die Antennenöffnung zu übertragen, möglicherweise mit einer Art Linsenfunktion (nicht gezeigt), um den Konus kurz zu halten, wobei jedoch die gewünschte Antennenfunktion mit einer gleichphasigen Front über die Oberfläche bereitgestellt wird.
In den oben beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wird eine Hornantenne als ein Beispiel verwendet. Der Fachmann erkennt jedoch, dass die erfindungsgemäße Druckdichtung in irgendeiner Wellenleiter-gespeisten Antenne, wie beispielsweise einer Parabolantenne, einer Stabantenne, etc., verwendet werden kann. Weiterhin ist die erfindungsgemäße Druckdichtung vorzugsweise vorgesehen, um Druck in einer Richtung zu widerstehen, sie kann jedoch für eine bidirektionale Halterung modifiziert werden. Die Halterung, um einen niedrigen Druck in dem Tank zu widerstehen, ist normalerweise eher klein (maximal 1 Bar Druckdifferenz) und kann auf verschiedene Weise ausgeführt werden. Falls die Taille nicht für diesen Zweck verwendet wird, können ein paar radiale Befestigungselemente, wie beispielsweise Schrauben (üblicherweise vier), oder eine Federhalterung in Ausnehmungen in Umfangsrichtung verwendet werden. Eine andere offensichtliche Verwendung der erfindungsgemäßen Dichtung ist eine explosionssichere Dichtung innerhalb derselben Wellenleiterkette von der Elektronik zu der Antenne.
Im Folgenden wird ein Verfahren zum Aufrechterhalten einer Grenzfrequenz mit einem verminderten Querschnitt in einer Druckdichtungsvorrichtung, die in einem Radarfüllstandsmesssystem zum Messen einer Füllstandshöhe eines in einem Behälter aufbewahrten Produktes verwendet wird, beschrieben, wobei die Dichtungsvorrichtung einen Wellenleiter zum Übertragen von Mikrowellen in zumindest einem der folgenden Mode-Typen umfasst: transversalelektrischer Mode, transversalmagnetischer Mode oder Hybrid-Mode, wobei ein festes dielektrisches Material angeordnet ist, um den Wellenleiter abzudichten nach einer der oben beschriebenen Ausführungsformen, wobei das Verfahren den Schritt des Vorsehens eines mittigen Leiters umfasst, der zumindest teilweise in dem dielektrischen Material angeordnet ist.
In einer weiteren Ausführungsform umfasst das Verfahren den Schritt: Bereitstellen zumindest eines an einem der Enden des mittigen Leiters angeordneten Impedanztransformierabschnitts und vorzugsweise zwei Transformierabschnitte, die jeweils etwa λ/4 lang sind und an den gegenüberliegenden Enden des mittigen Leiters angeordnet sind.
In einer weiteren Ausführungsform umfasst das Verfahren weiterhin den Schritt: Bereitstellen eines eine glatte Umfangsoberfläche aufweisenden mittigen Leiters.
In einer weiteren Ausführungsform umfasst das Verfahren den Schritt: Bereitstellen eines mittigen Leiters, der eine mit Ausnehmungen versehene Umfangsoberfläche aufweist.
In einer zusätzlichen Ausführungsform umfasst das Verfahren die Schritte: Vorsehen zumindest eines O-Rings, vorzugsweise zwei, die λ/4 voneinander entfernt angeordnet sind.
Dementsprechend, während wesentliche neue Merkmale der auf eine bevorzugte Ausführungsform angewendeten Erfindung gezeigt und beschrieben und herausgestellt wurden, wird klar sein, dass verschiedene Auslassungen, Ersetzungen und Veränderungen in der Form und den Einzelheiten der dargestellten Vorrichtungen und ihres Betriebs durch den Fachmann vorgenommen werden können, ohne den Geist der Erfindung zu verlassen. Beispielsweise ist ausdrücklich vorgesehen, dass alle Kombinationen der Elemente und/oder Verfahrensschritte, die im Wesentlichen die gleiche Funktion in im Wesentlichen der gleichen Weise ausführen, um die gleichen Ergebnisse zu erzielen, innerhalb des Umfangs der Erfindung liegen. Weiterhin sollte erkannt werden, dass Konstruktionen und/oder Elemente und/oder Verfahrensschritte, die gezeigt, und/oder in Verbindung mit irgendeiner offenbarten Form oder Ausführungsform der Erfindung beschrieben sind, in einer anderen offenbarten oder beschriebenen oder vorgeschlagenen Form oder Ausführungsform in einer allgemeinen Konstruktionsauswahl vorgesehen werden können. Es ist daher beabsichtigt, dass die Erfindung lediglich wie durch den Umfang der hierzu beigelegten Ansprüche beschränkt wird.
