DE10003226A1

DE10003226A1 - Füllstandsmeßeinrichtung

Info

Publication number: DE10003226A1
Application number: DE2000103226
Authority: DE
Inventors: Carsten Spichalsky; Heiko Hippler
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2000-01-26
Filing date: 2000-01-26
Publication date: 2001-08-02

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Füllstandsmeßeinrichtung zum Erfassen des Füllstandes eines Mediums in einem Hohlkörper, mit einer Antenneneinrichtung zum Abstrahlen von elektromagnetischen Wellensignalen im Kurzwellenbereich, insbesondere Mikrowellenbereich, entlang einer Hauptstrahlrichtung, einer Einrichtung zum Einkoppeln von HF-Energie in Antenneneinrichtung sowie einer Empfangseinrichtung zum Empfangen der vom Medium reflektierten Wellensignale. DOLLAR A Es ist vorgesehen, daß der Antenneneinrichtung (18) eine Führung (24) zugeordnet ist, an deren einem Ende (32) die Antenneneinrichtung (18) angeordnet ist und deren anderes Ende (34) offen ist, wobei die Führung (28) in das Medium (12) eintaucht.

Description

Die Erfindung betrifft eine Füllstandsmeßeinrichtung zum Erfassen des Füllstandes eines Mediums in einem Hohlkörper mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Merkmalen.

Füllstandsmeßeinrichtungen der gattungsgemäßen Art sind bekannt. So ist beispielsweise in der DE 197 52 808 A1 eine Füllstandsmeß-Radareinrichtung beschrie ben, die eine Antenneneinrichtung zum Abstrahlen von elektromagnetischen Wellensignalen im Kurzwellenbereich, insbesondere im Mikrowellenbereich, entlang einer Hauptstrahlrichtung umfaßt. Diese Mikrowellensignale werden in eine Antenne, beispielsweise eine Stabantenne, eingekoppelt und in den Innenraum des das Medium aufweisenden Hohlkörpers eingestrahlt. Von dem Medium werden die Wellensignale reflektiert und von der Antenneneinrichtung empfangen. Durch eine Auswerteeinrichtung kann eine Laufzeitmessung der Wellensignale erfolgen, wobei die Laufzeit dem Füllstand des Mediums in dem Hohlkörper proportional ist.

Derartige Füllstandsmeßeinrichtungen werden beispielsweise zum Ermitteln des Füllstandes in Tankanlagen oder dergleichen eingesetzt. Sind die das Medium aufweisenden Hohlkörper bewegt, beispielsweise bei Kraftfahrzeugtanks, kommt es zu Schwankungen des Füllstandes. Diese Schwankungen des Füllstandes wirken sich auf die Füllstandsmessung aus und führen zu fehlerbehafteten Meßergebnissen. Ferner ist nachteilig, daß bei unregelmäßigen Hohlkörpern, die das Medium aufweisen, es innerhalb des Hohlkörpers zu Mehrfachreflexionen der Mikrowellensignale kommen kann, die ebenfalls zu einer Meßergebnisverfälschung beitragen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Füllstandsmeßeinrichtung der gattungsgemäßen Art zu schaffen, die einfach aufgebaut ist und die mit hoher Genauigkeit ein Füllstands-Meßergebnis liefert.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Füllstandsmeßeinrichtung mit den im Anspruch 1 genannten Merkmalen gelöst. Dadurch, daß der Antenneneinrichtung eine Führung zugeordnet ist, an deren einem Ende die Antenneneinrichtung angeordnet ist und deren anderes Ende offen ist, wobei die Führung in das Medium in den Hohlkörper eintaucht, wird vorteilhaft möglich, die Meßgenauigkeit der Füllstandsmeßeinrichtung zu erhöhen. Die Führung bildet einerseits eine definierte Reflexionsoberfläche für die Mikrowellensignale, so daß der Füllstand in der Führung, der dem Füllstand in dem Hohlkörper entspricht, ohne störende undefinierte Reflexionen der Mikrowellensignale er faßt werden kann. Ferner bildet die Führung gleichzeitig ein Dämpfungsmittel hinsichtlich der Schwankung des Füllstandes bei bewegten Hohlkörpern, beispielsweise bei Kraftfahrzeugtanks. Kurzzeitige, in Folge von einwirkenden Beschleunigungen auftretende Füllstandsschwankungen werden innerhalb der Führung nur gedämpft nachvollzogen, so daß die Füllstandshöhe in der Führung im wesentlichen dem mittleren, tatsächlichen Füllstand in dem Hohlkörper entspricht.

