Узел ввода в резервуар для радиолокационного уровнемера

Предложен радарный измеритель уровня, использующий электромагнитные волны для определения уровня заполнения резервуара продуктом. Радарный измеритель (1) содержит трансивер (6), процессорный контур (7), предназначенный для определения уровня продукта, устройство (62, 82) распространения сигнала, содержащее направленную антенну (62, 82), выполненное с возможностью посылать передаваемый электромагнитный сигнал в направлении поверхности продукта и возвращать отражение от указанной поверхности в трансивер в качестве электромагнитного эхо-сигнала. Кроме того, измеритель (1) снабжен узлом ввода, содержащим фиксируемую присоединяющую деталь (23), имеющую сквозное отверстие с опорной поверхностью (28а, 28b), электропроводящий адаптер (26, 56, 66, 86) присоединяющей детали, сопрягающее средство (30, 90), обеспечивающее электромагнитное сопряжение между трансивером и устройством распространения сигнала, и крепежный компонент (43, 75, 103). Причем часть полого волновода (60, 80), соединяющего трансивер (6) и направленную антенну (62, 82), образована адаптером (26, 56, 66, 86) присоединяющей детали. Техническим результатом является повышение универсальности применения, поскольку может быть использован для любого фланца резервуара, а также может быть согласован с различными устройствами распространения сигнала. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 6 ил.

 

Область техники

Изобретение относится к узлу ввода в резервуар (танк) для радиолокационного уровнемера (радарного измерителя уровня).

Уровень техники

Радарные измерители уровня (РИУ) эффективно используются для проведения измерений уровня продуктов, таких как технологические жидкости, гранулированные вещества и другие материалы, находящиеся в резервуаре. В одном из вариантов радарный измеритель уровня может содержать трансивер для передачи и приема микроволнового излучения, устройство распространения сигнала, способное посылать это излучение к поверхности продукта и передавать на трансивер микроволновое излучение, отраженное поверхностью, а также процессорный контур, выполненный с возможностью определять уровень заполнения (уровень продукта в резервуаре), основываясь на соотношении между переданным микроволновым излучением и излучением, принятым трансивером.

Устройство распространения сигнала может быть направленной антенной, способной излучать свободно распространяющиеся электромагнитные волны в резервуар и принимать отражение этих волн. Соответствующие РИУ иногда именуются бесконтактными. Антенна может быть рассчитана на определенную полосу частот, причем центральные частоты наиболее часто используемых в настоящее время полос частот соответствуют 6 ГГц и 24 ГГц. Разумеется, антенны, предназначенные для столь широко разнесенных полос частот, будут иметь конструктивные отличия одна от другой и по-разному сопрягаться с волноводом.

В альтернативном варианте устройством распространения сигнала может быть зонд, проходящий в находящийся в резервуаре продукт. Посланные сигналы направляются данным зондом в нужном направлении, а соответствующий РИУ часто именуют волноводным радарным измерителем уровня. Известно несколько различных типов таких зондов, каждый из которых адаптирован для специфических центральных частот и отличается от других своими конструктивными особенностями.

Радарный измеритель уровня должен быть адаптирован к типу и конструкции устройства распространения сигнала. Более конкретно, узел ввода в резервуар (далее - узел ввода), жестко прикрепленный к фланцу резервуара и выполняющий функцию интерфейса между резервуаром и радарным измерителем уровня, нужно будет специальным образом согласовать с устройством распространения сигнала. Конечно, такой узел необходимо также специальным образом адаптировать к размеру и типу фланца резервуара. В результате приходится иметь дело с очень большим количеством индивидуальных деталей, которые поставщикам радарных измерителей уровня нужно изготавливать и складировать, что, в свою очередь, приводит к неэффективности логистики и экономики изготовления.

Раскрытие изобретения

Задача, решаемая изобретением, состоит в том, чтобы ослабить эти проблемы и создать такой радарный измеритель уровня, который может быть использован для любого конкретного фланца резервуара и согласуется с широким ассортиментом различных устройств распространения сигнала.

Согласно первому аспекту изобретения эту и другие задачи позволяет решить радарный измеритель уровня, содержащий:

- трансивер для передачи электромагнитного сигнала и приема электромагнитного эхо-сигнала,

- процессорный контур, связанный с трансивером и предназначенный для определения, по электромагнитному эхо-сигналу, уровня продукта,

- устройство распространения сигнала, выполненное с возможностью посылать передаваемый электромагнитный сигнал в направлении поверхности продукта и возвращать в трансивер излучение, отраженное от указанной поверхности, т.е. электромагнитный эхо-сигнал, и

- узел ввода.

