Die vorliegende Erfindung betrifft eine Rohranordnung zur Schallführung, und insbesondere eine Rohranordnung zur Führung von Ultraschallsignalen zur Durchführung einer Messung eines Füllstands eines Mediums in einem Behälter.The present invention relates to a pipe arrangement for sound guidance, and more particularly to a pipe arrangement for guiding ultrasonic signals for performing a measurement of a level of a medium in a container.
Die Ermittlung eines Füllstands eines Mediums in einem Behälter kann in Verbindung mit bekannten Anordnungen in mechanischer Weise durch Schwimmer-Einrichtungen erfolgen. Zunehmend werden elektrische oder elektronische Systeme zur Füllstanderfassung einer Flüssigkeit in einem Behälter verwendet.The determination of a level of a medium in a container can be done in conjunction with known arrangements in a mechanical manner by float devices. Increasingly, electrical or electronic systems are used for level detection of a liquid in a container.
Die Druckschrift DE 20 2005 009 609 U1 offenbart einen Füllstandsensor, der auf der Basis zweier Halbschalen aufgebaut ist. Die beiden Halbschalen definieren zwei längliche Kammern, die als eine Messkammer zur Durchführung einer Messung mittels Ultraschallsignalen und einer weiteren Kammer zur Aufnahme von Verbindungsleitungen gebildet werden können. In der Messkammer befinden sich Ultraschall-Messwandler, und es wird der Füllstand mittels ausgewerteter Reflexionssignale von Ultraschallsignalen bestimmt. Die Messkammer umfasst entsprechende Öffnungen, so dass hinsichtlich des zu erfassenden Mediums ein gleicher Füllstand in der Messkammer wie in dem zu messenden Behälter vorliegt.The publication DE 20 2005 009 609 U1 discloses a level sensor constructed on the basis of two half-shells. The two half-shells define two elongated chambers, which can be formed as a measuring chamber for performing a measurement by means of ultrasonic signals and a further chamber for receiving connecting lines. In the measuring chamber are ultrasonic transducers, and it is the level determined by means of evaluated reflection signals from ultrasonic signals. The measuring chamber comprises corresponding openings, so that in terms of the medium to be detected, an equal level is present in the measuring chamber as in the container to be measured.
Die Druckschrift US 2010/0324490 A1 offenbart ein aus einem Kunststoffmaterial bestehendes medizinisches Instrument, und speziell eine Injektionseinrichtung. Das medizinische Instrument umfasst einen rohrförmigen Bereich mit einem entlang dem rohrförmigen Bereich verlaufenden Längsschlitz mit einem überlappenden Teil der Rohrwände. Nach einer Veränderung des Durchmessers des rohrförmigen Bereichs durch einen äußeren oder inneren Druck kehrt die Form des Bereichs nach einem Rückgang des Drucks wieder in den ursprünglichen Zustand zurück. Des Weiteren offenbart die Druckschrift DE 10 2007 059 853 A1 eine Vorrichtung zur Messung eines Füllstands einer Flüssigkeit in einem Behälter, wobei zur Bildung einer winkelförmigen Rohranordnung zwei Rohrstücke mittels eines Verbindungsstücks zusammengesetzt sind. Die Rohrstücke können zur Herstellung einer Strömungsverbindung mit dem umgebenden Medium einen Schlitz aufweisen, so dass das Medium in das Innere der Rohre dringt, oder es können die Rohre ganz oder teilweise Ausnehmungen aufweisen, so dass in Verbindung mit einer Eisbildung in dem Medium bei stärkerer Abkühlung desselben infolge entsprechender Umgebungsbedingungen das gesamte Volumen des Behälters als Ausgleichsvolumen zur Verfügung steht.The publication US 2010/0324490 A1 discloses a medical instrument made of a plastic material, and more particularly an injection device. The medical instrument comprises a tubular portion having a longitudinal slot extending along the tubular portion with an overlapping portion of the tube walls. After a change in the diameter of the tubular portion by an external or internal pressure, the shape of the area returns to its original state after a decrease in pressure. Furthermore, the document discloses DE 10 2007 059 853 A1 a device for measuring a level of a liquid in a container, wherein two tube pieces are assembled by means of a connecting piece to form an angular tube arrangement. The tube pieces may have a slot for establishing a flow connection with the surrounding medium, so that the medium penetrates into the interior of the tubes, or the tubes may have all or part of recesses, so that in conjunction with ice formation in the medium with greater cooling the same due to corresponding environmental conditions, the entire volume of the container is available as a compensating volume.
In diesem Zusammenhang zeigt 7 eine gleichartige Ausführung eines Füllstandsensors A mit einem Winkelrohr. Der Füllstandsensor A ist in einen Behälter B eingesetzt zur Erfassung des Füllstands eines Mediums C. In dem Winkelrohr D sind Öffnungen E ausgebildet, so dass im Innern des Winkelrohrs D derselbe Flüssigkeitsstand herrscht wie in Behälter B.In this context shows 7 a similar embodiment of a level sensor A with an angle tube. The level sensor A is in a container B used to detect the level of a medium C , In the angle tube D are openings e formed so that inside the angle tube D the same fluid level prevails as in containers B ,
Ein Ultraschallwandler (Sender und Empfänger von Ultraschallsignalen) F ist an einem Ende des Winkelrohres D angeordnet und sendet Ultraschallsignale in das Innere des Winkelrohrs, wobei ein Teil der Ultraschallsignale an einem Umlenkelement und Referenzreflektor G reflektiert wird zur Durchführung einer Kalibrierung, und ein anderer Teil der Ultraschallsignale (die mittels Doppelpfeilen im Winkelrohr angedeutet sind) an einer Oberfläche H des Mediums C reflektiert wird.An ultrasonic transducer (transmitter and receiver of ultrasonic signals) F is at one end of the angle tube D arranged and sends ultrasonic signals in the interior of the angle tube, wherein a part of the ultrasonic signals to a deflecting element and reference reflector G is reflected to perform a calibration, and another part of the ultrasonic signals (which are indicated by double arrows in the angle tube) on a surface H of the medium C is reflected.
Mittels einer entsprechenden Auswertung der empfangenen reflektierten Ultraschallsignale kann die Höhe der Oberfläche (d. h. die Füllhöhe) des Mediums C im Behälter B erfasst und in Verbindung mit den Dimensionen des Behälters ein tatsächlicher Füllstand im Sinne einer Füllmenge bestimmt werden.By means of a corresponding evaluation of the received reflected ultrasonic signals, the height of the surface (ie the filling level) of the medium C in the container B detected and in conjunction with the dimensions of the container, an actual level in terms of a fill quantity are determined.
Bildet sich jedoch bei einem entsprechenden Medium bei tiefen Umgebungstemperaturen Eis in dem Behälter B, kann in Verbindung mit entsprechenden Eisstücken eine Beschädigung des Winkelrohrs und somit des Füllstandsensors A auftreten. Bei einer Anwendung im Kraftfahrzeug kann beispielsweise bei der Erfassung eines Füllstands einer wässrigen Harnstofflösung unterhalb von -11°C eine Eisbildung auftreten. Bewegt sich das Fahrzeug, können Eisstücke das Winkelrohr D beschädigen oder bei Eisbildung innerhalb des Winkelrohrs D kann dieses durch den Eisdruck von Innen aufgebrochen werden.However, ice forms in the container at a corresponding medium at low ambient temperatures B , in conjunction with corresponding pieces of ice damage the angle tube and thus the level sensor A occur. In an application in the motor vehicle, ice formation may occur, for example, when detecting a level of an aqueous urea solution below -11 ° C. If the vehicle moves, pieces of ice can cause the angle tube D damage or ice formation within the angle tube D This can be broken up by the ice pressure from inside.
Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, eine Rohranordnung der eingangs genannten Art derart auszugestalten, dass auch bei der Erfassung eines Füllstands in einem Medium, bei dem bei niedrigen Temperaturen die Gefahr des Einfrierens besteht, die Rohranordnung durch eine Eisbildung im Inneren oder außerhalb der Rohranordnung nicht beschädigt werden kann.The invention is based on the object, a tube assembly of the type mentioned in such a way that even in the detection of a level in a medium in which at low temperatures the risk of freezing exists, the tube assembly by ice formation inside or outside the tube assembly can not be damaged.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe hinsichtlich einer Rohranordnung als Teil einer Messvorrichtung zur Messung eines Füllstands eines Mediums in einem Behälter mit den Merkmalen gemäß den beigefügten Patentansprüchen gelöst.According to the invention, this object is achieved in terms of a tube arrangement as part of a measuring device for measuring a level of a medium in a container having the features according to the appended claims.
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Rohranordnung als Teil einer Messvorrichtung zum Messen eines Füllstands eines Mediums in einem Behälter, in den die Rohranordnung einsetzbar ist, mit einem ersten Rohr und einem zweiten Rohr, die zusammen einstückig aus einem elastischen Material gebildet und mittels eines Verbindungsbereichs miteinander verbunden sind, wobei das zweite Rohr eine erste und eine zweite Seitenwand aufweist und die Seitenwände derart angeordnet sind, dass sie in jeweiligen Endbereichen einen Überlappungsbereich bilden, und wobei der Überlappungsbereich eine vorbestimmte Überlappungsbreite aufweist, wenn sich die elastisch verformbaren Seitenwände in einem nicht verformten Zustand befinden.The present invention relates to a tube assembly as part of a measuring device for measuring a level of a medium in a container in which the tube assembly is used, with a first tube and a second tube integrally formed of an elastic material and joined together by a connecting portion, the second tube having first and second sidewalls and the sidewalls arranged to form an overlap region in respective end regions and wherein the overlap region has a predetermined overlap width when the elastically deformable sidewalls are in a non-deformed state.
Die Rohranordnung gemäß der vorliegenden Erfindung weist einen Überlappungsbereich auf, in welchem die Enden jeweiliger Rohrwände einander um einen vorbestimmten Bereich überlagern, wobei die Enden der Rohrwände ohne eine Verformung (d. h. im nicht verformten Zustand) um einen sehr geringen Betrag voneinander beabstandet sind oder ohne Ausübung eines Drucks aufeinanderliegen können.The tube assembly according to the present invention has an overlap region in which the ends of respective tube walls overlap each other by a predetermined range, with the ends of the tube walls being spaced apart from one another by a very small amount without being deformed (ie, un-deformed) of a pressure can lie on one another.
Befindet sich die Rohranordnung gemäß der Erfindung in einem Behälter und in einem Medium, dessen Füllstand zu erfassen ist, und besteht die Möglichkeit, dass bei tiefen Temperaturen das Medium im Behälter und auch in der Rohranordnung einfriert, ist nunmehr gewährleistet, dass das in der Rohranordnung befindliche Medium mit einem größeren Volumen infolge Eisbildung (Volumenzunahme) die Rohranordnung nicht beschädigt, da diese auf den Druck des Eises im Innern der Rohranordnung elastisch reagieren kann. Insbesondere können die Rohrwände elastisch im Bereich der Überlappung in einem geringen Maß auseinandergebogen werden, so dass durch die Eisbildung (mit einer Volumenvergrößerung) im Innern der Rohranordnung kein Druck im Sinne eines Beschädigens oder Zerstörens der Rohranordnung auftreten kann.The tube assembly according to the invention in a container and in a medium whose level is to be detected, and there is the possibility that at low temperatures the medium in the container and also in the tube assembly freezes, it is now ensured that in the tube assembly located medium with a larger volume due to ice formation (increase in volume) the pipe assembly is not damaged because it can react elastically to the pressure of the ice in the interior of the pipe assembly. In particular, the tube walls can be bent apart elastically in the region of the overlap to a small extent, so that no pressure in the sense of damaging or destroying the tube arrangement can occur due to the formation of ice (with an increase in volume) in the interior of the tube arrangement.
Die Rohranordnung bleibt weiterhin stabil, und es können sich durch das bei Eisbildung sich vergrößernde Volumen des Mediums in der Rohranordnung beide Enden der Rohrwände elastisch gegeneinander bewegen und auch in einem vorbestimmten Maß aneinander anliegen, so dass auch durch das partielle und zeitweise Anliegen der beiden überlappenden Rohrenden die gesamte Stabilität der Rohranordnung auch bei stärkerer Eisbildung in dem Behälter oder innerhalb der Rohranordnung gewährleistet ist.The tube assembly remains stable, and it can move through the ice forming volume of the medium in the tube assembly both ends of the tube walls elastically against each other and also in a predetermined amount abut each other, so that overlapping by the partial and temporary concerns of the two Tube ends the entire stability of the tube assembly is guaranteed even with heavy ice formation in the container or within the tube assembly.
Mit der Materialunterbrechung der Rohrwände in dem Bereich der überlappenden Enden der Rohrwände wird mit der Möglichkeit des Anliegens der beiden Enden der Rohrwände die Stabilität der gesamten Rohranordnung erheblich unterstützt. Dies ist wichtig, wenn auch von außen durch eine starke Abkühlung des Mediums (in einem Behälter im Allgemeinen von außen nach innen) Eisstücke an die Rohrwände der Rohranordnung stoßen. Ungeachtet der Richtung eines Drucks durch Eisbildung (von innen oder von außen relativ zur Rohranordnung) kann durch den überlappenden Bereich die Stabilität und Haltbarkeit erheblich verbessert werden. Gleichzeitig wird jedoch die Elastizität der gesamten Anordnung aufrechterhalten. Bei einer Eisbildung im Inneren der Rohranordnung können infolge der auftretenden Volumenvergrößerung die Seitenwände elastisch aufgebogen werden und kehren nach Schmelzen des Eises wieder elastisch in ihre Ausgangslage zurück, ohne dass bleibende Verformungen aufgetreten sind.With the material interruption of the tube walls in the region of the overlapping ends of the tube walls, the possibility of abutment of the two ends of the tube walls greatly enhances the stability of the entire tube assembly. This is important, although from the outside by a strong cooling of the medium (in a container generally from outside to inside) pieces of ice encounter the pipe walls of the pipe assembly. Regardless of the direction of pressure due to ice formation (from inside or outside relative to the tube assembly), the overlapping area can greatly improve stability and durability. At the same time, however, the elasticity of the entire assembly is maintained. With ice formation in the interior of the tube assembly, the side walls can be bent elastically due to the volume increase occurring and return to melting of the ice elastic back to their original position, without permanent deformation has occurred.
Die erfindungsgemäße Anordnung stellt somit gleichzeitig eine stabile und elastische Rohranordnung zur Schallführung in Verbindung mit einer Füllstandmessung mittels Ultraschall dar, wobei auf weitere Maßnahmen, wie Öffnungen in der Rohranordnung, Verstärkungsrippen oder Abschirmmaßnahmen zur Verhinderung des Auftreffens von Eis nicht erforderlich sind. Des Weiteren besteht die Möglichkeit der kostengünstigen Herstellung der erfindungsgemäßen Rohranordnung, da keine zusätzlichen Maßnahmen, wie sie vorstehend angegeben sind, während der Herstellung berücksichtigt werden müssen.The arrangement according to the invention thus simultaneously constitutes a stable and elastic pipe arrangement for sound guidance in conjunction with a level measurement by means of ultrasound, wherein further measures, such as openings in the pipe arrangement, reinforcing ribs or shielding measures to prevent the impact of ice are not required. Furthermore, there is the possibility of cost-effective production of the pipe assembly according to the invention, since no additional measures, as indicated above, must be taken into account during manufacture.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den zugehörigen Unteransprüchen angegeben.Further embodiments of the invention are specified in the appended subclaims.
