CN105222860A - 用于利用超声波传感器测量容器中的液体的液位的装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于利用超声波传感器测量容器中的液体的液位的装置，其中，超声波传感器关联有带有至少一个前腔的减震杯，其中，前腔具有至少一个外环和内环，其中，内环布置在外环内，内环的顶部具有不同的高度。该顶部具有最低点和最高点。内环在顶部的区域中具有与外环的通风连接。在内环于外环之间的通风连接在内环的最高点处。此外，外环的顶部具有不同的高度并且具有最低点和最高点。在外环的最高点处设置有通风孔。

Description

用于利用超声波传感器测量容器中的液体的液位的装置

技术领域

本发明涉及一种用于利用超声波传感器测量在容器中的液体的液位的装置，其中，超声波传感器关联有具有至少一个前腔(Vorkammer)的减震杯(Daempfungsbecher)，其中，前腔具有至少一个外环和内环，其中，内环布置在外环内。

背景技术

由文件WO2008/009277A1中已知一种用于测量容器中的液体的液位的这种类型的装置。在此尤其涉及用于容纳发动机油的容器。为了测定发动机中的油位，使用超声波传感器。其发出声波，声波在两个介质之间、这里在气体与油之间的分界面处被反射并且又被超声波传感器接收。然后可由所检测的声波的行进时间来测定液体存在的容器中的液位。然而尤其在机动车中对于处于运行中的发动机，非常难以甚至完全不能测定油的液位，因为油剧烈起泡并且声波在油中的气泡处被反射。所探测的值因此有很大偏差。为了能够进行可评估的测量，在介质气体与油之间需要明确的分界面。为了实现这，超声波传感器关联有所谓的减震杯。在该减震杯(其包围超声波传感器的测量段)内，待测量的液体被平静且仅通过减震杯至容器的较小的开口与容器相连接。由于减震杯至容器的较小的开口，较少气泡到达减震杯中。在此，在减震杯中的填充水平相应于在减震杯之外的液位，然而在此波动(其例如由于加速或弯道行驶被产生)延迟。在文件EP2366984B1和WO2008/009277A1中，减震杯还关联有前体积或前腔。这些前体积用于使待测量的液体、例如起泡的油除气，使得相对无气泡的液体流入减震杯的测量段中。在此，在前腔中布置有偏转元件，其影响在前腔中液体的流动。由此尤其应实现比较缓慢的流动，使得液体在前腔中保留比较长的时间并且存在除去气泡的可能性。

发明内容

本发明目的在于提供一种开头所提及的类型的装置，其特别好地利用现有的结构空间并且由此还可制造得特别小。

该目的的实现方案利用具有权利要求1的特征的装置实现。在从属权利要求中说明了本发明的有利的改进方案。

在用于利用超声波传感器测量容器中的液位的装置中，其中，超声波传感器关联有带有至少一个前腔的减震杯，其中，前腔具有至少一个外环和内环，其中，内环布置在外环内，根据本发明重要地设置成，内环和外环通过至少一个竖直的槽相连接，该槽在内环的高度的至少50%上延伸。由此提供在内环与外环之间的特别好的连接，从而在此实现特别可靠的液体交换。尽管如此，通过内环和外环的所提供的结构可保证油在前腔的结构中比较长的停留时间，从而可使液体、尤其油在前腔中被除气。

在此，槽构造成使得内环的上端部区域尤其也被槽包括，从而槽同时还建立从内环至外环的通风连接。原则上可能的是，槽被中断或者不构造在整个高度上。然而优选地，竖直的槽连续地在内环的整个高度上延伸。由此实现在环之间良好的液体交换，尤其提供一种液体可流过的连续的结构。优选地，前腔具有到外环中的入口(Zulauf)。槽的宽度大约相应于入口的宽度、也就是说具有入口的宽度的三分之一至三倍的宽度。优选地，槽的宽度处于入口的宽度的一半与入口的宽度的二倍之间。同样地或备选地，槽的宽度相应于到测量段中的入口的宽度。带宽在此也处于到测量段的入口的宽度的三分之一直至到测量段的入口的宽度的三倍之间。优选地，其处于到测量段的入口的宽度的0.75倍至1.5倍之间。

