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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Füllstandsmeß- und -entnahmevorrichtung mit einem Kopfteil, einem Fußteil und mindestens zwei, zwischen Kopf- und Fußteil angeordneten fluidführenden Rohrleitungen, die jeweils im Kopfteil und im Fußteil aufgenommen und gehaltert sind, sowie wenigstens einem, wirkmäßig in einer weiteren Rohrleitung angeordneten Sensor.
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Kraftstoffe oder andere flüssige Verbrauchsmedien werden in mobilen oder ortsfesten Behältern vorrätig gehalten und aus diesen entnommen. Der Füllstand dieser Behälter ist zu überwachen, um rechtzeitig einen leer werdenden Behälter zu erkennen und wieder befüllen zu können. Dies ist besonders bei mobilen Behältern wichtig, wie sie in Kraftfahrzeugen, Booten und dergleichen eingesetzt werden. Die Überwachung erfolgt mittels einer Füllstandsmesseinheit. Vorteilhafterweise erfolgen Entnahme und Zufuhr des flüssigen Verbrauchsmediums wie Kraftstoff ebenfalls durch eine solche Füllstandsmesseinheit, um die Zahl der erforderlichen Anschlüsse an dem Behälter und damit die potentiell möglichen Gefährdungsstellen sowie die Gestehungskosten gering zu halten.
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Bekannte Füllstandsmeß- und -entnahmevorrichtungen weisen einen Fußteil, einen Kopfteil und mehrere, zwischen diesen Teilen verlaufende fluidführende Rohrleitungen auf. Diese Rohrleitungen dienen als Saug- und als Rücklaufleitung. Weiterhin ist eine Steigrohr vorgesehen, in dem ein oder mehrere Sensoren wirkmäßig angeordnet sind, die den Füllstand im Steigrohr und damit im Behälter anzeigen. Als Sensoren werden oftmals mono- oder bistabile Reedschalter eingesetzt. Bei manchen bekannten Vorrichtungen ist Im Kopfteil eine Platine vorgesehen, die die Steuer- und Regelelektronik trägt. Im Kopfteil kann ebenfalls eine Anzeigevorrichtung für den Füllstand vorgesehen sein, insbesondere eine optische Anzeige. Im Fußteil bekannter Vorrichtungen können Filter angeordnet sein, die den aus dem Behälter zu entnehmenden Kraftstoff oder allgemeiner das zu entnehmende flüssige Verbrauchsmaterial filtern.
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Nachteilig an diesem Stand der Technik ist der relativ hohe konstruktive Aufwand.
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Die vorliegende Erfindung stellt sich daher die Aufgabe, eine konstruktiv einfachere Füllstandsmess- und Entnahmevorrichtung anzugeben.
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Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass jede fluidführende Rohrleitung mindestens einen umgeformten Abschnitt, insbesondere muffenartig aufgeweiteten Abschnitt in einem ihrer stirnseitigen Bereiche aufweist und mit diesen im Kopf- oder Fußteil in korrespondierend geformten Aufnahmen gedichtet aufgenommen ist. Mit großem Vorteil werden die sonst üblichen Verbindungsschritte zwischen Rohrleitungen und Kopfteil sowie zwischen Rohrleitungen und Fußteil wie Löten, Schweißen, spanendes Umformen oder dergleichen vermieden, diese zusätzlichen Arbeitsgänge können mit Vorteil entfallen. Weisen alle fluidführenden Rohrleitungen derartige umgeformte Bereiche auf und sind damit vereinheitlicht, so kann mit Vorteil eine aufwändige Lagerhaltung entfallen. Jedes fluidführende Rohr kann damit erfindungsgemäß gegen jedes andere eingetauscht werden. Erfindungsgemäß kann eine Rohrleitung an ihren beiden Stirnseiten oder auch nur an einer einen umgeformten Abschnitt aufweisen. Im ersteren Fall könnten Kopf- und Fußteil in Hinsicht der korrespondierenden Aufnahmen konstruktiv vereinheitlicht werden.
