专利名称：用于物位测量仪的微波天线的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的用于物位测量仪的微波天线。
背景技术：
通过物位测量仪探测液体和散料在容器中的物位。在此在通过物位传感器和极限 位置传感器的连续测量之间是不同的。合适的测量方法的选择取决于其涉及气体、液体或 散料以及周围环境条件，例如在容器中的压力和温度。 所以对于物位测量，除了使用其他的技术特别是使用雷达之外，它的微波在高频
模块中生成并且例如通过在波导管中的激励销供给，该激励销连接到微波天线上，特别是
连接到喇叭形天线上。通过这种微波天线的辐射开口 (孔)，以微波的形式辐射或者接收电
磁能量，以便确定发射的和在物料反射的雷达脉冲的过程时间，由此确定物位。 这样的微波天线根据应用目的由不同的材料制造和也必须在化学腐蚀性环境条
件中能够使用，并且同时必须阻止加入冷凝水或其他的污染物进入到天线空腔中。 在DE 100 57 441 Al中提出了一种用于雷达物位测量仪的喇叭形天线，在所述喇
叭形天线中，用介电材料填充天线空腔，以便在此封闭喇叭形天线的辐射开口。所述介电材
料的浇注和硬化是昂贵的并且导致长的制造时间。 此外由EP 1 448 959 Bl已知一种具有喇叭形天线的天线系统，它的辐射开口用 由介电材料构成的圆盘封闭，其中未描述应用那种的封闭机构。
发明内容
本发明的目的在于给出一种用于物位测量仪的具有天线空腔的微波天线，它的辐
射开口简单地和成本低廉地能够借助于圆盘介质密封地封闭。 这目的通过用具有权利要求1的特征的物位测量仪的微波天线实现。 在这样的用于具有天线空腔的物位测量仪上，封闭辐射开口的、高频可通过的圆
盘根据本发明借助于卡紧环在天线空腔中位置固定，并且通过至少一个密封件密封在圆盘
和微波天线之间的过渡区。 通过根据本发明的解决方案，实现圆盘在天线空腔中的简单和成本低廉地固定并 且同时相对于周围环境可靠地密封，其中密封件可以或者设置在卡紧环的朝向天线空腔的 一侧上或者设置在卡紧环的背向天线空腔的一侧上。优选地可这样提高密封性，使得在卡 紧环两侧上分别设置一个密封件。 理想地，圆盘这样地构成，S卩它的圆柱形的圆周面沿天线空腔的方向锥形地的逐 渐变小，并且在一构成天线空腔的表面上的接触面基本上形锁合地包围圆盘的圆柱形的圆 周面。通过这种圆盘的锥形的构造，圆盘从而例如以有利的方式匹配于喇叭形天线的锥形 的曲线，圆盘能够更简单地安装在天线空腔中，特别是圆盘安装在天线空腔中时，圆盘的预 定中心是可能的。 在本发明的扩展构造中，为了在圆盘的圆周面上轴向固定圆盘的位置，设有一部分嵌入卡紧环的环绕的槽，并且卡紧环的凸出于圆盘的圆周面的部分伸入到在接触面上的 环绕的槽中，并且在接触面上的环绕的槽构造成具有一沿径向方向的槽深，使得在圆盘装 入到辐射的开口中时，卡紧环能够在所述槽中基本上完全地膨胀或扩张。与圆锥形的圆盘 相关地，可以通过以下措施简化卡紧环的安装，即首先将卡紧环放入到接触面上的环绕的 槽中，并且紧接着在卡紧环随后嵌入到在圆周面上的槽中之前，在插入圆盘时通过圆周面 的锥形的曲线扩张到在接触面上延伸的槽中。 在此特别有利的是，圆盘的圆周面台阶形地逐渐变小，并且卡紧环设置在这种台 阶形的逐渐变小部的台阶级上。由此在制造技术上可简单地制造设置用于卡紧环的槽，不 仅在圆盘的圆周面上而且在接触面上，其当然在与圆盘的台阶形的圆周面匹配地也相应地 台阶形地渐渐地变小。优选地密封件在这样的台阶级上的相应的槽中设置，使得所述台阶 级能简单地实现。 在本发明的进一步的构成中，在圆盘插入到天线空腔中时，为了使卡紧环扩展或 扩张到在接触面上构成的环绕的槽中，在接纳卡紧环的台阶级和沿圆周面的逐渐变小的方 向紧接着的台阶级之间的圆周面上的过渡区锥形地逐渐变小地构成。通过这种构造，形成 圆柱形的凸起，与其邻接的是锥形的过渡区，其以有利的方式在安装时用于预定中心。
