CN109520663A - 用于检测介质压力的装置 - Google Patents

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Abstract

由现有技术已知，压力传感器与泵房一起被引入容器中且借助压力传感器推导出容器的填充高度。在若干应用中将压力传感器松散地配备给泵房，在其他应用中与泵房连接。但是因为压力传感器的工作方式基于检测静态压力，而在泵脚的区域中由于泵转子引起的流动压力不是静态的，在泵运行期间测量数量失真。只有在断开泵的情况下在现有技术中的压力传感器才能提供正确的值。为了克服此缺陷，本发明提出，借助屏蔽件使压力传感器与动态压力影响分离且如此布置在容器中，使得该容器在此可在没有干扰流动状况的情况下检测压力。

Description

用于检测介质压力的装置
技术领域
本发明涉及用于检测容纳在容器中的可流动的介质内的介质压力的装置，该装置包括配备给屏蔽件或与其连接的压力传感器，其中，屏蔽件使压力传感器至少在一侧与例如在填充或排空容器时在介质中产生的涡流隔开。
背景技术
这种装置已经由DE 100 60 007 A1预知。在此涉及在燃料容器中的压力传感器，该压力传感器应检测燃料容器的填充高度并且通过屏蔽件受到保护以防在行驶的车辆中的颠簸运动。
由DE 102 26 523 A1还已知，在泵枪中布置压力管路，该压力管路在最小填充高度下具有进入输送容器的开口。由于在低于最小填充压力时的压力降，在此外置的压力传感器可至少在一定程度上推导出填充高度。
DE 36 39 455 A1涉及对液体和气体的全电子化填充高度测量，为此使用面式的压力指示器。
此外，在EP 1 391 612 B1中描述，借助为其中描述的泵房配备的压力传感器确定在压力传感器之上的液位高度。但是对此根据EP 1 391 612 B1的教导只是分别在泵的每次运行之后、而不是在其期间确定新的液位。
因此，压力传感器测量静态压力。为了测量容器的填充高度，通常尝试将压力传感器布置在容器的最低部位上，从而压力传感器可参考该最低部位确定填充高度。但是最低部位也特别有利地适用于将用于完全排空容器的泵布置在此处，例如在所谓的泵坑中。
如果此时将一个或多个泵枪引入容器且从压力传感器的紧邻周围中开始将介质从容器中泵出，压力传感器也布置在该容器上，则压力传感器不再能在对其适合的条件下即在静态压力下工作。而是压力传感器的测量结果由于介质的运动而严重失真。该效果可借助伯努利方程解释：
Pt＝P动态+P静态
如果断开泵，则流体静止且动态压力部分为零。在特殊情况下适用：
Pt＝P静态
而如果接通泵，则容器中的流体进行运动。因为产生的损耗最小，可在恒定的总压力Pt的基础上，而静态压力P静态在泵送过程中下降。如果此时如所述地进行填充高度测量，则由于静态压力的下降显示出有误差的填充高度。
尤其在容器中的填充高度应处于持续控制下的复杂系统中，这例如在压力测量引起具有例如对产品重要的和关键的介质的容器完全排空时会导致误报。
发明内容
在此基础上本发明的目的是提供用于检测容纳在容器中的可流动的介质的介质压力的装置，即使在泵送过程期间该介质压力也反馈由介质压力的静态部分得到的填充高度的正确测量值。
该目的通过根据权利要求1的特征的装置实现。这种装置的其他有利构造方式可由从属权利要求获得。
根据本发明规定，在压力传感器周围提供最大程度无流动的静态环境，从而可测量静态压力。对此使压力传感器与屏蔽件连接，其中在最简单的情况下，屏蔽件可为屏蔽板。屏蔽件可具有不同的形状和大小并且由不同材料制成，其中，也基本通过介质预先规定材料选择。对此主要方案是，屏蔽件选择得足够大，使得屏蔽件限定在容纳压力传感器的介质内的无流动区域。
以这种方式使压力传感器与包围其的流体隔离并且尽管压力传感器可能靠近泵脚但是至少最大程度地处于静态介质中。根据以多少、多高的壁区段包围压力传感器，可一定地影响静态压力占总压力的部分。但是有利地也可在屏蔽件中设置一个或多个贯通口，从而即使在屏蔽件大致完全地、例如杯状地包围压力传感器的情况下也可在该屏蔽件中将液位降低到屏蔽件的上棱边之下。对此，特别优选的构造方案是，屏蔽件上面敞开且在下部区域中具有补偿孔作为贯通口。
在本发明的特别优选的构造方案中，屏蔽件直接布置在泵枪上且与其壁部共同形成测量腔室，压力传感器容纳在该测量腔室中。为了尽可能紧邻容器最低部位，这在泵脚的区域中进行。
传感器数据被传输给数据处理单元，数据处理单元由压力传感器的原始数据确定填充高度且在需要时进行继续处理，即借助容器信息进行计算、与极限值进行比较并且将其计算结果传送给过程计算机或界面。
测量腔室的构造方案可通过不同的预设规定，有利地，压力传感器可完全地被测量腔室包围，从而压力传感器完全地处于测量腔室之内的至少近似纯静态压力的作用下。但是作为补充，可在外壁区段中设置贯通口，以便使在测量腔室之内的测量没有完全与容器脱离，而是允许介质穿过测量腔室。尤其在压力传感器之上应基本没有壳体部分，而是只有介质，从而可将需要测量的静态压力加载到压力传感器上。
压力传感器本身例如可借助线缆连接与数据处理单元连接。这种线缆连接可以一种方式用于为压力传感器供给电压，但是也可在相反方向上将压力传感器的传感器数据传输给数据处理单元。在这种配置中在将泵枪引入容器中时例如首先可将压力传感器插入测量腔室中，然后沿着泵枪将线缆引至数据处理单元。
在泵枪的另一构造方案中，线缆连接与泵枪直接固定连接且在沿着泵枪延伸的容纳部中从容器中引出。
对于泵房借助锁紧螺母与容器开口拧紧的情况，可通过这样集成到泵枪的侧面中而取消单独实施的从容器中引出的线缆连接。
但是可代替地或作为补充地，压力传感器也可具有呈电池或可重复充电的蓄电池的形式的蓄能器。在这种情况下，压力传感器直接从蓄能器中吸取能量以用于其运行并且还具有无线通信器、例如蓝牙或类似技术这样的无线电模块。在这种情况下以无线的方式将测量数据传输给数据处理单元，此时可取消线缆连接。
该实现方案可通过以下方式改进，即，为压力传感器配备用于供给电压的感应线圈。在其中通过为泵转子配备励磁磁体、尤其是永磁体从而感应出用于供给电压传感器以及用于使无线通信模块运行或用于给蓄能器充电的电压。通过由泵马达驱动泵转子旋转，以这种方式由泵转子带动压力传感器，但是无需单独的线缆引导部。
此外，压力传感器可在这种配置中以这种方式轻松识别出泵是否是激活的。这在压力传感器也可用于探测由于盗窃或泄露造成的不期望的取出时是重要的。如果填充高度改变，但是励磁磁体没有运动，则输出报警信号，该报警信号可通过数据处理单元评估和解析。如果在同一容器上运行多个泵，在此可再次调节另一泵是否在运行。如果不是这种情况，数据处理单元输出警报。
数据处理单元本身可以不同方式布置。因为在本发明中由于将数据处理单元配备给闭合系统，可分配给泵房、泵马达或容器。
在第一种情况下，其中数据处理单元与容器连接，这可基于一次分配而具有容器信息，例如通过读入容器的RFID芯片或通过存储在数据处理单元的只读存储器中。容器信息可包括如体积、填充高度这样的数据、必要时也包括对介质等的限制。因为数据处理单元直接留在容器上，数据处理单元不可轻易改变。如果此时数据处理单元获得压力传感器的传感器数据，则该数据处理单元可基于容器信息进行换算，例如在考虑介质的情况下从压力换算成填充高度且在另外考虑总体积的情况下从填充高度换算成填充量。尤其也可更好地判断上述泄漏。
而如果将数据处理单元例如基于与泵房或泵马达的连接仅暂时地配备给容器，则有利地读入容器信息。对此数据处理单元可具有用于读入容器信息的合适器件。
具体而言，该用于读入容器信息的器件可为用于近场通信的器件，通过该器件读取作用范围中的信息载体。对此例如涉及存储有容器信息的RFID芯片，并且该RFID芯片例如在泵房与容器连接时与RFID读取单元接合。对此不重要的是，RFID芯片是否直接存储所需的所有容器信息还是RFID芯片仅载有唯一的识别码，数据处理单元必要时在备份数据库的情况下可根据该识别码另外地获得容器信息。
最后有利的是，尤其在泄漏警报的情况下，可尽可能快速地识别且快速地发现容器。对此，压力传感器在需要时可具有用于地理定位例如用于三角测量或用于接收和发送GPS信号的器件。
附图说明
下面根据实施例详细产生前述发明。
其中示出：
图1示出了容器的横截面示意图以及无线的压力传感器，在容器中装入具有泵房的泵马达；以及
图2示出了根据图1的容器的横截面示意图以及有线的压力传感器。
附图标记列表
1 泵马达
2 容器
3 容器开口
4 介质
5 泵坑
6 RFID芯片
7 泵房
8 泵枪
9 具有叶轮的能旋转的轴
10 泵脚
11 测量腔室
12 贯通口
13 开放侧
14 压力传感器
15 线缆连接
16 励磁磁体
17 数据处理单元
18 RFID读取单元
具体实施方式
图1示出了用于容纳可流动的介质的容器2。容器2在上侧中间具有容器开口3，介质4可通过该容器开口从容器2中取出或引入容器。
在容器2中装入泵房7以及套接在其上的泵马达1并且在容器开口3中通过锁紧螺母拧紧。泵房7在此除了锁紧螺母还包括泵枪8，泵枪伸入容器2中直至容器2的最深点，该最深点例如构造成泵坑5。通过泵马达1的运行操作位于泵枪8中的泵转子9，并且介质4经由此处未详细示出的出口从容器中输出。
为了能确定在容器2中的填充高度，为泵枪8在泵脚10的区域中配备压力传感器14，压力传感器测量泵坑5的区域中的静态压力并且可从中推导出填充高度。压力传感器对此检测围绕泵脚的静态压力且将其传感器数据以无线方式经由蓝牙连接传输给数据处理单元17，数据处理单元布置在泵房7上。两个通信副对此具有一个通信界面，经由通信界面实现无线通信。通过此处未详细描述的电池为电压传感器14供给电压，电池经由未详细示出的感应线圈充电。在此励磁磁体16用作激励源，该励磁磁体配备给泵转子9并且基于其运动产生持续变化的磁场。
因为只有在泵转子静止不动时在压力传感器周围存在静态压力，压力传感器14容纳在测量腔室11中，测量腔室作为屏蔽件将介质4与压力传感器14分开。虽然测量腔室11具有上开放侧13并且在其下侧具有贯通口12，从而压力传感器14不是仅仅检测在测量腔室11之内的局部腔室压力，而是由此可使降低静态压力部分的动态压力部分保持得尽可能小且可使压力传感器14摆脱动态压力的作用。由此在泵转子9运行时也能可靠测量。
因为压力传感器14的传感器数据的评估需要关于容器2的其他知识，对于数据处理单元17的合适评估，该其他知识必须被提供。为此具有RFID读取单元18，该RFID读取单元与容器2的RFID芯片6共同作用且在将泵房7引入容器2中时可被读取。RFID芯片6存储容器2或其构造方式的唯一识别码，从而数据处理单元17可提供关于容器2的所有需要的容器信息。
图2示出了图1的变型方案，其中一方面将数据处理单元17直接配备给容器2，另一方面使数据处理单元17与压力传感器14经由线缆连接15通信。通过使数据处理单元17与容器固定连接，容器2的容器信息固定地存储在数据处理单元17中。例如在泵房7引入容器开口3时对容器数据的读入可由此取消。
而可在引入泵房7时建立至压力传感器14的线缆连接15，从而压力传感器14可经由线缆连接与数据处理单元17通信且从此处被供给电压。在需要时可将线缆连接15直接集成在泵枪8的侧面中，以便实现线缆连接15的限定的走向。
因此上述泵房如此配备压力传感器，使得也可在泵运行期间测量静态压力。这通过以下方式实现，即，使压力传感器容纳在测量腔室中且在此处防止介质的涡流。