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In Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der umgeformte Abschnitt einen Bereich mit Wirkung einer Verdrehsicherung aufweist, insbesondere einen als im Querschnitt Polygon ausgebildeten Bereich. Mit Vorteil ermöglicht diese erfindungsgemäße Ausgestaltung neben der Vereinfachung der Verbindung zwischen Kopf-/Fußteil und Rohrleitung auch eine verdrehsichere Anordnung dieser Bauteile zueinander. Aufgrund der Länge der verwendeten Rohrleitungen kann es leicht zu einer Verdrehung kommen, also zu einer radial und in geringerem Maße auch axial veränderten Lage des Kopfteiles zum Fußteil, die letztendlich zu einer Lockerung des Verbundes von Kopf-/Fußteil und Rohrleitungen führt und damit zu einer Beschädigung der Vorrichtung. Dies wird vermieden, wenn der umgeformte Abschnitt einen im Querschnitt polygonförmigen Bereich aufweist, so dass es zu einem Formschluß zwischen Rohrleitung und Kopfteil in diesem Bereich kommt. Das Polygon kann dabei als Drei-, Vier-, Fünf-, Sechseck oder n-Eck ausgebildet sein, wobei die sechseckige Ausführung aus Produktions- und Materialgründen bevorzugt ist.
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Insbesondere dann, wenn die Aufnahmen die Rohrleitungen umgreifend und/oder in die Rohrleitungen eingreifend sind, ergibt sich eine fluiddichte Verbindung von Kopf- oder Fußteil und Rohr. Gleichzeitig wird die mechanische Stabilität der erfindungsgemäßen Vorrichtung erhöht, bei der der Abstand zwischen Kopf- und Fußteil relativ groß ist und entsprechend große Kräfte durch strömendes, drückendes oder gefrierendes Fluid ausgeübt wird.
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In Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Kopfteil für jede Rohrleitung eine Durchtrittsöffnung aufweist, deren Innendurchmesser zu den Außendurchmessern der jeweiligen Rohrleitung korrespondieren, so dass jede Rohrleitung eine maximale Einstecktiefe innerhalb des Kopfteils aufweist. Mit großem Vorteil wird so ein einfaches Durchstecken eines Rohres ermöglicht, dessen Rand bis zu einer gewünschten, durch die Form festgelegten Eindringtiefe in den Kopf eindringt. Hierdurch ist eine Fehlmontage vermieden, die Eindringtiefe kann so gewählt werden, dass Dichtringe einsetzbar sind, dass gegebenenfalls Deckel oder Anschlussstücke oder dergleichen ebenfalls noch in die Durchtrittsöffnung eingebracht und durch diese gehaltert werden können.
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Weist das Fußteil wenigstens einen, dem Leitungsradius angepasst gekrümmten Durchtrittsschlitz für einen Leitungswandabschnitt und/oder einen, in seinen Außendurchmessern zu den Innendurchmesser der jeweiligen Rohrleitung korrespondieren Zapfen auf, so wird der Halt, speziell der Torsionshalt, nochmals verbessert. In dieser Weiterbildung der Erfindung befindet sich der umgeformte Bereich nicht nahe auf der Stirnseite des Leitungsrohres, sondern weiter einwärts. Ein oder mehrere gerade und durch je einen Schlitz voneinander getrennte Leitungswandabschnitte verbleiben und können mit Vorteil durch das Fußteil durchgesteckt werden. Damit ragen sie nach unten über das Fußteil hinaus und definieren beispielsweise einen Mindestabstand zwischen Behälterwand und Fußteil, so dass dieses die Strömung des Fluids zur Vorrichtung nicht behindern kann.
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Besonders vorteilhaft ist, wenn die Rohrleitungen aus Aluminium gefertigt sind. Aluminium ist ein leichtes, korrosionsbeständiges und gut umformbares Metall. Erfindungsgemäß denkbar ist ebenfalls VA-Stahl wegen seiner chemischen und physikalischen Inertheit.
