用于确定和/或监测至少一个过程变量的设备制造技术

本发明专利技术涉及一种用于确定和/或监测容器(12)中介质(11)的至少一个过程变量的设备(1)，包括：放入容器(12)中的可振荡单元(2)；外壳(10)，其中可振荡单元(2)与外壳(10)连接使得可振荡单元(2)在末端闭合外壳(10)，且其中在可振荡单元(2)中存在至少一个中空空间(3)，且中空空间(3)从由外壳(10)形成的内部空间可到达；驱动/接收单元(4)，其用于激励可振荡单元(2)执行机械振荡和用于接收机械振荡并用于将机械振荡转换成电接收信号。本发明专利技术的特征在于，驱动/接收单元(4)存在于中空空间(3)中，且中空空间(3)填充有灌注材料，使得驱动/接收单元(4)经由灌注材料连接从而与中空空间(3)的壁力耦合。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于确定和/或监测至少一个过程变量的设备
本专利技术涉及一种用于确定和/或监测容器中介质的至少一个过程变量的设备，包括放入容器内的可振荡单元；外壳，其中可振荡单元与外壳连接使得可振荡单元在末端闭合外壳，且其中在可振荡单元中存在从外壳形成的内部空间可到达的至少一个中空空间；用于激励可振荡单元执行机械振荡和用于接收机械振荡以及用于将机械振荡转换成电接收信号的驱动/接收单元；以及用于控制振荡激励和用于相对于过程变量评估接收信号的控制/评估单元。例如，过程变量是粉粒货或液体的料位和/或液体或气态介质的密度和/或粘度。
技术介绍
具有可激励以执行机械振荡的可振荡单元的电子振动测量装置频繁地用于料位测量，尤其是由于限制料位记录。在液体应用的情形中，可振荡单元通常实施为所谓的振荡叉，其具有固定在膜上并作为叉的齿的两个连杆，而对于粉粒货，振荡叉以及仅具有一个谐振连杆的单一连杆两者被应用。通常，用于振荡激励的是将可振荡单元激励到其谐振频率的压电或磁电驱动器。在振荡叉的情形中，压电驱动器被放置在膜的后侧上。在该情形中，膜是相当薄的，以便在谐振器和驱动器之间发生好的振荡能量传输。通常，例如，膜是1至2mm厚且其直径对应于0.5英寸至1.5英寸。这种膜的强度在高过程压力的情形中是有限的且通常在10MPa以下。在专利DE3878473T3中，描述了驱动技术，其中利用直接地布置在齿中的两个压电元件来驱动振荡叉。作为驱动器应用的元件和作为接收元件应用的压电元件分别安装在齿中的中空空间的壁上。这样，压电驱动器传送的力不会经由膜传输，而是相反直接地施加在齿的根部区域。在该情形中，膜在传感器的振荡系统中起较少作用且可以像期望一样的厚度。这明显地有助于提高传感器在压力下的强度。然而，在这种情形中，压电驱动器和接收元件的应用相对难以执行，因为压电元件必须附着到壁且准确地定位。压电元件的准确定位起重要作用，因为压电驱动器必须在齿和膜之间的过渡区域中产生弯曲变形。另外，这种驱动器仅在金属振荡叉的情形中是有效的。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种上述类型的设备，其驱动器具有与可振荡单元的材料无关的高效率。该目的通过包括以下的特征来实现，包括，驱动/接收单元存在于中空空间中，且中空空间填充有灌注材料，使得驱动/接收单元经由灌注材料连接从而与中空空间的壁力耦合(forcecoupling)。灌注材料尤其是硬灌注材料，使得利用驱动/接收单元和可振荡单元之间的非常好的力耦合实现了力互锁连接。在第一实施例中，驱动/接收单元包括压电双晶片的形式的至少一个压电单元。压电单元与可振荡单元的力互锁耦合经由灌注材料产生，至少一个中空空间填充有灌注材料。实施例提供了，压电单元包括第一片形压电元件和第二片形压电元件，该第一片形压电元件和第二片形压电元件被连接成经由各自的面相互力耦合以形成接触表面，且第一片形压电元件和第二片形压电元件在垂直于接触表面的方向上被极化，其中至少压电元件的背离接触表面的各自的面设置有电极，用于供应激励信号和用于引取(tapping)接收信号。两个压电元件之间的连接优选地借助于粘合剂或焊料产生，使得两个压电元件经由导电中间层相互连接。