Claims (13)

1.用于检测容纳在容器中的能够流动的介质(4)内的介质压力的装置，所述装置包括配备屏蔽件或与所述屏蔽件连接的压力传感器(14)，其中，所述屏蔽件使所述压力传感器(14)至少在一侧与在所述介质(4)中例如在填充或排空所述容器(2)时产生的涡流隔离，其特征在于，所述压力传感器(14)与外置的数据处理单元(17)通信以便评估传感器数据并且所述屏蔽件与容器泵的泵枪(8)在泵脚(10)的区域中连接且借助所述屏蔽件形成测量腔室(11)，所述压力传感器(14)容纳在所述测量腔室中。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述屏蔽件形成测量篮或测量腔室(11)，所述测量腔室在多个侧面包围所述压力传感器(14)。
3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述屏蔽件具有至少一个壁区段，所述壁区段穿过介质(4)能够穿过的至少一个贯通口(12)。
4.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述压力传感器(14)借助线缆连接(15)与所述数据处理单元(17)数据连接和/或通过所述线缆连接供给电压。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述线缆连接(15)集成在所述泵枪(8)的侧面中。
6.根据权利要求1至3中任一项所述的装置，其特征在于，所述压力传感器(14)具有蓄能器且经由无线通信连接与所述数据处理单元(17)数据连接。
7.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述压力传感器(14)具有用于供给压力的感应线圈，在所述感应线圈中借助与具有叶轮的在所述泵枪(8)中旋转的轴(9)连接的励磁磁体为所述压力传感器(14)的蓄能器感应供给电压和/或充电电压。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述压力传感器(14)在通过所述励磁磁体(16)激励的情况下将旋转的轴(9)的运行报告给所述数据处理单元(17)。
9.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述数据处理单元(17)与所述泵枪(8)或与外置的泵马达(1)连接且具有用于读入容器信息的器件，所述容器信息用于评估所述压力传感器(14)的传感器数据。
10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述用于读入容器信息的器件是近场通信单元，所述近场通信单元优选读取所述容器(2)的布置在所述容器开口的区域中的信息载体。
11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，作为近场通信单元使用RFID读取单元(18)，所述RFID读取单元读取RFID芯片(6)，容器信息存储在所述RFID芯片上。
12.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述数据处理单元(17)与所述容器(2)连接且具有用于评估所述压力传感器(14)的传感器数据的容器信息。
13.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，为所述压力传感器(14)和/或所述数据处理单元(17)配备用于地理定位的器件。
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