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Sind die Sensoren monostabile Reedschalter, so wird der Aufbau der Vorrichtung vereinfacht, jedoch unter Beibehaltung der Funktionalität. Mit großem Vorteil verhalten sich derartige monostabile Reedkontakte wie Taster. Sie werden nur betätigt, solange ein Magnetfeld auf sie einwirkt. Verlässt beispielsweise ein ein Magnetfeld habender Schwimmer den Reedkontakt, so geht dieser in seine Ausgangslage zurück. Im Gegensatz zu bistabilen Reedkontakten, die sich wie Schalter verhalten und demnach in der Schaltstellung verbleiben, in die sie das durchwandernde Magnetfeld versetzt hat, zeigen die erfindungsgemäßen monostabilen Reedschalter präzise und fehlerfrei an, wo sich der Schwimmer, bzw. das Magnetfeld gerade befindet.
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In Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass sämtliche Rohrleitungen denselben Innendurchmesser, insbesondere 12 mm, in ihren nicht umgeformten Abschnitten aufweisen. Hierdurch können sie einfach untereinander ausgetauscht werden, die Herstellungskosten werden mit Vorteil verringert.
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Das erfindungsgemäße Merkmal, wonach dass Fußteil einen Kraftstofffilter aufweist, ist aufgrund der besseren Alltagstauglichkeit einer so ausgerüsteten Vorrichtung vorteilhaft. Das Fußteil kann erfindungsgemäß ebenfalls eine Aufnahme für eine Feder sowie eine Feder aufweisen, die zum Abstützen der Vorrichtung am Behälterboden dient. Erfindungsgemäß kann auch ein Stutzen an den fluidführenden behälterbodennahen Öffnungen der Rohre vorgesehen sein, um dort Schlauch- oder Rohrleitungen anzuschließen.
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Die Erfindung wird nachfolgend in einer bevorzugten Ausführungsform unter Bezugnahme auf eine Zeichnung beispielhaft beschrieben, wobei weitere vorteilhafte Einzelheiten den Figuren der Zeichnung zu entnehmen sind. Funktionsmäßig gleiche Teile sind dabei mit denselben Bezugszeichen versehen.
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Die Figuren der Zeichnung zeigen im Einzelnen:
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1: einen schematischen Querschnitt durch ein erfindungsgemäßes Kopfteil im Bereich der fluidführenden Rohrleitungen,
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2: einen schematischen Querschnitt durch ein erfindungsgemäßes Kopfteil im Bereich des Steigrohres und
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3: einen schematischen Querschnitt durch ein erfindungsgemäßes Fußteil.
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1 zeigt einen schematischen Querschnitt durch das Kopfteil 2 einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 im Bereich der fluidführenden Rohrleitungen 4, nämlich dem Saug- und dem Rücklaufrohr. Diese Rohre 4 weisen an ihrem oberen stirnseitigen Ende jeweils einen umgeformten Abschnitt 6 auf. Dieser ist muffenartig aufgeweitet, weist jedoch vor allem einen gebördelten Rand auf, also einen Bereich, der im Winkel von etwa 90° radial nach außen gerichtet. Diese Bördelung führt zum einen zu einer potentiellen Anschlagfläche für das Rohr 4, so dass dessen axialer Verschiebeweg begrenzt ist. Zum anderen wird eine mögliche Dichtfläche zur Dichtung gegen das Kopfteil 2 geschaffen. Gut zu erkennen ist der als Sechskant ausgeformte Bereich 20, der mittels Formschluß mit einem korrespondierend geformten Abschnitt im Kopfteil 2 eine Verdrehsicherung darstellt. Durch Vorsehen dieser Verdrehsicherung sowohl