在特别优选的实施形式中，减震杯设计成使得内环的顶部(Decke)具有不同的高度并且在此具有最低点和最高点，内环在顶部的区域中具有至外环的通风连接，在内环与外环之间的通风连接是在内环的最高点处，外环的顶部具有不同的高度并且在此具有最低点和最高点并且在外环的最高点处设置有通风孔。在此所说明的在内环与外环之间的通风连接在此优选地也通过根据本发明的在内环与外环之间的槽来实现。也可能与通风连接分离地布置槽、优选地布置在通风连接之下。

这样的装置具有简单的前体积结构，其提高了装置的效率。在前腔的尺寸相同的情况下，可实现特别好的平静化和除气。由于无死区体积的简单的且对称的结构，效率非常高。通过简单的对称的结构，也可能将通风结构集成在较小的结构空间中。

优选地，通风连接和通风孔彼此错位180°布置。总地来说，由此可实现液体通过前腔的比较长的路径并且同时保证可靠的通风。

在本发明的另一优选的设计方案中，前体积具有到外环中的入口。在此，外环的通风孔垂直地布置在入口之上。由此，挤入入口中的气泡可直接向上升并且直接通过通风孔被排出，而不再或在较长时间侵入前腔中。以类似的形式，前体积具有从外环到内环中的入口并且在内环和外环中的通风连接垂直地布置在入口之上。由此，在该部位处可能还存在的气泡同样可向上升并且从那里直接到达通风连接中。在那里，其然后可继续向外到达通风孔。

补充地，也可存在另外的从外、即从容器到外环中的入口。在优选的设计方案中，存在两个到外环中的相对而置的入口。此外那么也优选地可存在两个从外环到内环中的入口。其同样优选地彼此错位180°并且在此有利地相对于从外到外环中的入口错位90°。因此，那么也存在两个相对而置的从内环到测量段中的入口。其彼此相对而置、即错位180°并且相对于从外环到内环中的入口错位90°。到测量段中的入口那么即是在与从外到外环中的入口相同的取向上。原则上也可使用具有三个环、四个环或更多环的其它变体。

在本发明的另一优选的设计方案中，内环的顶部的高度构造成从最低点至最高点持续地上升。这尤其意味着，空气泡持续地沿着顶部向上到达通风孔，因为在到那的路径上没有障碍或较低的区段(其将耽误空气泡的上升)。以相同的形式，外环的顶部的高度构造成从最低点至最高点优选地持续上升。在此，该上升远离测量腔、即从内向外持续上升地实现，使得气泡和空气被向通风孔方向引导。

内环的顶部尤其大致展开相对于水平面倾斜的面。这样的几何结构可特别简单地制造。该几何结构即与通过柱体的斜的截面大致类似。那么，上剖切棱边(Schnittkante)形成环的顶部。轻微的展平(Abflachung)或偏差在此尤其在通风连接和通风孔的区域中是可能的。以相同的方式，外环的顶部大致展开相对于水平面倾斜的面。特别优选地，由内环的顶部展开的平面和由外环的顶部展开的平面相对于在其之间想象的水平面刚好在相反的取向上倾斜。通过镜像对称的构造方案和液体走向在两个方向上的可能性使结构空间高度减半。内环的最低点尤其优选地在俯视图中邻近外环的最高点。优选地，在内环的最高点与外环的最低点之间存在通风连接。优选地，在此布置槽。在此，其优选地与内环的最低点和外环的最高点刚好相对。

