雷达液位测量设备及罐设备 |
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| 申请号 | CN201720657188.6 | 申请日 | 2017-06-05 | 公开(公告)号 | CN207329364U | 公开(公告)日 | 2018-05-08 |
| 申请人 | 罗斯蒙特储罐雷达股份公司; | 发明人 | 斯蒂格·拉松; | ||||
| 摘要 | 本实用新型提供了一种雷达液位测量设备，用于在罐中执行雷达液位测量，该罐具有相对于罐中容纳产品不可渗透且相对于雷达 信号 可透射的罐壁(5)，该雷达液位测量设备包括附接装置(3)以及雷达液位测量计(4)，该附接装置构造成被固定至所述罐壁的大致平的部分，该雷达液位测量计包括定向天线，该雷达液位测量计安装至附接装置，使得当所述附接装置抵靠罐壁被固定时，定向天线被 定位 成以使得雷达信号能够透射穿过罐壁。通过将雷达液位测量计安装至能够固定至罐壁的附接装置而不穿透罐壁，能够因而提供雷达液位测量而不会损坏或干涉罐。(ESM)同样的 发明 创造已同日 申请 发明 专利 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种雷达液位测量设备，用于在罐中执行雷达液位测量，所述罐具有相对于罐中容纳的产品不可渗透且相对于雷达信号可透射的罐壁(5；105；205)，其特征在于，所述雷达液位测量设备包括： |
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| 说明书全文 | 雷达液位测量设备及罐设备技术领域[0001] 本实用新型涉及用于通过可透射罐壁的雷达来执行雷达液位测量的雷达液位测量设备。 背景技术[0002] 非接触式雷达液位测量被广泛用于罐中的液位测量。通常，雷达液位测量已经被用于相对较大的罐型装置、比如炼油厂的罐和货船上的罐。然而，应用也包括较小型的罐，例如用于加工工业。当罐由金属制成时，雷达液位测量计必须安装在罐壁中的开口中以使雷达信号进入罐。 [0003] 然而，还存在大量可通过商业途径获得由包括塑料以及可透射微波的其他材料在内的非金属材料制成的储存罐。一些罐是便携式的并且被用于输送，而另一些罐是固定的并且主要用于储存。使用领域包括水(和雨水)的储存、化学制品的储存、化粪池等。 [0004] 对于这些罐而言，在罐壁中的开口中的安装是不必要的且在技术上也可能存在困难。在一些情况下，罐壁是柔性的并且罐壁中的孔可能不提供足够的结构强度。 [0006] 基于上述，期望提供一种可被容易地改装到现有的由雷达可透射的材料制成的罐而不会损坏罐或以其他方式与罐干涉的雷达液位测量计。实用新型内容 [0007] 本实用新型的目的是满足上述要求。 [0008] 根据本实用新型的第一方面，该目的是通过用于在罐中执行雷达液位测量的雷达液位测量设备实现的，该罐具有相对于罐中容纳的产品不可渗透且相对于雷达信号可透射或透明的罐壁，该雷达液位测量设备包括：附接装置，该附接装置构造成被固定至罐壁的大致平的部分而不穿透罐壁；以及雷达液位测量计，该雷达液位测量计包括定向天线，该雷达液位测量计安装至附接装置，使得当附接装置抵靠罐壁固定时，定向天线被定位成使得雷达信号能够透射穿过罐壁，由此使得能够确定罐中的填充液位。 [0009] 本实用新型是基于以下实现的：雷达液位测量在许多情况下可以穿过容纳有待测量产品的罐的壁执行。通过将雷达液位测量计安装至能够固定至罐壁而不穿透罐壁的附接装置，因而可以在不会损坏罐或与罐干涉的情况下提供雷达液位测量。这种雷达液位测量可以被称为“非侵入式”雷达液位测量。 [0010] 根据本实用新型的一些实施方式，附接装置是吸盘，该吸盘构造成借助于装置与罐壁之间形成的局部真空固定至罐壁。