如上所述，密封件可以设置在构成圆盘的圆周面的逐渐变小部的台阶级上，在此 密封件以有利方式设置在与卡紧环相邻的台阶级上；优选的是，当然能够在两个与卡紧环 相邻的台阶级上分别设置一密封件。 在本发明的扩展构造中，沿逐渐变小方向设置的密封件基本上被在接触面中设置
的槽容纳，而在圆盘的圆周面的相应的台阶级中设有仅仅一个深度小的径向凹槽。这种构
造导致在圆盘安装到微波天线开口中时，首先将所述密封件放入到接触面的槽中，并且随
后插入到圆盘中，以避免由于在圆盘的圆周面上只有较小的凹槽而损坏密封面。 本发明的扩展构造中，能够容易地安装与逐渐变小方向相反设置的密封件，在所
述扩展构造中，为了接纳所述密封件，分别在圆盘的圆周面和所述接触面上设有基本上垂
直于轴向方向所设置的、沿轴向方向间隔距离的、环绕的、用于密封件的止挡面。 为了保证圆盘可靠地安装在天线空腔中，在逐渐变小方向延伸的接触面的末端上
设有基本上垂直于轴向方向的、环绕的止挡面，为了封闭辐射开口，在装入圆盘的情况下，
所述圆盘贴靠在所述止挡面上。在安装后在圆盘上的相应的压力保证所述圆盘紧贴在该止
挡面上，在此保证富有成效的、特别是完全的安装。 优选地高频可通过的圆盘由介电材料，优选为PTFE(聚四氟乙烯)制造。对于卡 紧环优选使用金属的圆形线，其作为成本低廉的标准构件可供使用。此外作为密封件优选 使用0型密封圈，其也作为成本低廉的标准构件可供使用。
以下借助于实施例参照附图来描述本发明。附图示出 图1示出一个具有根据本发明的微波天线的物位测量仪的透视图， 图2示出根据图1在容器所示出的安装接管上的安装位置中的沿着物位测量仪的
纵轴线的剖视图，禾口 图3示出在图2中画圆圈的部分I的放大的示意图。
具体实施例方式
具有根据图1和2的根据本发明的微波天线2的物位测量仪1是构造为微波阻挡 的极限位置传感器，其作为雷达传感器工作，通过短的微波脉冲在容纳填料的容器中辐射 并且其又接收在填料处反射的脉冲，以便由此基于运行时间方法确定，是否达到极限位置。
雷达脉冲借助于一个安装在物位测量仪1的外壳3中的电子单元29生成并且耦 合到波导管30中，其通入到一个微波天线2的构造为喇叭形天线的天线空腔4并且被一高 频可通过的圆盘6借助于卡紧环7和借助于密封8和9介质密封地封闭，如下文中根据图 3进一步解释那样。圆柱形的外壳3在端面侧旋入到一个在微波天线2的端面侧上设置的 具有内螺纹的盲孔中，在此O型密封圈确保相对于周围环境必需的密封。
为了实现作为物位传感器的功能，微波天线2根据图2构成为具有外螺纹21的旋 入接管，使得在考虑确定的安装位置下，在此是关于极化平面，物位测量仪1旋入具有内螺 纹22的开口 23的区域中并且附加地可用锁紧螺母相对于容器壁24夹紧，所述开口 23位 于在图2中只是示意示出的容器25的外壳壁24中。在容器25的开口 23周围的区域也可 构成为具有安装法兰的接管。 物位测量仪1的相对于周围环境的密封通过两个密封件27和28而实现。构成为 0型密封圈的密封件27由锁紧螺母26也在夹紧的状态下覆盖并且密封在微波天线2和锁 紧螺母26之间的过渡区。另一个密封件、亦即密封垫28紧贴在平的、锁紧螺母26的与容 器壁24相邻的端面上，其为此密封朝向容器壁24的过渡区。 在面向容器壁24或相应的接管的过渡区中的可靠的密封通过正确的安装这样地 实现，即具有微波天线2的物位测量仪1借助于螺纹21旋入到容器壁24的开口 23中，同 时旋入直至到止挡的锁紧螺母26，然而不会抗转动。在这种状态下，通过转动物位测量仪1 可将物位测量仪定位在必需的安装位置中和随后在该位置中借助于锁紧螺母26相对于容 器壁24而夹紧。为此密封垫28这样地夹紧在锁紧螺母26的端面侧和容器壁24之间，即 实现所述过渡区的可靠的密封。同时，也保持由0型密封圈27所实现的密封，因为在借助 于锁紧螺母26夹紧之后也保持覆盖0型密封圈27的区域。 图3示出在封闭天线空腔4的开口 5的圆盘6和天线空腔4的表面之间的过渡区 的在图2中的画圆圈的部分I的放大的示意图，其中该表面10相应于微波天线2的内表面。
