DE4443055A1 - Antenneneinrichtung für ein Füllstandmeß-Radargerät - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Antenneneinrichtung für ein Füllstandmeß-Radargerät gemäß den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.

Antenneneinrichtungen für Füllstandmeßgeräte, die mit Mikro­ wellen arbeiten, sind hinlänglich bekannt und werden bei­ spielsweise zur kontinuierlichen Füllstandmessung sowohl bei Flüssigkeiten als auch bei Schüttgütern eingesetzt. Das Meßprinzip beruht darauf, kurze Mikrowellenimpulse von einem Hochfrequenzstrahler (HF-Strahler) auszusenden. In einem kombinierten Sende- und Empfangssystem werden die vom Füll­ gut reflektierten Impulse erfaßt und durch Laufzeitmessung dieser Impulse der Abstand zum Füllgut ermittelt.

Die Einkopplung der Mikrowellen in das Behälterinnere er­ folgt über einen geeigneten HF-Strahler, wobei darauf zu achten ist, daß sich im Behälter keinerlei temperatur- sowie korrosionsempfindliche Komponenten der Antenneneinrichtung befinden.

Bei der Verwendung solcher mit Mikrowellen arbeitenden Füllstandmeßgeräte ist es notwendig, eine gute Abdichtung zwischen Behälterinnenraum und dem elektronischen Teil der Antenneneinrichtung zu gewährleisten. Dies ist insbesondere dann wichtig, wenn der Füllstand in Behältern, wie z. B. Industrietanks, bestimmt werden soll, in denen bei hohen oder niedrigen Betriebstemperaturen Unter- oder Überdrücke herrschen und der Behälter explosible und/oder hoch hochag­ gressive und/oder toxische Medien enthält. Die Antennenein­ richtung muß demzufolge möglichst temperatur-, druck- und korrosionsbeständig ausgebildet sein. Darüber hinaus muß die Antenneneinrichtung den Zulassungsvorschriften zum Einsatz in explosionsgefährdeten Betriebsstätten entsprechen. Die Antenneneinrichtung muß insbesondere den harmonisierten Europäischen Normen "Elektrische Betriebsmittel für explo­ sionsgefährdete Bereiche" bzw. der ElexV Ex-Zone 0 sowie Ex-Zone 1 entsprechen. Ex-Zone 0 umfaßt hierbei Bereiche, in denen gefährliche, explosionsfähige Atmosphäre ständig oder langzeitig vorhanden ist, während die Zone 1 Bereiche um­ faßt, in denen damit zu rechnen ist, daß gefährliche explo­ sionsfähige Atmosphäre gelegentlich auftritt.

Um die Mikrowellen möglichst eng gebündelt auf die Füllgut­ oberfläche zu lenken, werden regelmäßig sogenannte Hochge­ winnantennen bei den Füllstandmeß-Radargeräten eingesetzt. Hierbei ist die Divergenz, d. h. der Öffnungswinkel eines Antennenstrahls umgekehrt proportional zu ihrem Größen-/Wel­ lenlängenverhältnis. Dies hat zur Folge, daß bei gegebener Wellenlänge und diversen konstruktiven Randbedingungen, Öffnungswinkel von einigen Grad bis etwa 40° gebrauchsübli­ che Dimensionen darstellen.

Die bei der Füllstandmessung mittels Mikrowellen am meisten verbreitete Antenneneinrichtung ist die Hornantenne. Eine üblicherweise aus Metall bestehende Trichterkonstruktion bestimmt mit ihrer Geometrie die Antennencharakteristika, wie z. B. Gewinn, Divergenz und Strahlungsdiagramm. Das Trichtermaterial wird vorzugsweise aus weitgehend chemisch resistenten Metallen hergestellt. Aus dem deutschen Ge­ brauchsmuster G 93 12 251.9 der Anmelderin ist ein Füll­ standmeß-Radargerät bekannt, bei dem zwischen Erregerteil eines Hohlleiter-Antennensystems und dem Gehäuse des Sende- und Empfangsteils eine diffusions- und druckdichte Glas­ durchführung angeordnet ist, welche eine Füllstandmessung mit Hornantennen auch in Behältern mit brennbaren und/oder explosiblen Medien erlaubt.