При этом узел ввода содержит:

- фиксируемую присоединяющую деталь для прикрепления к резервуару, имеющую сквозное отверстие с опорной поверхностью,

- адаптер присоединяющей детали (далее - адаптер), установленный в данном сквозном отверстии и находящийся в упорном контакте с данной опорной поверхностью,

- сопрягающее средство (например в виде волновода), установленное в сквозном отверстии, опирающееся на данный адаптер и через узел ввода обеспечивающее электромагнитное сопряжение между трансивером и устройством распространения сигнала, и

- крепежный компонент, прикрепленный к фиксируемой присоединяющей детали и закрепляющий сопрягающее средство между адаптером и данным крепежным компонентом.

В такой конструкции различающиеся между собой адаптеры могут быть выполнены с возможностью соответствия одной и той же фиксируемой присоединяющей детали, что существенно уменьшает требуемое количество специфических компонентов. Например, в ситуации, требующей прикрепления четырех различных типов устройств распространения сигнала к четырем различным присоединяющим деталям, изобретение позволяет понизить количество требуемых компонентов с 16 до 8.

В случае радарного измерителя уровня, т.е. измерителя, использующего высокочастотные электромагнитные сигналы, адаптер, охватывающий сопрягающее средство, желательно выполнить из электропроводного материала, такого как металл. Фиксируемая присоединяющая деталь также может быть выполнена из того же материала, что и адаптер. Тогда она вместе с адаптером образует интегральный узел присоединения к резервуару.

В сопрягающем средстве может быть предусмотрен электропроводный компонент, передающий сигнал и проведенный через диэлектрическую втулку. В таком варианте устройство распространения сигнала может представлять собой зонд на основе передающей линии, подсоединенный к компоненту, передающему сигнал. В этом варианте адаптер и компонент, передающий сигнал, выполняют функции, соответственно, внешнего и центрального проводников коаксиальной линии.

В альтернативном варианте адаптером может быть сформирована часть полого волновода, соединяющего трансивер и устройство распространения сигнала. Кроме того, часть волновода можно сформировать из фиксируемой прикрепляющей детали. В возможном варианте, чтобы обеспечить герметичность резервуара, предусмотрена возможность заполнить полый волновод диэлектрическим компонентом-заполнителем.

Для обеспечения технологической герметизации резервуара, в особенности в условиях высокого давления, могут потребоваться дополнительные уплотняющие элементы, причем по меньшей мере один такой элемент может входить в конструкцию сопрягающего средства.

Согласно второму аспекту изобретения предлагается способ установки узла ввода радарного измерителя уровня во фланце, выполненном в крышке резервуара. Способ включает следующие операции:

- закрепляют во фланце присоединяющую деталь, имеющую сквозное отверстие с опорной поверхностью,

- вводят в данное отверстие адаптер, приводя его в упорный контакт с опорной поверхностью,

- устанавливают в данное отверстие сопрягающее средство, и

- прикрепляют к фиксируемой присоединяющей детали крепежный компонент, тем самым закрепляя сопрягающее средство между адаптером и крепежным компонентом.

Следует отметить, что порядок выполнения операций может отличаться от приведенного. В частности, предусмотрена возможность закрепить адаптер и сопрягающее средство в фиксируемой присоединяющей детали до ее прикрепления к фланцу резервуара.

Устройство распространения сигнала можно присоединить к адаптеру или к сопрягающему средству, причем, опять-таки, это может быть выполнено до или после прикрепления присоединяющей детали к резервуару.

Краткое описание чертежей

Далее изобретение будет описано более подробно со ссылками на прилагаемые чертежи, иллюстрирующие варианты изобретения, представляющиеся предпочтительными.

На фиг. 1 схематично изображен радарный измеритель уровня, установленный на резервуар.

На фиг. 2а-2b показан узел ввода в резервуар, выполненный согласно первому варианту изобретения.

На фиг. 3a-3b показан узел ввода в резервуар, выполненный согласно второму варианту изобретения.

На фиг. 4а-4b показан узел ввода в резервуар, выполненный согласно третьему варианту изобретения.

На фиг. 5а-5b показан узел ввода в резервуар, выполненный согласно четвертому варианту изобретения.

На фиг. 6 приведены другие примеры присоединяющих деталей.

Осуществление изобретения

На фиг. 1 схематично изображен радарный измеритель уровня (РИУ) 1 согласно варианту изобретения. Установленный на резервуар 2 РИУ 1 способен измерять интересующие переменные, например уровень границы 3 раздела между двумя материалами 4, 5 в резервуаре 2. В типичном варианте первый материал - это находящаяся в резервуаре жидкость 4, например бензин, тогда как второй материал - это воздух или другая атмосфера 5 в резервуаре. В некоторых вариантах резервуар представляет собой большой металлический танк (с диаметром порядка 10 м).

Радарный измеритель 1 уровня содержит трансивер 6 (обозначенный также, как Tx/Rx), процессорный контур 7 (μP) и сигнальный/энергетический интерфейс 8 (I/F). Все эти компоненты находятся в корпусе 14. Трансивер 6 электрически связан с устройством 10 распространения сигнала, которое выступает в резервуар 2 и предназначено для выполнения функции адаптера, передающего электромагнитные волны в резервуар 2 для отражения их границей раздела (в данном случае - поверхностью 3 продукта 4, содержащегося в резервуаре 2).