Bei der Rohranordnung gemäß der Erfindung können das erste und zweite Rohr als zylindrische oder konische Rohre ausgebildet sein und eine gleiche oder unterschiedliche Querschnittsfläche aufweisen.In the tube assembly according to the invention, the first and second tubes may be formed as cylindrical or conical tubes and have a same or different cross-sectional area.
Bei der Rohranordnung gemäß der Erfindung kann der Verbindungsbereich einen inneren Spalt mit einer vorbestimmten Breite aufweisen oder es kann der Verbindungsbereich zur Vermeidung eines Spalts geschlossen sein.In the tube assembly according to the invention, the connection portion may have an inner gap having a predetermined width, or the connection portion may be closed to avoid a gap.
Bei der Rohranordnung gemäß der Erfindung können in dem Überlappungsbereich jeweilige Enden der Seitenwände im nicht verformten Zustand einander zumindest teilweise berühren oder einen vorbestimmten Abstand zueinander aufweisen.In the pipe arrangement according to the invention, in the overlapping area, respective ends of the side walls in the undeformed state may at least partially contact each other or may be at a predetermined distance from each other.
Bei der Rohranordnung gemäß der Erfindung kann mit Ausnahme des Verbindungsbereichs das erste Rohr als zylindrisches Rohr mit einem Kreisquerschnitt ausgebildet sein und können die Seitenwände des zweiten Rohrs zur Bildung des Überlappungsbereichs mit unterschiedlichen Radien geformt sein.In the tube assembly according to the invention, with the exception of the connecting portion, the first tube may be formed as a cylindrical tube having a circular cross section, and the sidewalls of the second tube may be formed with different radii to form the overlapping portion.
Die Erfindung wird nachstehend in Verbindung mit einem Grundlagenbeispiel und anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung einer Draufsicht auf die Rohranordnung gemäß einem Grundlagenbeispiel zur vorliegenden Erfindung,
- 2 eine schematische Darstellung einer perspektivischen Ansicht der Rohranordnung gemäß 1,
- 3 eine Seitenansicht der Rohranordnung gemäß 1 in der Ansicht X,
- 4 eine schematische Darstellung einer Draufsicht auf die Rohranordnung gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung in Verbindung mit einem Überlappungsbereich,
- 5 eine schematische Darstellung einer perspektivischen Ansicht der Rohranordnung gemäß 4,
- 6 eine Seitendarstellung der Anordnung gemäß 4 in der Ansicht X, und
- 7 eine Darstellung einer bekannten Anordnung eines Füllstandsensors in Verbindung mit einem Winkelrohr (Stand der Technik).
The invention will be described in more detail below in conjunction with a basic example and with reference to an embodiment with reference to the drawings. Show it: - 1 a schematic representation of a plan view of the tube assembly according to a basic example of the present invention,
- 2 a schematic representation of a perspective view of the tube assembly according to 1 .
- 3 a side view of the pipe assembly according to 1 in the view X,
- 4 a schematic representation of a plan view of the tube assembly according to the embodiment of the invention in conjunction with an overlap region,
- 5 a schematic representation of a perspective view of the tube assembly according to 4 .
- 6 a page representation of the arrangement according to 4 in the view X, and
- 7 a representation of a known arrangement of a level sensor in conjunction with an angle tube (prior art).
Grundlagenbeispiel zur Erfindung:Basic example of the invention:
Zur vorliegenden Erfindung wird nachstehend anhand der 1 bis 3 ein Grundlagenbeispiel beschrieben.The present invention will be described below with reference to 1 to 3 a basic example described.
1 zeigt eine Draufsicht auf die Rohranordnung R gemäß dem Grundlagenbeispiel zur vorliegenden Erfindung. 1 shows a plan view of the tube assembly R according to the basic example of the present invention.
Die Rohranordnung R umfasst ein erstes Rohr 1 und zweites Rohr 2, wobei die beiden Rohre 1 und 2 aus demselben Grundmaterial hergestellt und vorzugsweise einstückig ausgeführt sind. Die beiden Rohre 1 und 2 weisen einen Verbindungsbereich 3 auf, in welchem Seitenwände der beiden Rohre nahe beieinander liegen und so ein innerer Spalt (Schlitz) 4 gebildet wird. Die beiden Rohre 1 und 2 weisen einen ungefähren Kreisquerschnitt auf, der lediglich durch den Verbindungsbereich 3 und den inneren Spalt 4 unterbrochen ist.The pipe arrangement R includes a first tube 1 and second tube 2 , where the two pipes 1 and 2 made of the same basic material and are preferably made in one piece. The two pipes 1 and 2 have a connection area 3 on, in which side walls of the two tubes are close to each other and so an inner gap (slot) 4 is formed. The two pipes 1 and 2 have an approximate circular cross-section, the only through the connection area 3 and the inner gap 4 is interrupted.
Die beiden Rohre 1 und 2 der Rohranordnung R können mit etwa gleichem Durchmesser oder einem unterschiedlichen Durchmesser gebildet werden. In der Darstellung gemäß 1 ist ein unterschiedlicher Durchmesser vorgesehen, wobei das erste Rohr 1 einen kleineren Durchmesser als das zweite Rohr 2 aufweist.The two pipes 1 and 2 the pipe arrangement R can be formed with approximately the same diameter or a different diameter. In the illustration according to 1 a different diameter is provided, wherein the first tube 1 a smaller diameter than the second tube 2 having.
Wie es in 2 gezeigt ist, erstrecken sich die Rohre 1 und 2 entsprechend einer vorbestimmten Länge senkrecht zu ihrer Querschnittsfläche, und es erstreckt sich ebenfalls der Verbindungsbereich 3 und der innere Spalt 4 über diese Länge.As it is in 2 is shown, the tubes extend 1 and 2 corresponding to a predetermined length perpendicular to its cross-sectional area, and also extending the connection area 3 and the inner gap 4 over this length.
Gemäß den 1 und 2 weist ein Innenraum 5 des zweiten Rohrs 2 einerseits eine Verbindung über den inneren Spalt 4 zu dem ersten Rohr 1 auf, und andererseits über einen äußeren Spalt 6 (Schlitz) eine Verbindung zu der Umgebung der Rohranordnung R auf. Der äußere Spalt 6 ist ein sehr kleiner Spalt geringer Breite (Mikrospalt) und steht in Verbindung mit unvermeidbaren Fertigungstoleranzen. Eine Breite S1 des äußeren Spalts 6 gemäß der Darstellung in 1 beträgt wenige zehntel Millimeter und liegt vorzugsweise in einem Bereich von 0,1 bis 1,0 mm, vorzugsweise in einem Bereich von 0,2 bis 0.5 mm.According to the 1 and 2 has an interior 5 of the second tube 2 on the one hand, a connection via the inner gap 4 to the first pipe 1 on, and on the other hand, an outer gap 6 (Slot) a connection to the environment of the pipe assembly R on. The outer gap 6 is a very small gap of small width (micro-gap) and is associated with unavoidable manufacturing tolerances. A width S1 the outer gap 6 as shown in 1 is a few tenths of a millimeter and is preferably in a range of 0.1 to 1.0 mm, preferably in a range of 0.2 to 0.5 mm.
Die Rohranordnung R besteht somit aus zwei vorzugsweise in einem gemeinsamen Fertigungsvorgang hergestellten dünnwandigen Rohren 1 und 2, die über den Verbindungsbereich 3 miteinander in Verbindung stehen, und wobei das zweite Rohr 2 eine erste und eine zweite Seitenwand 21 und 22 sowie den äußeren Spalt 6 als einen Mikrospalt aufweist.The pipe arrangement R thus consists of two preferably produced in a common manufacturing process thin-walled tubes 1 and 2 that go beyond the connection area 3 communicate with each other, and wherein the second tube 2 a first and a second side wall 21 and 22 as well as the outer gap 6 as a micro-gap.