在变化形式中，压电元件在相反方向上被极化且导电中间层与地势连接。在对两个电极施加交流电压形式的激励信号的情形中，两个压电元件执行膨胀和收缩形式的相反相的周期变形。在同样导致相反相的周期变形的另一变化形式中，中间层实施为第三电极且三个电极被施加激励信号使得两个向外设置的电极位于相同的电势且第三电极具有相反电势。在压电单元的两种变化形式的情形中都出现弯曲力。在可替代的实施例中，驱动/接收单元包括具有压电元件和无源元件的至少一个压电单元，其中压电元件与激励信号是可接触的，且其中压电元件与无源元件机械地连接使得给压电元件供应激励信号导致压电单元的弯曲变形。在该情形中，无源元件由非压电材料组成，例如，陶瓷或金属，且用于将给压电元件供应激励信号引起的机械应力转换成弯曲变形。这种压电单元也以压电单晶片的名称下是已知的。在第一变化形式中，压电元件在两个相反设置的面上设置有电极且压电元件被均匀地极化。相反设置的面，优选地与无源元件接触的面，优选地位于控制/评估单元的地电势。在第二变化形式中，提供了相反极化的两个区域且有效电极放置在同一面上或中，而相反设置的面具有共享电极。优选地，共享电极位于与无源元件接触的那个面上。共享电极优选地形成浮动接地，即，与控制/评估单元的接地绝缘的接地。在实施例中，至少可振荡单元由合成材料组成，例如塑料，或合成材料和玻璃纤维、玻璃珠、碳纤维和/或陶瓷粉末的复合材料。这种复合材料也被称为填充合成材料且是用于由于其坚固性、稳定性和高机械性能而尤其适合作为本专利技术的设备的材料。在尤其是价钱优惠的变化形式中，设备的外壳也由合成材料组成。在另一实施例中，至少可振荡单元由金属或金属合金、陶瓷、玻璃或陶瓷和玻璃或陶瓷和金属的复合材料组成。在实施例中，至少对于可振荡单元由导电材料组成的情形，电绝缘材料的至少一个覆盖层或涂层被施加到驱动/接收单元上。在压电单元的情形中，至少电极用例如玻璃或陶瓷的片体覆盖，或者用优选地为玻璃或陶瓷的涂层涂覆。可替代地，压电单元还可以被灌注在绝缘材料中。例如，该材料是环氧树脂和刚玉粉末或玻璃珠的混合物。该材料也可用作中空空间的灌注材料。本专利技术的实施例提供了，填充中空空间所用的灌注材料的刚度基本上对应于可振荡单元的材料的刚度。这样，从嵌入在灌注材料中的驱动/接收单元至机械地可振荡单元的最佳力传递发生。在可振荡单元由合成材料形成的情形中，灌注材料相应地被选择使得其刚度对应于组成可振荡单元的合成材料的刚度。例如，这是对于粘合剂的情形。在实施例中，填充中空空间所用的灌注材料和/或涂覆驱动/接收单元所用的材料基本上由环氧树脂组成，由环氧树脂和刚玉粉末、环氧树脂和陶瓷粉末、环氧树脂和砂组成或者由环氧树脂和玻璃珠或玻璃纤维组成。适合于灌注材料的尤其是30-60体积百分比环氧树脂和70-30体积百分比刚玉粉末或玻璃珠的复合材料。在设备的实施例中，可振荡单元包括第一连杆或桨形元件和第二连杆或桨形元件，该第一连杆或桨形元件和第二连杆或桨形元件经由基座相互连接。为容纳驱动/接收单元，在第一元件靠近基座的根部区域设置第一中空空间且在第二元件靠近基座的根部区域设置第二中空空间。连杆形或桨形元件形成振荡叉的形式的可振荡单元的齿。在振荡叉的情形中，驱动/接收单元包括至少两个驱动单元，优选为压电单元，其中，在两个连杆形或桨形元件(对应地，叉齿)中的每一个中，在每一种情形中，驱动单元可引入以激励相应的齿执行机械振荡。与作为振荡叉的实施例相关联的有利实施例，至少两个压电单元被应用在板上，尤其是应用在电路板上，且该板实施且压电单元布置在板上使得压电单元可引入到中空空间中。板是柔性电路板。然而，该板也可以是刚性电路板、塑料板、膜或片材。在实施例中，控制/评估单元给驱动/接收单元供应激励信号使得连杆形或桨形元件执行在相反方向上的弯曲振荡。换句话说，两个连杆形或桨形元件执行基本模式的振荡。