CN102042859A - 用于测量液体容器中的液位的装置 - Google Patents

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Abstract

根据本发明，在用于测量液体容器(14)中的液位(12)、具有固定在所述液体容器(14)中的液位传感器(20)的装置(10)中，所述液位传感器(20)围绕至少一个旋转轴(24；26)摆式地支承在所述液体容器(14)上。

Description

用于测量液体容器中的液位的装置
技术领域
本发明从一种根据权利要求1所述分类的用于测量液体容器中的液位的装置出发。
背景技术
这种装置在实践中应用广泛并且例如用于监视机动车的油箱或冷却水箱中的液位。如果例如箱中的液位过低或者下降到下限值以下，则液位传感器向分析与控制单元传输相应的电信号，所述分析与控制单元向使用者输出相应的警告。由此，防止不期望的机动车故障或者面临的发动机损害。
为了识别液体容器中的液位，例如具有以下液位传感器的测量装置是已知的：
-具有/不具有杠杆式传感器的浮子，
-超声波传感器，
-电容式传感器。
在所有这些已知的测量装置中，液位传感器仅在液体容器不倾斜、水平定向的情况下与液体表面呈直角、即垂直地定向或者浸入到液体中。如果液体容器相反是倾斜的，则液位传感器也相对于垂直线倾斜相应的倾斜角度，这意味着测量关系(Messbindung)发生变化并且因此可能导致测量误差。已知的测量装置都借助测量信号工作，所述测量信号的测量条件随液体容器的倾斜发生变化。然而，为了确保尽可能精确的液位测量，需要诸如倾斜测量传感器的附加传感机构以及合适的软件，以便消除测量信号中这种取决于倾斜的测量误差。根据液体容器的倾斜位置和测量原理，在现有技术中也根本不再可以分析处理这些测量信号。
发明内容
与之相对，本发明的任务在于改进所述分类的测量装置，使得与液体容器的倾斜无关地在液位传感器处始终存在相同的测量条件。
根据本发明，所述任务通过具有权利要求1的特征的测量装置解决。
通过其根据本发明的摆式支承(Pendellagerung)，液位传感器由于其重量始终在重力方向上并且与液体表面呈直角地定向，从而与相应的容器倾斜无关地在液位传感器处始终提供相同的测量条件。由此省去迄今为确保精确测量而必需的应用耗费，如使用倾斜测量传感器意义上的附加传感机构或者测量信号的高耗费的软件匹配。这样例如可以在机动车的通常出现的运行或行驶情况中可靠地测量机动车的油箱中的液位。
优选地，液位传感器尤其是通过万向接头或者组合的旋转-摆动轴承(Dreh-Schwenklager)围绕两个旋转轴摆式地支承在液体容器上，或者尤其是通过球节(Kugelgelenk)或者缆索悬挂装置各处摆式地支承在液体容器上。在液体容器的每个倾斜度下，通过所述措施始终确保液位传感器相对于液体表面的垂直定向。
对于非接触的液位测量而言，液位传感器有利地被构造为超声波传感器或者光学传感器，而对于接触测量而言，液位传感器有利地被构造为具有浮子的电容式传感器或机械传感器。
对于具有高精度的液位测量或者对具有复杂的内部几何结构的液体容器的液位测量而言，在液体容器上有利地设置有用于校正借助液位传感器测量到的液位的附加的倾斜测量传感器。所述倾斜测量传感器还可以集成在液位传感器的摆式支承中。
此外，根据本发明的一个特别优选的实施方式，还设置有分析处理单元，所述分析处理单元根据液体容器的倾斜和/或容器几何结构将借助液位传感器测量到的液位换算成液体容器不倾斜情况下的液位。
可以从说明书、附图和权利要求中得到本发明主题的其他优点和有利的构型。
附图说明
以下根据附图中示出的实施例来详细说明本发明。在附图中示出：
图1a、1b：在液体容器不倾斜的情况下(图1a)以及在液体容器倾斜的情况下(图1b)，根据本发明的测量装置的第一实施例的纵剖面，所述测量装置具有万向悬挂的电容式液位传感器；
图2：在液体容器倾斜的情况下，根据现有技术的具有刚性设置的电容式液位传感器的测量装置；
图3a、3b：在液体容器不倾斜的情况下(图3a)以及在液体容器倾斜的情况下(图3b)，根据本发明的测量装置的第二实施例的纵剖面，所述测量装置具有万向悬挂的超声波液位传感器；
图4：在液体容器倾斜的情况下，根据现有技术的具有刚性设置的超声波液位传感器的测量装置；
图5：在液体容器不倾斜的情况下，根据本发明的测量装置的第三实施例的纵剖面，所述测量装置具有悬挂在球节上的液位传感器；以及
图6：在液体容器不倾斜的情况下，根据本发明的测量装置的第四实施例的纵剖面，所述测量装置具有悬挂在缆索上的液位传感器。
具体实施方式
在附图中，不同实施例的彼此相应的部件符合目的地设有相同的附图标记。
所有附图均示出应理解为示例的结合——测量装置/支承。分别示出的测量装置和支承可以任意地彼此组合。
在附图中示出了整体上以10表示的用于测量置于液体容器14中的液体16的液位12的装置。液体容器14具有顶盖区段18，在所述顶盖区段18的大致中心设置有液位传感器20。
在图1中示出的实施例中，液位传感器20被构造为电容式传感器，所述电容式传感器在其上端部处借助于万向接头或十字接头22围绕两个彼此呈直角延伸的、水平的旋转轴24、26摆动地支承或悬挂。液体容器14在图1a中在其水平的中立位置(Neutralstellung)中示出，而在图1b在与之相对的倾斜位置中示出。通过万向悬挂装置，液位传感器20由于其重量以其纵轴28始终在重力方向30上定向并且因此以其设置在下端部上的电容式测量区段32始终与液体表面34呈直角地浸入到液体16中。即，液位传感器20与液体容器14的倾斜无关地始终相同地、即呈直角地浸入到液体16中，从而与液体容器14的相应倾斜无关地始终存在相同的测量条件。液位传感器20产生取决于液位12的测量信号，所述测量信号由与液位传感器20相连接的分析处理单元36分析处理。
在具有复杂的内部几何结构的液体容器中，在液体容器14上还可以附加地设置有用于校正借助液位传感器20测量到的液位的倾斜测量传感器38。如用虚线表明的那样，倾斜测量传感器38可以直接集成地设置在万向接头22中并且与万向接头22一起有利地形成一个结构单元。随后，分析处理单元36在考虑倾斜测量传感器36的倾斜信号以及容器几何结构的情况下将借助液位传感器20测量到的液位12换算成液体容器14不倾斜的情况下的液位。
与此相对，图2示出根据现有技术的具有刚性地设置在液体容器14的顶盖区段18上的电容式液位传感器20的测量装置100。仅仅在液体容器14的水平中立位置中，液位传感器20以其纵轴28或者其测量区段32与液体表面34呈直角地、即垂直地浸入到液体16中。如果液体容器14相反如图2中那样相对于水平线是倾斜的，则液位传感器20相对于垂直线30倾斜相应的倾斜角度地浸入到液体16中，这意味着测量条件发生变化并且因此可能导致测量误差。
在图3中示出的测量装置10中，借助于被构造为超声波传感器的液位传感器20进行液位12的测量，所述液位传感器20通过旋转-摆动轴承40围绕两个旋转轴42、44摆动地支承或悬挂。旋转-摆动轴承40由支架46构成，所述支架46围绕在图3a中垂直定向的第一旋转轴42可自由旋转地被支承，并且在所述支架46上超声波传感器20又围绕在图3a中水平定向的第二旋转轴44可偏转地被支承。在所示的实施例中，支架46具有轴元件48，所述轴元件48在液体容器14的顶盖区段18上围绕第一旋转轴44可自由旋转地被支承，并且超声波传感器20在这里被叉状构造的支架46的两个叉形臂46a之间围绕第二旋转轴42可摆动地被支承。液体容器14在图3a中在其水平的中立位置中示出，而在图3b中在相对的倾斜位置中示出。通过旋转-摆动轴承40，液位传感器20由于其重量以其超声波测量方向50始终在重力方向30上并且与液体表面34呈直角地定向。与图1不同，这里倾斜测量传感器38作为分离的传感器设置在液体容器14上。替换地，液位传感器20可以被构造为光学传感器。
与此相对，图4示出根据现有技术的具有刚性地设置在液体容器14的顶盖区段18上的超声波传感器20的测量装置101。仅仅在液体容器14的水平的中立位置中，超声波传感器20以其超声波测量方向50在重力方向30上并且与液体表面34呈直角地定向。如果液体容器14相反如图4中那样相对于水平线是倾斜的，则超声波测量方向50相对于垂直线30倾斜相应的倾斜角度，这意味着测量条件发生变化并且因此可能导致测量误差。
在图5中示出的测量装置10中，液位传感器20被构造为具有浮子52的机械传感器，所述浮子52可在导向杆54上移动。导向杆54通过球节(球-窝容纳装置)56各处自由摆动地固定在液体容器14的顶盖区段18上。由此，液位传感器20由于其重量以其导向杆54始终在重力方向30上并且与液体表面34呈直角地定向，而浮子52始终全面积地浮在液体表面34上。
在图6中示出的测量装置10中，液位传感器20例如像图1中那样被构造为电容式传感器并且通过缆索悬挂装置58悬挂在液体容器14的顶盖区段18上。由此，液位传感器20以其纵轴28或其测量区段32始终在重力方向30上并且与液体表面34呈直角地定向。