通过抽吸来附接其本身是已知的技术，且可能是将雷达液位测量计附接至多种类型的罐壁的简单而有效的方式。在本领域中已知用于各种应用的多种类型的吸盘，并且通过将雷达液位测量计安装至适当的吸盘可以提供基本的雷达液位设备。吸盘使得在几乎任何足够平滑的罐壁上实现简单且可靠的紧固。例如，塑料储存罐的表面通常是足够平滑的。 [0011] 其他附接方式包括粘合、夹持或与罐的突出部接合等。 [0012] 在一些实施方式中，所述设备包括两个或更多个吸盘，所述吸盘通过在所述吸盘之间延伸的结构连结。然后，雷达液位测量计可以安装至所述结构并且优选地位于所述吸盘之间。通过包括两个或更多个吸盘，附接可以变得更可靠。 [0013] 至少一个吸盘可以包括连接端子，该连接端子构造成连接至亚 大气压的主动源。在这种情况下，局部真空由例如真空泵的主动源产生。这种主动抽吸可以提供更牢固的抽吸附接，尤其是如果连接主动源。端子可以设置有密封阀，以允许在不消除局部真空的情况下断开连接主动源。 [0014] 此外，可能的较低成本的选择是：吸盘构造成允许使用者通过机械操作吸盘来产生局部真空。 [0015] 机械操作的吸盘的简单示例包括：本体，该本体具有环形表面；波纹管，该波纹管抵靠环形表面搁置，该波纹管构造成放置在本体与罐壁之间；以及波纹管操作构件，该波纹管操作构件附接至波纹管的位于环形表面内的部分，该波纹管操作构件以能够相对于本体在第一状态与第二状态之间移动的方式布置，在该第一状态下，波纹管基本上与环形表面的平面共面，在该第二状态下，所述部分被带离所述平面。当吸盘放置成使得波纹管夹置于环形表面与罐壁之间并且波纹管操作构件被带到其第二状态时，所述部分被从罐壁拉离。同时，本体被压靠在壁上，并且因此，挡板夹置于罐壁与环形表面之间。避免了空气进入隔室，由此在波纹管与罐壁之间产生局部真空。通过适当选择制造波纹管的材料，波纹管将沿着环形表面有效地密封真空，由此提供耐用且可靠的抽吸附接。 [0016] 例如，这种吸盘被广泛用作玻璃把手，在有些情况下，一个把手中组合有多个吸盘。 [0017] 根据一个实施方式，雷达液位测量设备包括吸盘，该吸盘包括：主体，该主体具有内环形表面和外环形表面，所述内环形表面和外环形表面大致在一个单一附接平面中延伸；环状波纹管，该环状波纹管具有外周缘和围绕中央开口的内周缘，环状波纹管的第一侧部构造成抵靠罐壁放置，并且与所述第一侧部相反的第二侧部面向主体，其中，内周缘与内环形表面对齐且外周缘与外环形表面对齐；以及波纹管操作构件，该波纹管操作构件附接至波纹管的在内周缘与外周缘之间延伸的部分，该波纹管操作构件以能够相对于主体移动的方式被布置，以将所述部分拉离附接平面而拉到主体中。然后，包括定向天线的雷达液位测量计可以安装至主体，使得定向天线朝 向中央开口定向。当吸盘抵靠罐壁放置且波纹管被拉离附接平面时，在环状波纹管与罐壁之间产生局部真空，由此将真空装置和雷达液位测量计相对于罐壁固定，由此定向天线定位成发射雷达信号在中央开口中穿过罐壁。 [0018] 此处，挡板夹置于罐壁与两个环形表面之间。因而，根据本实施方式的吸盘可以在内环形表面与外环形表面之间的环状隔室中在罐壁与挡板之间产生真空。当吸盘附接至罐壁时，波纹管的中央开口提供了至罐壁的直接入径。当雷达液位测量计与其指向该开口的天线一起安装时，RLG将能够发射传播穿过罐壁并进入罐中的传输信号，并且还能够接收穿过罐壁反射的返回信号。 [0019] 雷达液位测量计能够以可枢转的方式安装至附接装置，使得当附接装置固定至罐壁时，定向天线的取向能够相对于罐中产品的表面进行调节。这种可调节的安装在罐壁不是完全水平的情况下可以是有利的。然后，定向天线可以被稍微调节以使得从天线发射的雷达信号被定向成大致垂直于产品表面，并且反射信号被定向成大致朝向天线。 [0020] 为了延长在吸盘保持固定至罐壁的持续时间，粘合剂可以至少施加至波纹管的外周缘，使得当吸盘固定至罐壁时，粘合剂被压靠在罐壁上以产生粘合剂结合。在该实施方式中，由吸盘施加的吸力主要被看作一种确保令人满意的粘合剂结合的主要方式。 [0022] 将参照附图对本实用新型进行更详细地描述，附图示出了本实用新型的当前优选实施方式。 [0023] 图1示出了设置有根据本实用新型的实施方式的雷达液位测量设备的储存罐。 [0024] 图2a至图2b示出了图1中的雷达液位测量设备的分解立体图。 [0025] 图3a示出了图2a至图2b中的吸盘的杆处于第一位置。 [0026] 图3b示出了图2a至图2b中的吸盘的杆处于第二位置。 [0027] 图4a示出了图1中的雷达液位测量设备处于断开接合状态的截面图。 [0028] 图4b示出了图1中的雷达液位测量设备处于接合状态的截面图。 [0029] 图5示出了根据本实用新型另一实施方式的雷达液位测量设备的截面图。 [0030] 图6示出了根据本实用新型另一实施方式的雷达液位测量设备的立体图。 具体实施方式[0031] 图1示出了设置有根据本实用新型实施方式的液位测量设备2的塑料储存罐1。所示罐是所谓的中型散装容器(IBC)或集装罐(pallet tank)，该中型散装容器(IBC)或集装罐是被设计成用于对散装液体和颗粒物质比如化学制品、食品成分、溶剂、药物等进行运输和储存的可重复使用的工业容器(例如，作为参考参见 https://en.wikipedia.org/wiki/Intermediate_bulk_container)。应指出的是，容器的壁5是不可渗透罐中储存产品的。然而，罐壁5通常是可透射雷达信号的(或透明的)，至少在某种程度上可以通过罐壁5执行雷达液位测量的。 [0032] 雷达液位测量设备2包括附接装置和雷达液位测量计(RLG)4，该附接装置在本文中为牢固地附接至罐的上侧部的吸盘3，该雷达液位测量计(RLG)4安装至吸盘3。RLG 4配置成发射电磁传输信号ST，所述电磁传输信号穿过罐壁5进入到罐中。传输信号被罐中的产品7的表面6反射，并且回波信号SE返回到RLG 4。由传输信号与回波信号之间的关系可以确定至表面的距离并且因而确定填充液位L。 [0033] 图2a和图2b更详细地示出了图1中的雷达液位设备2。本文中，吸盘3包括主体21和环状波纹管22。主体21包括大致钟形的外部部分31以及大致筒形的内部部分32。本文中，外部部分31的 外周缘33与筒形部分32的下边缘34为同轴环形表面并且大致处于同一几何附接平面中。这些环形表面的宽度d(参见图4b)可以为至少三毫米、并且优选地至少为五毫米。筒形部分32与钟形部分31之间形成有由该平面限定的内部空间35。环状波纹管22大致布置在该平面中，其中，环状波纹管22的内周缘36与边缘34对齐且环状波纹管22的外周缘37与周缘33对齐。 [0034] 吸盘3还包括套筒23，该套筒23围绕筒形部分32同轴地布置并且在空间35中能够沿轴向移动。套筒23的下边缘23a操作性地附接至波纹管22的中间部22a、即位于内周缘36与外周缘37之间的部分。套筒23进一步操作性地联接至杆24以通过杆24的旋转而被轴向地移位。套筒23的移位将进而提升波纹管22的附接至套筒23的中间部分22a。 [0035] 本文中，通过“操作性地附接”意在表示当套筒23移动时波纹管22将被机械地操作。例如，套筒可以例如通过焊接、硫化或胶合被固定地附接至波纹管22。替代性地，波纹管可以以其他方式机械地接合、例如通过接合套筒的下边缘，套筒的下边缘优选地是突出的、如图2a和图2b所示。 [0036] 在所示情况下，杆24是U形的，并且每个腿部26借助于延伸穿过本体21中的开口30的销25来操作性地连接至套筒23。