此外，本发明涉及一种发动机、尤其一种机动车发动机或者一种机动车，其特征分别在于，其具有上面所说明的装置。

附图说明

接下来根据在附图中示出的优选的实施例进一步来阐述本发明。其中：

图1显示了带有超声波传感器且带有减震杯的用于测量容器中的液位的装置的透视图；

图2显示了根据本发明的装置的剖视图；

图3显示了通过根据本发明的装置的前体积的横截面；

图4显示了对根据本发明的装置的第一变体的剖开的俯视图；

图5显示了对根据本发明的装置的第二变体的剖开的俯视图；

图6显示了根据本发明的装置的透视图；

图7显示了如图6的根据本发明的装置的相似的透视图，然而没有形成测量段的管；

图8显示了根据本发明的装置的透视图，在其中仅示出分界线，使得内环也可见；以及

图9从下面显示了根据本发明的装置的视图，然而没有底部区域和超声波传感器，使得减震杯的结构可见。

具体实施方式

在图1中示出了减震杯1，其在上部的区域中具有管2(测量段在其内部中伸延)并且其在下部的区域中具有前体积5。该下部的区域主要由外壁4和顶部6以及底部组成。在布置在管2中的测量段3的底部处存在超声波传感器，其发出超声波，超声波在测量段3中行进并且在待测量的液体、尤其油液与位于其之上的介质、尤其空气的分界面处被反射并且然后返回超声波传感器。然后可从信号的行进时间计算液位。

在图2中示出了通过减震杯1的横截面。测量段3在管2中伸延，这里未示出的超声波传感器布置在测量段3的底部处。在此，前体积5由内环8和外环7构成。其由外壁4和内壁9构成。在根据图2的视图中可辨识出用于液体从容器进入前腔5中的入口10。其首先引导到外环7中。入口10大致是通过外壁4的缺口。其位于底部附近、尤其直接邻近减震杯1的底部。然后，液体可通过入口11从外环7进入内环8中。入口11相对于入口10错位至少90°、优选地由此如在此所示错位180°。液体然后可从内环8通过入口12到达测量段3中。到测量段3中的入口相对于入口11错位至少90°、然而优选地由此如在此所示错位180°。通过入口10、11和12的该布置来保证，液体在前腔5中经过尽可能长的路径并且在此被平静和除气，从而在液体中有尽可能少的空气泡(超声波在其处可被反射并且由此将干扰测量结果)。在右边的区域中示出，这里到内环中的入口11和通风连接17通过连续的槽23相互连接。该连续的槽23连接内环8和外环7。在此，槽23与到外环中的入口10相对地布置。从图中，通过绘出的线还得出内环8和外环7的顶部的持续上升的构造。由此保证，在前腔5中被除气的气泡可沿着相应的腔的顶部滑动并且最终可在外环7的最高的通风孔中离开。

在图3中示出了通过前腔5的横截面。相同的部件以相同的附图标记表示。前腔5主要由外壁4和内壁9(其在此作为同心的圆围绕管2)来构造。在外壁4中存在入口10，液体通过其从容器进入减震杯、尤其减震杯的前体积5中。液体然后行进通过外环7直至相对于入口10错位180°布置的入口11(液体通过其从外环7到达内环8中)。在内环中，液体行进直至入口12(液体通过其从内环8到达测量段3中)。为了在此构造特别有利的流动，在外环7中布置有两个偏转元件13。在内环8中布置有两个偏转元件14。在每个环中，可布置有一个、两个、三个或更多个偏转元件。在所示出的实施例中，在每个环中布置有两个偏转元件。偏转元件在此分别邻接内壁9布置，使得分别在外侧处留有通流区域。内环8中的偏转元件13、14关于内壁9相对于外环7中的偏转元件13镜像对称地布置和构造。这两个布置在环中的偏转元件相对于入口10对称地布置并且相对于其分别以90°或更小、优选地大约40°至50°的角度来布置。

在图4中示出对根据本发明的装置的第一变体的剖开的俯视图。该截面在前体积5的区域中、在那里尤其在底部区域中伸延，使得在那里布置在底部区域中的入口可见。液体通过入口10进入外壁4中。液体然后进入外环7中并且在箭头方向上在该外环7中流动并且然后可通过入口11从外环7进入内环8中。在此，入口11相对于入口10错位180°，从而需要通过外环7的最大路程以将液体带到内环8中。在内环8中存在从内环8至测量段3的入口12。其相对于入口11同样错位180°。入口10和入口12因此是在相同的取向中、然而通过在那里闭合的内壁9分离。

在图5中示出根据本发明的减震杯的第二变体。其大部分与根据图4的变体一致。然而设置有两个入口10、两个入口11和两个入口12。这两个入口10和这两个入口12彼此分别错位180°布置。入口11相对于入口10和入口12错位90°布置。

在图6和7中示出具有前体积5的减震杯1的透视图。相同的部件以相同的参考标号表示。在图6中在中间部分中示出管2，其包含测量段3。在图7中未示出该管2，使得带有其顶部15的内环8更好地可见。前腔具有外壁4。就布置在外壁4后面的外环7的上终端(Abschluss)由外环7的顶部16形成。在外环8内布置内环7，其围绕管2。内环8的上终端由内环8的顶部15形成。外环7的顶部16具有不同的高度并且尤其具有最低点20和最高点21。最高点21竖直地布置在这里不可见的入口10之上，入口10刚好处于最高点21之下、然而在前腔5的底部区域中。倘若气泡在那里进入，则其上升并且到达最高点21并且然后通过布置在那里的通风孔22出来。相应于图4和图5，液体首先流过外环7并且然后通过入口11进入内环8中。在外环7中被除气的气泡上升并且然后沿着外环7的顶部16被引导至通风孔22并且在那里离开前腔5。这是可能的，因为从外环7的顶部16的每个点出来实现持续上升至最高点21。气泡在那里从通风孔22出来。在内环8中产生的气泡上升并且然后沿着内环8的顶部15行进至其最高点19。内环8的顶部15同样构造有持续的倾斜，从而气泡可沿着顶部15上升，而不留在障碍处。在顶部15的最高点19处存在至外环8的通风连接17，从而气泡在那里可过渡到外环8中并且然后沿着外环7的顶部16到达通风孔22。到内环8中的入口11位于通风连接17和内环8的最高点19之下，从而在那里出现的气泡可直接上升至该最高点19。

在图8中示出了带有测量段3的减震杯1的透视图，其中，减震杯1在此由内环8和外环7形成。则获利仅示出了线，使得外环7和内环8以及测量段3可见。进入的油从装置或容器(在其中容纳油且在其中布置该装置)中出来，通过入口10进入外环7中。在外环7中在此布置有偏转元件13，其布置在入口10两侧。其在此在外环7的高度的大约60%至90%上延伸。在下部区域中其特别宽并且向上在宽度中减小，使得在该高度中也得到流动的均匀化并且由此特别好地利用了减震杯1、尤其外环7的结构空间。油或液体对称地从入口10在外环7的两侧流出并且围绕其流动并且然后可在相对侧上流过槽23，其这里在内环8和外环7的整个高度上在该部位处延伸并且在此典型地从布置在下部的到内环中的入口11延伸直至在内环8的上端处的通风连接17或者说代替这两个元件。然后，液体在内环8中流动。在那里在此同样布置有偏转元件14。其与偏转元件13刚好相对布置并且布置在到测量段3中的入口12两侧。在此，偏转元件14的高度在偏转元件14所布置在的部位处也相应于内环8的高度的大约50%至80%的高度。内环8的顶部15相对于水平线倾斜。同样，外环7的顶部16相对于水平线倾斜。顶部15和16在内环8的最高点19处或在外环7的最低点20处相遇。

