用于生產用于介質的容器的方法與流程

本發明涉及一種用于生產用于介質的容器的方法，其中所述容器在一個壁上具有探針單元。本發明類似的涉及一種通過根據本發明的方法生產的容器。

背景技術：

例如，所述容器可以是用于填充水平測量裝置的用于存儲液體介質或者粒狀材料的容器或水箱。進一步的，所述容器可以是體積或質量流量測量裝置的導管或測量管。此類流量測量裝置由申請人作為內嵌式(in-line)流量測量裝置或作為夾裝式(clamp-on)流量測量裝置生產和分銷。

利用所述內嵌式流量測量裝置和夾裝式流量測量裝置兩者，超聲測量信號被以預定的角度注入介質在其中流動的導管中，或從該導管發出。利用超聲流量測量裝置，超聲換能器的相應位置是在測量管處(內嵌式)或在導管處(夾裝式)。超聲流量測量裝置根據延遲時間差方法工作且具有至少一對超聲探針，該至少一對超聲探針沿著限定的聲音路徑發射和/或接收超聲測量信號。所述超聲探針被布置成使得穿過它們的聲音路徑被引導穿過導管或測量管的中心區域。控制和評估單元使用在介質流動方向上和與介質流動方向相反的方向上的測量信號的延遲之間的差值來確定導管中或測量管中的介質的體積流量和/或質量流量。

在填充水平測量中，容器中流體和粒狀材料的填充水平通過填充水平測量裝置檢測。填充水平測量裝置在工業中使用以監測預定的流體填充水平，經常在泵中作為滿溢防護或干涸保護。在通過填充水平傳感器和填充水平限制開關的連續測量之間加以區別。

電子振動限制水平開關包括能夠振蕩的探針和機電換能器單元，機電換能器單元用于通過電傳輸信號激發所述可振蕩探針使之機械振蕩并且用于接收所述可振蕩探針的機械振蕩，并將所述機械振蕩轉換成電接收信號。所述電子振動限制水平開關還包括評估單元，評估單元使用接收信號的頻率確定可振蕩探針是否被介質覆蓋。

例如，填充水平傳感器利用雷達探針或tdr探針工作。

雷達探針利用從天線發出的和由散裝材料表面反射的高頻雷達脈沖工作。反射雷達脈沖的持續時間與傳播路徑成正比。利用已知的容器幾何尺寸，所述填充水平可以由此計算出來。優選地，號角天線用于所述雷達探針。

tdr探針利用被沿著桿引導的高頻雷達脈沖工作。當脈沖碰到介質表面時，波阻抗改變，并且一部分傳輸脈沖被反射。由裝置測得和評估的發射和反射脈沖接收之間的時間周期是過程注入和介質表面之間距離的直接測量值。

之前說明的所有的測量方法需要容器中的額外開口，穿過該開口引入探針。所述額外開口必須通過凸緣連接閉合，并且通過密封膠針對介質密封。這些步驟牽涉到精力和成本。

技術實現要素：

本發明基于具體說明一種用于生產容器的方法的目的，該方法中所述容器沒有額外的開口(例如，用于探針的開口)。

所述目的通過本發明的主題實現。本發明的主題是一種用于生產介質容器的方法，其中所述容器在一個壁上具有探針單元，所述方法包括如下步驟：創建具有集成探針單元的容器的三維模型；以及根據所述三維模型由至少一種原材料增層(additivelayer)制造具有集成探針單元的容器。

本發明意義上的容器是具有集成探針單元的容器。在根據本發明的方法中，有利的是具有在容器的一個壁上的集成探針單元的容器是在一個過程中增材制造的。所述探針單元后續經由容器的壁與發射/接收單元進行連接。以這種方式，容器沒有用于探針單元或發射/接收單元的額外開口。進一步的，有利的是根據本發明的容器可以設計成“一次性的”。這意味著所述容器按照公知的一次性產品設計。這類產品是節約成本的且能根據顧客期望不費力的制造，并且可以在衛生或食品領域和制藥領域中很好地直接使用。

根據一個有利的發展，容器的生產通過增材制造方法完成，特別地，通過3d打印技術完成。

3d打印機是形成三維工件的機器，其中形成由一種或更多種液體或固體原材料在電腦控制(cad)下根據預定的尺寸和形狀進行。物理或化學固化或熔融過程在形成中發生。用于3d打印方法的典型原材料是塑料、塑料樹脂、陶瓷和金屬。