3 zeigt eine Seitenansicht der Rohranordnung R, wobei dies der Ansicht X in 1 entspricht. Die Verwendungen der Wirkungsweise der Rohranordnung R gemäß dem Grundlagenbeispiel wird nachstehend im Einzelnen erläutert. 3 shows a side view of the pipe assembly R this being the view X in FIG 1 equivalent. The uses of the operation of the tube assembly R according to the basic example will be explained in detail below.
Die Rohranordnung R gemäß dem vorstehend beschriebenen Grundlagenbeispiel dient als Schallführungsrohr zur Durchführung einer Messung eines Füllstands einer Flüssigkeit (d. h. eines fluiden Mediums) in einem Behälter, wobei die Rohranordnung R mit ihrer Längsausdehnung in das Medium eintaucht und entweder beide Rohre oder zumindest das zweite Rohr 2 mit dem Medium gefüllt ist, dessen Füllstand zu ermitteln ist. Gemäß 3 ist an dem in der Darstellung unteren Ende der Rohranordnung R eine Sensoreinrichtung 7 in Form eines Ultraschallwandlers vorgesehen, die eine Sende- und Empfangseinrichtung für Ultraschallsignale aufweist und die Ultraschallsignale in das zweite Rohr 2 sendet und reflektierte Signale empfängt. Eine Bestimmung des Füllstands erfolgt in Verbindung mit einer entsprechenden Auswertung der gesendeten und empfangenen Signale. Die empfangenen Signale werden an einer in dem zweiten Rohr 2 in Abhängigkeit von dem Füllstand an einer entsprechenden Stelle auftretenden Oberfläche des zu erfassenden Mediums reflektiert.The pipe arrangement R According to the basic example described above, serves as a sound guide tube for performing a measurement of a level of a liquid (ie, a fluid medium) in a container, wherein the tube assembly R with its longitudinal extent immersed in the medium and either both tubes or at least the second tube 2 filled with the medium whose level is to be determined. According to 3 is at the lower end in the illustration of the tube assembly R a sensor device 7 provided in the form of an ultrasonic transducer having a transmitting and receiving device for ultrasonic signals and the ultrasonic signals in the second tube 2 sends and receives reflected signals. A determination of the level takes place in conjunction with a corresponding evaluation of the transmitted and received signals. The received signals are at one in the second tube 2 reflected as a function of the level at a corresponding point surface of the medium to be detected.
Die Rohre 1 und 2 der Rohranordnung R sind beide mit dem Medium gefüllt, oder es ist lediglich das zweite Rohr 2 mit dem zu erfassenden Medium gefüllt, so dass das zweite Rohr 2 auch als Messrohr oder Schallführungsrohr bezeichnet werden kann. Soll das erste Rohr 1 nicht mit dem Medium gefüllt sein, wird der innere Spalt 4 im Verbindungsbereich 3 auf der gesamten Länge der Erstreckung der Rohranordnung R abgedichtet, so dass keine Verbindung über den inneren Spalt 4 zwischen beiden Rohren 1 und 2 besteht. Das erste Rohr 1, das nicht mit den Medium gefüllt ist, kann somit als Rohr zur Befestigung der Rohranordnung R und/oder zur geschützten Führung von Anschlussleitungen von und zu der Sensoreinrichtung 7 dienen.The pipes 1 and 2 the pipe arrangement R Both are filled with the medium, or it is just the second tube 2 filled with the medium to be detected, so that the second tube 2 can also be referred to as a measuring tube or sound guide tube. Should the first pipe 1 not be filled with the medium, the inner gap 4 in the connection area 3 over the entire length of the extension of the tube assembly R sealed, so no connection over the inner gap 4 between both pipes 1 and 2 consists. The first pipe 1 , which is not filled with the medium, thus can be used as a pipe for fixing the pipe assembly R and / or for the protected guidance of connection lines from and to the sensor device 7 serve.
Gemäß der vorstehenden Beschreibung des Grundlagenbeispiels umfasst die Rohranordnung R und im Einzelnen das zweite Rohr 2 den äußeren Spalt 6, der lediglich ein Spalt mit sehr geringer Breite im Bereich weniger Zehntel Millimeter (unter Berücksichtigung von Toleranzen) zwischen den Endbereichen der Seitenwände 21 und 22 ist. Der äußere Spalt 6 stellt somit eine Materialunterbrechung des zweiten Rohrs 2 in der Erstreckungsrichtung der Rohranordnung R dar, mittels dessen die speziellen elastischen Eigenschaften der gesamten Rohranordnung R und speziell des zweiten Rohrs 2 verbessert werden.According to the above description of the basic example, the tube arrangement comprises R and in detail the second tube 2 the outer gap 6 , the only one gap with very small width in the range of a few tenths of a millimeter (taking into account tolerances) between the end portions of the side walls 21 and 22 is. The outer gap 6 thus represents a material interruption of the second tube 2 in the extension direction of the pipe arrangement R by means of which the special elastic properties of the entire tube assembly R and especially the second tube 2 be improved.
Befindet sich in einer Anwendung die Rohranordnung R in einem Behälter (beispielsweise dem Behälter B gemäß 7, wobei dieser Behälter auch ein beliebiger Behälter oder Tank sein kann), und ist das in dem Behälter befindliche Medium empfindlich gegenüber Einfrieren (Eisbildung) bei niedrigen Temperaturen, kann mit der vorstehend beschriebenen Ausgestaltung der Rohranordnung R eine erhöhte Festigkeit und Flexibilität gegenüber Eisbildung erreicht werden.Is the pipe arrangement in an application? R in a container (for example, the container B according to 7 Wherein this container may also be any container or tank), and the medium in the container is susceptible to freezing (ice formation) at low temperatures, may be used With the above-described embodiment of the tube assembly R increased strength and flexibility against ice formation are achieved.
Zur Durchführung entsprechender Messungen mittels Ultraschallsignalen ist zumindest das zweite Rohr 2 vollständig oder zumindest teilweise mit dem Medium gefüllt, dessen Füllstand zu ermitteln ist. Liegen tiefe Temperaturen vor, bei denen das Medium gefriert und Eis mit einem geringfügig größeren Volumen entsteht, wird auf die Seitenwände 21 und 22 des zweiten Rohrs 2 von innen ein Druck ausgeübt, so dass die Seitenwände 21 und 22 gemäß 1 links und rechts des äußeren Spalts 6 geringfügig nach außen gedrückt werden, wobei der äußere Spalt 6, der im Ruhezustand (d. h. in einem nicht verformten Zustand) die vorstehend angegebene geringe Breite S1 aufweist, um einen weiteren kleinen Betrag vergrößert wird. 1 zeigt zur Verdeutlichung und in schematischer und vereinfachter Weise einen Spalt einer gewissen Größe. Vorzugsweise ist der äußere Spalt 6 gemäß den vorstehenden Angaben jedoch sehr gering und weiter vorzugsweise liegen die Enden der Seitenwände aneinander. Der äußere Spalt 6 stellt eine Materialtrennung oder einen Trennungsbereich dar.To perform appropriate measurements by means of ultrasonic signals is at least the second tube 2 completely or at least partially filled with the medium whose level is to be determined. If there are low temperatures, where the medium freezes and ice with a slightly larger volume, is on the sidewalls 21 and 22 of the second tube 2 exerted a pressure on the inside, leaving the side walls 21 and 22 according to 1 left and right of the outer gap 6 slightly pushed outwards, with the outer gap 6 in the rest state (ie, in a non-deformed state) the above-mentioned small width S1 has increased by a further small amount. 1 shows for clarity and in a schematic and simplified manner, a gap of a certain size. Preferably, the outer gap 6 However, according to the above information, very small, and more preferably, the ends of the side walls are adjacent to each other. The outer gap 6 represents a material separation or separation region.
