DE20011284U1

DE20011284U1 - Füllstandsgeber

Info

Publication number: DE20011284U1
Application number: DE20011284U
Authority: DE
Original assignee: AB Elektronik GmbH
Current assignee: Kyocera AVX Components Dresden GmbH
Priority date: 2000-07-03
Filing date: 2000-07-03
Publication date: 2000-09-14
Anticipated expiration: 2010-07-04

Description

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ABG104_T1.doc

Füllstandsgeber

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Füllstandsermittlung einer in einem Behältnis ihre Menge verändernden Flüssigkeit, die wenigstens eine Drucksensoreinrichtung aufweist.

Eine Vorrichtung der eingangs genannten Art ist aus der DE 196 43 753 Al bekannt, die folgende Teile aufweist:

- ein einseitig festgelegtes Kraftmeßelement und

- einen Auftriebskörper, durch den das freie Ende des Kraftmeßelements kontaktierend mit einer Kraft beaufschlagt wird. Zwischen dem Kraftmeßelement und dem Auftriebskörper ist ein auf einer Drehpunktauflage aufliegender Kompensationsstab mit einem Ende angeordnet, wobei am gegenüberliegenden Ende ein Kompensationsgewicht angehängt ist. Das einseitig festgelegte Kraftmeßelement ist ein Piezzomeßumformer, ein Federmeßwegmeßsystem oder ein Biegekörperelement, auf dem eine Sensorstruktur zur Erfassung von Oberflächenspannungen angeordnet ist.

Diese Vorrichtung hat sich bewährt, ist aber in ihrem Aufbau zu aufwendig.

Bekannt sind weiterhin Füllstandsgeber unter Zuhilfenahme von Drucksensoren, die als Tauchsonde den hydrostatischen Druck

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einer darüber stehenden Flüssigkeitssäule messen. Diese Tauchsonderi sind besonders für ruhende Behälter geeignet, da bei auftretenden Beschleunigungen die entstehenden Druckspitzen direkt dem x-fachen der Achse L auftretenden Erdbeschleunigung entsprechen. Darüber hinaus gibt es bei der Verwendung von Absolutdruckgebern Meßfehler, wenn der Behälterinnendruck schwankt, da dieses zusätzlich auf den hydrostatischen Druck der Flüssigkeitssäule wirkt. Werden Relativdruckgeber eingesetzt, so muß eine Druckausgleichsleitung über den maximalen Flüssigkeitsspiegel gelegt werden.

Hierbei ist wiederum nachteilig, daß im Falle einer Kondensatbildung in der Druckausgleichsleitung Flüssigkeitsansammlungen entstehen können, die das Meßergebnis verfälschen und schwer zu entfernen sind.

Ebenfalls bekannt sind Füllstandsgeber mit angeschlossenem Staurohr, bei denen sich der Drucksensor über dem zu messenden Maximalpegel befindet.

Nachteilig ist hierbei, daß die im Staurohr eingeschlossene Gasmenge in ihrem Volumen temperaturabhängig ist und damit bei großen TemperaturSchwankungen auch entsprechende Meßfehler auftreten. Weiterhin ist die Füllstandskennlinie durch die Kompressibilität des eingeschlossenen Gases nicht linear.

Es stellt sich demnach die Aufgabe, eine Vorrichtung zur Füllstandsermittlung der eingangs genannten Art so weiter zu entwickeln, daß deren Aufbau weniger aufwendig und genaue Messungen ermöglicht werden.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß sämtliche wesentlichen Teile im Sensorkopf vereinigt sind. Darüber hinaus kann der Füllstandsgeber sowohl in einem weiten Temperaturbereich eingesetzt als auch in sich bewegenden Gefäßen betrieben werden. Ein weiterer Vorteil ist, daß die Füllstandskennlinie linear ist und durch Temperaturschwankungen auftretende Meßfehler vermindert werden.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Anspruch 1 angegebenen Vorrichtung zur Füllstandsermittlung möglich.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen in einen Kraftstoffbehälter eingebauten Füllstandsgeber in einer schematischen, teilgeschnittenen Darstellung und

Fig. 2 einen Füllstandsgeber gemäß Fig. 1 in einer vergrößerten Schnittdarstellung.

In den Fig. 1 und 2 ist ein Füllstandsgeber dargestellt, der aus

einem Sensorkopf 1 besteht, in den

- ein Drucksensor 2 mit Elektronik,
eine Pumpe 3,

- ein Überdruckventil und

- wenigstens ein Ventil 14 angeordnet sind.

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Der Sensorkopf 1 weist ein Sensorkopfgehäuse 8 auf, in dem die Bauteile 1 bis 4 angeordnet sind. Das Sensorkopfgehäuse 8 geht in ein Steckergehäuse 7 über. In dem Steckergehäuse 7 befindet sich ein Stecker 6, der mit der Elektronik des Drucksensors 2 verbunden ist.

Das Sensorkopfgehäuse 8 geht in ein Staurohr 5 über. Das Staurohr 5 ist, wie insbesondere Fig. 1 zeigt, über einen elastischen Tauchschlauch 12 mit einem Blasendrosselkörper 13 verbunden.

Während der Sensorkopf 1, wie insbesondere Fig. 1 zeigt, mit einem Dichtring in eine Behälterwand 22 eines Kraftstoffbehälters 20 abdichtend eingesetzt ist, ist der Blasendrosselkörper 13 auf einem Behälterboden 21 des Kraftstoffbehälters 20 festgemacht.