In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Führung ein Hohlleiter ist, der insbesondere aus einem dielektrischen Material besteht. Hierdurch läßt sich eine besonders gute Bündelung der abgestrahlten Mikrowellensignale erzielen.

Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den übrigen, in den Unteransprüchen genannten Merkmalen.

Die Erfindung wird nachfolgend in Ausführungsbeispielen anhand der zugehörigen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 schematisch die Anordnung einer Füllstandsmeßeinrichtung an einem Hohlkörper und

Fig. 2 ausschnittsweise eine abgenadelte Ausführungsform.

Die Figur zeigt einen Hohlkörper 10, beispielsweise einen Kraftstofftank eines Kraftfahrzeuges. Der Hohlkörper 10 nimmt ein Medium 12, hier Kraftstoff, auf, das eine bestimmte Füllstandshöhe 14 besitzt. Dem Hohlkörper 10 ist eine Füllstandsmeßeinrichtung 16 zugeordnet, die eine Antenneneinrichtung 18 zum Ab strahlen von elektromagnetischen Wellen im Mikrowellenbereich umfaßt. Die Antenneneinrichtung 18 ist beispielsweise von einer Stabantenne aus einem di elektrischen Material gebildet. Der Antenneneinrichtung 18 ist eine Einrichtung 20 zum Einkoppeln einer HF-Energie in die Antenneneinrichtung 18 zugeordnet. Die Einrichtung 20 ist mit einem Anschluß 22 versehen, der dem Heranführen einer Hochfrequenzenergie dient. Die Antenneneinrichtung 18 besitzt eine Hauptstrahlrichtung 24, die im wesentlichen in Richtung eines Grundes 26 des Hohlkörpers 10 verläuft. Der Antenneneinrichtung 18 ist eine Führung 28 zugeordnet, die aus einem im wesentlichen zylinderförmig ausgebildeten Hohlleiter 30 besteht. Der Hohlleiter 30 besteht aus einem dielektrischen Material, beispielsweise einem Kunststoff. Die Materialwahl des Hohlleiters 30 ist so gewählt, daß dieses resistent gegenüber dem Medium 12, also beispielsweise dem Kraftstoff, ist. Die Antenneneinrichtung 18 ragt an dem einen Ende 32 in den Hohlleiter 30 ein. Das andere Ende 34 des Hohlleiters 30 ist offen und befindet sich in unmittelbarer Nähe des Grundes 26. Zwischen Grund 26 und Öffnung 34 verbleibt ein Spalt 36, der den ungehinderten Austausch des Mediums 12 zwischen dem Innenraum 38 des Hohlkörpers 10 und einem Innenraum 40 des Hohlleiters 30 gestattet.

Die in der Figur dargestellte Füllstandsmeßeinrichtung 16 zeigt folgende Funktion:

Die allgemeine Funktion von auf der Abstrahlung und dem Empfang von elektromagnetischen Wellen, insbesondere Mikrowellen, basierenden Füllstandsmeßeinrichtungen ist bekannt, so daß im Rahmen der vorliegenden Beschreibung hierauf nicht näher eingegangen werden soll. Mittels der Füllstandsmeßeinrichtung werden die Mikrowellensignale in Hauptstrahlrichtung 24 inner halb der Führung 28 abgestrahlt. Diese Mikrowellensignale treffen in Füllstandshöhe 14 auf das Medium 12 und zwar innerhalb des Innenraumes 40 der Führung 28. Aufgrund physikalischer Gesetzmäßigkeiten tritt zwischen den Füllständen im Innenraum 38 und im Innenraum 40 ein Ausgleich statt, so daß der Füllstand 14 im Innenraum 40 dem Füllstand 14 im Innenraum 38 entspricht. Die Mikrowellensignale werden von der Oberfläche des Mediums 12, die der Füllstandshöhe 14 entspricht, reflektiert und über die Antenneneinrichtung 18 empfangen und einer weiteren Verarbeitung, insbesondere einer Laufzeitermittlung zwischen abgestrahlten und empfangenen Mikrowellensignalen, unterzogen. Die hierbei ermittelte Laufzeit ist ein Maß für die Füllstandshöhe 14 und somit bei bekannten geometrischen Abmessungen des Hohlkörpers 10 für die sich im Hohlkörper 10 befindende Menge des Mediums 12.

