(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
評価電子機器及びセンサー装置を有する測距手段であって、
前記センサー装置は、反射体を有するライン構造物へと伝達信号を送るための少なくとも一つの結合プローブを有し、反射体はシリンダーの少なくとも一つのピストンの前面であって、
外側のピストンロッドと最内側のピストンロッドとを設けるための互いに通過する二つ又はそれ以上のピストンロッドが、同時かつ互いに独立して探知され、外側のピストンロッドの検知装置は、同軸構造を有し、
最内側のピストンロッドのガイドパイプは、同軸構造の内側の導体として機能することを特徴とする測距手段。
【請求項２】
前記最内側のピストンロッドを検知するために、丸い中空導体モード、好ましくはＥ０１モードで、前記ピストンロッドの径に応じた数ＭＨｚから１００ＧＨｚの周波数範囲で、電磁波が前記ライン構造物の中へ送り込まれる請求項１に記載の測距手段。
【請求項３】
同軸構造は、次のピストンロッドを探知するための同軸構造の内側の導体として機能する請求項１又は２に記載の測距手段。
【請求項４】
外側のピストンロッドを検知するために、好ましくはＴＥＭ又はオーバーモードのＨ１１モードで、ピストンロッドの径に応じて数ＭＨｚから１００ＧＨｚの周波数範囲で、電磁波が同軸システムの中へ送り込まれる請求項１から３のうち何れか１項に記載の測距手段。
【請求項５】
最内側のピストンロッドを探知するためのシリンダーへの電磁波の注入は、機械的ステップ、すなわち、電気変換ステージである請求項１から４のうち何れか１項に記載の測距手段。
【請求項６】
同軸システムへの電磁波の注入は、誘導的に、外径が小さくなる複数の金属製のリングによって行われ、外径が小さくなる複数のリングは、電磁波が同軸システム内に注入されたときに、最小の反射係数を達成するため、電気変換ステージとして機能する請求項１から５の何れか１項に記載の測距手段。
【請求項７】
最大の外径を有する前記リングの接触は、対称的に行われる、すなわち、１８０°だけ隔てられた少なくとも２箇所、接触の間が夫々９０°だけ隔てられた４箇所、接触の間が夫々４５°だけ隔てられた８箇所で行われている請求項６に記載の測距手段。
【請求項８】
下流システムを制御するための圧縮空気を運ぶために、前記ピストンロッドが一または二以上の孔を有する請求項１から７のうち何れか１項に記載の測距手段。
【請求項９】
電磁波の同軸システムへの注入は、容量的に又は結合スロットにより行われる請求項１から８のうち何れか１項に記載の測距手段。
【請求項１０】
ピストンロッドの向かい面に、二または三以上の金属製の円盤間に誘電フィラーを設けた形態の電磁波の短絡を設けることができる請求項１から９の何れか１項に記載の測距手段。
【請求項１１】
評価電子機器は、送信波と受信波の位相差から、反射体の位置を決定するように設計されている請求項１から１０の何れか１項に記載の測距手段。
【請求項１２】
下流システムを制御するための圧縮空気を運ぶために、前記ピストンロッドが一または二以上の孔を有することが可能である請求項１から１１のうち何れか１項に記載の測距手段。
【請求項１３】
請求項１から１２のうち何れか１項に記載の測距手段を有することを特徴とする空気バルブ。
【請求項１４】
請求項１から１２のうち何れか１項に記載の測距手段によって行われる、ライン構造物内の反射体の位置を検知する方法であって、
最内側のピストン及び外側のピストンを有するライン構造物の中へ伝送信号を電磁波として送り込むステップと、
反射体で反射された電磁波を受信するステップと、
最内側及び外側のピストンを同時に独立して探知するステップと、を含む反射体の位置の検知方法。
【請求項１５】
前記電磁波は、数ＭＨｚから１００ＧＨｚの周波数範囲でライン構造物の中へ送り込まれる請求項１４記載の方法。
【請求項１６】
前記電磁波は、丸い中空導体モード、好ましくＥ０１モードで、或いは、ＴＥＭ又はオーバーモードのＨ１１モードでライン構造物の中へ送り込まれる請求項１４又は１５記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ダブルピストンロッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
食品や薬品産業の固定パイププロセスプラントにおいて、空気バルブが
（ａ）パイプラインの交差部での簡単な閉鎖のための単座閉塞バルブとして
（ｂ）二つのパイプラインからの生成物を一つのパイプラインに流させるための、および、一つのパイプラインを二つのパイプラインに分割するための単座二方向バルブとして
（ｃ）パイプラインの交差部での好ましくない生成物の混合防止の分離のための両座バルブとして、使用される。
【０００３】
バルブの正確な機能は、例えば、ＧＥＡ／ＴｕｃｈｅｎｈａｇｅｎやＡｌｆａ  Ｌａｖａｌといった会社の会社パンフレットに記載されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