Zusammenfassung
Die Erfindung betrifft eine Druckdichtungsvorrichtung und ein Verfahren zum Vermindern der Grenzfrequenz in einer solchen Druckdichtungsvorrichtung, die in einem Radarfüllstandsmesssystem zum Messen des Füllstandes eines in einem Behälter (10) aufbewahrten Produktes (11) verwendet wird, wobei die Dichtungsvorrichtung einen Wellenleiter (16, 51, 61, 71, 106, 111, 112) zum Übertragen von Mikrowellen in zumindest einem der nachfolgenden Mode-Typen umfasst: transversalelektrischer Mode, transversalmagnetischer Mode oder Hybrid-Mode. Der Wellenleiter (16, 51, 61, 71, 106, 111, 112) ist durch ein dielektrisches Material (14, 104) abgedichtet. Ein mittiger Leiter (20, 103) ist zumindest teilweise innerhalb des dielektrischen Materials (14, 104) angeordnet.

Claims

Druckdichtungsvorrichtung in einem Radarfüllstandsmesssystem zum Messen eines Füllstandes eines in einem Behälter (10) aufbewahrten Produktes (11), wobei die Dichtungsvorrichtung umfasst: einen Wellenleiter (16, 51, 61, 71, 106, 111, 112) zum Übertragen von Mikrowellen in zumindest einem der folgenden Mode-Typen: transversalelektrischer Mode, transversalmagnetischer Mode oder Hybrid-Mode; ein festes dielektrisches Material (14, 104), angeordnet, um den Wellenleiter (16, 51, 61, 71, 106, 111, 112) abzudichten; und einen mittigen Leiter (20, 103), der zumindest teilweise innerhalb des dielektrischen Materials (14, 104) angeordnet ist.
Druckdichtungsvorrichtung nach Anspruch 1, worin der Wellenleiter (16, 51, 71, 106, 111, 112) einen runden Radialquerschnitt aufweist.
Druckdichtungsvorrichtung nach Anspruch 1, worin der Wellenleiter (16, 61, 106, 111, 112) einen rechteckigen Radialquerschnitt aufweist.
Druckdichtungsvorrichtung nach Anspruch 1, worin der Wellenleiter (16, 51, 61, 71, 106, 111, 112) einen Abschnitt (23) umfasst, der einen kleineren Radialquerschnitt aufweist als der Rest des Wellenleiters (16, 51, 61, 71, 106, 111, 112), wobei der Abschnitt angeordnet ist, um mechanisch das dielektrische Material (14, 104) festzuklemmen, und worin der mittige Leiter (20, 103) in dem Abschnitt (23) des Wellenleiters (16, 51, 61, 71, 106, 111, 112) angeordnet ist, der den kleineren Radialquerschnitt aufweist.
Druckdichtungsvorrichtung nach Anspruch 4, worin der mittige Leiter (20, 103) im Wesentlichen die gleiche Länge wie der Abschnitt (23) des Wellenleiters (16, 51, 61, 71, 106, 111, 112) aufweist, der den kleineren Radialquerschnitt aufweist, dessen Länge etwa λ/2 der tatsächlichen Wellenleiterwellenlänge ist.
Druckdichtungsvorrichtung nach Anspruch 1, weiterhin umfassend zumindest einen an zumindest einem Ende des mittigen Leiters (20) angeordneten Impedanztransformierabschnitt (25).