通常由PTFE构成的高频可通过的圆盘6构造有一沿天线空腔4的方向锥形台阶 形逐渐变小的圆周面ll，其被由天线空腔4的表面10构成的接触面12基本上完全形锁合 地包围。 圆盘6在外侧具有其较大的直径，其相应于在天线空腔4的开口的边缘处的内径。 在圆盘6的圆周面11上的第一级台阶形成有垂直于物位测量仪1的纵轴、环绕的止挡面 18，设计为0型密封圈的第一密封件9紧贴在所述止挡面上，而位于0型密封圈9的相对侧 的、也垂直于纵轴线的第二止挡面19由接触面12构成。在圆盘6的圆周面11的接收O型 密封圈9的上述的第一级台阶上设有深度小的凹槽，其较少地嵌入0型密封圈9中。
朝向构成紧接着的台阶级的环绕的表面的过渡区相对于垂直于物位测量仪1的 纵轴线的平面略微地倾斜于逐渐变小的方向并且过渡成横载面为半圆形构成的槽14，用于 部分嵌入卡紧环7。在接触面12上，卡紧环7的凸出部分伸入到具有矩形横截面的槽13中，在此这槽13的深度这样选择，即卡紧环7在安装圆盘的情况下能够完全地扩张到所述
槽13中。 朝向在圆盘6的圆周面11上的最后的台阶级的过渡区通过锥形逐渐变小的部段 15构成，其为此用于，在圆盘6插入到天线空腔4中的情况下用通过这种锥体构成的截锥面 将位于槽13中的卡紧环7扩张，在它卡入到圆周面11上的半圆形的槽14中之前，从而将 圆盘6固定和保持在天线空腔4中。 圆盘6的具有用于接收和固定也构成为0型密封圈的密封件8的最后的台阶级的 部分是基本上圆柱形的突出部，因为这个台阶级只是一个深度小的环绕的凹槽17，用于固 定所述密封件8。由此所述圆柱形的突出部在将圆盘6安装在天线空腔4中时用于预定中 心。此外通过这种在O型密封圈7的区域中略微的凹槽17在安装圆盘6时避免密封面的 损坏。 在安装圆盘6之前，将卡紧环7预先安装到槽13中，并且将第二密封件8预先安 装到接触面12上的槽16中以及将第一密封件9预先安装到圆盘6上。借助于在圆盘的逐 渐变小的端面侧的端部上的端侧的、圆柱形的突出部在将圆盘6插入到天线空腔4的开口 5时进行预定中心，随后卡紧环7借助于锥形的部分15扩张，并且在圆盘进一步插入时卡 紧环7卡入到在圆盘6的圆周面11上设置的槽14中。阻止圆盘6的进一步的压入，因为 圆盘6的端侧的表面贴靠于在接触面12上、在圆锥形的逐渐变小部的端部上构成的止挡面 20。 如上所述，圆盘6由介电材料，优选为PTFE(聚四氟乙烯)构成，此外也可应用PP 或PVDF。 微波天线由金属或由金属化的塑料，如聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)制成，其具 有由铜或贵金属制成的真空涂层。 容纳电子单元的外壳3或者可由塑料、由金属、优选为优质钢或者可由粉末涂层 的铝压铸件制造。 根据本发明的微波天线不仅可在基于雷达的极限位置传感器上使用，而且通常还 可应用所有种类的基于微波起作用的物位测量仪中。附图标记列表1物位测量仪2微波天线3外壳4天线空腔5天线空腔4的开口6圆盘7卡紧环80型密封圈90型密封圈10天线空腔4的表面11圆盘6的圆周面12接触面
13在接触面12上的槽14在圆周面ll上的槽15在圆周面ll上的锥体16在接触面12上的槽17在圆周面ll上的凹槽18在圆周面11上的止挡面19在接触面12上的止挡面20在接触面12上的止挡面21在微波天线2上的外螺纹22容器的安装开口的内螺纹23容器的开口24容器壁25容器26锁紧螺母270型密封圈28密封垫29电子单元30波导管
权利要求
一种用于物位测量仪(1)的微波天线(2)，包括一具有辐射开口(5)的天线空腔(4)，其中辐射开口(5)能够用高频可通过的圆盘(6)封闭，其特征在于，所述圆盘(6)借助于一卡紧环(7)在所述天线空腔(4)中位置固定，并且设有至少一个密封件(8、9)，用于密封在圆盘(6)和微波天线(2)之间的过渡区。