プロセスを制御するためには、バルブの位置を検知することが必要である。この目的のため、電位差計、線形可変差動変成器、又は、単にシンプルなリードスイッチなどのセンサーが用いられている。これらのセンサーは何れも取り付けが複雑であり、機械的な磨耗を部分的に受けやすく、追加の外部空間を必要とする。
【０００５】
本発明の基礎を成す目的は、取り付けが容易であり、いかなる追加の外部空間をも必要とせず、作動中に機械的な擦り切れの影響を受けにくい、ライン構造物内の反射体の位置を検知する測距計を利用可能にすることである。さらなる本発明の目的は、このタイプの測距計を用いて、空気バルブのようなライン構造物内の反射体の位置を検知する方法を利用可能にすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この目的は、装置については請求項１の特徴によって達成され、空気バルブについては、請求項１９の特徴により達成され、方法については、請求項２０の特徴により達成される。
【０００７】
本発明により得られる利点は、センサー装置と評価電子装置とを、バルブの中に、実際には、ライン構造物の中に又はライン構造物からそれて位置した電子装置空間の中に、電磁波を注入するアンテナの後に完全に組み込むことができることである。さらに、有益なこととして、測距計がいかなる接触もなく機能する。さらに、本発明による測距計及び方法では、ライン構造物内の反射体の位置を高精度で確立することができる。
【０００８】
本発明のさらなる有利な展開は、関連した従属項に記載されている。
バルブ内で、特に、空気バルブについて測距計を使用するときに、ピストンを移動可能に作動する空気シリンダーは、有利には、ライン構造物として役立つ。
従来技術とは逆に、提案されているマイクロ波センサー（センサー装置）は、空気バルブのシリンダーのピストン空間の中に完全に組み込まれ、いかなる接触もなく、非常に高い精度でバルブの位置を測定することができる。
【０００９】
シリンダー内で移動可能なピストンを検知するために、ピストンのピストンロッドの向かい側は、反射体として作用する。
電磁波を反射するように、ピストンロッドの向かい側は、有利には、電磁波の短絡の形態をなしている。誘電フィラーを伴った二以上の金属製の円盤の形態の構造が電磁波の短絡として好適であり、これにより、ピストンロッドの向かい側の面に取り付けることが可能である。
【００１０】
有利なさらなる展開では、互いに入り込む二つまたはそれ以上のピストンロッドを同時に又は個別に検知することができ、測距計を、例えば両座バルブについても使用することができる。
【００１１】
省スペースで、正確な周波数で、接触なく、伝送信号をライン構造物に送り込むために、最も内側のピストンロッドを検知する目的の電磁波の注入は容量性的に又は結合スロットにより行われる。
【００１２】
電磁波を注入する際に、最小の可能反射係数を得るために、電気変換ステージによってライン構造物への注入を実行することが有利である。有利なさらなる展開では、電気変換ステージは、有利には、ライン構造物内の窓に近い反射体の方向にステップ高さが減少した機械的ステップとして実行される。
【００１３】
ライン構造物内での電磁波の移動を成し遂げ、最も内側のピストンロッドを検知し、ピストンを検知する際に高精度な結果を得るため、電磁波の周波数範囲は数ＭＨｚから１００ＧＨｚの間とすることが有利である。
【００１４】
最も内側のピストンロッドを検知するために、電磁波はＥ０１モードで注入されるのが有利である。
両座バルブの第２の外側のピストンロッドを検知するために、センサー装置が同軸システムを含むのが有利である。
【００１５】
例えば、両座バルブの第２の外側のピストンロッドを検知するための同軸システムを実現するために、内側の第１のピストンロッドが作動されるガイドパイプが、同軸システムの内側の導体として作用するのが有利である。
外部に隣接するさらなるピストンロッドを検知するため、第２の外側のピストンロッドの同軸構造が、有利には、同軸構造などの内側の導体として役立つ。
【００１６】
第２の外側のピストンロッドを検知するため、電磁波は同軸構造の中へ誘導的に注入されるのが有利である。この目的のため、有利には、同軸システムの内側の導体として役立つガイドパイプにしっかりと電導性をもって接続される、外径がピストンロッドの方向に減ずる金属製のリングが有利である。
【００１７】
金属製のリング及びガイドパイプと、ガイドパイプに接続された同軸のフィード管との電導接続のために、最大径の金属リングから同軸のフィード管への誘導交差が設けられる。同軸のフィード管と最大径の金属リングとの誘導交差は、対称に、１８０°だけ隔てられた少なくとも２箇所、又は金属リング上の接触の間が９０°だけ隔てられた少なくとも４箇所、又は接触の間が４５°だけ隔てられた少なくとも８箇所行われるのが好ましい。
【００１８】
数ＭＨｚから１００ＧＨｚの周波数範囲内の周波数の電磁波による、第２の外側のピストンロッド及びさらなる外側のピストンロッドの検知は、同軸システム内のピストンロッドの径に応じて起こる。
外側のピストンロッドを検知するために、電磁波はＴＥＭ又はオーバーモードのＨ１１モードで入射されるのが有利である。
【００１９】