Druckdichtungsvorrichtung nach Anspruch 6, worin zwei Impedanztransformierabschnitte (25), die jeweils etwa λ/4 lang sind, an den gegenüberliegenden Enden des mittigen Leiters (20) angeordnet sind.
Druckdichtungsvorrichtung nach Anspruch 1, worin das feste dielektrische Material (14, 104) zumindest eins der folgenden Materialien ist: PTFE, PPS, Quartz, Glas oder ein keramisches Material.
Druckdichtungsvorrichtung nach Anspruch 1, worin der mittige Leiter (20, 103) eine glatte Umfangsoberfläche aufweist.
Druckdichtungsvorrichtung nach Anspruch 1, worin die Umfangsoberfläche des mittigen Leiters (20) mit Ausnehmungen (73) versehen ist.
Druckdichtungsvorrichtung nach Anspruch 1, weiterhin umfassend zumindest einen O-Ring (24).
Druckdichtungsvorrichtung nach Anspruch 11, die zwei um λ/4 entfernt angeordnete O-Ringe (24) umfasst.
Druckdichtungsvorrichtung nach Anspruch 1, worin zumindest die Umfangsoberfläche des mittigen Leiters (20, 103) aus Metall gebildet ist.
Radarfüllstandsmessgerät (13) zum Messen eines Füllstandes eines in einem Behälter (10) aufbewahrten Produktes (11), umfassend: eine Mikrowellenantenneneinheit (15), die in den Behälter (10) richtbar ist; eine Mikrowellenquelle zum Senden eines Mikrowellensignals durch die Antenneneinheit (15) in den Behälter (10); ein Mikrowellenempfänger zum Empfangen eines reflektierten Mikrowellensignals von der Oberfläche (12) des Produktes (11) in dem Behälter (10); einen mit der Quelle und dem Empfänger verbundenen Messschaltkreis zum Initiieren der Übertragung des Mikrowellensignals und zum Bestimmen des Produktfüllstandes basierend auf dem empfangenen Signal; einen Wellenleiter (16, 51, 61, 71, 106, 111, 112) zum Übertragen der Mikrowellen in zumindest einem der folgenden Mode-Typen: transversalelektrischer Mode, transversalmagnetischer Mode oder Hybrid-Mode zwischen der Quelle/dem Empfänger und der Antenne (15); ein festes dielektrisches Material (14, 104), das angeordnet ist, um den Wellenleiter (16, 51, 61, 71, 106, 111, 112) abzudichten; und einen mittigen Leiter (20, 103), der zumindest teilweise innerhalb des dielektrischen Materials (14, 104) angeordnet ist.
Radarfüllstandsmessgerät (13) nach Anspruch 14, weiterhin umfassend eine Kommunikationsschnittstelle zum Senden und Empfangen von Information.
Radarfüllstandsmessgerät (13) nach Anspruch 14, worin das Füllstandsmessgerät (13) angeordnet ist, um Mikrowellen in zumindest einem ersten und einem zweiten Frequenzband zu senden und zu empfangen, und worin die Mittenfrequenz des zweiten Frequenzbandes zumindest 1,5 mal größer ist als die Frequenzmitte des ersten Frequenzbandes.
Radarfüllstandsmessgerät (13) nach Anspruch 16, worin die Mittenfrequenz des zweiten Frequenzbandes zumindest zwei mal höher ist als die Frequenzmitte des ersten Frequenzbandes.
Radarfüllstandsmessgerät (13) nach Anspruch 14, worin der Wellenleiter (16, 51, 71, 106, 111, 112) einen runden Radialquerschnitt aufweist.
Radarfüllstandsmessgerät (13) nach Anspruch 14, worin der Wellenleiter (16, 61, 106, 111, 112) einen rechteckigen Radialquerschnitt aufweist.