Die Hornantenne ist für die meisten Anwendungen der beste Kompromiß zwischen den Anforderungen Divergenz, Druck, Temperatur, chemischer Beständigkeit und Herstellungsauf­ wand.

Für hochgenaue Messungen und bei Messungen für größere Distanzen und schwach reflektierenden Füllgütern werden teilweise Parabolantennen eingesetzt. Diese Parabolantennen haben im allgemeinen einen größeren Durchmesser als Hornan­ tennen, wodurch eine schärfere Bündelung und damit eine kleinere Divergenz des Mikrowellenstrahls möglich ist. Allerdings sind solche Parabolantennen aufgrund ihrer ver­ hältnismäßig großen Abmessungen nicht oder nur aufwendig in gebräuchlichen Rohrstutzen montierbar. Spezielle und damit aufwendige Befestigungsvorrichtungen sind notwendig.

In einigen Anwendungsfällen sind ausschließlich Kunststoffe gegenüber dem Füllgut und dessen Dämpfen chemisch beständig. Um diese Resistenz zu erreichen, können die vorstehend genannten Antenneneinrichtungen entweder beschichtet oder vor solche Antennen entsprechende Fenster, vorzugsweise aus Polytetrafluorethylen (PTFE), montiert werden.

Darüber hinaus sind mittlerweile auch dielektrische Staban­ tennen für das Abstrahlen von Mikrowellen bekannt, wie beispielsweise die Druckschrift "IEEE Transactions on An­ tennas and Propagation", Vol. AP-30, No. 1, Januar 1982, S. 54-58, zeigt. Diese dielektrischen Stabantennen bestehen im wesentlichen aus einem Hohlleiter, an dessen Ende ein sich vorzugsweise verjüngender Stab aus dielektrischem Material sitzt.

Aus dem deutschen Gebrauchsmuster 94 12 243.1 der Anmelderin ist ebenfalls eine dielektrische Stabantenne für ein Füll­ standmeß-Radargerät bekannt. Eine hohe chemische Beständig­ keit, Druckfestigkeit und Korrosionsbeständigkeit wird dadurch erreicht, daß die dielektrische Stabantenne auf ihrer dem Behälter zugewandten Seite mit einer korrosionsbe­ ständigen und für die elektromagnetischen Wellen durchlässi­ gen Schutzschicht, vorzugsweise aus Email, Kunststoff oder Keramik, überzogen ist. Diese bekannte Konstruktion ermög­ licht die Montage der dielektrischen Stabantenne in relativ dünnen Rohrstutzen unter Beibehaltung eines erforderlichen geringen Öffnungswinkels.

Es hat sich herausgestellt, daß insbesondere bei Füllstand­ messungen in explosionsgefährdeten Bereichen, also Ex-Zonen 0 und 1, dielektrische Stabstrahler aus Sicherheitsgründen nicht ohne weiteres einsetzbar sind. Der dielektrische Stab kann sich nämlich insbesondere beim Befüllvorgang des Behäl­ ters durch Reibung aufladen, so daß als Folge hoher elektro­ statischer Feldstärke ein Funke entsteht, der zu einem Zünden des explosionsfähigen Gemisches führen kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Antennenein­ richtung für ein Füllstandmeß-Radargerät anzugeben, das in explosionsgefährdeten Bereichen ohne weiteres einsetzbar, druckfest und korrosionsbeständig ist. Darüber hinaus soll sich die Antenneneinrichtung durch eine gute Bündelung der Mikrowellen auszeichnen.

Diese Aufgabe wird durch eine Antenneneinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteran­ sprüche.

Die Erfindung beruht darauf, mindestens ein zum Bündeln der vom HF-Strahler ausgesandten Mikrowellen geeignetes metalli­ sches Element auf oder innerhalb eines aus nicht leitendem Material bestehenden, stabförmigen Trägerkörpers anzuordnen und den Trägerkörper samt metallischem Element mit einer Korrosionsschutzschicht zu umgeben.

Zur Erzielung einer sehr guten Richtwirkung kann auf der dem Behälter zugewandten Seite des HF-Strahlers eine Vielzahl von nebeneinander liegenden metallischen Elementen angeord­ net sein.