销25可以例如固定至腿部26并延伸到套筒23的每一侧中的孔27中。杆24的每个腿部26还设置有凸轮28，凸轮28与主体的抵接表面29相互作用，使得当杆转动时两个销25均被迫使向上(远离波纹管22)并带动套筒23与其一起。 [0037] 在图3a和图3b中更详细地示出了杆24的操作。在图3a中，杆24处于直立位置，并且套筒23处于第一下降位置。当杆24转动(图3a中的顺时针方向)时，凸轮28的表面将抵靠抵接表面29滑动，由此迫使销25带动套筒23与其一起向上远离抵接表面。在图3b中，杆24到达其结束位置且与本体21的上表面平齐。参见图2a，在所示情况下，本体21具有凹部21a，该凹部21a构造成接纳杆24的端部部分24a，由此将杆24稳定在该结束位置。在该结束 位置中，套筒23已经移动到第二升高位置。 [0038] 应指出的是，参照、比如“下降”和“升高”是相对于附接装置3所放置的表面来使用的。如果附接装置被放置在倾斜表面上，则套筒23的移动将不是如图3a至图3b中所指示的沿竖向的。 [0039] 图4a和图4b示出了雷达液位测量设备2，其中吸盘3的波纹管22抵靠罐壁5放置。 [0040] 在图4a中，杆24处于如图3a所示的直立位置且套筒23下降。本文中，套筒23允许波纹管2基本上平靠罐壁5搁置，并且吸盘3因而与罐壁断开接合。在图4b中，杆24处于如图3b所示的结束位置且套筒23升高。附接至套筒23的下端部的波纹管22因而与罐壁5分离并被拉入空间35中。现在，在波纹管22的下方形成由环状波纹管22和罐壁5限定的环状隔室38。 [0041] 在套筒23提升期间，波纹管的内周缘36将夹置于罐壁5与筒形部分32的下边缘34之间。同时，波纹管的外周缘37将夹置于罐壁5与钟形部分31的外周缘33之间。因此，避免环境空气进入隔室38，并且随着套筒23被提升且隔室38的容积增大，隔室38中的压力将因此低于环境压力。因而，在隔室38中形成局部真空，以将吸盘3有效地固定至罐壁5。 [0042] 波纹管22的材料和厚度被选择成使得隔室38相对于环境被有效地密封，以尽可能长时间地维持该局部真空。此外，环形表面33和环形表面34的压在波纹管22上的宽度被选择来补偿罐壁表面中的微小粗糙度。作为示例，这些表面的宽度可以为大约5毫米。 [0043] 然而，随着时间的推移，环境空气将最终进入隔室38，由此消除了所述局部真空并使吸盘3与罐壁5断开接合。为了延长接合时间，罐壁5的表面可以被处理成在安装吸盘3之前尽可能地平滑。例如，该表面可以被加热、抛光或以其他方式弄平滑。 [0044] 为了更进一步增加接合时间，并且可能地使吸盘永久地附接至罐壁5，波纹管的外周缘37和/或内周缘36可以设置有由压力激活的粘合剂。在该实施方式中，由隔室38中的局部真空提供的抽吸将用于对粘合剂施加压力，由此将波纹管22粘附地附接至罐壁5。粘 合剂附接将维持局部真空更持久。此外，即使在隔室38中的局部真空最终劣化的情况下，波纹管22——和吸盘3——将借助于粘附力保持固定至罐壁5。 [0045] 参照图2a至图2b以及图4a至图4b，雷达液位测量计4包括波导部分41和壳体42，壳体42机械地固定至波导部分41。波导部分41形成在定向天线44与收发器电路45之间延伸的波导43，其中，该定向天线44布置在波导部分的下侧部上，该收发器电路45布置在壳体42中。壳体还包括处理电路46以及所需的任何I/O电路47。 [0046] 在所示情况下，波导部分是导电材料例如金属制成的固体件，并且波导43和天线喇叭48直接形成在该固体件中。替代性地，波导部分由不导电的刚性材料例如陶瓷材料制成，并且波导43和天线44通过插入到该部分41中的导电构件来形成。