Radarfüllstandsmessgerät (13) nach Anspruch 14, worin der Wellenleiter (16, 51, 61, 71, 106, 111, 112) einen Abschnitt (23) umfasst, der einen kleineren Radialquerschnitt als der Rest des Wellenleiters (16, 51, 61, 71, 106, 111, 112) aufweist, wobei der Abschnitt (23) angeordnet ist, um das dielektrische Material (14, 104) mechanisch festzuklemmen und worin der mittige Leiter (20, 103) in dem Abschnitt (23) des Wellenleiters (16, 51, 61, 71, 106, 111, 112) angeordnet ist, der den kleineren Radialquerschnitt aufweist.
Radarfüllstandsmessgerät (13) nach Anspruch 20, worin der mittige Leiter (20, 103) im Wesentlichen die gleiche Länge wie der Abschnitt (23) des Wellenleiters (16, 51, 61, 71, 106, 111, 112) aufweist, der den kleineren Radialquerschnitt aufweist, wobei seine Länge etwa λ/2 der tatsächlichen Wellenleiterwellenlänge beträgt.
Radarfüllstandsmessgerät (13) nach Anspruch 14, weiterhin umfassend zumindest einen an zumindest einem der Enden des mittigen Leiters (20) angeordneten Impedanztransformierabschnitt (25).
Radarfüllstandsmessgerät (13) nach Anspruch 22, worin zwei jeweils etwa λ/4 lange Impedanztransformierabschnitte (25) an den gegenüberliegenden Enden des mittigen Leiters (20) angeordnet sind.
Radarfüllstandsmessgerät (13) nach Anspruch 14, worin das feste dielektrische Material (14, 104) zumindest eines der folgenden Materialien ist: PTFE, PPS, Quartz, Glas oder ein keramisches Material.
Radarfüllstandsmessgerät (13) nach Anspruch 14, worin der mittige Leiter (20, 103) eine glatte Umfangsoberfläche aufweist.
Radarfüllstandsmessgerät (13) nach Anspruch 14, worin die Umfangsoberfläche des mittigen Leiters (20, 103) mit Ausnehmungen (73) versehen ist.
Radarfüllstandsmessgerät (13) nach Anspruch 14, weiterhin umfassend zumindest einen O-Ring (24).
Radarfüllstandsmessgerät (13) nach Anspruch 27, das zwei um λ/4 entfernt angeordnete O-Ringe (24) umfasst.
Radarfüllstandsmessgerät (13) nach Anspruch 14, worin zumindest die Umfangsoberfläche des mittigen Leiters (20, 103) aus Metall gebildet ist.
Verfahren zum Aufrechterhalten einer Grenzfrequenz mit einem verminderten Querschnitt in einer in einem Radarfüllstandsmesssystem zum Messen eines in einem Behälter aufbewahrten Produkts verwendeten Druckdichtungsvorrichtung, wobei die Druckdichtungsvorrichtung umfasst: einen Wellenleiter zum Übertragen von Mikrowellen in zumindest einer der folgenden Mode-Typen: transversalelektrischer Mode, transversalmagnetischer Mode oder Hybrid-Mode; ein festes dielektrisches Material, angeordnet, um den Wellenleiter abzudichten; worin das Verfahren den Schritt umfasst: Vorsehen eines mittigen Leiters, der zumindest teilweise innerhalb des dielektrischen Materials angeordnet ist.
Verfahren nach Anspruch 30, weiterhin umfassend den folgenden Schritt: Vorsehen zumindest eines an einem der beiden Enden des mittigen Leiters angeordneten Transformierabschnitts.
Verfahren nach Anspruch 31, umfassend den Schritt: Vorsehen von zwei jeweils etwa λ/4 langen Transformierabschnitten, die an den gegenüberliegenden Enden des mittigen Leiters angeordnet sind.
Verfahren nach Anspruch 30, weiterhin umfassend den Schritt: Vorsehen eines mittigen Leiters, der eine glatte Umfangsoberfläche aufweist.
Verfahren nach Anspruch 30, weiterhin umfassend den Schritt: Vorsehen eines mittigen Leiters, der eine mit Ausnehmungen versehene Umfangsoberfläche aufweist.
Verfahren nach Anspruch 30, weiterhin umfassend den Schritt: Vorsehen zumindest eines O-Rings, vorzugsweise zwei um λ/4 entfernt angeordnete O-Ringe.