Als metallisches Element eignet sich insbesondere eine schleifenförmige Leitung, deren Schleifenebene orthogonal zur Hauptabstrahlrichtung des HF-Strahlers angeordnet ist. Die schleifenförmigen Leitungen sind vorzugsweise kreisrund ausgebildet und auf den zylinderförmig gestalteten Träger­ körper aufgewickelt oder auf gedampft. Die schleifenförmigen Leitungen liegen somit auf der Außenfläche des massiv ge­ stalteten Trägerkörpers an. Hierdurch wird eine hohe Druck­ festigkeit der Antenneneinrichtung sichergestellt. Der zylinderförmige Trägerkörper kann in Richtung Behälter verjüngt ausgebildet sein, so daß sich die auf der Außen­ fläche des Trägerkörpers aufliegenden schleifenförmigen Leitungen in ihrem Durchmesser ebenfalls verkleinern. Hier­ durch wird die Abstrahlcharakteristik entsprechend dem Prinzip von Yagi-Antennen verbessert.

Die einzelnen metallischen Elemente, also beispielsweise die kreisrunden Leitungen auf dem Trägerkörper, sind vorzugswei­ se mit einem gemeinsamen Antennenmasseanschluß der Antennen­ einrichtung elektrisch verbunden. Hierdurch wird wirksam vermieden, daß sich der aus nichtleitendem Material beste­ hende Trägerkörper stark elektrostatisch aufladen kann. Die Antenneneinrichtung ist somit Ex-Zone 0 und Ex-Zone 1 taug­ lich.

Obwohl vorzugsweise kreisrunde Leitungen als metallische Elemente zum Bündeln der vom HF-Strahler ausgesandten Mikro­ wellen auf den Trägerkörper aufgebracht werden, haben sich auch andere metallische Elemente zur Bündelung der Mikrowel­ len als geeignet erwiesen. So können anstelle der schleifen­ förmigen Leitungen auch scheibenförmige metallische Elemente in den Trägerkörper eingebracht werden. Anstelle der schlei­ fenförmigen oder scheibenförmigen metallischen Elemente sind auch stabförmige metallische Elemente geeignet. Wesentlich ist lediglich, daß diese metallischen Elemente von einem stabförmigen Trägerkörper gehalten werden, in dem oder auf dem die metallischen Elemente sitzen. Der Trägerkörper ist dabei so gestaltet, daß die metallischen Elemente vollstän­ dig innerhalb des Trägerkörpers sitzen oder der Trägerkörper unmittelbar bis an die Innenbegrenzungen der metallischen Elemente heranreicht.

Anstelle dieser als Direktoren wirkenden metallischen Ele­ mente zur Bündelung der Mikrowellen kann die Antennenein­ richtung nach der Erfindung auch mit einer Wendelleitung oder Wendelleitungen als metallischem Element ausgebildet sein. Diese Wendelleitung ist ebenfalls um den zylinderför­ migen Trägerkörper gewickelt. Eine so ausgebildete Antennen­ einrichtung arbeitet nach Art der bekannten Helical-Antenne. Die vom HF-Strahler ausgesandten Mikrowellen werden durch diese Wendelleitung zirkular polarisiert.

Da bei Reflexion am Füllgut die Drehrichtung der Polarisa­ tion umgekehrt wird, ist es zweckmäßig, für den Empfang eine getrennte Helical-Antenne zu verwenden. Hierfür wird eine zweite Wendelleitung mit zur ersten Wendelleitung entgegen­ gesetztem Wicklungssinn vorgesehen und diese zweite Wendel­ leitung einem HF-Empfänger zugeordnet. Der zweite Wendellei­ ter wird vorzugsweise koaxial zum ersten Wendelleiter ange­ ordnet und durch eine Isolationsschicht von diesem getrennt.

Als HF-Strahler hat sich ein Hohlwellenleiter als günstig erwiesen. Der Trägerkörper mit den metallischen Elementen weist vorzugsweise eine Verlängerung auf, die in diesem Hohlwellenleiter sitzt. Hierdurch ergibt sich ein äußerst kompakter Aufbau der Antenneneinrichtung.