im Saug- als auch im Rücklaufrohr ist erfindungsgemäß sichergestellt, dass sich die durch die Rohrleitungen 4 voneinander beabstandeten Kopf- und Fußteile nicht versehentlich verdrehen. Durch den Bördelrand und die Verdrehsicherung ergeben sich ein sicherer axialer Halt, ein sicherer Halt gegen Torsion und eine gute Führung der Rohre 4 im Kopfteil 2. Dargestellt ist ein O-Ring 16, der auf dem Bördelrand aufliegt. Dieser O-Ring 16 wird von einem Anschlussstutzen 17 übergriffen und dichtet so das jeweilige Rohr 4 axial und radial. Diese Anschlussstutzen 17 sind in ihrem oberen Abschnitt gewinkelt und weisen dort einen Anschluß für eine Fluidleitung auf. Die Ausgestaltung der freien Anschlußenden der Anschlussstutzens 17 ist erfindungsunwesentlich und wird so gewählt werden, dass sie zu den Anschlusssystemen der unterschiedlichen Behälter- und insbesondere Fahrzeughersteller passt. Der radiale Abgangswinkel der Anschlussstutzen 17 ist erfindungsgemäß entweder frei drehend wählbar oder durch codierte Einsetzpositionen im Kopf schrittweise einstellbar. Dies ermöglicht mit großem Vorteil eine kundenspezifische Realisierung der Anschlussstutzengeometrie und -winkel bei geringen Werkzeugkosten. Die beiden Rohre 4 sind von oben in Aufnahmen 7 eingesetzt, die als Durchtrittsöffnung 11 im Kopfteil 2 ausgebildet sind und deren Innendurchmesser jeweils zu den unterschiedlichen Außendurchmessern der umgeformten Bereiche 6 und der nicht umgeformten Bereiche der Rohre 4 korrespondieren. Die in die Aufnahmen 7 eingeführten Rohre 4, O-Ringe 16 und Anschlußstutzen 17 werden durch eine auf den Kopfteilkörper geschraubte Kopfplatte 18 gehaltert und geklemmt. Die Anschlussstutzen 17 weisen hierzu angeformte, radial auswärtsweisende Stege auf, die von der Kopfplatte 18 in entsprechend dimensionierte Ausnehmungen des Kopfteilkörpers gepresst werden. Auf dem Kopfteil befindet sich ebenfalls eine gehauste Auswerteelektronik 19 mit optischer Anzeige und elektrischen Kontakten für die Daten- und Energieleitung. Erfindungsgemäß können sowohl Anzeige als auch Auswerteelektronik an anderer Stelle, beispielsweise in einem Führerstand, angeordnet sein. Am Gehäuse des Kopfteils 2 ist ein weiterer O-Ring 22 zur Dichtung an einem nicht dargestellten Behälter, insbesondere Kraftstofftank, vorgesehen.
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2 zeigt einen schematischen Querschnitt durch ein erfindungsgemäßes Kopfteil 2 im Bereich des Steigrohres 15. Im Steigrohr 15 befinden sich entlang der Rohrlängsachse beabstandet monostabile Reedsensoren 5. Dort befindet sich ebenfalls ein Schwimmer mit einem Magnetring, der je nach Füllstand des Behälters und damit Fluidstand im Steigrohr 15 unterschiedliche Sensoren passiert und diese schaltet. Dieser ist jedoch nicht dargestellt. Das Steigrohr 15 befindet sich koaxial zur Vorrichtungslängsachse unterhalb des Elektronikgehäuses 19, wobei erfindungsgemäß an dieser Stelle auch keine Elektronik vorgesehen sein kann. In diesem Fall wäre hier lediglich ein Stecker angeordnet. Die Bördelgeometrie des Steigrohrs 15 unterscheidet sich bei dieser Ausführungsform von denjenigen der fluidführenden Rohre 4. Ein O-Ring 16 ist hier zur radialen Dichtung gegen das Kopfteil 2 vorgesehen, das Steigrohr 15 wird durch das ebenfalls zum Kopfteil 2 dichtende Elektronikgehäuse 19 niedergehalten. Obwohl bei diesem Ausführungsbeispiel zwei unterschiedliche Konzepte für die Halterung der Rohre 4 vorgesehen ist, ist es ebenfalls erfindungsgemäß, alle drei Rohre mit derselben Umformgeometrie zu versehen.