Устройством 10 распространения сигнала может быть волноводная передающая линия, как это показано на фиг. 1, например гибкий провод, позиционированный между крышкой и дном резервуара, или жесткий зонд, проходящий в резервуар. Функцию такой линии может выполнять одиночный или двойной провод, коаксиальный кабель или передающая линия любого типа, пригодного в данном контексте. В альтернативном варианте устройство распространения сигнала представляет собой антенну (на фиг. 1 представлен вариант, ее не использующий), излучающую свободно распространяющиеся электромагнитные волны и вмонтированную в крышку резервуара. В этом случае переданный сигнал должен быть микроволновым сигналом в виде, например, модулированного импульса.

РИУ 1 дополнительно содержит узел 12 ввода, обеспечивающий канал (предпочтительно остающийся герметичным под давлением) для проведения электромагнитных сигналов через крышку резервуара, т.е. обеспечивающий прохождение передаваемых и возвращаемых сигналов между трансивером 6 и устройством 10 распространения сигнала. Узел 12 жестко прикреплен к фланцу 13 резервуара, а устройство 10 и корпус 14 прикреплены к данному узлу 12 механическими средствами. Различные варианты выполнения узла 12 ввода будут рассмотрены далее со ссылками на фиг. 2-5.

На фиг. 2-3 показаны пригодные варианты устройств распространения сигнала для волноводного радара (GWR, guided wave radar). В этих вариантах в узле ввода предусмотрено наличие какого-либо электропроводного компонента, пропускающего сигнал и проходящего через данный узел. На фиг. 4-5 представлены пригодные варианты выполнения бесконтактных устройств распространения сигнала, в которых вместо электропроводного передающего компонента узел ввода оснащен волноводом, проходящим по центральной оси и заполненным диэлектрическим компонентом.

Представленный на фиг. 2а-2b узел 21 ввода адаптирован для присоединения к зонду 22a-22d, выполненному на основе однопроводной передающей линии. На фиг. 2а приведены четыре зонда 22a-22d различных типов, пригодные для применения в различных условиях. Зонды 22а, 22b относятся к типу жестких зондов с диаметрами соответственно 8 мм и 13 мм. Зонды 22c, 22d представляют собой гибкие устройства, различающиеся между собой по типу. Как показано наиболее наглядно на фиг. 2b, узел ввода содержит фиксируемую присоединяющую деталь 23 для прикрепления к резервуару, изготовленную из металла, в типичном варианте из стали, и рассчитанную на прочное прикрепление к фланцу 13 резервуара (см. фиг. 1). С этой целью в детали 23 могут быть выполнены отверстия 24 под болты или другие крепежные средства (на чертежах не изображены). Альтернативно эта деталь может быть приварена к фланцу резервуара.

Кроме того, в присоединяющей детали 23 выполнено отверстие 25, в которое введен, по существу, цилиндрический адаптер 26 присоединяющей детали, позиционированный этой деталью. Для этого адаптер снабжен кольцевыми выступами 27а, 27b, которые опираются на заплечики 28а, 28b, выполненные в отверстии 25 (может оказаться достаточно одного такого заплечика). Альтернативно данное отверстие 25 может быть выполнено сужающимся на конус, а адаптеру может быть придана форма, соответствующая профилю отверстия. Фиксируемая присоединяющая деталь 23 и адаптер 26 образуют цельную конструкцию. В возможном варианте адаптер 26 может фиксироваться в отверстии 25 по прессовой посадке или иным образом.

В цельной конструкции, образованной присоединяющей деталью 23 и адаптером 26, имеется отверстие 29, проходящее от внутреннего объема резервуара 2 до наружного пространства. В проиллюстрированном варианте адаптер 26 позиционирован в нижнем (обращенном к резервуару) участке 23a присоединяющей детали, так что верхний (обращенный от резервуара) участок отверстия 29 образован верхней частью 25b отверстия 25 (отверстия в детали 23), расположенной над адаптером 26. Альтернативно адаптер 26 может быть расположен заподлицо с верхней поверхностью 23c присоединяющей детали или даже выступать за поверхность 23c. В проиллюстрированном примере нижняя поверхность 26а адаптера 26 расположена заподлицо с нижней поверхностью 23d присоединяющей детали 23.

В отверстии 29 установлено сопрягающее средство 30, выполненное с возможностью обеспечить электромагнитное сопряжение между контуром трансивера 6 и зондом 22a-22d. В данном случае средство 30 содержит диэлектрическую втулку 31, в типичном варианте выполненную из относительно мягкого диэлектрического материала, такого как ПТФЭ. Втулка 31 позиционируется адаптером 26 и образует проходящий через него канал 32, в котором расположен передающий компонент 34, выполненный из электропроводного материала, такого как медь.