Die Dicke der Korrosionsschutzschicht ist vorzugsweise kleiner gleich 2 mm. Zusammen mit den galvanisch an die Antennenmasse angeschlossenen metallischen Elementen ist hierdurch nur ein geringes elektrostatisches Aufladen der Antenneneinrichtung möglich. Die Antenneneinrichtung darf somit in explosionsgefährdeter Umgebung eingesetzt werden.

Die um den stabförmigen Trägerkörper aufgebrachte Korro­ sionsschutzschicht setzt sich vorzugsweise ringförmig minde­ stens über einen Teil des Befestigungsflansches der Anten­ neneinrichtung fort. Damit wird auch der Befestigungsflansch vor Korrosion geschützt.

In einer Weiterbildung bestehen die Korrosionsschutzschicht und der Trägerkörper aus dem gleichen Material.

Als Material kommen beispielsweise PTFE (Polytetraflourethy­ len), PVDF (Polyvinylidenflourid), Keramik, Email oder dergleichen in Betracht.

Die Erfindung wird nachfolgend im Zusammenhang mit Ausfüh­ rungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 die schematische Darstellung einer Yagi-Antenne mit stabförmigem HF-Strahler, Reflektor und Direktoren,

Fig. 2 die Yagi-Antenne gemäß Fig. 1, jedoch mit schleifenförmigem HF-Strahler,

Fig. 3 eine Yagi-Antenne mit schleifenförmigem HF-Strahler, schleifenförmigem Reflektor sowie schleifenförmigen Direktoren,

Fig. 4 einen stabförmigen Trägerkörper samt integrier­ ter Yagi-Antenne gemäß Fig. 3,

Fig. 5 die Antenneneinrichtung gemäß Fig. 4 mit Korrosionsschutzschicht,

Fig. 6 ein Ausführungsbeispiel für eine Antennenein­ richtung nach der Erfindung mit Hohlwellenlei­ ter als HF-Strahler, Trägerkörper, schleifen­ förmigen Direktoren und Korrosionsschutz­ schicht,

Fig. 7 ein weiteres Ausführungsbeispiel zum Bündeln der Mikrowellen mit stabförmigem Trägerkörper, auf dem Trägerkörper aufgewickelter Wendellei­ tung sowie Wendelleitung und Trägerkörper umgebender Schutzschicht, und

Fig. 8 eine Antenneneinrichtung gemäß Fig. 7 mit zwei Wendelleitungen mit jeweils entgegengesetzt zueinander verlaufenden Wicklungsrichtungen.

In den nachfolgenden Figuren bezeichnen gleiche Bezugszei­ chen, sofern nicht anders angegeben, gleiche Teile mit gleicher Bedeutung.

In Fig. 6 ist ein konkretes Ausführungsbeispiel für eine Antenneneinrichtung zur Füllstandmessung in Füllstandmeß-Ra­ dargeräten gezeigt. Diese Antenneneinrichtung beruht im wesentlichen auf dem Prinzip einer Yagi-Antenne. Zur Erläu­ terung der Funktionsweise solcher Yagi-Antennen wird auf die Fig. 1 bis 3 Bezug genommen. Die Fig. 4 und 5 zeigen, wie das Prinzip der Yagi-Antenne auf die Antenneneinrichtung nach der Erfindung angewendet werden kann.

In Fig. 1 ist eine Yagi-Antenne schematisch dargestellt. Die Antenneneinrichtung weist einen HF-Strahler 1 in Form eines stabförmigen Dipoles auf. Zur Erzielung einer besseren Richtcharakteristik in Hauptabstrahlrichtung A sind vor dem HF-Strahler 1 eine Vielzahl von Direktoren 3 angeordnet. Die Direktoren 3 sind im Abstand zueinander angeordnete und parallel zum HF-Strahler liegende elektrisch leitende Stäbe. Im Ausführungsbeispiel von Fig. 1 sind insgesamt sechs Direktoren 3 vor dem HF-Strahler 1 angeordnet. In bezug auf die Hauptabstrahlrichtung A hinter dem HF-Strahler 1 ist ein weiteres parasitäres Element, nämlich ein Reflektor 2, angeordnet. Der Reflektor 2 ist ebenfalls ein elektrisch leitender Stab. Der HF-Strahler 1, der Reflektor 2 und die Direktoren 3 werden jeweils mittig von einem Trägerkörper 4, hier einer Antennenträgerstange, gehalten. Der HF-Strahler 1, der Reflektor 2 und die Direktoren 3 sind über diesen Trägerkörper 4, der aus Metall bestehen kann, üblicherweise galvanisch miteinander verbunden, was jedoch für die Anten­ nenfunktion nicht erforderlich ist. Anstelle des Reflektors 2 in Form eines leitenden Stabes, kann auch eine elektrisch leitende Fläche als Reflektor 2 eingesetzt werden.