2. 根据权利要求1的微波天线(2)，其特征在于，所述密封件(8、9)设置在卡紧环(7) 的与天线空腔(4)相邻的一侧或者设置在卡紧环(7)的背离天线空腔(4)的一侧。
3. 根据权利要求l的微波天线(2)，其特征在于，在卡紧环(7)的两侧分别设置一个密 封件(8 、9)。
4. 根据权利要求l-3之一的微波天线(2)，其特征在于，所述圆盘(6)构造成使其圆柱形的圆周面(11)朝天线空腔(4)的方向锥形地逐渐变 小，和在一形成天线空腔(4)的表面上的一接触面(12)基本上形锁合地包围圆盘(6)的圆 柱形的圆周面(11)。
5. 根据上述权利要求之一的微波天线(2)，其特征在于，-为了在圆盘(6)的圆周面(11)上轴向地固定圆盘(6)的位置设有一个卡紧环(7)部 分嵌入的环绕的槽(14)，并且卡紧环(7)的突出于圆盘(6)的圆周面(11)上的部分伸入到 在接触面(12)上环绕的槽(13)中，并且-在接触面(10)上的所述环绕的槽(13)构造成具有一沿径向方向的槽深，使得卡紧 环(7)在圆盘(6)装入到辐射的开口 (5)中的情况下能够基本上完全地扩张到所述槽(13) 中。
6. 根据权利要求4或5的微波天线(2)，其特征在于， -设有圆盘(6)的圆周面(11)的台阶形的逐渐变小部，禾口-卡紧环(7)设置在圆盘(6)的圆周面(11)的台阶形的逐渐变小部的一台阶级上。
7. 根据权利要求6的微波天线(2)，其特征在于，在圆盘(6)装入到天线空腔(4)中 的情况下，为了使卡紧环(7)扩展或扩张到构成在接触面(12)上的环绕的槽(13)中，在支 承卡紧环(7)的台阶级和沿圆周面(11)的逐渐变小的方向紧接着的台阶级之间的圆周面 (11)上的过渡区(15)锥形地逐渐变小地构成。
8. 根据权利要求6或7的微波天线(2)，其特征在于，密封件(8、9)设置在与卡紧环(7) 相邻的、构成锥形逐渐变小部的台阶级上。
9. 根据权利要求6或7的微波天线(2)，其特征在于，在两个与卡紧环相邻的、构成锥 形地逐渐变小的台阶级分别设置一个密封件(8、9)。
10. 根据权利要求8或9的微波天线(2)，其特征在于，沿逐渐变小方向设置的密封件(8) 基本上被在接触面(12)中设置的槽(16)容纳，并且在圆盘(6)的圆周面(11)的相应 的台阶级中设置仅仅一个深度小的径向凹槽(17)。
11. 根据权利要求8-10之一的微波天线(2)，其特征在于，为了容纳与逐渐变小方向相 反设置的密封件(9)，分别在圆盘(6)的圆周面(11)和所述接触面(12)上设有基本上垂直 于轴向方向设置的、沿轴向方向间隔距离的、环绕的、用于密封件(9)的止挡面(18、19)。
12. 根据上述权利要求之一的微波天线(2)，其特征在于，在沿天线空腔的方向延伸的 接触面(10)的端部上设有一基本上垂直于轴向方向的环绕的止挡面(20)，为了封闭辐射开口 (5)，在装入圆盘(6)的情况下所述圆盘贴靠在所述止挡面上。
13. 根据上述权利要求之一的微波天线(2)，其特征在于，高频可通过的圆盘(6)由介 电材料、优选PTFE(聚四氟乙烯)制造。
14. 根据上述权利要求之一的微波天线(2)，其特征在于，设有一金属的圆形线-卡紧 环(7)。
15. 根据上述权利要求之一的微波天线(2)，其特征在于，设置0型密封圈(8、9)作为 密封件。
全文摘要
本发明涉及一种用于物位测量仪(1)的微波天线，包括一具有辐射开口(5)的天线空腔(4)，其中该辐射开口(5)能够用高频可通过的圆盘封闭，并且根据本发明所述圆盘借助于在天线空腔中的卡紧环而位置固定，此外设有至少一个密封件，用于密封在圆盘和微波天线之间的过渡区。
文档编号H01Q1/22GK101714688SQ20091017477
公开日2010年5月26日 申请日期2009年9月17日 优先权日2008年10月1日
发明者J·迪特迈尔 申请人:Vega格里沙贝两合公司