Claims (8)

1.用于测量一液体容器(14)中的液位(12)的装置(10)，具有一固定在所述液体容器(14)中的液位传感器(20)，
其特征在于，
所述液位传感器(20)围绕至少一个旋转轴(24；26，42，44)、尤其是摆式地支承在所述液体容器(14)上。
2.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所述液位传感器(20)尤其是通过一万向接头(22)或者一组合的旋转-摆动轴承(40)围绕两个旋转轴(24，26；42，44)摆动式地支承在所述液体容器(14)上。
3.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所述液位传感器(20)各处摆式地支承在所述液体容器(14)上，尤其是通过一球节(56)或者一缆索悬挂装置(58)摆式地支承在所述液体容器(14)上。
4.根据以上权利要求中任一项所述的测量装置，其特征在于，所述液位传感器(20)被设置用于非接触的液位测量并且尤其被构造为超声波传感器或光学传感器。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的测量装置，其特征在于，所述液位传感器(20)被设置用于接触测量并且尤其被构造为电容式传感器或者具有浮子(52)的机械传感器。
6.根据以上权利要求中任一项所述的测量装置，其特征在于，在所述液体容器(14)上或者在一与所述液体容器(14)相连接的部件上设置有一倾斜测量传感器(38)，用于校正借助所述液位传感器(20)测量到的液位(12)。
7.根据权利要求6所述的测量装置，其特征在于，所述倾斜测量传感器(38)集成在所述液位传感器(20)的支承中。
8.根据以上权利要求中任一项所述的测量装置，其特征在于一分析处理单元(36)，所述分析处理单元(36)根据所述液体容器(14)的倾斜和/或容器几何结构将借助所述液位传感器(20)测量到的所述液位(12)换算成在所述液体容器(14)不倾斜的情况下的液位(12)。
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