圧縮空気を下流システムへ送るために、有利さらなる展開では、Ｅ０１モードで電磁波を注入する際に、ピストンロッドは一又は複数の孔を備えることができる。この孔はピストンロッドの中央に設けられるのが有利である。
以下、発明の例示的な実施形態を図面によってより詳細に記載する。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】単座バルブにおける本発明の測距計の機械的構成を示す断面図である。
【図２Ａ】両座バルブにおける本発明の測距計の構造を示す概略図である（その１）。
【図２Ｂ】両座バルブにおける本発明の測距計の構造を示す概略図である（その２）。
【図３Ａ】図２Ａ、図２Ｂによる本発明の測距計の構造を示す断面図である。
【図３Ｂ】図２Ａ、図２Ｂによる本発明の測距計の構造を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
互いに相当する部分にはすべての図に同じ参照番号が付されている。
図１は、検知される必要がある、ただ一つのピストン４（単座バルブ、遮断バルブ、両座バルブ）への全適用に用いられるセンサー（マイクロ波センサー）の機械的構造を示す。ピストンロッド６は、いわゆるガイドパイプ８内を通過している。ガイドパイプ８は端カバー１０に強固に連結されている。ガイドパイプ８の端には、独国特許出願公開１０２  ０５  ９０４．７号明細書に記載されているようにアンテナ１２が存在する。例えばプラスチックインサート１４により、同軸波がアンテナ１２（結合プローブ）に送られ、プローブ１２を経由して、ガイドパイプ８へ放射され、例えばＥモードの中空導体波１５に送り込まれる。この電磁波１５の注入は機械的ステップ１６により行われる。電磁波１５は、ピストンロッド６で反射され、アンテナ１２で再び受信され、ここで再び同軸波へと変換され、かくしてピストンロッドの位置を決定するために、下流信号プロセスによって、送信された電磁波と、受信した電磁波１５との位相が評価される。ピストンロッド６の端には、高周波短絡がＰＰＳ４０材などの誘電性のフィラーをともなった２枚の円盤１７の形態で設けられる。さらに、例えばＥ０１など、電磁波のフィールドタイプを適切に選択することによって、例えば、圧縮空気を下流側のシステムに伝えるために、ピストンロッド６の中央に孔１８を設けることが可能である。
【００２２】
両座バルブ２０では、互いに入り込む二つのピストンロッド６，２２の位置が同時に検知される。図２Ａ、２Ｂ、３Ａ、３Ｂはその形態を示す。ここで、単座バルブについて既に記載したように、内側のピストンロッド６はガイドパイプ８内を通る。マイクロ波センサー２及びアンテナ１２を経由した電磁波の注入は同様である。第２の外側のピストンロッド２２の検知のため、同軸システム２４が実現されている。ここでは、ガイドパイプ８は、第２の外側のピストンロッドの検知のための同軸システム２４の内側の導体２６として役立つ。上記の同軸システム２４の同軸構造は、さらに最外側のピストンロッドなどの検知のための同軸構造の内側の導体として役立つ。そして、この内側の導体２６との誘導結合によって電磁波２８が注入される。この目的のため、最も可能な高周波適用を達成するために、二つのステージ又はそれ以上のステージの交差３０が実現されている。誘導結合は、外径が徐々に小さくなり、例えば、ねじ止めにより、ガイドパイプ８に強固にかつ導電的に連結された、二又はそれ以上の円盤３２、３４からなる。
【００２３】
ここで、同軸システムの中への電磁波の注入で最小の反射率を達成するために、外径が徐々に小さくなる円盤（リング）は、電気変換ステージとして機能する。誘導交差３０、すなわち、最大直径３６の円盤３２は、外側３８で同軸のフィードライン４０、４２によって、直接接触されている。この接触は、対称に行われなければならないから、少なくとも２つのフィードライン４０、４２が必要である。もちろん、接触は３６０°に亘って対称的に分配され、４つ、８つ、１６つなどがあってもよい。ＴＥＭモード又は好ましくは、同軸Ｈ１１モードは波タイプとして作られる。図２Ａ、２Ｂは、両センサー２，２４の波の進行を示す。ここで、送受信モジュール４４からの電磁波２８の同軸のフィードライン４０、４２も、例えば、圧縮ガラス又は、プラスチックインサート４６により実現されている。
【００２４】
送受信電子装置４４は、注入プレート４８の後の空間に配置されている。注入プレート４８を貫く同軸アンテナフィードライン１２、４０、４２は、送受信装置４４に直接接続されている。一般的に、送受信電子装置は、例えば、表面実装部品の形で導電板に固定される。
【００２５】
伝送周波数は、ドライブの機械的な設計に応じて数百ＭＨｚ乃至約１００ＧＨｚの範囲である。しかしながら、このシステムの大きな利点は、広範囲の十分確立したバルブのサイズにわたって、ピストンロッド６，２２及びガイドパイプ８の直径は一定のままにすることができるため、センサー２、２４を例外なく使用することができることである。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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