Allgemein gilt für solche Yagi-Antennen, daß ihr Gewinn um so größer ist, je länger die Antenne ist, also je mehr Direktoren die Antenne aufweist. Der Öffnungswinkel wird mit zunehmender Anzahl der parasitären Direktoren bzw. Reflekto­ ren kleiner.

Aus diesem Grundprinzip der Yagi-Antenne gemäß Fig. 1 sind zahlreiche Varianten ableitbar. So kann z. B. der HF-Strah­ ler 1 statt des üblichen gestreckten Dipols oder Faltdipols aus einer eine Wellenlänge langen Schleife bestehen. Diese Schleif e ist vorzugsweise kreisrund oder quadratisch ausge­ bildet, kann aber auch andere Formen, wie z. B. Vielecke, Dreiecke, Rechtecke usw. annehmen. Ein Ausführungsbeispiel einer Antenneneinrichtung mit HF-Strahler 1 in kreisrunder Schleifenform zeigt Fig. 2 schematisch. Im übrigen ent­ spricht die Antenneneinrichtung gemäß Fig. 2 der Yagi-An­ tenne von Fig. 1.

Darüber hinaus ist es auch möglich, die Reflektoren 2 und Direktoren 3 in Schleifenform auszubilden. Eine solche Antenneneinrichtung zeigt Fig. 3. Die kreisrunden Leiter­ schleifen des HF-Strahlers 1, des Reflektors 2 und der Direktoren 3 sind jeweils randseitig auf einem als Stange ausgebildeten Trägerkörper 4 in nicht näher dargestellter Weise befestigt. Statt der Leiterschleifen können auch scheibenförmige Elemente als HF-Strahler 1, Reflektor 2 und Direktoren 3 eingesetzt werden. Die Schleifenebene B bzw. Plattenebene ist orthogonal zur Hauptabstrahlrichtung A angeordnet.

Auf dem Prinzip der Yagi-Antenne beruht die Antenneneinrich­ tung für ein Füllstandmeß-Radargerät nach der Erfindung. Die Antenneneinrichtung weist neben einem HF-Strahler 1 zum Abstrahlen der Mikrowellen entlang einer Hauptabstrahlrich­ tung A mindestens ein metallisches Element zum Bündeln der Mikrowellen auf. Das mindestens eine metallische Element wird jedoch auf oder innerhalb eines aus nicht leitendem Material bestehenden, stabförmigen Trägerkörpers angeordnet und dieser Trägerkörper samt metallischem Element von einer Korrosionsschutzschicht umgeben.

Die prinzipielle Anordnung des oder der metallischen Elemen­ te auf oder innerhalb des aus nichtleitendem Material beste­ henden stabförmigen Trägerkörpers zeigt Fig. 4. Der zylin­ derförmige Trägerkörper 4 ist vorzugsweise von massiver Gestalt und verjüngt sich vorzugsweise in Hauptabstrahlrich­ tung A. Auf dem Trägerkörper 4 sind jeweils im Abstand zueinander kreisrunde Leiterschleifen aufgebracht. Dies kann durch Aufwickeln der entsprechenden Leiterschleifen oder durch Aufdampfen von metallischen Leiterbahnen erfolgen. Die einzelnen Leiterschleifen sind zentrisch zur Längsachse des zylinderförmigen Trägerkörpers 4 angeordnet. Die Leiter­ schleifen sind über eine leitende Verbindung 5, die sich in Längsrichtung an der Außenseite des Trägerkörpers erstreckt, miteinander elektrisch verbunden. In Fig. 4 stellt die am weitesten links dargestellte Leiterschleife den Reflektor 2, die rechts daneben liegende Leiterschleife den HF-Strahler 1 dar. Die rechts von diesem HF-Strahler 1 liegenden Leiter­ schleifen sind Direktoren 3.