在设备的实施例的形式中，可振荡单元实施为连杆形中空体，其中内置体在中空体的壁上形成在中空体的内部中，且驱动/接收单元被放置在内置体中设置的中空空本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于确定和/或监测容器(12)中介质(11)的至少一个过程变量的设备(1)，包括：可振荡单元(2)，放入所述容器(12)；外壳(10)，其中所述可振荡单元(2)与所述外壳(10)连接使得所述可振荡单元(2)在末端闭合所述外壳(10)，且其中在所述可振荡单元(2)中存在至少一个中空空间(3)，所述中空空间(3)从所述外壳(10)形成的内部空间可到达；驱动/接收单元(4)，用于激励所述可振荡单元(2)以执行机械振荡，并且用于接收所述机械振荡以及用于把机械振荡转换成电接收信号；以及控制/评估单元(5)，其用于控制振荡激励和用于相对于所述过程变量来评估所述接收信号，所述设备的特征在于，所述驱动/接收单元(4)存在于所述中空空间(3)中，并且所述中空空间(3)填充有灌注材料，使得经由所述灌注材料连接所述驱动/接收单元(4)，从而所述驱动/接收单元(4)与所述中空空间(3)的壁力耦合。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.01.30 DE 102012100728.41.一种用于确定和/或监测容器(12)中介质(11)的至少一个过程变量的设备(1)，包括：可振荡单元(2)，放入所述容器(12)；外壳(10)，其中所述可振荡单元(2)与所述外壳(10)连接使得所述可振荡单元(2)在末端闭合所述外壳(10)，且其中在所述可振荡单元(2)中存在至少一个中空空间(3)，所述中空空间(3)从所述外壳(10)形成的内部空间可到达；驱动/接收单元(4)，用于激励所述可振荡单元(2)以执行机械振荡，并且用于接收所述机械振荡以及用于把机械振荡转换成电接收信号；以及控制/评估单元(5)，其用于控制振荡激励和用于相对于所述过程变量来评估所述接收信号，所述设备的特征在于，所述驱动/接收单元(4)存在于所述中空空间(3)中，并且所述中空空间(3)填充有灌注材料，使得经由所述灌注材料连接所述驱动/接收单元(4)，从而所述驱动/接收单元(4)与所述中空空间(3)的壁力耦合。2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述驱动/接收单元(4)包括压电双晶片形式的至少一个压电单元(41、42)。3.根据权利要求2所述的设备，其特征在于，所述压电单元(41、42)包括第一片形压电元件(43)和第二片形压电元件(44)，所述第一片形压电元件(43)和第二片形压电元件(44)被连接成经由各自的面相互力耦合以形成接触表面，并且所述第一片形压电元件(43)和第二片形压电元件(44)在垂直于所述接触表面的方向上被极化，其中至少所述压电元件(43、44)的背离所述接触表面的各自的面设置有电极(45、46)，用于供应激励信号和用于引取接收信号。4.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述驱动/接收单元(4)包括具有压电元件(43)和无源元件(48)的至少一个压电单元，其中所述压电元件(43)与激励信号是可接触的，且其中所述压电元件(43)与所述无源元件(48)机械连接，从而，给所述压电元件(43)供应激励信号导致所述压电单元的弯曲变形。5.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，至少所述可振荡单元(2)由合成材料组成，或由复合材料组成，所述复合材料由合成材料与玻璃纤维、玻璃珠、碳纤维和/或陶瓷粉末组成。6.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，至少所述可振荡单元(2)由金属或金属合金组成、由陶瓷组成、由玻璃组成、由陶瓷与玻璃的复合材...

【专利技术属性】
技术研发人员：福尔克尔·德赖尔，谢尔盖·洛帕京，本雅明·马克，亚历山大·米勒，赫尔穆特·普法伊费尔，
申请(专利权)人：恩德莱斯和豪瑟尔两合公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE