Meßgeräte zur Bestimmung eines Füllstands oder Grenzstands eines Mediums in einem Behälter sind in einer Vielzahl verschiedener Ausführungen bekannt. So sind beispielsweise berührungslos arbeitende Füllstandsmeßgeräte erhältlich, die am, auf oder in einem Deckel des Behälters und oberhalb des maximal zu erwartenden Füllstands des Mediums im Behälter montiert sind. Quasi von oben senden diese berührungslos arbeitende Füllstandsmeßgeräte Meßsignale im Innern des Behälters zum Medium, an dessen Oberfläche diese Meßsignale reflektiert und zum Meßgerät zurückgeleitet werden. Aus den reflektierten Signalen oder deren Laufzeit kann der Abstand zwischen Mediumsoberfläche und Meßgerät bestimmt werden, woraus sich unter Berücksichtigung der Geometrie des Behälters der gesuchte Füllstand des Mediums ergibt.

Bekannte Grenzstandsmeßgeräte sind meist an einer vorbestimmten Stelle oder Höhe in einer Seitenwand des Behälters so montiert, daß sie ins Innere des Behälters ragen und dort als sogenannter Grenzstandschalter eingesetzt werden. Wenn sie beispielsweise als Überfüllsicherung verwendet und dementsprechend an auf der Position des maximal zulässigen Füllstands im Behälter montiert werden, erzeugen sie, wenn sie vom Medium bedeckt werden, ein Schaltsignal, mit dem ein weiterer Zulauf des Mediums in den Behälter abgeschaltet oder unterbrochen wird. Wenn die Grenzstandsschalter beispielsweise als Pumpenschutz verwendet und dementsprechend an auf der Position des Mindestfüllstands im Behälter montiert werden, der nicht unterschritten werden soll, erzeugen sie, wenn sie vom Medium bedeckt werden, ein Schaltsignal, mit dem ein weiteres Abpumpen oder Abfließen des Mediums aus dem Behälter verhindert wird.

Ein besonderes Problem tritt bei den genannten Meßgeräten zur Bestimmung eines Füllstands oder Grenzstands auf, die quasi von außen am Behälter montiert werden und deren Sensoren oder Wandler ins Innere des Behälters ragen. Bei einer ungünstigen Behälterform oder einer ungünstiger Montageposition des Meßgerätes ist derzeit nicht möglich, die Meßgeräte in Bezug auf den Meßort oder die notwendige Meßstrecke in gewünschter Weise zu positionieren bzw. auszurichten. Zwar sind Vorrichtungen bekannt, mit deren Hilfe ein oben beschriebenes Füllstandsmeßgerät ausgerichtet werden kann, aber bei diesen Vorrichtungen läßt sich nur ein sehr geringer Neigungswinkel des Meßgerätes einstellen und/oder sie sind gegenüber dem Innern des Behälters nicht abgedichtet.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine gegenüber dem Behälterinnern druckdichte Ausrichtvorrichtung für ein Füllstands-oder Grenzstands-Meßgerät zu schaffen, die es ermöglicht, das Meßgerät in gewünschter Weise zu positionieren und/oder auszurichten.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung gelöst durch eine Ausrichtvorrichtung für ein Meßgerät zur Bestimmung eines Füllstands oder Grenzstands eines Mediums in einem Behälter, bei dem die Ausrichtvorrichtung eine schwenkbare kugelförmigen Einspannung, die am Behälter befestigbar ist, und die eine Abdichtung gegenüber dem Innern des Behälters umfaßt.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Abdichtung eine rein metallische Dichtung.

Bei anderen bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung ist die Abdichtung eine Elastomer-Dichtung, beispielsweise eine O-Ring-Dichtung.

Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Ausrichtvorrichtung nach der Erfindung betrifft ein Füllstandsmeßgerät nach dem Ultraschall-Prinzip.

Noch eine andere bevorzugte Ausführungsform der Ausrichtvorrichtung nach der Erfindung betrifft ein Grenzstands-Meßgerät nach dem Schwinggabel- Prinzip.

Bei einer weiteren bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß die Ausrichtvorrichtung ein Rohr umfaßt, das als Kabelführung dient.

Bei wieder anderen bevorzugten Ausführungen der Ausrichtvorrichtung nach der Erfindung ist die kugelförmige Einspannung auf dem Rohr angeordnet und/oder das Rohr in der kugelförmige Einspannung verschiebbar angeordnet.

Noch wieder eine weitere Ausführungsform der Erfindung betrifft eine Ausrichtvorrichtung, bei der endseitig am Rohr eine Anschlußvorrichtung für einen Antrieb und/oder einen Sensor des Füllstands-Meßgeräts angebracht ist.

Andere bevorzugte Ausführungsformen der Ausrichtvorrichtung nach der Erfindung betreffen ein Füllstands-Meßgerät nach dem Radar-Prinzip, insbesondere ein solches, bei dem ein Rohr der Ausrichtvorrichtung als Hohlleiter dient.

Bei noch einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Ausrichtvorrichtung nach der Erfindung ist vorgesehen, daß die kugelförmige Einspannung an einem Flansch an oder auf dem Behälter durch eine Halteplatte eingespannt ist.

Noch andere Ausführungsformen der Erfindung betreffen die Befestigung der kugelförmigen Einspannung der Ausrichtvorrichtung an einer ein Mannloch des Behälters verschließenden Abdeckplatte, die bei einer besonderen Ausführung vom Behälter fortschwenkbar ist.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand verschiedener Ausführungsbeispiele näher beschrieben und erläutert, wobei auf die beigefügte Zeichnung verwiesen wird. Dabei zeigen : Fig. 1a eine schematische Gesamtdarstellung eines auf einem ersten Behälter montierten Füllstandsmeßgeräts mit einer Ausrichtvorrichtung nach der Erfindung ; Fig. 1 b eine schematische Gesamtdarstellung eines auf einem zweiten Behälter montierten Füllstandsmeßgeräts mit einer Ausrichtvorrichtung nach der Erfindung ; Fig. 2 eine schematische perspektivische Seitenansicht eines Mikrowellen- Füllstandsmeßgeräts mit einer ersten bevorzugten Ausführungsform der Ausrichtvorrichtung nach der Erfindung mit einer Teil- Schnittdarstellung der Ausrichtvorrichtung und verschiedenen Antennen ; Fig. 3a eine perspektivische Seitenansicht eines Mikrowellen- Füllstandsmeßgeräts mit einer Ausrichtvorrichtung nach Fig. 2 mit einer Parabol-Antenne ; Fig. 3b eine perspektivische Seitenansicht eines Mikrowellen- Füllstandsmeßgeräts mit einer Ausrichtvorrichtung nach Fig. 2 mit einer Stab-Antenne ; Fig. 3c eine perspektivische Seitenansicht eines Mikrowellen- Füllstandsmeßgeräts mit einer Ausrichtvorrichtung nach Fig. 2 mit einer Horn-Antenne ; Fig. 3d eine perspektivische Seitenansicht eines Mikrowellen- Füllstandsmeßgeräts mit einer Ausrichtvorrichtung nach Fig. 2 mit einer Planar-Antenne ; Fig. 4 eine schematische perspektivische Seitenansicht eines Mikrowellen- Füllstandsmeßgeräts mit einer zweiten Ausführungsform der Ausrichtvorrichtung nach der Erfindung mit weiteren Meßgeräten ; Fig. 5a eine perspektivische Seitenansicht eines Mikrowellen- Füllstandsmeßgeräts mit einer Ausrichtvorrichtung nach Fig. 3a, die

an einer Abdeckung eines Mannlochs eines Behälters montiert ist ; und Fig. 5b eine perspektivische Seitenansicht eines Mikrowellen- Füllstandsmeßgeräts mit einer Ausrichtvorrichtung nach Fig. 5a mit aufgeklappter Abdeckung des Mannlochs.

Zur Vereinfachung sind gleiche Bauteile oder Baugruppen in den Figuren der Zeichnung mit gleichen Bezugszeichen versehen.

Um auf einfache Weise die Verwendung der Erfindung und ihre Vorteile erläutern zu können, sind in den Fig. la und 1b zwei verschiedene Behälter 1 und 10 dargestellt, auf denen jeweils ein Füllstandsmeßgerät 2 bzw. 16, beispielsweise Füllstandsmeßgeräte nach einem Laufzeitverfahren, montiert ist.

Beim ersten Behälter 1 handelt es bei dem hier dargestellten Beispiel um einen zylindrischen Behälter mit einem gewölbten Deckel 3, in dem sich ein erstes Medium 4 befindet, das, wie hier dargestellt, beispielsweise eine Flüssigkeit sein kann und dessen Füllstand mit dem hier als freistrahlendes Gerät dargestelltes erstes Füllstandsmeßgerät 2 gemessen wird. Das flüssige Medium 4 bildet im Behälter 1 eine horizontale Oberfläche 5, an der die Meßsignale, die vom Füllstandsmeßgerät 2 zum Medium 4 geschickt werden, reflektiert werden. Die reflektierten Signale werden vom Füllstandsmeßgerät 2 empfangen und dienen zur Bestimmung des Abstands zwischen Füllstandsmeßgerät 2 und Oberfläche 5, womit in Kenntnis der geometrischen Verhältnisse im Innern des Behälters 1 der gesuchte Füllstand des Mediums 4 im Behälter 1 bestimmt wird.