Obwohl die in Fig. 4 dargestellte Anordnung bereits prinzi­ piell dazu geeignet ist, bei Einspeisung von HF-Energie in den HF-Strahler 1 Mikrowellen in die Hauptabstrahlrichtung A abzustrahlen, ist es für die Füllstandmessung, insbesondere in aggressiven Medien, notwendig, den Trägerkörper 4 samt Leiterschleifen mit einer Korrosionsschutzschicht zu umge­ ben. Dies zeigt Fig. 5. Die Korrosionsschutzschicht ist mit dem Bezugszeichen 6 gekennzeichnet und ist mit Ausnahme der in Fig. 5 links dargestellten Stirnseite des Trägerkörpers 4 vollständig um den Trägerkörper 4 samt Leiterschleifen aufgebracht. Die Korrosionsschutzschicht 6 endet fluchtend auf der linken Stirnseite des Trägerkörpers 4 in Form eines Flansches 6a.

Obwohl die Antenneneinrichtung gemäß Fig. 5 sowohl Leiter­ schleifen für einen Reflektor, einen HF-Strahler und Direk­ toren enthalten könnte, stellen in Fig. 5 die Leiterschlei­ fen ausschließlich Direktoren 3 dar, die galvanisch über die leitende Verbindung 5 miteinander verbunden sind. Die in Fig. 5 gezeigte Anordnung kann einem HF-Strahler eines bekannten Füllstandmeßgerätes zugeordnet werden.

Eine besonders bevorzugte Ausführungsform der gesamten Antenneneinrichtung nach der Erfindung zeigt Fig. 6. Dort ist ein Hohlwellenleiter 9 vorgesehen, der einen becherarti­ gen Metallmantel aufweist. An der zylindrischen Seitenwan­ dung dieses becherartigen Metallmantels befindet sich ein Koaxialanschluß 10 zum Einkoppeln von HF-Energie. Der be­ cherartige Metallmantel des Hohlwellenleiters 9 endet an seiner offenen Seite mit einem Flansch 8, an dem der flanschartige Fortsatz 6a der in Fig. 5 dargestellten Schutzschicht 6 anliegend aufgebracht wird. Der Trägerkörper 4 mit den aufgebrachten metallischen Elementen, hier wieder in Form der kreisrunden Leiterschleifen, erstreckt sich in das Innere des becherartigen Metallmantels des Hohlleiters 9. Die leitende Verbindung 5 ist mit einem Antennenmassean­ schluß 14, hier der metallischen Wandung des Hohlleiters 9 elektrisch in Verbindung.

Die in Fig. 4 dargestellte Antenneneinrichtung zeichnet sich durch eine hohe Druckbeständigkeit aufgrund der massi­ ven Ausbildung der Antenneneinrichtung aus. Darüber hinaus ist aufgrund der vorgesehenen Korrosionsschutzschicht 6 eine hohe Korrosionsbeständigkeit der Antenneneinrichtung gewähr­ leistet. Vorzugsweise wird die Korrosionsschutzschicht 6 gerade so dick ausgeführt, daß sich diese insbesondere bei Befüllvorgängen des Behälters nicht stark elektrostatisch aufladen kann. Als Schichtdicke für die Korrosionsschutz­ schicht 6 haben sich Dicken von kleiner gleich 2 mm als günstig erwiesen.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Antenneneinrichtung nach der Erfindung ist in den Fig. 7 und 8 dargestellt. Das metallische Element zur Bündelung der Mikrowellen ist in Fig. 7 ein Wendelleiter 11, der auf den zylinderförmig gestalteten Trägerkörper 4 aufgewickelt bzw. aufgedampft ist. Der Trägerkörper 4 samt Wendelleiter 11 ist von einer Korrosionsschutzschicht 6 umgeben, ähnlich wie es in Fig. 5 gezeigt ist. Die HF-Energie wird in den Wendelleiter 11 unmittelbar am Fußpunkt des Wendelleiters 11 über den Innen­ leiter eines Koaxialkabels eingespeist. Der Masseanschluß des Koaxialkabels wird am Fußpunkt mit einer metallischen Reflektorplatte verbunden.