原则上，这些构件可以简单地为在该部分41的内部上的导电涂层。 [0048] 在所示示例中，RLG 4枢转地布置在主体21的筒形部分32中。为此，波导部分41具有大致球形形状且布置成抵靠筒形部分32中的抵接部51搁置。本文中紧固构件为环状圈52并被附接至、例如通过卡扣配装至主体21的上边缘53，以使得球形的波导部分41夹置于抵接部51与圈52之间。抵接部51优选地设置有槽54，在槽54中可以布置有合适的密封元件55，比如O形圈。 [0049] 在将吸盘3固定至罐壁5之后，雷达液位测量计4能够枢转以确保天线44能够发射与罐1中的表面6正交的信号。对于所示雷达液位测量计而言，在实际中，这对应于使雷达液位测量计4相对于其纵向轴线沿竖向的定向。 [0050] 在图2至图4的实施方式中，天线布置成发射雷达信号穿过波纹管22的中央开口。应指出的是，许多适用于波纹管的材料将阻挡或减弱雷达信号，并且因此中央开口是有利的。然而，如果波纹管 由可透射雷达信号的材料制成，则波纹管不必具有中央开口。 [0051] 图5示出了本实用新型的另一实施方式。此处，设备102包括吸盘103和雷达液位测量计104，该吸盘103固定至罐壁105，该雷达液位测量计104借助于机械结构110关于吸盘103不对称地安装。 [0052] 此处，吸盘包括杯形本体121和杯形波纹管122，该杯形波纹管122附接至杯的内部以形成气密密封的内衬。在所示情况下，波纹管122的上部具有环状凹部123，该环状凹部123与本体121的上部中的凸缘124接合。波纹管的外周缘137夹置于本体121的面向罐壁的下边缘133与罐壁之间。 [0053] 替代性地，波纹管122例如通过焊接、硫化或粘合来附接至本体121。在一个示例中，整个波纹管122粘附地附接(或层压)至本体121的内部。这种层压的吸盘可以潜在地支持更大的真空并因而提供更牢固的附接。然而，如图5所示的柔性波纹管可能更能容忍罐壁的粗糙度。 [0054] 在该实施方式中，局部真空不是由波纹管的移位提供的。而是，将亚大气压力的源130连接至本体中的连接端子131。连接端子提供了至位于波纹管122与罐壁105之间形成的隔室138的流体入径。 [0055] 此处，亚大气压力的源为真空泵130，并且在隔室138中产生局部真空，由此将吸盘103固定至罐壁105。 [0056] 端子131可以设置有压力阀132，以避免环境空气进入隔室138。然后，源130可以与端子131断开连接而不需要将吸盘103从罐壁105释放。 [0057] 此处，机械结构110包括铰链107，该铰链107具有安装至吸盘的本体121的第一端部107a以及安装至雷达液位测量计104的第二端部107b。铰链107允许校准RLG，使得由RLG发射的信号大致垂直于产品表面106。应指出的是，并非在所有应用中都需要铰链107。 [0058] 图6示出了又一实施方式，其中，设备包括两个吸盘203以及RLG 204，RLG 204安装在安装至每个吸盘203的本体221并在两 个吸盘之间延伸的结构210上。在所示示例中，RLG 204以与上述图4a至图4b中所公开的相似的方式可枢转地安装。 [0059] 此处，吸盘203是更常规的吸盘、例如用于玻璃把手的吸盘类型且在本文中将仅作简要描述。每个吸盘包括钟形本体221及布置在钟形本体221中的波纹管222。把手223能够操作成使波纹管的中央部分移动远离罐壁205，由此增大位于波纹管222与罐壁205之间的隔室的容积。当本体的下脊部231按压波纹管的外周缘抵靠壁205时，避免空气进入隔室并产生局部真空。 [0060] 应指出的是，优选地可以具有多于两个吸盘，例如，三个吸盘或四个吸盘。 |
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