DE10109152B4

DE10109152B4 - Vorrichtung zur Füllstandsregelung von Flüssigkeitsbehältern

Info

Publication number: DE10109152B4
Application number: DE2001109152
Authority: DE
Inventors: Martin Dr. Florin; Werner Schmidt
Original assignee: ABERTAX INTERNAT RES AND DEV M; ABERTAX INTERNATIONAL RESEARCH AND DEVELOPMENT MALTA Ltd
Current assignee: ABERTAX INTERNAT RES AND DEV M; ABERTAX INTERNATIONAL RESEARCH AND DEVELOPMENT MALTA Ltd
Priority date: 2001-02-24
Filing date: 2001-02-24
Publication date: 2008-12-04
Anticipated expiration: 2021-02-25
Also published as: DE10109152A1

Abstract

Vorrichtung zur Regelung des Füllstandes in Behältern für Flüssigkeiten, insbesondere Batterien, Wasservorratsbehältern oder Wasserkästen von Toiletten, umfassend wenigstens eine an den Behälter angeschlossene Flüssigkeitsleitung mit einem elektromagnetischen Ventil, dem ein Pegelsensor zugeordnet ist, der über eine Signalleitung mit einer Einrichtung zur Betätigung des Ventils verbunden und dem eine elektronische Steuereinheit nachgeschaltet ist, wobei der Pegelsensor in Abhängigkeit vom Füllstand Signale abgibt, die über die Signalleitung als elektrische Steuersignale an die Betätigungseinrichtung gelangen, dadurch gekennzeichnet, daß der Pegelsensor (30) ein Kondensatorelement in Form eines kapazitiven Sensors ist, der an der Außenwand (28) des Behälters (10) angebracht ist, während das zweite Kondensatorelement durch die Flüssigkeit (12) im Behälter (10) gebildet wird.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Regelung des Füllstandes in Behältern für Flüssigkeiten, insbesondere Batterien, Wasservorratsbehältern oder Wasserkästen von Toiletten, nach dem Oberbegriff der Patentansprüche 1 und 3.
Bekannte Vorrichtungen werden beispielsweise in Batterie-Füllstopfen verwendet, etwa der Art, wie sie in der EP 0 201 535 B beschrieben und dargestellt sind. Der Pegelsensor ist dabei ein Schwimmer, der über ein Hebelgestänge mit Gelenken mit der Betätigungseinrichtung für das Ventil verbunden ist. Da diese Mechanik aus einer Vielzahl beweglicher Teile zusammengesetzt ist, treten im Laufe des Betriebes gelegentlich Störungen auf. Ferner ist die Mechanik einem üblichen Verschleiß und auch Abnutzungserscheinungen durch Korrosion unterworfen. Das Ventil mit seiner mechanischen Betätigungseinrichtung erlaubt üblicherweise nur ein Nachfüllen bis zu einem durch die Konstruktion vorgegebenen Füllstand. Fehlfunktionen der Ventile werden im allgemeinen erst durch Schadensfälle wie Überlaufen oder Füllversagen mit teilweise kostspieligen Folgeschäden wie Raumüberflutung oder Batteriezerstörung bemerkt.
Die erwähnten Probleme der Bewegungsübertragung mittels eines Gestänges vom Schwimmer zum Ventil sind vor allem bei Wasserkästen in Toiletten allgemein bekannt und bislang ungelöst.
Die DE 42 27 020 A1 betrifft eine Regenwasserzisterne mit einem Entnahmepuffer, in dem ein Schwimmerschalter zur Steuerung der Trinkwasserzufuhr durch eine Leitung gewährleistet werden soll. Hierzu ist in die Trinkwasserleitung ein Zulaufpuffer mit einem Schwimmerschalter eingesetzt, dem ein Magnetventil vorgeschaltet und ein Magnetventil nachgeschaltet sind. Die Magnetventile werden über die zentrale Steuerung betätigt.
Die DE 32 36 291 A1 zeigt und beschreibt eine Vorrichtung zum Erfassen und Auswerten des Füllzustandes in Behältern, insbesondere zur Aufnahme von Flüssigwaschmitteln in Waschmaschinen. An der Außenseite des Behälters sind zwei Kupferfolien befestigt, die über Leitungen mit einer Auswerteschaltung verbunden sind. Die beiden in Reihe geschalteten Kupferfolien wirken als kapazitive Glieder in einem Hochfrequenz-Schaltkreis.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs angegebenen Gattung zur Verfügung zu stellen, die von der bisher üblichen und erläuterten Mechanik keinen Gebrauch mehr macht, um eine einfache und störsichere Betätigung des Ventils zu gewährleisten.
Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus den Merkmalen der nebengeordneten Ansprüche 1 und 3. Der kapazitive Pegelsensor ist über eine Signalleitung mit der Betätigungseinrichtung des Ventils verbunden. Diese Signalleitung tritt an die Stelle der bisher bei Wasserkästen, Batteriezellen oder dergleichen verwendeten, mechanischen Betätigungseinrichtung. Die vom Pegelsensor aufgenommenen Meßwerte können in der nachgeschalteten Steuereinheit in elektrische Steuersignale umgewandelt werden, die dann über die Signalleitung an die Betätigungseinrichtung gelangen. Dies gestattet es, eine funktionale Trennung zwischen der Füllstandsermittlung durch den Pegelsensor, der Ventilsteuerung und der Betätigungseinrichtung des Ventils durch eine räumlich abgesetzte Überwachung der Ventilfunktionen vorzusehen, die im Bedarfsfall auch als zentrale Überwachungseinrichtung ausgebildet sein kann, über welche eine Vielzahl von Ventilen geregelt werden kann.
Es ist von besonderem Vorteil, daß der Pegelsensor ein kapazitiver Sensor ist, der an der Außenwand des Behälters angebracht sein kann. Hierbei handelt es sich um einen Sensor, wie er in der deutschen Patentanmeldung DE 100 63 557 A der Anmelderin beschrieben und dargestellt ist, gemäß welcher das zweite Kondensatorelement durch die Flüssigkeit in Behälter gebildet wird.