Mit dem äußeren Spalt 6 in dem zweiten Rohr 2 besteht die Möglichkeit, die Stabilität der gesamten Rohranordnung R und speziell des zweiten Rohrs 2 zu gewährleisten, während gleichzeitig in Verbindung mit dem äußeren Spalt 6 eine geringfügige Ausdehnung des zweiten Rohrs 2 möglich ist. In diesem Fall wird der äußere Spalt 6, der somit als eine Materialtrennung oder als Trennungsbereich dient und der im Ruhezustand (nicht verformter Zustand) sehr eng ist, geringfügig elastisch gedehnt, so dass die Spaltbreite S1 des äußeren Spalts 6 zwischen den Enden der Seitenwände 21 und 22 größer als im Ruhezustand ist. Es bleibt jedoch die Form des zweiten Rohrs 2 erhalten, so dass die Stabilität der gesamten Anordnung nicht beeinträchtigt ist. Wird durch einen Übergang auf gemäßigte Temperaturen oder durch aktives Erwärmen des Mediums die Eisbildung innerhalb des zweiten Rohrs 2 beseitigt, kehrt infolge der Elastizität des Materials der gesamten Rohranordnung R das zweite Rohr 2 (die elastisch verformten Seitenwände 21 und 22) zur ursprünglichen Ruhelage (nicht verformter Zustand) und dem sehr schmalen äußeren Spalt 6 zurück.With the outer gap 6 in the second tube 2 There is the possibility of the stability of the entire pipe arrangement R and especially the second tube 2 while maintaining in conjunction with the outer gap 6 a slight extension of the second tube 2 is possible. In this case, the outer gap 6 which thus serves as a material separation or as a separation area and which is very narrow in the rest state (undeformed state), slightly elastically stretched, so that the gap width S1 the outer gap 6 between the ends of the side walls 21 and 22 is greater than at rest. However, it remains the shape of the second tube 2 so that the stability of the whole arrangement is not impaired. By a transition to moderate temperatures or by active heating of the medium, the formation of ice within the second tube 2 eliminated, due to the elasticity of the material of the entire tube assembly R the second pipe 2 (the elastically deformed sidewalls 21 and 22 ) to the original rest position (undeformed state) and the very narrow outer gap 6 back.
Im Ergebnis kann bei vollständiger Aufrechterhaltung der Stabilität eine Beschädigung des zweiten Rohrs 2, das mit dem Medium und damit auch mit dem gefrorenen Medium gefüllt ist, vermieden werden. Insbesondere wird ein unkontrolliertes Aufsprengen des zweiten Rohrs 2 wirksam verhindert. Der äußere Spalt 6 dient somit im Wesentlichen zur Bereitstellung eines Trennungsbereichs für eine mögliche Dehnung des zweiten Rohrs 2 im Sinne eines Aufbiegens der beiden Seitenwände 21 und 22 zu beiden Seiten des äußeren Spalts 6, so dass weder Stabilität noch Funktion der gesamten Rohranordnung R beeinträchtigt werden.As a result, with complete maintenance of stability, damage to the second tube may occur 2 , which is filled with the medium and thus also with the frozen medium, can be avoided. In particular, an uncontrolled bursting of the second tube 2 effectively prevented. The outer gap 6 thus essentially serves to provide a separation area for a possible expansion of the second tube 2 in the sense of bending the two side walls 21 and 22 on both sides of the outer cleft 6 , so that neither stability nor function of the entire pipe assembly R be affected.
Tritt hingegen oder zusätzlich eine Eisbildung in dem Medium außerhalb des zweiten Rohrs 2 auf, kann bei einem entsprechenden Druck auf das zweite Rohr (auf eine der beiden Seitenwände 21 oder 22 oder auf beide) der schmale äußere Spalt 6 geschlossen werden, und es können die jeweiligen Enden zueinander in Anlage kommen, so dass die gesamte Anordnung des zweiten Rohrs 2 und damit auch der Rohranordnung R stabilisiert wird. Auch auf diese Weise ist gewährleistet, dass die Funktion und die Stabilität der gesamten Rohranordnung R auch bei einer Eisbildung des Mediums, dessen Füllstand in Verbindung mit der Rohranordnung R erfasst werden soll, gewährleistet sind.On the other hand, or in addition, ice formation occurs in the medium outside the second tube 2 can, with a corresponding pressure on the second tube (on one of the two side walls 21 or 22 or on both) the narrow outer gap 6 be closed, and it may come into contact with the respective ends, so that the entire arrangement of the second tube 2 and thus also the pipe arrangement R is stabilized. Also in this way it is ensured that the function and the stability of the entire tube assembly R even with an ice formation of the medium, the level in connection with the pipe assembly R be ensured.
Ausführungsbeispielembodiment
Nachstehend wird in Verbindung mit den 4 bis 6 das Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beschrieben. Der grundsätzliche Aufbau der Rohranordnung R gemäß 4 ist ähnlich dem Aufbau der Rohranordnung R gemäß 1 und aus einem elastischen Material gebildet. Gleiche oder gleichartige Teile werden daher mit denselben Bezugszeichen bezeichnet.The following is in connection with the 4 to 6 the embodiment of the present invention described. The basic structure of the pipe arrangement R according to 4 is similar to the structure of the tube assembly R according to 1 and formed of an elastic material. Identical or similar parts are therefore designated by the same reference numerals.
In gleicher Weise wie beim Grundlagenbeispiel umfasst eine vorzugsweise einstückig hergestellte Rohranordnung R ein erstes Rohr 1 und ein zweites Rohr 2, wobei die beiden Rohre 1 und 2 einen Verbindungsbereich 3 aufweisen (in welchem Seitenwände der beiden Rohre 1 und 2 nahe beieinander liegen), und wobei ein innerer Spalt 4 bestimmt wird, der sich entlang der Längsausdehnung der Rohranordnung R im Verbindungsbereich 3 erstreckt. Eine Ansicht X ist in 6 dargestellt, während 5 in gleicher Weise wie 2 eine perspektivische Darstellung zeigt. Am unteren Ende der Rohranordnung R ist eine Sensoreinrichtung 7 angeordnet, die vorzugsweise als ein Ultraschallwandler mit Sender und Empfänger für Ultraschallsignale ausgebildet ist. In the same way as in the basic example comprises a preferably integrally manufactured tube assembly R a first pipe 1 and a second tube 2 , where the two pipes 1 and 2 a connection area 3 have (in which side walls of the two tubes 1 and 2 close to each other), and wherein an inner gap 4 is determined, which extends along the longitudinal extent of the tube assembly R in the connection area 3 extends. An X view is in 6 shown while 5 in the same way as 2 a perspective view shows. At the bottom of the pipe assembly R is a sensor device 7 arranged, which is preferably designed as an ultrasonic transducer with transmitter and receiver for ultrasonic signals.