Передающий компонент 34 имеет наружный конец 34а, снабженный концевым контактом 35 для подключения к контуру трансивера 6, и внутренний конец 34b, адаптированный для соединения с зондом 22a-22d. В проиллюстрированном примере компонент 34 представляет собой, по существу, цилиндр с выступающим пояском 36, упирающимся в кольцевой выступ 37 верхнего конца канала 32. В результате компонент 34 позиционируется так, что его внутренний конец 34b оказывается ниже конца адаптера 26. Концевой контакт 35 в данном варианте сформирован в виде контактного штифта 39, вставленного в отверстие 38 и предпочтительно выполненного из меди или другого подобного материала.

Кроме того, сопрягающее средство снабжено диэлектрическим колпачком 40, установленным на верхней стороне втулки 31 так, что он обеспечивает диэлектрическую изоляцию передающего компонента 34. В колпачке 40 выполнено центральное отверстие 41, через которое проходит контактный штифт 39.

Следует отметить, что поясок 36 и кольцевой выступ 37 не должны быть слишком крупными, т.к. это создаст помехи для микроволновых сигналов, проходящих через передающий компонент 34. В ситуациях, в которых компонент 34 подвергается существенным нагрузкам и/или когда повышается температура узла 21 ввода (и, таким образом, температура втулки 31), компонент 34 может продавиться со скольжением за выступ 37. С учетом такой возможности в проиллюстрированном варианте втулка 31 имеет наружную часть 31а, упирающуюся в адаптер 26, и внутреннюю часть 31b, расположенную внутри наружной части 31а и образующую верхний участок канала 32. Такая конструкция позволяет выполнить внутреннюю часть 31b из структурно более прочного диэлектрического материала, такого как керамика, чем обеспечивается прочность упорного выступа 37, взаимодействующего с передающим компонентом 34. По сравнению, например, с ПТФЭ выступ 37 не такой мягкий и меньше зависит от повышенных температур. Если материалы наружной и внутренней частей 31а, 31b согласованы друг с другом, упорный выступ 33, на который опирается внутренняя часть 31b, можно выполнить достаточно большим, не создавая при этом каких-либо помех.

Кроме того, узел 21 ввода, представленный на фиг. 2b, содержит металлический крепежный компонент 43, выполненный с возможностью такого прикрепления к присоединяющей детали 23, при котором сопрягающее средство 30 оказывается зажатым между ними. В проиллюстрированном варианте компонент 43 представляет собой стальной колпачок, снабженный наружной резьбой 44. Внутри верхнего участка детали 23 выполнена ответная резьба 45, что позволяет надежно поместить колпачок 43 (завинчиванием) в надлежащее место конструкции. Стальной колпачок 43 имеет центральное отверстие 46, через которое проходит контактный штифт 39.

В возможном варианте посредством сопрягающего средства 30 обеспечивается технологическое уплотнение, предотвращающее выход из резервуара находящегося в нем газа, в котором может содержаться продукт в газообразной форме. Данное уплотнение может, например, состоять из нескольких уплотняющих элементов (таких как кольцевые уплотнения 48а-48c), входящих в конструкцию сопрягающего средства. В проиллюстрированном примере два кольцевых уплотнения 48а установлены между диэлектрической втулкой 31 и присоединяющей деталью 23, а два кольцевых уплотнения 48b - между втулкой 31 и передающим компонентом 34.

На фиг. 3a, 3b приведен другой пример узла ввода, а именно узла 51, адаптированного для присоединения к коаксиальному зонду 52. В зонде 52 имеется центральный проводник 53, заключенный в полую конструкцию 54а. В возможном варианте данная конструкция выполнена с отверстиями, позволяющими содержимому резервуара свободно проходить через нее. В зависимости от характера приложения диаметр зонда 52 может быть различным. Так, в левой части фиг. 3а проиллюстрирована полая конструкция с увеличенным диаметром, именуемая также успокоительной трубой. Центральным проводником может быть зонд на основе единичной линии, подобный зонду по фиг. 2а. Единичная линия 53 может представлять собой зонд с диаметром 8 мм, в то время как для полой конструкции 54b может оказать более пригодным зонд с диаметром 13 мм.

Большинство компонентов представленного на фиг. 3a, 3b узла ввода очень похожи на соответствующие компоненты, представленные на фиг. 2а, 2b, и поэтому имеют идентичные цифровые обозначения. Эти компоненты далее более подробно описаны не будут.

Так же, как и на фиг. 2а, 2b, адаптер 56 присоединяющей детали 23 позиционирован этой деталью. По сравнению с адаптером 26, представленным на фиг. 2а, 2b, адаптер 56 по фиг. 3a, 3b увеличен в направлении своей оси, т.е. в направлении, перпендикулярном крышке резервуара.