Durch die Führung 28 wird eine unkontrollierte Reflexion der Mikrowellenstrahlung verhindert, so daß eine sehr exakte Ermittlung der Füllstandshöhe 14 möglich ist. Ferner führt eine auf den Hohlkörper 10 einwirkende kurzzeitige Beschleunigung, beispielsweise beim Betrieb eines Kraftfahrzeuges, zu Füllstandsschwankungen des Mediums 12. Diese kurzzeitigen Schwankungen des Füllstandes 14 setzen aufgrund innerhalb der Führung 28 wirkender Kapillarwirkungen zeitverzögert ein. Somit wird die momentane Schwankung des Füllstandes 14 im Hohlkörper 10 innerhalb der Führung 28 gedämpft, wobei die Füllstandshöhe innerhalb der Führung 28 der mittleren tatsächlichen Füllstandshöhe innerhalb des Hohlkörpers 10 entspricht. Aufgrund dieser Dämpfung der Schwankungen des Füllstandes 14 ist innerhalb der Führung 28 eine genauere Messung des Füllstandes 14 möglich, da die momentane Messung die momentanen Schwankungen des Füllstandes 14 nur gedämpft erfaßt. Das von der Füllstandsmeßeinrichtung 16 gelieferte Signal ist somit nur mit einem geringen Fehler behaftet.

Fig. 2 zeigt eine weitere Ausführungsvariante, wobei gleiche Teile wie in Fig. 1 mit gleichen Bezugszeichen versehen und nicht nochmals erläutert sind. Hierbei ist andere Form des Hohlkörpers dargestellt, wie er beispielsweise typischerweise in Kraftfahrzeu gen als Kraftstofftank Verwendung findet. Die Form des Kraftstofftankes ist hierbei den konstruktiven Gegebenheiten des Kraftfahrzeuges angepaßt. Um auch dort eine exakte Füllstandsmessung durchführen zu können, ist vorgesehen, daß die Führung 24 unter ei nem Winkel α zu einer gedachten Lotrechten 42 verläuft. Das Ende 34 der Führung 28 ist hierbei in Nähe des Grundes 26, und zwar am tiefsten Punkt des Hohlkörpers 10 unter Freilassung des Spaltes 36 angeordnet. Somit kann auch bei derart zerklüfteten Hohlkörpern 10 eine sichere Messung des Füllstandes 14 erfolgen.

Claims

1. Füllstandsmeßeinrichtung zum Erfassen des Füllstandes eines Mediums in einem Hohlkörper, mit einer Antenneneinrichtung zum Abstrahlen von elektromagne tischen Wellensignalen im Kurzwellenbereich, insbesondere Mikrowellenbereich, entlang einer Hauptstrahlrichtung, einer Einrichtung zum Einkoppeln von HF- Energie in Antenneneinrichtung sowie einer Empfangseinrichtung zum Empfangen der vom Medium reflektierten Wellensignale, dadurch gekennzeichnet, daß der Antenneneinrichtung (18) eine Führung (24) zugeordnet ist, an deren einem Ende (32) die Antenneneinrichtung (18) angeordnet ist und deren anderes Ende (34) offen ist, wobei die Führung (28) in das Medium (12) eintaucht.

2. Füllstandsmeßeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Führung (28) ein Hohlleiter (30) ist.

3. Füllstandsmeßeinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlleiter (30) aus einem dielektrischen Material besteht.

4. Füllstandsmeßeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptstrahlrichtung (24) der Antennenrichtung (18) in Richtung eines Grundes (26) des Hohlkörpers (10) verläuft.

5. Füllstandsmeßeinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptstrahlrichtung (24) lotrecht ist.

6. Füllstandsmeßeinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptstrahlrichtung (24) mit einem Winkel (a) zu einer Lotrechten (42) verläuft.

7. Füllstandsmeßeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Ende (34) der Hauptstrahlrichtung (24) unter Freilas sung eines Spaltes (36) in unmittelbarer Nähe des Grundes (26) angeordnet ist.