根據一種有利的變體，快速成型(快速造型)，特別地，熔融沉積造型或多噴嘴造型被用于生產容器。

快速成型(快速造型)是用于由設計數據快速生產樣品部件的多種方法的涵蓋性術語。

快速成型是一種直接和快速地將容器的三維模型的現有電子數據轉變成容器的制造方法，最理想的，沒有手動重定向或配置。已被稱為快速成型的方法是從沒有形狀的或形狀不明確的原材料開始利用物理和/或化學效應成層地形成所述容器的成型方法。

熔融沉積造型表示來自快速成型領域的一種制造方法，利用熔融沉積造型由可熔化塑料成層地形成所述容器。用于熔融沉積成型的機器屬于3d打印機機器類別。這種方法基于通過加熱使線形塑料或蠟材料的液化。所述原材料在后續冷卻時凝固。原材料應用利用能夠在制造平面中自由移動的加熱噴嘴經由擠壓發生。在分層模型生產中，各個層因此一起結合成容器。

術語多噴嘴造型涉及快速成型的一種方法，其中容器經由打印頭成層地構造，打印頭具有多個線性布置的、與噴墨打印機的打印頭類似地作用的噴嘴。采用多噴嘴造型執行的機器屬于3d打印機類別。由于使用這些系統產生的小尺寸液滴，容器的精細細節也可以被刻畫。

紫外線敏感的光聚合物被用作原材料。這些以單體形式的原材料在被“打印”到已經存在的層上后立即通過紫外線光聚合，并且因此從初始液體狀態轉變到最終固體狀態。

根據一個適宜的、有利的實施例，選擇性激光燒結(sls)、激光沉積焊接或塑料自由成形被用于生產所述容器。

選擇性激光燒結是一種用于由粉末原材料經由燒結生產容器的3d打印方法。

激光燒結是一種增層制造方法：容器一層一層構造。任意三維幾何形狀都可以經由激光束作用創建，例如，不能由傳統機械或鑄造制造生產的容器。

至于激光，二氧化碳激光器、nd：yag激光器或纖維激光器最經常被使用。所述粉末原材料例如是聚酰胺或另一種塑料、塑料涂層型砂、金屬粉末或陶瓷粉末。

粉末在葉片或輥子的幫助下施加到制造平臺的整個表面。多個層與部件的層輪廓對應地經由激光束活化一步一步被燒結或熔化在一起。所述制造平臺現在被稍微降低，并且一個新層被施加。粉末通過抬高粉末平臺或作為葉片中的貯存器而提供。處理在豎直方向上一步一步發生。由激光提供的能量被粉末吸收并導致局部有限的燒結或顆粒的熔化，總體表面減小。

各種方法變體是有區別的。在經典的變體中，粉末顆粒僅部分熔化；準液相燒結過程發生。這個變體用在塑料燒結中，以及部分地在具有特殊燒結粉末的金屬燒結中。

在不添加粘結劑的情況下直接使用金屬粉末也是可能的。金屬粉末因此被徹底熔化。cw激光通常用于此。這種方法變體也稱為選擇性激光熔化(slm)。

激光沉積焊接是包覆過程(堆焊)的一部分，其中通過熔化和實際上任何原材料的同步施加將表面施加到工件上。這可能以粉末形式發生，例如，作為金屬粉末，或者還可用焊絲或焊帶。在激光沉積焊接中，高功率激光器(主要是二極管激光器或光纖激光器，但在過去，還可以為二氧化碳和nd：yag激光器)作為熱源使用。

在采用粉末的激光沉積焊接中，激光主要在離焦的同時加熱工件且局部熔化它。同時提供混合有細金屬粉末的惰性氣體。為活動區域(activearea)提供金屬/氣體混合物通過拖曳或同軸噴嘴發生。在被加熱位置，金屬粉末熔化并與工件的金屬結合。除金屬粉末之外，陶瓷粉末材料和特殊樹脂也可以使用。絲或帶的激光沉積焊接與用粉末的方法類似地進行，但是把絲或帶作為增材材料。

公知的自由成形機用于塑料自由成形中。當在注射造型時，自由成形機熔化塑料粒狀物且由流體熔化物生成液滴，由這些液滴增材地即一層一層地形成容器。因此，能夠在完全沒有注射造型工具的情況下由3dcad部件數據生產單個部分。

原則上，原材料制備起到注射造型的作用。粒狀物被填充到機器中。加熱的塑化圓筒將塑料熔化物引導到沉積單元。它的具有高頻壓電技術的噴嘴密封件使得能夠快速開閉移動，并且因此產生處于壓力下的塑料液滴，由該塑料液滴增材構建塑料部分，使得沒有灰塵或排放物。