In Fig. 8 ist eine ähnliche Anordnung wie in Fig. 7 ge­ zeigt, allerdings ist jetzt zusätzlich zu dem ersten Wendel­ leiter 11 ein zweiter Wendelleiter 12 vorgesehen. Der zweite Wendelleiter 12 weist im Vergleich zum ersten Wendelleiter 11 einen entgegengesetzten Wicklungssinn auf. Die Verwendung zweier Wendelleiter 11, 12 ist deshalb notwendig, da die vom HF-Strahler über den Wendelleiter 11 ausgesandten Mikrowel­ len eine zirkulare Polarisation aufweisen und bei Reflexion am Füllgut die Drehrichtung der Polarisation reversiert wird. Die am Füllgut reflektierten Mikrowellen werden dann über den zweiten Wendelleiter 12 in einem zugeordneten HF-Empfänger empfangen.

Im Ausführungsbeispiel von Fig. 8 weist der zweite Wendel­ leiter 12 einen etwas größeren Durchmesser als der erste Wendelleiter 11 auf. Beide Wendelleiter 11, 12 sind zueinan­ der koaxial angeordnet und von einer Isolierschicht 13 getrennt.

Die Herstellung einer solchen Anordnung kann dadurch erfol­ gen, daß beispielsweise auf den zylinderförmigen Trägerkör­ per 4 der erste Wendelleiter 11 in Form von einer schrauben­ förmigen Metallbahn aufgedampft oder aufgewickelt wird. Über den Trägerkörper 4 samt erstem Wendelleiter 11 wird dann die Isolierschicht 13 zylinderförmig aufgebracht. Auf diese Iso­ lierschicht 13 wird schließlich der zweite Wendelleiter 12 aufgebracht und die gesamte Konstruktion abschließend von der Korrosionsschutzschicht 6, gegebenenfalls mit flanschar­ tigem Fortsatz 6a, umgeben. Die in Fig. 8 dargestellte Anordnung erfüllt die gleichen Anforderungen bezüglich Korrosions-, Druckbeständigkeit und Explosionssicherheit, wie die im Zusammenhang mit Fig. 6 beschriebene Antennen­ einrichtung.

Obwohl in den vorgenannten Ausführungsbeispielen von massiv gestalteten Trägerkörpern 4 die Rede war, ist es bei druck­ unempfindlichen Applikationen möglich, den Trägerkörper 4 hohl auszubilden. Die metallischen Elemente, also z. B. die schleifenförmigen Direktoren 3 und Wendelleiter 11, 12, könnten auf der Außen- oder Innenseite eines solchen hohlen Trägerkörpers aufgebracht sein. Bei Verwendung einer Korro­ sionsschutzschicht 6 wäre es möglich, diese als Korrosions­ schutzhohlkörper auszubilden und auf der Innenseite dieses Korrosionsschutzhohlkörpers die metallischen Elemente 3, 5 bzw. 11 anzubringen.

Darüber hinaus könnte im Falle druckunempfindlicher Applika­ tionen der Trägerkörper 4 auch aus Hartschaum bestehen.

Bezugszeichenliste

1 HF-Strahler
2 Reflektor
3 Direktor
4 Trägerkörper
4a Verlängerung
5 leitende Verbindung
6 Korrosionsschutzschicht
6a Fortsatz der Korrosionsschutzschicht
7 Bohrung
8 Flansch
9 Hohlwellenleiter
10 Koaxialanschluß
11 erste Wendelleitung
12 zweite Wendelleitung
13 Isolierschicht
14 Antennenmasseanschluß
A Hauptabstrahlrichtung
B Schleifenebene

Claims (18)

1. Antenneneinrichtung für ein Füllstandmeß-Radargerät mit einem HF-Strahler (1) zum Abstrahlen von Mikrowellen entlang einer Hauptabstrahlrichtung (A) in einen Innen­ raum eines Behälters und mit mindestens einem auf der dem Behälter zugewandten Seite des HF-Strahlers (1) angeordneten, metallischen Element (3; 11) zum Bündeln der Mikrowellen, dadurch gekennzeichnet, daß das minde­ stens eine metallische Element (3; 11) auf oder inner­ halb eines aus nichtleitendem Material bestehenden, stabförmigen Trägerkörpers (4) angeordnet ist, und daß der Trägerkörper (4) samt metallischem Element (3; 11) von einer Korrosionsschutzschicht (6) umgeben ist.

2. Antenneneinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß auf der dem Behälter zugewandten Seite des HF-Strahlers (1) eine Vielzahl von nebeneinanderliegen­ den, metallischen Elementen (3) angeordnet ist.

3. Antenneneinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das metallische Element (3) eine schleifenförmige Leitung ist, deren Schleifenebene (B) orthogonal zur Hauptabstrahlrichtung (A) des HF-Strah­ lers (1) angeordnet ist.

4. Antenneneinrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die schleifenförmigen Leitungen kreisrund ausgebildet sind, daß der Trägerkörper (4) eine zylinderförmige Gestalt aufweist und massiv ausge­ bildet ist, und daß die kreisrunden Leitungen auf der Außenfläche des Trägerkörpers (4) aufliegen.

5. Antenneneinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der zylinderförmige Trägerkörper (4) in Richtung Behälter verjüngt ausgebildet ist.

6. Antenneneinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das oder die metallischen Elemente (3; 11) über eine leitende Verbindung (5) mit einem Antennenmasseanschluß (14) der Antenneneinrichtung elektrisch verbunden sind.

7. Antenneneinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das metallische Element (11) als erste Wendelleitung (11) ausgebildet und um den Trägerkörper (4) gewickelt ist.

8. Antenneineinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß eine zweite Wendelleitung (12) mit zur ersten Wendelleitung (11) entgegengesetztem Wicklungs­ sinn vorgesehen ist, und daß diese zweite Wendelleitung (12) einem HF-Empfänger zugeordnet ist.

9. Antenneneinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der zweite Wellenleiter (12) koaxial zum ersten Wellenleiter (11) angeordnet ist, und daß der erste Wellenleiter (11) und der zweite Wellenleiter (12) durch eine Isolationsschicht (13) voneinander getrennt sind.

10. Antenneneinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das oder die metallischen Elemente (3) plattenförmig ausgebildet sind und Plattenebenen aufweisen, die orthogonal zur Hauptabstrahlrichtung (A) der Mikrowellen ausgebildet sind.

11. Antenneneinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die das oder die metalli­ schen Elemente (3; 11) bildenden Leitungen auf dem Trägerkörper (4) aufgewickelt sind.

12. Antenneneinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die das oder die metalli­ schen Elemente (3; 11) bildenden Leitungen auf den Trägerkörper (4) aufgedampft sind.

13. Antenneneinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der HF-Strahler (1) ein Hohlwellenleiter (9) ist, und daß der Trägerkörper (4) eine im Hohlwellenleiter (9) sitzende Verlängerung (4a) aufweist.

14. Antenneneinrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Hohlwellenleiter (9) einen Flansch (8) aufweist, und daß sich die Korrosionsschutzschicht (6a) ringförmig über mindestens einen Teil dieses Flan­ sches (8) fortsetzt.

15. Antenneneinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Korrosionsschutzschicht (6) kleiner gleich 2 mm dick ist.

16. Antenneneinrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Korrosionsschutzschicht (6) und der Trägerkörper (4) aus dem gleichen Material bestehen.

17. Antenneneinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Trägerkörper 4 als Hohlkörper ausgebildet ist und die metallischen Elemente (3; 11) an der Innen- oder Außenseite dieses Hohlkörpers angebracht sind.

18. Antenneneinrichtung nach Anspruch 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Korrosionsschutzschicht (6) als Korrosionsschutzhohlkörper ausgebildet ist, die zugleich den Trägerkörper bildet, und daß die metallischen Ele­ mente (3; 11) an der Innenseite des Korrosionsschutz­ hohlkörpers angebracht sind.