На фиг. 3a, где узел 51 ввода представлен в собранном состоянии, нижний участок 56а адаптера 56 выступает за нижнюю поверхность 23d присоединяющей детали 23 (см. также фиг. 3b). На наружной поверхности этого нижнего участка 56а выполнена резьба 57, а полая конструкции 54а, 54b коаксиального зонда 52 снабжена ответной внутренней резьбой 55, что позволяет прикрепить конструкцию 53 к узлу 51 ввода.

На фиг. 4, 5 приведены примеры узлов ввода, адаптированных для присоединения к направленной, например рупорной, антенне. В результате такого присоединения узлами ввода образуются волноводы, проходящие от рупорной антенны через крышку резервуара и, далее, к верхнему участку узла ввода. Контур трансивера 6 подсоединен к верхней части волновода посредством надлежащего средства введения, например, посредством вводящего зонда (на чертеже не изображен).

Представленные на фиг. 4a, 4b узел 61 ввода и рупорная антенна 62 сконструированы в расчете на рабочую частоту, равную примерно 6 ГГц. Полый волновод 60 сформирован узлом ввода и в типичном варианте заполнен диэлектрическим материалом. В проиллюстрированном примере при использовании ПТФЭ в качестве заполняющего компонента диаметр полого волновода 60 составляет порядка 25 мм.

Как наиболее наглядно показано на фиг. 4b, узел 61 ввода содержит фиксируемую присоединяющую деталь 23, в данном случае идентичную присоединяющей детали 23 по фиг. 2 и 3. Ее, по существу, цилиндрический адаптер 66 введен в отверстие 65. Точно так же, как и на фиг. 2, 3, адаптер 66 позиционирован присоединяющей деталью 23, образуя с ней цельную конструкцию.

В проиллюстрированном варианте адаптер 66 позиционирован в нижнем (обращенном к резервуару) участке 23а присоединяющей детали 23, так что верхний (обращенный от резервуара) участок 23b детали 23 расположен над адаптером 66. Альтернативно адаптер 66 может быть расположен заподлицо с верхней поверхностью 23c присоединяющей детали или даже выступать за поверхность 23c. При этом в представленном примере нижний (обращенный к резервуару) участок 66а адаптера 66 выступает вниз за нижнюю поверхность 23d детали 23. Резьба 67 в данном случае выполнена на боковой поверхности нижнего участка 66а, а рупорная антенна 62 снабжена ответной резьбой 68, что позволяет легко присоединить данную антенну к адаптеру присоединяющей детали.

В адаптере 66 выполнен канал 69, образующий нижний участок волновода 60 и заключающий в себе сопрягающее средство, которое в данном случае представляет собой диэлектрический компонент-заполнитель 71 волновода. В типичном варианте он выполнен из относительно мягкого диэлектрического материала, такого как ПТФЭ. Компонент 71 имеет, по существу, цилиндрическую форму с сужающимися концами 71а, 71b, а участок 72 данного цилиндра выполнен в виде пояска с увеличенным диаметром. Поясок 72 упирается в верхний фланец 66b адаптера 66. На пояске имеются, кроме того, две кольцевые канавки 73, охватывающие его боковую поверхность и выполненные с возможностью принимать уплотняющие элементы, такие как кольцевые уплотнения 74. Сужающийся нижний конец 71b проходит вниз за нижний участок 66а адаптера 66, в рупорную антенну 62.

Поверх компонента-заполнителя 71 установлен, по существу, цилиндрический крепежный компонент 75 из металла, имеющий внутренний канал 76, которым формируется верхний участок волновода 60. Диаметры каналов 69 и 76 в данном варианте идентичны, но, в принципе, могут различаться между собой, чтобы обеспечить надлежащее согласование. Компонент-заполнитель 71 зажат между адаптером 66 и крепежным компонентом 75, в совокупности образующими полый волновод 60.

Представленные на фиг. 5а, 5b узел 81 ввода и рупорная антенна 82 сконструированы в расчете на рабочую частоту, равную примерно 26 ГГц. Полый волновод 80 сформирован узлом ввода и в типичном варианте заполнен диэлектрическим материалом. В проиллюстрированном примере при использовании компонента-заполнителя из ПТФЭ диаметр полого волновода 80 составляет порядка 5-6 мм.

Как наиболее наглядно показано на фиг. 5b, узел 81 ввода содержит фиксируемую присоединяющую деталь 23, в данном случае идентичную присоединяющей детали 23 по фиг. 2 и 3. Ее, по существу, цилиндрический адаптер 86 введен в отверстие 85 и, точно так же, как и на фиг. 2, 3, позиционирован присоединяющей деталью 23. Однако в данном случае в этом позиционировании участвует только нижний заплечик 28а.