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3 zeigt einen schematischen Querschnitt durch ein erfindungsgemäßes Fußteil 3. Die Schnittebene ist hier so gewählt, dass sie im Bereich des Steigrohres 15 liegt. Vor der Abbildungsebene befinden sich die Aufnahmen für die anderen beiden Rohrleitungen 4, nämlich für das Saug- und das Rücklaufrohr. Diese beiden Rohre können oberhalb oder unterhalb des Endes des Steigrohres enden. Das Steigrohr 15 ist mit einem O-Ring 16 gegen einen Zapfen 14 gedichtet, der in das Innere der Rohrleitung 15 eingreift und dessen Außenkontur der Innenkontur des umgeformten Abschnittes 6 des Steigrohres 15 entspricht. Gut zu erkennen ist ebenfalls, dass das erfindungsgemäße Fußteil 3 Durchtrittsschlitze 12 aufweist, durch die jeweils ein Leitungswandabschnitt 13 des Steigrohres 15 hindurchtritt. Obwohzl erfindungsgemäß drei voneinander radial beabstandete Durchtrittsschlitze 12 vorgesehen sind, können erfindungsgemäß auch mehr oder weniger als diese drei Durchtrittsschlitze 12 vorgesehen sein. Dies wird auch abhängig vom Rohrdurchmesser sein, der hier 12 mm beträgt und damit einen Millimeter mehr als derjenige der fluidführenden Rohre. Die Leitungswandabschnitte 13 sind nach Durchtritt durch dass Fußteil 3 in eine Aufnahmetasche 23 des Fußteils 3 umgebogen, so dass ihre freien Enden gegen das Fußteil 3 zu liegen kommen und hierbei leicht nach oben zeigen. Dies erhöht mit Vorteil die Stabilität und stellt gleichzeitig auch eine einfache Form der Verdrehsicherung und eine Sicherung gegen axiales Verschieben, insbesondere Abziehen, des Fußteils 3 relativ zum Kopfteil 2 dar. Um ein durch betriebsbedingt auftretende Vibrationen erzeugtes Aufrichten der umgebogenen Leitungswandabschnitte zu verhindern, ist erfindungsgemäß vorgesehene, die offene Seite der Aufnahmetaschen 23 mit wenigstens zwei Stegen 21 zu überdecken, unter die die umgebogenen Leitungswandabschnitte eingeklipst werden. Gut zu erkennen ist weiterhin ein radial auswärts weisender Steg 24, der als eine Art Gewindesegment dient, auf welches eine nicht dargestellte Feder aufgeschraubt werden kann. Diese Feder dient dazu, die in ein Behältnis eingeschraubte Vorrichtung unter Kraft zu halten, damit betriebsbedingt auftretende Vibrationen keine Lageveränderung der Vorrichtung im Behältnis hervorrufen können.
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Die Saug- und Rücklaufleitungen können so gehaltert werden, dass sie nur durch je eine als Aufnahme 8 ausgebildete Durchtrittsöffnung des Fußteils 3 hindurchgesteckt werden. Sie können einen umgeformten Bereich aufweisen, müssen dies jedoch nicht. Im letzteren Fall wäre die Einstecktiefe durch die aufeinander abgestimmten Geometrien wie im Kopfteil festgelegt und die Durchtrittsöffnung wäre entsprechend der Umformung ausgestaltet. Insbesondere dann, wenn die Rohre 4 wie das Steigrohr 15 ausgebildet wären, würden auch diese eine Verdrehsicherung und eine Sicherung gegen axiales Verschieben bilden. Im ersteren Fall wäre im Fußteil eine zylindrische Bohrung vorgesehen, so dass keine weitere Verdreh- oder Axialverschiebungssicherung vorhanden wäre.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Füllstandsmeß- und -entnahmevorrichtung
- 2
- Kopfteil
- 3
- Fußteil
- 4
- Rohrleitung
- 5
- Sensor
- 6
- umgeformter Abschnitt
- 7
- Aufnahme
- 8
- Aufnahme
- 9
- Leitungsinnenseite
- 10
- Leitungsaussenseite
- 11
- Durchtrittsöffnung Kopfteil
- 12
- Durchtrittsschlitz
- 13
- Leitungswandabschnitt
- 14
- Zapfen
- 15
- Steigrohr
- 16
- O-Ring
- 17
- Anschlußstutzen
- 18
- Kopfplatte
- 19
- Elektronik
- 20
- Bereich Verdrehsicherung
- 21
- Steg
- 22
- O-Ring
- 23
- Aufnahmetasche
- 24
- Steg