Liegt eine komplizierte Behältergeometrie des Kraftstoffbehälters 20 vor, ist das Staurohr 5 als beweglicher Schlauch 12 ausgebildet. Kommen einfache Behälter zum Einsatz, wird ein gerades Rohrstück verwendet.

Beim Füllstandsgeber kommen als Pumpe 3 eine Membranpumpe mit einem Piezzoschwinger, eine Rotationskolbenpumpe, eine Pumpe mit einem Pelitierelement oder ein elektromagnetisches System, das einer Lautsprechermembran vergleichbar ist, zum Einsatz. Die Pumpe 3 führt dabei einen Ausgleich eines Gasvolumens im Inneren des Kraftstoffbehälters 20 durch. Das Gas wird hierbei aus dem Innenraum des Behälters 20 über dem maximalen Flüssigkeitsspiegel entnommen, wodurch das System bei gegenüber dem Behälterumgebungsdruck abweichenden Behälterinnendruck funktionsfähig bleibt.

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Ein Kapillarsystem mit entsprechenden Schikanen vermeidet ein Eindringen von Flüssigkeit in größeren Mengen in den Sensorkopf 1. Kleine Flüssigkeitsmengen sowie Kondensat werden durch die Pumpe 3 in das Staurohr 5 gefördert und fließen nach unten ab.

Der eingesetzte Drucksensor arbeitet als Relativsensor und ist in der Empfindlichkeit dem zu erwartenden Staudruck der Flüssigkeit angepaßt. Das Überdruckventil 5 ist in einfacher Form als Feder-Kugel-Ventil oder Feder-Platten-Ventil ausgeführt und wird über die Dimensionierung von Ventilquerschnitt und Federkraft auf einen zulässigen Maximaldruck zum Schutz des Drucksensors 2 eingestellt.

Der so aufgebaute Füllstandsgeber arbeitet nach dem Prinzip des Tauchrohrgebers. Damit werden Möglichkeiten geschaffen, kurzfristig unter Ausnutzung der Kompressibilität der Gassäule Druckfehler abzufedern. Ein zu schnelles Eindringen von Flüssigkeiten in das Staurohr 5 wird durch eine entsprechend dimensionierte Eintrittsöffnung vermieden, die als Drosselelement 10 wirkt.

Extreme Druckspitzen können mit dem Überdruckventil 4 begegnet werden, was sich über dem Maximalstand der Flüssigkeit befindet.

Das Problem der Temperaturabhängigkeit der angeschlossenen Gassäule, die Gasverluste und die Funktion des Überdruckventils und der Nichtlinearität der Kennlinie werden durch die Pumpe 3 vermieden. Diese Pumpe 3 fördert Gas aus dem Kraftstoffbehälter 20 über das Flüssigkeitsmaximum hinaus in das Staurohr 5. Damit stellt sich immer wieder eine Gassäule entsprechend der Staulänge ein und es wird genau der hydrostat!-

sehe Druck am Ende des Staurohrs 5 zum aktuellen Flüssigkeitspegel gemessen.

Ein "Pulsieren" des an der Austrittsöffnüng austretenden Gases wird durch wenigstens einen Blasenteiler 11 vermieden.

Claims

1. Vorrichtung zur Füllstandsermittlung einer in einem Behältnis ihre Menge verändernden Flüssigkeit, die wenigstens eine Drucksensoreinrichtung (2) aufweist, dadurch gekennzeichnet,

- daß die Drucksensoreinrichtung ein Drucksensor (2) mit einer Elektronik ist, der mit einer Pumpe (3) und wenigstens einem Überdruckventil (4) in einen Gehäusekörper (7, 8) eines Sensorkopfs (1) angeordnet ist, und

- daß an den Gehäusekörper (7, 8) des Sensorkopfs (1) eine Staupulsiereinrichtung (5, 12, 13) angeordnet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Staupulsiereinrichtung ein Staurohr (5) aufweist, das am Gehäusekörper (7, 8) des Sensorkopfs (1) angeordnet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Staupulsiereinrichtung einen Blasendrosselkörper (13) aufweist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,

- daß der Gehäusekörper (7, 8) des Sensorkopfs (1) in einer Behälterwand (22) und der Blasendrosselkörper (13) auf einem Behälterboden (21) des Behältnisses (20) angeordnet ist und

- daß das Staurohr (5) und der Blasendrosselkörper (13) durch ein gerades Rohrstück oder einen beweglichen Tauchschlauch (12) verbunden sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Behältnis ein Kraftstoffbehälter (20) ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Blasendrosselkörper (13) wenigstens einen Blasenteiler (11) aufweist, der mit einem Drosselelement (10) verbunden ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß im Gehäusekörper (7, 8) dem Überdruckventil (4) wenigstens teilweise gegenüberliegend wenigstens ein Ventil (14) angeordnet ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Gehäusekörper aus einem Sensorkopfgehäuse (7) und einem Steckergehäuse (8) besteht, wobei das Sensorkopfgehäuse (7) wenigstens teilweise den Drucksensor (2) mit Elektronik, der Pumpe (3), das Überdruckventil (4) und die Ventile (14) umschließt und mit dem Staurohr (5) verbunden ist und wobei das Steckergehäuse (7) wenigstens teilweise einen Stecker (6) umschließt, mit der Elektronik des Drucksensors (2) verbunden ist.