Ein Weg der Signale vom Füllstandsmeßgerät 2 zum Medium 4 und zurück wird in Fig. 1 a durch eine strichlierte Linie veranschaulicht, die die Meßstrecke 6 wiedergibt. Bei dieser Art Behälter 1 mit einem gewölbten Deckel 3, wie in Fig. 1a dargestellt, kommt es häufig vor, daß bereits im Deckel 3 vorhandene

Öffnungen, wie z. B. Mannlöcher 8 oder Stutzen für einen Einbau eines Füllstandsmeßgeräts 2 genutzt werden. Ist das Mannloch 8 oder der Stutzen durch eine geneigte Abdeckung 7 verschließbar, so wird meist das Füllstandsmeßgerät 2 daran befestigt.

'Wegen der gewünschten Genauigkeit der Messung ist es bei Medien 4 mit einer glatten Oberfläche 5 wichtig, daß die Signale senkrecht auf die Oberfläche 5 auftreffen. Um dies zu gewährleisten, läßt sich das Füllstandsmeßgerät 2 mittels einer erfindungsgemäßen Ausrichtvorrichtung 20 auf einer geneigten Abdeckung 7 eines Mannlochs 8 im gewölbten Deckel 3 des Behälters 1 so ausgerichtet werden, daß die Meßstrecke 6 lotrecht auf der Oberfläche 5 des Mediums 4 steht, wie es in Fig. 1a dargestellt ist.

Beim dem in Fig. 1b dargestellten Beispiel eines zweiten Behälters 10 handelt es bei um einen Behälter 10 mit einem flachen Deckel 11 und einem kegeligen unteren Teil 12. In einem solchen Behälter 10 wird häufig, wie Fig.

1b veranschaulicht, ein schüttfähiges zweites Medium 13 gelagert bzw. bevorratet, ein sogenanntes Schüttgut, beispielsweise Sand oder Zement. Bei diesem Medium 13 bildet sich in den meisten Fällen keine horizontale Oberfläche aus.

Auf dem flachen Deckel 11 ist auf einem dortigen Stutzen 15 ein zweites Füllstandsmeßgerät 16 befestigt. Das zweite Füllstandsmeßgerät 16 ist ähnlich dem ersten Füllstandsmeßgerät 2 in Fig. la wiederum als ein freistrahlendes Meßgerät nach dem Laufzeitverfahren dargestellt, mit dem der gesuchte Füllstand des zweiten Mediums 13 ähnlich wie mit dem ersten Füllstandsmeßgerät 2 bestimmt werden kann. Das Schüttgut-Medium 13 bildet im Behälter 10 keine horizontale Oberfläche sondern eine Oberfläche 14 in Form eines Schüttkegels aus.

Eine strichlierte Linie 17 veranschaulicht den Weg der Meßsignale zum Schüttkegel und damit die Meßstrecke. Bei solchen Schüttkegeln ist es

empfehlenswert, wenn die Meßstrecke die kürzeste Entfernung vom Füllstandsmeßgerät 16 zum Medium 13 ist. Dies ist üblicherweise dann der Fall, wenn die Meßstrecke senkrecht auf einer Flanke des Schüttkegels steht.

Um dies zu gewährleisten, läßt sich das zweite Füllstandsmeßgerät 16 mittels der bereits in Fig. la vorgestellten erfindungsgemäßen Ausrichtvorrichtung 20 so ausgerichtet werden, daß die Meßstrecke 17 lotrecht auf der Oberfläche 14 des Mediums 13 steht, wie es in Fig. 1 b dargestellt ist. Die an der Oberfläche 14 des Mediums 13 reflektierten Signale werden vom Füllstandsmeßgerät 16 empfangen und dienen zur Bestimmung der. In Kenntnis der geometrischen Verhältnisse im Innern des Behälters 10 und des vom Medium 13 üblicherweise gebildeten Schüttkegels wird der gesuchte Füllstand bestimmt.

Zum besseren Verständnis der Ausrichtvorrichtung 20 ist in Fig. 2 ein Mikrowellen-Füllstandsmeßgerät 40 mit einer ersten bevorzugten Ausführungsform der Ausrichtvorrichtung 20. Für das Mikrowellen- Füllstandsmeßgerät 40 sind zwei verschiedene Antennen angedeutet. Das Mikrowellen-Füllstandsmeßgerät 40 umfaßt ein Elektronikgehäuse 41 mit einem Anschlußteil 42 und eine Antenne 43 zum Abstrahlen und Empfangen der Meßsignale.