Die Rohranordnung R gemäß dem Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von der Rohranordnung R des Grundlagenbeispiels in der Weise, dass anstelle des äußeren Spalts 6 gemäß 1 ein Überlappungsbereich 8 vorgesehen ist. In dem Überlappungsbereich 8 überlappen sich über eine vorbestimmte Länge S2 (Überlappungslänge) Endbereiche der jeweiligen Seitenwände 21 und 22 des zweiten Rohrs 2, so dass im Überlappungsbereich innerhalb der Überlappungslänge S2 die Seitenwände 21 und 22 es zweiten Rohrs 2 übereinander liegen. In dem Überlappungsbereich 8 sind Enden der Seitenwände 21 und 22 des zweiten Rohrs 2 geringfügig zueinander beabstandet oder können mit geringem Druck aneinander anliegen. In jedem Fall sind die Enden der Seitenwände 21 und 22 des zweiten Rohrs 2 zueinander leicht und um einen geringen Betrag elastisch verschiebbar.The pipe arrangement R according to the embodiment differs from the tube assembly R of the basic example in such a way that instead of the outer gap 6 according to 1 an overlap area 8th is provided. In the overlap area 8th overlap over a predetermined length S2 (Overlap length) End areas of the respective side walls 21 and 22 of the second tube 2 , so that in the overlap area within the overlap length S2 the side walls 21 and 22 it second pipe 2 lie one above the other. In the overlap area 8th are ends of the sidewalls 21 and 22 of the second tube 2 slightly spaced from each other or can rest against each other with little pressure. In any case, the ends of the side walls 21 and 22 of the second tube 2 each other easily and elastically displaceable by a small amount.
In dem Innenraum 5 des zweiten Rohrs 2 der Rohranordnung R befindet sich ebenfalls das Medium, dessen Füllstand gemessen werden soll, und es werden in der entsprechenden Weise die Messungen in Verbindung mit der Sensoreinrichtung 7 durchgeführt.In the interior 5 of the second tube 2 the pipe arrangement R is also the medium whose level is to be measured, and it will be in the appropriate manner, the measurements in conjunction with the sensor device 7 carried out.
Der vorstehend beschriebene Aufbau kann erreicht werden, indem die in 4 gezeigte rechte Seitenwand 22 des zweiten Rohrs 2 beispielsweise einen kleineren Radius der Biegung aufweist als die linke Seitenwand 21 des zweiten Rohrs 2.The structure described above can be achieved by the in 4 shown right side wall 22 of the second tube 2 For example, has a smaller radius of the bend than the left side wall 21 of the second tube 2 ,
In gleicher Weise wie beim Grundlagenbeispiel kann der innere Spalt 4 im Verbindungsbereich 3 zwischen dem ersten Rohr 1 und dem zweiten Rohr 2 geschlossen werden, so dass in den Innenraum des ersten Rohrs 1 das Medium nicht eindringen kann und das erste Rohr beispielsweise als ein Stützrohr und/oder als ein Rohr zur geschützten Aufnahme von Anschlussleitungen von und zu der Sensoreinrichtung 7 dienen kann.In the same way as in the basic example, the inner gap 4 in the connection area 3 between the first pipe 1 and the second tube 2 be closed, so that in the interior of the first pipe 1 the medium can not penetrate and the first tube, for example, as a support tube and / or as a tube for protected receiving connection leads from and to the sensor device 7 can serve.
Mit der in Verbindung mit dem Ausführungsbeispiel beschriebenen Ausführung der Rohranordnung R und speziell des zweiten Rohrs 2 mit dem Überlappungsbereich 8 können die folgenden Vorteile erreicht werden.With the embodiment of the pipe arrangement described in connection with the embodiment R and especially the second tube 2 with the overlap area 8th The following advantages can be achieved.
Befindet sich die Rohranordnung R in einem Medium, das bei tiefen Temperaturen einfrieren kann, so dass Eis gebildet wird, kann sich im Innenraum 5 des zweiten Rohrs 2 ebenfalls Eis bilden. Mit dem größeren Volumen des gefrorenen Mediums können die Seitenwände 21 und 22 des zweiten Rohrs 2 um einen geringen Betrag jeweils elastisch nach außen gedehnt werden, da im Überlappungsbereich 8 die Enden der Seitenwände des zweiten Rohrs 2 einen geringen Abstand zueinander aufweisen oder allenfalls mit einem geringen Druck aufeinander liegen. Mit der Beweglichkeit der Eden der Seitenwände 21 und 22 im Überlappungsbereich 8 relativ zueinander kann das sich im Innenraum 5 des zweiten Rohrs 2 bildende Eis die Seitenwände 21 und 22 derart und um einen geringen Betrag nach außen drücken, dass die Überlappungslänge S2 des Überlappungsbereichs 8 verkleinert wird. Es ist hierbei mit einer geringen Ausdehnung des Eises (Volumenvergrößerung) relativ zu dem Zustand des nicht gefrorenen Mediums anzunehmen, so dass auch in ausgedehntem Zustand die Enden der Seitenwände 21 und 22 des Rohrs 2 in dem kleiner gewordenen Überlappungsbereich 8 einander überlappen.Is the pipe assembly located R in a medium that can freeze at low temperatures, so that ice is formed, may be in the interior 5 of the second tube 2 also form ice. With the larger volume of frozen medium, the sidewalls can 21 and 22 of the second tube 2 each stretched elastically outward by a small amount, since in the overlapping area 8th the ends of the side walls of the second tube 2 have a small distance from each other or at most with a low pressure on each other. With the mobility of the Eden of the sidewalls 21 and 22 in the overlap area 8th relative to each other, this can be in the interior 5 of the second tube 2 ice forming the sidewalls 21 and 22 such and by a small amount to the outside press that the overlap length S2 of the overlap area 8th is reduced. It is to be assumed here with a small expansion of the ice (volume increase) relative to the state of the unfrozen medium, so that even in the expanded state, the ends of the side walls 21 and 22 of the pipe 2 in the smaller overlap area 8th overlap each other.
Mit dem Überlappungsbereich 8 besteht die Möglichkeit, die Stabilität des gesamten Systems, d.h. der Rohranordnung R und speziell des zweiten Rohrs 2 aufrecht zu erhalten, auch wenn es im Innenraum 5 des zweiten Rohrs 2 zur Eisbildung kommt. Hierbei ist vorteilhaft, dass die sich im Überlappungsbereich 8 überlappenden Enden der Seitenwände 21 und 22 des zweiten Rohrs 2 gegenseitig stützen, so dass die Stabilität gerade bei einem Eisdruck von innen vergrößert wird. Nach einer elastischen Verformung der Seitenwände 21 und 22 des zweiten Rohrs 2 infolge Eisbindung (Volumenvergrößerung) im Innenraum 5 des zweiten Rohrs 2 kehren die Seitenwände 21 und 22 wieder nach einem Auftauen und Beenden der Verformung in den Ruhezustand (Ausgangslage, nicht verformter Zustand) zurück, ohne das sich eine bleibende Verformung des zweiten Rohrs 2 ergibt.With the overlap area 8th there is the possibility of the stability of the entire system, d .H. the pipe arrangement R and especially the second tube 2 even if it is in the interior 5 of the second tube 2 ice formation occurs. It is advantageous that in the overlap area 8th overlapping ends of the side walls 21 and 22 of the second tube 2 support each other, so that the stability is increased, especially in an ice pressure from the inside. After elastic deformation of the sidewalls 21 and 22 of the second tube 2 due to Eisbindung (volume increase) in the interior 5 of the second tube 2 sweep the side walls 21 and 22 again after a thawing and ending the deformation in the resting state (initial position, undeformed state) back, without causing a permanent deformation of the second tube 2 results.