В проиллюстрированном варианте адаптер 86 позиционирован в нижнем (обращенном к резервуару) участке 23а присоединяющей детали 23, так что верхний (обращенный от резервуара) участок 23b детали 23 расположен над адаптером 86. Альтернативно адаптер 86 может быть расположен заподлицо с верхней поверхностью 23c присоединяющей детали или даже выступать за поверхность 23c. При этом в представленном примере нижний (обращенный к резервуару) участок 86а адаптера 86 выступает вниз за нижнюю поверхность 23d детали 23. Резьба 87 в данном случае выполнена на боковой поверхности нижнего участка 86а, а рупорная антенна 82 снабжена ответной резьбой 88, что позволяет легко присоединить данную антенну 82 к адаптеру 86 присоединяющей детали.

В адаптере 86 выполнен канал 89, образующий нижний участок волновода 80. Нижний участок 89а данного канала выполнен расходящимся книзу, т.е. его поперечный размер увеличивается в направлении резервуара, чтобы обеспечить согласование с рупорной антенной 82. В канале 89 установлено сопрягающее средство 90, которое в данном случае представляет собой диэлектрический компонент-заполнитель 91 волновода. В типичном варианте он выполнен из относительно мягкого диэлектрического материала, такого как ПТФЭ. У компонента 91 имеются удлиненный центральный участок 92 (первый участок), дисковидный участок 93, выступающий от центрального участка вверх (второй участок), и цилиндрический участок 94, отходящий вверх от периферии дисковидного участка (третий участок). В результате второй и третий участки в совокупности имеют форму ведра. На верхней поверхности 93а дисковидного участка 93 дополнительно сформирован кольцевой выступ 95, предназначенный для выполнения функции четвертьволнового дросселя.

Центральный участок 92 имеет сужающийся нижний конец 92а, который выступает в расширяющийся участок 89а канала 89. Верхний конец 92b центрального участка 92 также выполнен слегка сужающимся, при этом в его торце предусмотрено углубление 96 для приема структурно прочного штифта 97, выполненного из диэлектрического материала, такого как смола, стекло или оксид алюминия.

Штифт 97 удерживается в нужном положении посредством промежуточного металлического компонента 98, рассчитанного на введение во внутренний объем упомянутого выше "ведра". Данный элемент имеет полость 99 для приема верхнего конца 92b центрального участка 92. Кроме того, компонент 98 снабжен отверстием 100, через которое проходит штифт 97, и несет на себе второй диэлектрический компонент-заполнитель 101 волновода, имеющий на своем нижнем конце углубление 102, рассчитанное на прием данного штифта.

Штифт 97, удерживаемый в нужном положении посредством металлического компонента 98, предотвращает выталкивание относительно мягкого диэлектрического компонента-заполнителя волновода из канала 89 под действием давления внутри резервуара, особенно в условиях повышенных температур. С такой конструкцией узел 81 ввода, рассчитанный для 26 ГГц, с заполнителем волновода, выполненным из ПТФЭ, может выдерживать давления вплоть до 4 МПа при температурах до 200°С.

Кроме того, в узле 81 ввода предусмотрен металлический крепежный компонент 103, выполненный с возможностью такого прикрепления к присоединяющей детали 23, при котором сопрягающее средство 90, содержащее компоненты-заполнители 91, 101 волновода, а также штифт 97 и металлический компонент 98, будет зажато между деталью 23 и компонентом 103. В проиллюстрированном варианте компонент 103 снабжен наружной резьбой 104, ответной по отношению к резьбе 105, выполненной на внутренней стороне верхнего участка 23b детали 23. Такая конструкция позволяет надежно ввинтить компонент 103 в надлежащее место. В дополнение к этому в компоненте 103 имеется канал 106, выполненный с возможностью охвата второго компонента-заполнителя 101 волновода 80 с формированием верхней части данного волновода.

В возможном варианте узел ввода содержит также технологическое уплотнение, предотвращающее выход из резервуара находящегося в нем газа, в котором может содержаться продукт в газообразной форме. Данное уплотнение может, например, состоять из уплотняющих элементов, входящих в конструкцию сопрягающего средства. В этом варианте, в отличие от варианта по фиг. 4а, 4b, уплотняющие элементы не расположены вокруг компонента-заполнителя (в данном случае - компонента 91), поскольку этот вариант предназначен для применения при повышенных температурах. В таких условиях обеспечить герметизацию затруднительно из-за возможных изменений диаметра выполненного из ПТФЭ компонента-заполнителя. В связи с этим компоненту-заполнителю придана упомянутая выше форма ведра, а между внутренней поверхностью цилиндрического участка 94 и крепежным компонентом 103 установлен уплотняющий элемент (конкретно, кольцевое уплотнение 108a). Толщина материала участка 94 выбрана намного меньшей, что приводит к уменьшению потенциального теплового расширения. Другой уплотняющий элемент (в данном случае плоское кольцо 108b) помещен между верхним кольцевым заплечиком 28b присоединяющей детали 23 и периферийной областью дисковидного участка 93.