在自由成形機中，具有噴嘴的沉積單元精確地保持在它的豎直位置。相反，部件載體移動。除了能沿著三個軸線連續移動的部件載體，具有五個軸線的變體可選擇地可用。因為裝置擁有兩個沉積單元，所以也可以組合地加工兩種原材料或顏色。

本發明的目的類似的通過經由根據本發明的方法生產的介質容器實現，其中所述容器具有在容器的壁的預定位置處的探針單元，其中容器和探針單元形成為一體。容器是根據本發明的方法的直接產品。

根據一個有利的實施例，容器和探針單元由相同的原材料或不同的原材料形成。如果容器和探針單元由一種原材料形成為一體，則所述容器可以在一個工作步驟中生產。如果容器和探針單元由兩種或更多不同原材料制成，則所述容器或探針單元可能通過原材料的選擇適應于不同的介質。

根據一個有利的實施例，探針單元形成為振蕩叉、號角天線、tdr桿或者科里奧利(coriolis)質量流量測量裝置。所述探針單元或容器可以用于測量填充水平、限制水平或流量。

根據一個有利的變體，原材料包括聚苯乙烯(ps)、聚丙烯(pp)、聚醚醚酮(peek)以及聚酰胺(pa)，特別地，具有添加物例如玻璃纖維、碳纖維、玻璃微珠或鋁。塑料中的金屬、玻璃和不同的纖維增強了容器并使它更穩定和耐用。

根據一個有利的實施例，原材料包括鋁、鈦、鈷、鉻、鋼(特別是不銹鋼)、金、鎳(特別是鎳合金)。不同的金屬特別適用于使得容器更穩定和堅固。

根據一個有利的發展，容器在具有探針單元的壁上具有薄膜，其中所述薄膜具有比容器的壁更小的厚度。當激發薄膜時，薄膜的較薄壁導致薄膜的振蕩被——強烈地衰減——傳導到容器的壁。

附圖說明

本發明基于如下的附圖更詳細地進行解釋。所說明的如下：

圖1是根據本發明具有振蕩叉的容器的縱切面，以及

圖2是根據本發明具有tdr探針的容器的縱切面。

具體實施方式

圖1示出了用于介質的具有集成探針2的容器1的縱切面，所述容器1通過根據本發明的方法生產。容器1在所述容器1的壁的預定位置具有較小的壁厚度。具有較小的壁厚度的這個位置充當薄膜3。發射/接收單元6從容器1的外部與薄膜3接觸從而所述發射/接收單元激發薄膜3使之振蕩并且接收和評估薄膜3的振蕩。在位于與發射/接收單元相反的一側，薄膜3具有突出到容器1內部中的探針單元2，其中探針單元2被設計為振蕩叉。容器1、薄膜3和振蕩叉2由不銹鋼形成為一體。可選地，探針單元2可以由塑料制成并且容器1由不銹鋼制成，或者反之亦然。容器1也可以設計為一次性產品。

為了對應于圖1由不銹鋼生產根據本發明的容器1和/或探針單元2，選擇性激光燒結(sls)是有利的。然而，如果容器1和/或探針單元2應由塑料生產，則建議容器1通過熔融沉積造型生產。容器的三維模型的電子數據被提供給客戶。電子數據包括以使所述容器適應于特定介質的方式形成容器的若干選項。客戶因此可以打印出用于介質的一次性使用的容器，并且隨后丟棄它。

圖2示出了根據本發明容器1的縱切面，其中探針單元2與容器1集成，該探針單元2被設計為tdr探針2。容器1和tdr探針2可以由不銹鋼或塑料形成為一體。然而，容器1和tdr探針2也可以由不同的材料生產。例如，容器1可以由塑料制成，以及tdr探針2可以由不銹鋼制成。由塑料生產的容器1被設計為一次性產品。以這種方式，只將容器1的三維模型的電子數據傳遞給客戶是可能的。客戶然后可以打印用于特定介質的容器。

容器1通過根據本發明的方法由金屬或塑料形成。如果容器1和/或tdr探針2將由金屬形成，則選擇性激光燒結(sls)作為一種3d打印方法是有利的。在sls中，容器1由金屬粉末燒結而成。容器1內部的未燒結粉末可以通過進口4或出口5移除，介質3可以通過進口4或出口5流入和流出。

熔融沉積造型對于由塑料制成的容器1和/或tdr探針2是有利的。容器1的內部要用支撐材料支撐，從而容器1的上部在3d打印過程中不會坍塌。所述支撐材料可以在打印過程后通過進口4或出口5被洗出或沖刷出容器1。