Die Ausrichtvorrichtung 20 umfaßt ein Anschlußstück 21, das mit dem Anschlußteil 42 des Füllstandsmeßgeräts 40 verbunden ist. Am Anschlußstück 21 der Ausrichtvorrichtung 20 setzt eine schwenkbare kugelförmigen Einspannung 23 an, die in eine als Kugelsitz 22 ausgebildete Ausnehmung eines Flansches 35 eingesetzt ist. Der Kugelsitz 22 ist vorzugsweise eine durchgängige Bohrung im Flansch, bei der die Kante angeschrägt ist. Eine mögliche Ausführung eines solchen Kugelsitzes 22 ist im Querschnitt im Teilaufriß der Fig. 2 dargestellt. Eine ebenfalls mit einem Kugelsitz versehene Halteplatte 26 sitzt auf der schwenkbaren kugelförmigen Einspannung 23 und wird mittels Schrauben, von denen hier nur eine einzelne Schraube 27 dargestellt ist, so verspannt, daß die schwenkbare kugelförmige Einspannung 23 der Ausrichtvorrichtung 20 im Kugelsitz 22 gehalten wird.

Das Anschlußstück 21 und die schwenkbare kugelförmige Einspannung 23 sind mit einer durchgängigen Bohrung versehen, in die ein Rohr 24 eingesetzt ist. Bei dem in Fig. 2 dargestellten Fall eines Mikrowellen- Füllstandsmeßgeräts 40 ist das Rohr 24 der Rundhohlleiter für die Mikrowellensignale und verbindet die Elektronik im Elektronikgehäuse 41 mit der Antenne 43. Beispielhaft sind in Fig. 2 als Antennenvarianten eine Parabolantenne 43a und eine Planarantenne 43b veranschaulicht, die jeweils mit dem Hohlleiter-Rohr 24 verbunden werden. In Fig. 2 ist im Anschlußstück 21 ausgehend eine nicht näher bezeichnete Ausnehmung in jenen Teil der schwenkbaren kugelförmige Einspannung 23 ausgeführt, die dem Elektronikgehäuse 41 zugewandt ist. In diese Ausnehmung ist eine Schraubenfeder 25 eingesetzt, die das Rohr 24 umgreift und die die kugelförmige Einspannung 23 gegen das Elektronikgehäuse 41 verspannt.

Bei der dargestellten besonderen Ausführungsform der Erfindung ist im Kugelsitz 22 ein Dichtringsitz eingearbeitet, in eine Abdichtung 28, beispielsweise eine Elastomer-Dichtung, vorzugsweise ein O-Ring, eingelegt ist. Diese Abdichtung 28 ermöglicht eine Abdichtung des Inneren des Behälters gegenüber der Atmosphäre. Besonders vorteilhaft ist eine solche Dichtung, wenn der Flansch 35 ein Schweißflansch ist, der in den Behälterdeckel eingeschweißt wird. Andere Arten der Abdichtung sind ebenfalls denkbar. So kann beispielsweise auch eine rein metallische Dichtung verwendet werden.

Lösen der Schrauben 27 ermöglich, die Ausrichtvorrichtung 20, genauer gesagt : deren kugelförmige Einspannung 23, im Kugelsitz 22 zu schwenken und so die Antenne 43 des Füllstandsmeßgeräts 40 in der gewünschten Weise auszurichten.

Zur Verdeutlichung möglicher Konfigurationen des Mikrowellen- Füllstandsmeßgeräts 40 mit der Ausrichtvorrichtung 20 nach der Erfindung ist

in den Fig. 3a, 3b, 3c und 3d ein Mikrowellen-Füllstandsmeßgerät 40 mit jeweils anderen Antennen 43 als perspektivische Gesamtansicht dargestellt.

So zeigt Fig. 3a das Mikrowellen-Füllstandsmeßgeräts 40 mit einer Parabolantenne 43a. Deutlich erkennbar ist die Befestigung der kugelförmigen Einspannung 23 der Ausrichtvorrichtung 20 mittels Halteplatte 26 am Flansch 35. Deutlich erkennbar ist auch das Rohr 24, das als Hohlleiter dient.