Следует отметить, что во всех приведенных вариантах присоединяющие детали идентичны (или по меньшей мере очень похожи). Тем самым наглядно проявляется преимущество изобретения, заключающееся в том, что идентичные присоединяющие детали можно использовать с различными сопрягающими средствами и присоединять к различным типам устройств распространения сигнала (т.е. к зонду, рупорной антенне и другому подобному устройству). На фиг. 6 в сравнении с присоединяющей деталью 23 приведены три примера других присоединяющих деталей 23', 23'' и 23'''.

Специалисту будет понятно, что изобретение ни в коем случае не ограничено его описанными предпочтительными вариантами. Напротив, в пределах объема прилагаемых пунктов формулы возможны многие модификации и вариации. Например, может быть изменен тип устройства распространения сигнала, если соответствующим образом скорректировать адаптер узла ввода.

1. Радарный измеритель (1) уровня, использующий электромагнитные волны для определения уровня продукта в резервуаре (2) и содержащий:

- трансивер (6) для передачи электромагнитного сигнала и приема электромагнитного эхо-сигнала,

- процессорный контур (7), связанный с трансивером и предназначенный для определения по электромагнитному эхо-сигналу уровня продукта,

- устройство (62, 82) распространения сигнала, выполненное с возможностью посылать передаваемый электромагнитный сигнал в направлении поверхности продукта и возвращать отражение от указанной поверхности в трансивер в качестве электромагнитного эхо-сигнала,

отличающийся тем, что измеритель (1) снабжен узлом ввода в резервуар, содержащим:

- фиксируемую присоединяющую деталь (23), предназначенную для прикрепления к резервуару и имеющую сквозное отверстие с опорной поверхностью (28а, 28b),

- электропроводящий адаптер (26, 56, 66, 86) присоединяющей детали, установленный в указанном сквозном отверстии с приведением в упорный контакт с указанной опорной поверхностью,

- сопрягающее средство (30, 90), установленное в указанном сквозном отверстии, упирающееся в адаптер присоединяющей детали и через узел ввода обеспечивающее электромагнитное сопряжение между трансивером и устройством распространения сигнала, и

- крепежный компонент (43, 75, 103), прикрепленный к фиксируемой присоединяющей детали и тем самым закрепляющий сопрягающее средство между адаптером присоединяющей детали и указанным крепежным компонентом, причем указанное устройство распространения содержит направленную антенну (62, 82), и

причем часть полого волновода (60, 80), соединяющего трансивер (6) и направленную антенну (62, 82), образована адаптером (26, 56, 66, 86) присоединяющей детали.

2. Измеритель уровня по п. 1, в котором узел ввода сконфигурирован так, что, когда радарный измеритель установлен на крышке резервуара, указанная опорная поверхность (28а, 28b) обращена от резервуара, а указанный крепежный компонент прикреплен к верхнему участку фиксируемой присоединяющей детали.

3. Измеритель уровня по п. 1, в котором фиксируемая присоединяющая деталь (23) и ее адаптер (26, 56, 66, 86) выполнены из одинакового материала, причем так, что фиксируемая присоединяющая деталь и ее адаптер образуют цельную присоединяющую деталь.

4. Измеритель уровня по п. 1, в котором часть полого волновода образована фиксируемой присоединяющей деталью (23).

5. Измеритель уровня по п. 1, в котором в сопрягающем средстве содержится диэлектрический компонент-заполнитель (71, 91), установленный в указанном полом волноводе.

6. Измеритель уровня по любому из пп. 1, 4, 5, в котором направленная антенна (62, 82) присоединена к адаптеру присоединяющей детали.

7. Измеритель уровня по п. 5, в котором в сопрягающем средстве дополнительно содержится по меньшей мере один уплотняющий элемент (74, 108а, 108b), обеспечивающий технологическую герметизацию резервуара.

8. Способ установки узла ввода радарного измерителя уровня во фланце (13) крышки резервуара (2), включающий следующие операции:

- закрепляют в указанном фланце фиксируемую присоединяющую деталь (23), имеющую сквозное отверстие с опорной поверхностью,

- вводят электропроводящий адаптер (26, 56, 66, 86) присоединяющей детали в указанное сквозное отверстие с приведением в упорный контакт с указанной опорной поверхностью,

- устанавливают в указанное сквозное отверстие сопрягающее средство и

- прикрепляют крепежный компонент (43, 75, 103) к фиксируемой присоединяющей детали, тем самым закрепляя сопрягающее средство между адаптером присоединяющей детали и указанным крепежным компонентом так, что электропроводящий адаптер (26, 56, 66, 86) присоединяющей детали образует часть полого волновода (60, 80), соединяющего трансивер (6) и направленную антенну (62, 82), расположенную в резервуаре (2).

9. Способ по п. 8, дополнительно включающий операцию присоединения устройства (10) распространения сигнала к адаптеру присоединяющей детали.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области метрологии, в частности к радиодальномерам. Радиодальномер содержит: волновод с перфорационными отверстиями, размещенный в резервуаре, устройство возбуждения электромагнитных волн, управляемый генератор радиочастотного сигнала с одним входом и двумя выходами, схему цифровой обработки сигналов, делитель мощности, направленный ответвитель, смеситель, схему предварительной обработки, синтезатор частоты, схему цифровой обработки сигналов и управляемый генератор радиочастотного сигнала.