Im Hinblick auf einen von außen auf die Rohranordnung R einwirkenden Eisdruck wird ebenfalls die Stabilität gewährleistet, da in elastischer Weise entsprechend den Eigenschaften des verwendeten Materials zur Bildung der Rohranordnung R die Seitenwände 21 und 22 des zweiten Rohrs 2 geringfügig bewegt werden können, wobei jedoch ein Überlappungsbereich 8 gewährleistet ist und bei einem Druck von außen die Enden der Seitenwände 21 und 22 des zweiten Rohrs 2 infolge des Drucks anliegen können, sofern sich nicht schon im Ruhezustand mit einer geringen Kraft einander ganz oder zumindest teilweise berührt haben. Mit einer entsprechenden Berührung der beiden Enden der Seitenwände 21 und 22 des zweiten Rohrs 2 kann die gesamte Stabilität der Rohranordnung R ungeachtet eines Drucks von Innen (Eisbildung im Innenraum 5) oder von außen (Eisbildung im Behälter mit dem Medium) sichergestellt werden, so dass eine erheblich verminderte Empfindlichkeit gegenüber Beschädigungen durch Eisbildung im Medium bei tiefen Temperaturen erreicht wird. Es wird auf diese Weise eine erhöhte Langzeitstabilität auch bei ungünstigen äußeren Rahmenbedingungen erreicht.With regard to an externally on the tube assembly R acting ice pressure is also ensured the stability, since in an elastic manner according to the properties of the material used to form the tube assembly R the side walls 21 and 22 of the second tube 2 can be moved slightly, but with an overlap area 8th is guaranteed and at a pressure from the outside, the ends of the side walls 21 and 22 of the second tube 2 can rest as a result of the pressure, if not already at rest with a small force each other or at least partially touched. With a corresponding touch of the two ends of the side walls 21 and 22 of the second tube 2 can the overall stability of the pipe arrangement R regardless of pressure from inside (icing in the interior 5 ) or from the outside (ice formation in the container with the medium) are ensured so that a significantly reduced sensitivity to damage caused by ice formation in the medium at low temperatures. It is achieved in this way an increased long-term stability even in unfavorable external conditions.
Bei der Anordnung gemäß dem Ausführungsbeispiel wird somit die mechanische Stabilität erheblich verbessert, wobei keine Verstärkungsmaßnahmen bei der Rohranordnung R, wie Verstärkungsrippen oder Stabilisierungsbleche, erforderlich sind. Gleichzeitig wird auch eine Stabilität erreicht bei weiter ungünstigen äußeren Bedingungen, wie erheblichen Vibrationen bei einer Anwendung im Bereich von Kraftfahrzeugen sowie einem starken Schwappen des Mediums in dem Behälter, wenn sich ein Fahrzeug bewegt. Insbesondere können bei dem Vorliegen von Eisstücken in dem Medium und einem erheblichen Schwappen infolge der Bewegung bei der Anwendung der Rohranwendung in einem beweglichen Behälter Vorteile erzielt werden.In the arrangement according to the embodiment, the mechanical stability is thus significantly improved, with no reinforcing measures in the pipe assembly R , such as reinforcing ribs or stabilizing plates, are required. At the same time stability is also achieved under further unfavorable external conditions, such as considerable vibrations in an application in the field of motor vehicles and a strong sloshing of the medium in the container when a vehicle is moving. In particular, advantages may be obtained in the presence of ice pieces in the medium and significant sloshing due to movement in the application of the pipe application in a moving container.
Hinsichtlich einer Materialauswahl für die jeweilige Rohranordnung R des ersten und zweiten Ausführungsbeispiels können verschiedene Kunststoffe Verwendung finden, wobei die Rohranordnung R im Wesentlichen einstückig ausgebildet werden kann. Vorzugsweise werden jedoch metallische Werkstoffe verwendet, wobei die Rohranordnungen R gemäß dem Ausführungsbeispiel aus einem mit einer entsprechenden Oberflächenbeschichtung geschützten Stahlblech gebildet werden können. Kunststoffe sowie ein Stahlblech, beispielsweise auch ein Edelstahlblech, weisen die erforderliche Elastizität auf, so dass bei einer Eisbildung innerhalb des zweiten Rohrs 2 (das als Schall- oder Messrohr dient) die Volumenvergrößerung zu einem Druck auf die Seitenwände 21 und 22 des zweiten Rohrs 2 führt und diese gemäß den elastischen Eigenschaften des verwendeten Materials um ein geringes Maß (einige Zehntel Millimeter oder Millimeter) nach außen gedrückt werden. Infolge der Elastizität der verwendeten Materialien nehmen die Seitenwände des zweiten Rohrs 2 wieder die ursprüngliche Position ein und kehren elastisch zur Ruhelage oder Ausgangslage (nicht verformter Zustand) zurück, wenn die Eisbildung beendet und das Medium im Innenraum 5 und außerhalb der Rohranordnung R wieder verflüssigt ist. Durch das elastische Öffnen und Schließen der Seitenwände des zweiten Rohrs 2 bei einer Eisbildung oder einer erneuten Verflüssigung des Mediums wird eine bleibende Verformung oder Zerstörung der Rohranordnung R vermieden.With regard to a selection of materials for the respective pipe arrangement R of the first and second embodiments, various plastics can be used, wherein the tube assembly R can be formed substantially in one piece. Preferably, however, metallic materials are used, wherein the tube assemblies R can be formed according to the embodiment of a protected with a corresponding surface coating steel. Plastics and a steel sheet, for example, a stainless steel sheet, have the required elasticity, so that with ice formation within the second tube 2 (which serves as a sound or measuring tube) the volume increase to a pressure on the side walls 21 and 22 of the second tube 2 leads and these are pressed outward by a small amount (a few tenths of a millimeter or millimeters) according to the elastic properties of the material used. Due to the elasticity of the materials used, the side walls of the second tube take 2 return to the original position and return elastically to the rest position or initial position (undeformed state) when the ice formation stops and the medium in the interior 5 and outside the tube assembly R is liquefied again. By the elastic opening and closing of the side walls of the second tube 2 Ice formation or re-liquefaction of the medium will result in permanent deformation or destruction of the pipe assembly R avoided.
Wie es in den 3 und 6 gezeigt ist, befindet sich vorzugsweise am unteren Ende der Rohranordnung R gemäß der Darstellung in den Figuren die Sensoreinrichtung 7 in Form eines Ultraschallwandlers zum Aussenden und Empfangen von Ultraschallsignalen zur Durchführung einer Füllstandmessung. Mit dem äußeren Spalt 6 gemäß dem Grundlagenbeispiel, der (auch unter Berücksichtigung von Toleranzen) eine Spaltbreite S1 von wenigen Zehntel Millimetern aufweist, können Verluste des Schalldrucks der Ultraschallsignale im zweiten Rohr 2 klein gehalten werden, so dass die auftretenden Verluste auch zur Durchführung einer genauen Füllstandmessung vernachlässigbar sind.As it is in the 3 and 6 is shown, is preferably located at the lower end of the tube assembly R as shown in the figures, the sensor device 7 in the form of an ultrasonic transducer for emitting and receiving ultrasonic signals for performing a level measurement. With the outer gap 6 according to the basic example, the (also taking into account tolerances) a gap width S1 of a few tenths of a millimeter, losses of the sound pressure of the ultrasonic signals in the second tube 2 be kept small, so that the losses occurring are negligible even to carry out a precise level measurement.
In gleicher Weise werden die Verluste eines Schalldrucks der Ultraschallsignale im zweiten Rohr 2 vermindert, in dem die Anordnung gemäß 4 in Verbindung mit dem Überlappungsbereich 8 vorgesehen ist. Auch hier sind die auftretenden Verluste erheblich vermindert und vernachlässigbar gering.In the same way, the losses of a sound pressure of the ultrasonic signals in the second tube 2 diminished, in which the arrangement according to 4 in conjunction with the overlap area 8th is provided. Again, the losses incurred are significantly reduced and negligible.