In Fig. 3b ist noch einmal das Mikrowellen-Füllstandsmeßgerät 40 dargestellt, diesmal mit einer Stabantenne 43c, die bei dieser Ausführung direkt unterhalb des Flansches 35 angesetzt ist. Die Fig. 3c und 3d sind weitere Ausführungen des Mikrowellen-Füllstandsmeßgeräts 40 und der Ausrichtvorrichtung 20 dargestellt. Die Unterschiede liegen in den verwendeten Antennen, Hornantenne 43d in Fig. 3c und Planarantenne 43b in Fig. 3d, und den daraus folgenden Ausführungsformen der Ausrichtvorrichtung 20.

In Fig. 4 sind besondere Ausführungen von Geräten mit der Ausrichtvorrichtung 20 nach der Erfindung veranschaulicht. An ein Elektronikgehäuse 50 wird in oben im Text bereits beschriebenen Weise die Ausrichtvorrichtung 20 montieren, deren kugelförmige Einspannung 23 wiederum auf dem Flansch 35 durch die Halteplatte 26 gehalten wird.

Wahlweise kann an die Ausrichtvorrichtung 20 ein Grenzstandsdetektor 51, beispielsweise ein Grenzstandsschalter nach dem Schwinggabel-Prinzip, oder ein kontinuierlich den Füllstand messender Ultraschall-Transmitter 52, der zusammen mit der entsprechenden Elektronik im Elektronikgehäuse 50 ein Ultraschall-Füllstandsmeßgerät bildet, angeschlossen werden.

Im Falle des Grenzstandsdetektors 51dient das Rohr 24, das in der kugelförmige Einspannung 23 der Ausrichtvorrichtung 20 gelagert ist (siehe dazu auch Fig. 2), als Aufnahme eines Antriebs und/oder eines Sensors im Bereich der Schwinggabeln 53 sowie als Kabelführung für die elektrische Verbindung des Antriebs und/oder Sensors mit der Elektronik im Elektronikgehäuse 50. Im Falle des Ultraschall-Füllstandsmeßgerät 52 dient

das Rohr 24 als Kabelführung für die elektrischen Verbindungskabel zur passenden Elektronik im Elektronikgehäuse 50. Es ist auf einfache Art möglich, das Rohr 24 in der kugelförmigen Einspannung 23 längsverschieblich zu lagern und eine geeignete Fixierung für das Rohr 24 vorzusehen. Es kann darüber hinaus auch eine Abdichtung zwischen dem Rohr 24 und der kugelförmigen Einspannung vorgesehen werden.

Damit ist es bei geeigneter Länge des Rohres 24 mit der erfindungsgemäßen Ausrichtvorrichtung 20 möglich, die daran angeschlossenen Antenne bzw.

Sensoren oder Detektoren nicht nur in eine gewünschte Position in Anweichung zur Lotrechten oder zum Behälterdeckel zu schwenken, sondern auch die"Eindringtiefe"und das Hineinragen der Antennen oder Sensoren in den Behälter einzustellen.

Zur weiteren Verdeutlichung der Anwendungsmöglichkeiten, die die Ausrichtvorrichtung 20 bietet, ist in Fig. 5a und 5b das Mikrowellen- Füllstandsmeßgerät 40 mit Parabolantenne 43a (siehe dazu auch Fig. 3a) und die Ausrichtvorrichtung 20 montiert auf einer schwenkbaren Abdeckplatte 54 eines Mannlochs 55 im Deckelbereich eines Behälters (siehe dazu auch Fig.

1 a und 1 b) dargestellt. Das Mikrowellen-Füllstandsmeßgerät 40, das mit der kugelförmigen Einspannung 23 verbunden ist, ist durch die Halteplatte 26, die die Einspannung 23 gegen den Flansch 35 verspannt (siehe dazu auch Fig. 2) und mittels Flansch 35 an der Abdeckplatte 54 befestigt. Durch geeignete Länge des Rohres 24 bzw. durch dessen Verschieblichkeit in der kugelförmigen Einspannung 23 kann das Erstreckung des Rohres 24 und der daran befestigten Parabolantenne 43a in das Mannloch 55 und den Behälter so eingestellt werden, daß beim Öffnen der Abdeckplatte 54, wie in Fig. 5b gezeigt, das Mikrowellen-Füllstandsmeßgerät 40 mitsamt seiner Antenne aus dem Mannloch 55 herausgeschwenkt werden kann. Für Wartungsarbeiten an der Antenne, wie zum Beispiel Beseitigen von Ansatz etc. ist die ein großer Vorteil. Darüber hinaus kann die Antenne durch Schwenken der kugelförmigen Einspannung 23 der Ausrichtvorrichtung 20 in der gewünschten Weise auf die Oberfläche des Mediums im Behälter ausgerichtet werden (siehe dazu auch Fig. 1a), so daß auch nicht horizontal angeordneten Abdeckungen eines Mannlochs Rechnung getragen werden kann.