Изобретение предназначено для измерения уровня жидких и сыпучих веществ в открытых металлических емкостях. В частности, оно может быть применено для определения уровня жидкого металла в открытых технологических емкостях металлургического производства.

Радиолокационный уровнемер для измерения объема сыпучих продуктов в резервуарах. Изобретение относится к контролю и измерению объема сыпучих продуктов в резервуарах и может быть использовано в химической, горнодобывающей, строительной отраслях, а также на различных предприятиях, где эксплуатируют резервуары, заполняемые сыпучими веществами.

Изобретение относится к радиолокационному измерителю уровня. Техническим результатом является улучшенное функционирование радиолокационного измерителя уровня в условиях влияния узкополосных помех.

Предложена радарная система измерения уровня, содержащая PLL-контур, генерирующий выходной сигнал и сконфигурированный с возможностью индицировать свое состояние синхронизации.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для высокоточного определения уровня жидкости в емкости. Технический результат - повышение точности в предлагаемом способе измерения уровня жидкости в емкости достигается тем, что в сторону поверхности жидкости по нормали к ней излучают частотно-модулированные по линейному закону электромагнитные волны, принимают отраженные электромагнитные волны, выделяют первый сигнал разностной частоты на выходе первого смесителя между падающими и отраженными электромагнитными волнами, дополнительно к этому выделяют второй сигнал разностной частоты на выходе второго смесителя между падающими электромагнитными волнами и отраженными волнами, сдвинутыми по фазе на угол π/4, вычисляют взаимно корреляционную функцию между этими сигналами и по временному сдвигу, соответствующему ее максимуму, определяют уровень жидкости в емкости.

Изобретения относятся к электрическим методам измерения и предназначены для определения уровня и проводимости электропроводящей жидкости в резервуарах в условиях неконтролируемого изменения ее проводимости.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для высокоточного определения уровня жидкости в емкости. Технический результат - повышение точности измерения в предлагаемом уровнемере - достигается тем, что он содержит последовательно соединенные модулятор, генератор СВЧ, направленный ответвитель, циркулятор и приемо-передающая антенна, направленная в сторону контролируемой поверхности, вычислительный блок и первый смеситель, первый вход которого соединен с дополнительным выводом направленного ответвителя, второй вход соединен с третьим выводом циркулятора, а выход соединен со входом вычислительного блока.

Изобретение может быть использовано для определения границ раздела в трехкомпонентной среде, в частности воздуха и двух жидкостей с разной плотностью. Техническим результатом является расширение функциональных возможностей способа.

Изобретение может быть использовано для высокоточного определения положения границы раздела двух сред, находящихся в емкости, в частности двух несмешивающихся жидкостей с разной плотностью.

Радарный измеритель уровня содержит трансивер, процессорный контур, распространяющее устройство и волноводное устройство, связывающее трансивер с распространяющим устройством. Волноводное устройство содержит полый волновод, первый диэлектрический компонент-заполнитель, изготовленный из первого диэлектрического материала и находящийся внутри полого волновода, и второй компонент-заполнитель, изготовленный из второго диэлектрического материала и также находящийся внутри полого волновода со смещением относительно первого компонента-заполнителя в направлении от резервуара. Второй компонент-заполнитель зафиксирован в волноводе по меньшей мере в направлении от резервуара и выполнен с возможностью выдерживать температуры вплоть до 250°C. В случае повышения температуры до значений, достаточно высоких, чтобы размягчить первый (внутренний) компонент-заполнитель, второй (наружный) компонент-заполнитель предотвратит выталкивание первого компонента-заполнителя из волновода. 15 з.п. ф-лы, 3 ил.

Предложен радарный измеритель уровня, использующий электромагнитные волны для определения уровня заполнения резервуара продуктом. Радарный измеритель содержит трансивер, процессорный контур, предназначенный для определения уровня продукта, устройство распространения сигнала, содержащее направленную антенну, выполненное с возможностью посылать передаваемый электромагнитный сигнал в направлении поверхности продукта и возвращать отражение от указанной поверхности в трансивер в качестве электромагнитного эхо-сигнала. Кроме того, измеритель снабжен узлом ввода, содержащим фиксируемую присоединяющую деталь, имеющую сквозное отверстие с опорной поверхностью, электропроводящий адаптер присоединяющей детали, сопрягающее средство, обеспечивающее электромагнитное сопряжение между трансивером и устройством распространения сигнала, и крепежный компонент. Причем часть полого волновода, соединяющего трансивер и направленную антенну, образована адаптером присоединяющей детали. Техническим результатом является повышение универсальности применения, поскольку может быть использован для любого фланца резервуара, а также может быть согласован с различными устройствами распространения сигнала. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 6 ил.

Наверх