Zur Vermeidung weiterer Störungen der Ultraschallsignale im zweiten Rohr 2 können in Verbindung mit dem Grundlagenbeispiel gemäß 1 die Enden der Seitenwände 21 und 22 des zweiten Rohrs 2, die den äußeren Spalt 6 bilden, in entsprechender Weise bearbeitet und abgerundet werden. Ebenso kann in Verbindung mit dem Ausführungsbeispiel gemäß 4 das innenliegende Ende der rechten Seitenwand 22 des zweiten Rohrs 2 in entsprechender Weise gestaltet werden, beispielsweise durch Ausrunden oder Abschrägen. Eine unerwünschte Verformung oder Beeinträchtigung der Ultraschallsignale in dem zweiten Rohr 2 (Schallrohr oder Messrohr) kann weiter vermindert werden.To avoid further disturbances of the ultrasonic signals in the second tube 2 can in conjunction with the basic example according to 1 the ends of the side walls 21 and 22 of the second tube 2 that the outer gap 6 form, be processed in a similar manner and rounded. Likewise, in connection with the embodiment according to 4 the inside end of the right side wall 22 of the second tube 2 be designed in a corresponding manner, for example by rounding or bevels. An undesirable deformation or impairment of the ultrasonic signals in the second tube 2 (Sound tube or measuring tube) can be further reduced.
Bei der Verwendung von Kunststoffen können Wanddicken von 0,5 bis 1,5 mm verwendet werden, und es kann bei der Verwendung von Metallwerkstoffen eine Blechdicke von etwa 0,2 bis 1,0 mm verwendet werden. Beispielsweise kann ein Stahlblech mit einer antikorrosiven Beschichtung oder ein Edelstahlblech von etwa 0,4, 0,5 oder 0,6 mm Dicke verwendet werden, aus dem vorzugsweise einstückig die Rohranordnung R gebildet werden kann. Es kann der äußere Spalt 6 (Materiallücke, Unterbrechung, Trennungsbereich) im Bereich der Dicke des Materials der Rohre 1 oder 2 oder kleiner liegen. Ist der innere Spalt 4 offen und nicht auf seiner gesamten Verlaufslänge geschlossen, dann wird bei einer Eisbildung in beiden Rohren 1 und 2 (Doppelrohr) auch die Elastizität des ersten Rohrs 1 beansprucht, da auch dort ein Druck von Innen infolge der Volumenvergrößerung auftritt.When using plastics, wall thicknesses of 0.5 to 1.5 mm can be used, and when using metal materials, a sheet thickness of about 0.2 to 1.0 mm can be used. For example, a steel sheet with an anti-corrosive coating or a stainless steel sheet of about 0.4, 0.5 or 0.6 mm thick can be used, preferably integrally the pipe assembly R can be formed. It may be the outer gap 6 (Material gap, interruption, separation area) in the range of the thickness of the material of the tubes 1 or 2 or less. Is the inner gap 4 open and not closed on its entire course length, then ice formation in both tubes 1 and 2 (Double tube) also the elasticity of the first tube 1 claimed, since there is also a pressure from the inside due to the increase in volume.
Die Ausdehnungslänge der Rohranordnung R gemäß den 3 und 6 in senkrechter Richtung zur Darstellung in den Figuren ist abhängig von der Eintauchtiefe in einen Tank oder Behälter und der in dem Tank oder Behälter möglichen Füllhöhe des Mediums. Wird beispielsweise eine Anwendung in einem Kraftfahrzeug betrachtet, bei welchem in einem Tank mit beispielsweise Brennstoff oder Harnstoff (zur Abgasreinigung) eine jeweilige Füllhöhe zu bestimmen ist, kann eine Länge der Rohranordnung R in der senkrechten Richtung gemäß den 3 und 6 etwa 0,2 m bis 1,0 m betragen, oder kann je nach Anwendung auch 0,2 m bis 0,5 m betragen. Es ist jedenfalls sichergestellt, dass sich in dem zweiten Rohr 2 der gleiche Füllstand des Mediums befindet, wie innerhalb des Behälters und außerhalb der Rohranordnung R. The extension length of the pipe arrangement R according to the 3 and 6 in the direction perpendicular to the representation in the figures is dependent on the depth of immersion in a tank or container and the possible in the tank or container level of the medium. If, for example, an application is considered in a motor vehicle in which a respective filling level is to be determined in a tank with, for example, fuel or urea (for exhaust gas purification), a length of the pipe arrangement can be determined R in the vertical direction according to the 3 and 6 about 0.2 m to 1.0 m, or may be depending on the application and 0.2 m to 0.5 m. It is certainly ensured that in the second tube 2 the same level of the medium is located as inside the container and outside the tube assembly R ,
Ein Austausch des Mediums ist über den sehr geringen Spalt im Überlappungsbereich 8 gemäß dem Ausführungsbeispiel gewährleistet. Es besteht ferner die Möglichkeit, weitere Öffnungen an vorbestimmten Stellen in der Rohranordnung R und speziell im zweiten Rohr 2 vorzusehen, so dass ein Einströmen des Mediums in zumindest das zweite Rohr 2 in Sinne kommunizierender Röhren gewährleistet ist und erleichtert wird. Vorzugsweise ist das erste Rohr 1 bezüglich des Mediums abgedichtet, so dass beide Rohre 1 und 2 unterschiedliche Funktionen aufweisen können. Die Rohre 1 und 2 bei dem Ausführungsbeispiel sind vorzugsweise zylindrische oder leicht konische Rohre mit annähernd kreisförmiger Querschnittsfläche.An exchange of the medium is about the very small gap in the overlap area 8th ensured according to the embodiment. There is also the possibility of further openings at predetermined locations in the tube assembly R and especially in the second tube 2 provide, so that an inflow of the medium into at least the second tube 2 is ensured in the sense of communicating tubes and is facilitated. Preferably, the first tube 1 sealed with respect to the medium, so that both tubes 1 and 2 may have different functions. The pipes 1 and 2 in the embodiment, preferably cylindrical or slightly conical tubes with approximately circular cross-sectional area.
Die vorstehend beschriebene Rohranordnung R kann somit Teil einer Mess- oder Erfassungsanlage oder Messvorrichtung zur Füllstands- oder Mengenmessung dienen und bei sämtlichen Erfassungen eines Füllstands eines Mediums in einem Behälter oder Tank angewendet werden. Die Länge der Rohranordnung R in der Erstreckungsrichtung ist von der Größe des Tanks und der zu erwartenden Füllhöhe abhängig. Die Rohranordnung R kann an einer beliebigen Stelle im Tank angeordnet werden, vorzugsweise jedoch in einem Bereich des Behälters oder Tanks, bei dem die am unteren Ende der Rohranordnung R angeordnete Sensoreinrichtung 7 in der Nähe des tiefsten Punkts des Behälters oder Tanks liegt. Es kann der Füllstand beliebiger Medien mittels der Ultraschallsignale erfasst werden. Vorzugsweise ist jedoch die Rohranordnung R geeignet, den Füllstand fluider bzw. wässriger Medien zu erfassen, und ein hohes Maß an Betriebssicherheit zu bieten, wenn infolge ungünstiger äußerer Bedingungen (tiefe Temperaturen) ein Einfrieren des Mediums nicht ausgeschlossen werden kann. In diesem Fall kann mit der erfindungsgemäßen Rohranordnung R erreicht werden, dass die volle Betriebsfähigkeit nach einer erneuten Verflüssigung des Mediums wieder bereitgestellt werden kann, ohne dass Beeinträchtigungen oder Beschädigungen der Rohranordnung R zu befürchten sind.The pipe arrangement described above R can thus be part of a measuring or detection system or measuring device for level or volume measurement and applied to all detections of a level of a medium in a container or tank. The length of the pipe arrangement R in the extension direction depends on the size of the tank and the expected filling level. The pipe arrangement R can be placed anywhere in the tank, but preferably in a region of the container or tank, at the bottom of the pipe assembly R arranged sensor device 7 near the lowest point of the tank or tank. The level of any media can be detected by means of the ultrasonic signals. Preferably, however, is the tube assembly R suitable to detect the level of fluid or aqueous media, and to provide a high degree of operational safety, if due to unfavorable external conditions (low temperatures) a freezing of the medium can not be excluded. In this case, with the pipe arrangement according to the invention R be achieved that the full operability can be provided again after a re-liquefaction of the medium, without affecting or damaging the pipe assembly R to be feared.