Die Erfindung gestattet es, den Pegelsensor räumlich vom Ventil an einer geeigneten Stelle des Behälters anzubringen oder alternativ das Ventil mit dem Pegelsensor in einem Bauteil zu vereinigen, beispielsweise im Fall eines Batterie-Füllstopfens, bei dem der Pegelsensor und das Ventil gemeinsam im Stopfen untergebracht sind.
Bevorzugte Anwendungsmöglichkeiten für die Vorrichtung gemäß der Erfindung sind, wie bereits erwähnt, Batterien und deren Füllstopfen, daneben aber auch Wasserkästen für Toiletten oder Wasservorratsbehälter, die in heißen Ländern vielfach auf Dächern angebracht und dort vorgeschrieben sind. In den beiden zuletzt genannten Fällen – Wasserkästen von Toiletten und Wasservorratsbehälter – sind insgesamt zwei Flüssigkeitsleitungen vorgesehen, die mit jeweils einem Ventil gemäß der Erfindung ausgestattet sind, nämlich eine Zulaufleitung zum Nachfüllen des Wassers und eine Ablaufleitung für die Abgabe des Wassers.
Die Erfindung ist nachstehend an drei Ausführungsbeispielen erläutert, die in der Zeichnung dargestellt sind. Es zeigen:
1 die schematische Darstellung einer Batterie mit einer Vorrichtung gemäß der Erfindung,
2 die schematische Darstellung eines Batterie-Füllstopfens und
3 die schematische Darstellung eines Wasserkastens für eine Toilette.
1 zeigt schematisch einen Behälter 10, der als Gehäuse für eine Batterie ausgebildet ist und Flüssigkeit 12 (Elektrolyt) aufnimmt. Im Deckel 14 des Behälters 10 ist eine Flüssigkeitsleitung 16 vorgesehen, die für die Zufuhr 18 von Flüssigkeit (destilliertes Wasser) in den Behälter 10 dient, wenn darin der Pegel unter eine vorgeschriebene Mindesthöhe h abgesunken ist.
In einem erweiterten Abschnitt 20 der Flüssigkeitsleitung 16 ist ein Ventil 22 angeordnet, das von einer Betätigungseinrichtung 24 gesteuert wird. Im dargestellten Ausführungsbeispiel hat die Betätigungseinrichtung 24 eine elektromagnetische Funktionsweise, so daß zur Steuerung eine elektrische Signalleitung 26 dient.
An einer Außwand 28 des Behälters 10 ist ein kapazitiver Pegelsensor 30 angebracht, wie in der deutschen Patentanmeldung DE 100 63 557 A1 beschrieben ist, wobei das zweite Kondensatorelement durch die Flüssigkeit 12 gebildet wird. Dieser Pegelsensor 30 misst ständig die Höhe h der Flüssigkeit 12 im Behälter 10 und gibt dann, wenn eine vorgeschriebene Mindesthöhe unterschritten wird, ein elektrisches Signal an eine elektronische Steuereinheit 32 ab, die ebenfalls außerhalb des Behälters 10 angebracht ist. Zur Stromversorgung sowohl der Steuereinheit 32 als auch des Pegelsensors 30 dient eine Spannungsquelle 34.
Wenn der Pegelsensor 30 aufgrund des unter die Mindesthöhe h abgesunkenen Niveaus der Flüssigkeit 12 im Behälter 10 ein Signal abgibt, das von der Steuereinheit 32 über die Signalleitung 26 an die elektromagnetische Betätigungseinrichtung 24 weitergegeben wird, hat dies zur Folge, daß das Ventil 22 in die in 1 gezeigte Öffnungsstellung angehoben wird, so daß über die Flüssigkeitsleitung 16 Flüssigkeit in Richtung der eingezeichneten Pfeile in den Behälter 10 zugeführt wird. Sobald der vorgeschriebene Pegelstand wieder erreicht ist, erhält die Betätigungseinrichtung 24 vom Pegelsensor 30 und über die Steuereinheit 32 ein Steuersignal, so daß das Ventil 22 wieder geschlossen wird.
2 zeigt eine Variante der 1 mit einem Batterie-Füllstopfen 36, der auf einen Behälter 10 einer Fahrzeugbatterie oder dergleichen aufgesetzt ist. In dem Füllstopfen 36 ist die Flüssigkeitsleitung 16 untergebracht, die in dem erweiterten Abschnitt 20 das Ventil 22 mit seiner Betätigungseinrichtung 24 aufnimmt. Die Betätigungseinrichtung 24 ist über die Signalleitung 26 mit einer elektronischen Steuereinheit 32 verbunden, welche ebenfalls in dem Füllstopfen 36 untergebracht ist. Die von der Spannungsquelle 34 versorgte Steuereinheit 32 ist mit einem Pegelsensor 30 verbunden, der hier in die Flüssigkeit 12 des Behälters 10 eintaucht.
Die Funktion dieser Vorrichtung entspricht der Wirkungsweise der anhand der 1 erläuterten Vorrichtung.
Im Ausführungsbeispiel der 3 ist der Behälter 10 ein Wasserkasten für eine Toilette, der mit Wasser als Flüssigkeit 12 gefüllt ist. Auf dem Deckel 14 des Behälters 10 ist die elektronische Steuereinheit 32 mit Spannungsquelle 34 angebracht, die über eine Leitung 38 mit dem Pegelsensor 30 verbunden ist, welcher auch hier an der Außenwand 28 des Behälters 10 befestigt ist.
Die Flüssigkeitsleitung 16 für die Zufuhr 18 von Wasser mündet durch den Deckel 14 hindurch in den Behälter 10. Das in dem erweiterten Abschnitt 20 vertikal verschiebbar gelagerte Ventil 22 dient zur Steuerung des Zuflusses 18 von Wasser in den Behälter 10, wobei auch hier die Betätigungseinrichtung 24 des Ventils 22 über die Signalleitung 26 und die elektronische Steuereinheit 22 von dem Pegelsensor 30 gesteuert wird.
Im Boden 40 des Behälters 10 befindet sich eine weitere Flüssigkeitsleitung 16' mit einem Ventil 22', das den Abfluß 42 des Wassers steuert. Die Betätigungseinrichtung 24 dieses Ventils 22 ist über eine elektrische Signalleitung 26' ebenfalls mit der Steuereinheit 32 verbunden.
Eine den 1 oder 3 ähnliche Anordnung eignet sich auch für Wasservorratsbehälter auf Dächern von Wohngebäuden, die beispielsweise während der Nachtstunden mit Wasser aus dem Gemeindenetz versorgt werden.