在图9中从下面示出减震杯1的透视图。在此，利用箭头示出了通过到外环7中的入口10的液体的流。液体流经偏转元件13，其在此也在底部区域中最宽地来构造并且朝向上变窄。外轮廓构造成抛物线形或椭圆形。在环流内壁9(其将外环7与内环8分离)之后，油或液体通过槽23到达内环8中、在那里流过管2，以最终通过入口12进入测量段3中。

所有在前面的说明中和在权利要求中所提及的特征可以以任意选择与独立权利要求的特征组合。本发明的公开内容因此不限于所说明的或所要求保护的特征组合，而是所有在本发明的范围中合理的特征组合应被视为公开。

Claims (16)

1.一种用于利用超声波传感器测量在容器中的液体的液位的装置，其中，所述超声波传感器关联有带有至少一个前腔(5)的减震杯(1)，其中，所述前腔(5)具有至少一个外环(7)和内环(8)，其中，所述内环(8)布置在所述外环(7)内，其特征在于，所述内环(8)和所述外环(7)通过至少一个竖直的槽(23)相连接，所述槽在所述内环(7)的高度的至少50%上延伸。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，竖直的所述槽(23)连续地在所述内环(7)的整个高度上延伸。

3.根据权利要求1或2中任一项所述的装置，其特征在于，所述前腔(5)具有到所述外环中的入口(10)，并且所述槽(23)的宽度大约相应于所述入口(10)的宽度、也就是说具有所述入口(19)的宽度的三分之一至三倍的宽度。

4.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述内环(8)的顶部(15)具有不同的高度并且在此具有最低点(18)和最高点(19)，所述内环(8)在所述顶部(15)的区域中具有与所述外环(7)的通风连接(17)，在所述内环(8)与所述外环(7)之间的所述通风连接(17)是在所述内环(8)的最高点(19)处，所述外环(7)的顶部(16)具有不同的高度并且在此具有最低点(20)和最高点(21)，并且在所述外环(7)的最高点(21)处设置有通风孔(22)。

5.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述通风连接(17)和所述通风孔(22)彼此错位180°布置。

6.根据前述权利要求1或2中任一项所述的装置，其特征在于，所述前体积(5)具有到所述外环(7)中的入口(10)，并且所述外环(7)的通风孔(22)竖直地布置在所述入口(10)之上。

7.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述内环(8)的顶部(15)的高度构造成从所述最低点(18)至所述最高点(19)持续地上升。

8.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述外环(7)的顶部(16)的高度构造成从所述最低点(20)至所述最高点(21)持续地上升。

9.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述内环(8)的顶部(15)大致展开一平面，其相对于水平面有角度，所述外环(7)的顶部(16)大致展开一平面，其相对于水平面有角度，并且由所述内环(8)的顶部(15)展开的平面和所述外环(7)的顶部(16)展开的平面相对于水平面镜像对称地取向。

10.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述内环(8)的顶部(15)和所述外环(7)的顶部(16)以20°与30°之间的角度相对于水平线倾斜。

11.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述装置的轮廓关于通过到所述外环(7)中的入口(10)和到测量段(3)中的入口(12)的线镜像对称地来构造。

12.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述外环(7)具有两个入口。

13.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述装置具有内环(8)、外环(7)和另外的环。

14.一种减震杯(1)，其具有至少一个前腔(5)，其中，所述前腔(5)具有至少一个外环(7)和内环(8)，其中，所述内环(8)布置在所述外环(7)内并且其设置用于应用在根据前述权利要求中任一项所述的装置中，其特征在于，所述内环(8)和所述外环(7)通过至少一个竖直的槽(23)相连接，所述槽在所述内环(8)的高度的至少50%上延伸。

15.一种油润滑的发动机，其特征在于，所述发动机具有根据权利要求1至14中任一项所述的装置。

16.一种机动车，其特征在于，所述机动车具有根据权利要求1至14中任一项所述的装置(1)。