Claims

Vorrichtung zur Regelung des Füllstandes in Behältern für Flüssigkeiten, insbesondere Batterien, Wasservorratsbehältern oder Wasserkästen von Toiletten, umfassend wenigstens eine an den Behälter angeschlossene Flüssigkeitsleitung mit einem elektromagnetischen Ventil, dem ein Pegelsensor zugeordnet ist, der über eine Signalleitung mit einer Einrichtung zur Betätigung des Ventils verbunden und dem eine elektronische Steuereinheit nachgeschaltet ist, wobei der Pegelsensor in Abhängigkeit vom Füllstand Signale abgibt, die über die Signalleitung als elektrische Steuersignale an die Betätigungseinrichtung gelangen, dadurch gekennzeichnet, daß der Pegelsensor (30) ein Kondensatorelement in Form eines kapazitiven Sensors ist, der an der Außenwand (28) des Behälters (10) angebracht ist, während das zweite Kondensatorelement durch die Flüssigkeit (12) im Behälter (10) gebildet wird.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der kapazitive Pegelsensor (30) über eine Leitung (38) mit der elektronischen Steuereinheit (32) verbunden ist, die über eine erste Signalleitung (26) mit der Betätigungseinrichtung (24) eines Zulaufventils (22) und über eine zweite Signalleitung (26') mit der Betätigungseinrichtung (24) eines Ablaufventils (22') verbunden ist.
Vorrichtung zur Regelung des Füllstandes in Behältern für Flüssigkeiten, insbesondere Batterien, Wasservorratsbehältern oder Wasserkästen von Toiletten, umfassend wenigstens eine an den Behälter angeschlossene Flüssigkeitsleitung mit einem elektromagnetischen Ventil, dem ein Pegelsensor zugeordnet ist, der über eine Signalleitung mit einer Einrichtung zur Betätigung des Ventils verbunden und dem eine elektronische Steuereinheit nachgeschaltet ist, wobei der Pegelsensor in Abhängigkeit vom Füllstand Signale abgibt, die über die Signalleitung als elektrische Steuersignale an die Betätigungseinrichtung gelangen, dadurch gekennzeichnet, daß der Pegelsensor (30) ein kapazitiver Sensor ist, der zusammen mit dem Ventil (22) in einem Bauteil (36) integriert ist, das auch die Steuereinheit (32) mit der Betätigungseinrichtung (24) für das Ventil (22) enthält.
Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Bauteil (36) ein Batteriefüllstopfen ist.