DE102017221255A1

DE102017221255A1 - Füllstandsmeßanordnung

Info

Publication number: DE102017221255A1
Application number: DE102017221255.1A
Authority: DE
Inventors: Guido Bernd Finnah; Tobias Hoeffken
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2017-11-28
Filing date: 2017-11-28
Publication date: 2019-05-29
Also published as: WO2019105724A1

Abstract

Füllstandsmeßanordnung (1) zur Bestimmung des Füllstands einer Flüssigkeit in einem die Flüssigkeit bevorratenden Behälter, mit mindestens zwei in die Flüssigkeit eintauchbaren und elektrisch leitfähigen Elektroden (3), dadurch gekennzeichnet, daß eine elektrische Verbindung (7, 71, 72, 73) zwischen den Elektroden (3) integriert ist.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einer Füllstandsmeßanordnung nach der Gattung des unabhängigen Anspruchs.
Es ist aus der US5626053 bereits bekannt, Polymere bzw. Kunststoffe als Elektrodenmaterial bei elektrischen Füllstandsmeßfühlern einzusetzen.
Offenbarung der Erfindung
Die erfindungsgemäße Füllstandsmeßanordnung mit den kennzeichnenden Merkmalen des unabhängigen Anspruchs hat demgegenüber den Vorteil, in einfacher Weise einen elektrischen Innenwiderstand der Füllstandsmeßanordnung bereitzustellen, mit dessen Hilfe deren Funktionsfähigkeit überprüft werden kann.
Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im unabhängigen Anspruch angegebenen Füllstandsmeßanordnung möglich.
Vorteilhaft ist es, wenn die Elektroden der Füllstandsmeßanordnung aus einem elektrisch leitfähigen Kunststoff hergestellt sind, da Kunststoffe einfach beispielsweise in einem Spritzgußverfahren verarbeitbar sind und auch so gewählt werden können, daß sie beispielsweise auch chemisch resistent sind gegenüber korrosiven Lösungen, wie zum Beispiel gegenüber einer wässrigen Harnstofflösung.
Besonders vorteilhaft ist es, die elektrische Verbindung zwischen den Elektroden zumindest teilweise auch aus einem elektrisch leitfähigen Kunststoff, vorzugsweise dem gleichen elektrisch leitfähigen Kunststoff, wie er für die Elektroden verwendet wird, herzustellen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
Es zeigen

1 einen Füllstandsmeßfühler in Draufsicht und in Seitenansicht,
2 einen Füllstandsmeßfühler in Querschnittsseitenansicht und
3 vier Querschnittsansichten.

Ausführungsformen der Erfindung
1 zeigt eine Füllstandsmessanordnung bzw. einen Füllstandsmeßfühler 1, rechts in Seitenansicht, der auf der Seite des Naßbereichs 9 in eine Flüssigkeit eingetaucht werden kann, und links in Draufsicht, von der Seite des Naßbereichs des Meßfühlers aus gesehen. Der Meßfühler dient zur Bestimmung des Füllstands der Flüssigkeit in einem Tank, der diese Flüssigkeit bevorratet. Diese Flüssigkeit kann zum Beispiel ein Kraftstoff für eine Brennkraftmaschine, Wasser oder auch eine wässrige Harnstofflösung sein, welche auch bei der Abgasnachbehandlung selbstzündender Brennkraftmaschine zur Abgasentstickung zum Einsatz kommt. Vorzugsweise wird ein solcher Füllstandsmeßfühler hierbei im unteren Tankbereich, beispielsweise im Tankboden eingebaut. Dies kann dadurch geschehen, daß ein vorzugsweise im Gehäuse 5 des Füllstandsmeßfühlers 1 integrierter Befestigungsbereich 8 fluiddicht mit dem Tankboden verbunden wird, beispielsweise durch Verschweissen der Kunststoffwand des Tankbodens mit dem aus Kunststoff bestehenden Befestigungsbereich 8 des Meßfühlers.
Der Füllstandsmeßfühler 1 weist beispielsweise zwei Meßelektroden 3 auf, die im Naßbereich 9 in die Flüssigkeit eintauchen und die jenseits des Naßbereichs 9 des Meßfühlers 1, nämlich auf der Seite des Trockenbereichs 11 und damit außerhalb des Tanks, elektrisch kontaktierbar sind. In das aus einem elektrisch nicht leitenden Kunststoff gefertigte Gehäuse 5 ist in diesem Ausführungsbeispiel neben dem Befestigungsbereich 8 in Form eines durchmessergroßen Bereichs des Gehäuses eine Umhüllung 4 integriert, welche einen unteren Teilbereich einer der beiden Meßelektroden 3 nahe des Befestigungsbereichs 8 elektrisch von der Flüssigkeit isoliert. Die Elektroden 3 selbst bestehen aus einem elektrisch leitfähigen Kunststoffmaterial.
2 zeigt einen Füllstandsmeßfühler gemäß 1 in seitlicher Querschnittsansicht. In dieser Darstellung ist eine elektrische Verbindung 7 zwischen den beiden Elektroden 3 zu erkennen, die in das Gehäuse 5 integriert ist. Die elektrische Verbindung 7 ist hier als elektrische Leiterbahn 100 ausgeführt.
3 zeigt in den vier Teilbildern a) bis d) verschiedene Ausführungsformen einer elektrischen Verbindung zwischen den Elektroden, welche im Gehäuse 5 integriert ist und nicht mit der Flüssigkeit in Kontakt kommt. Die Darstellungen sind Querschnittsansichten bzw. Ansichten in einer Ebene senkrecht zur in der 2 gewählten Zeichnungsebene. Die in 4 gewählte Querschnittsebene befindet sich hierbei auf Höhe der elektrischen Verbindung 7. Die elektrische Verbindung muß in Abwandlungen von den dargestellten Ausführungsformen nicht vollständig in der gewählten Querschnittsebene liegen, aber sie soll stets allseitig von der zu vermessenden Flüssigkeit elektrisch isoliert sein. Teilbild a) zeigt eine gerade Verbindung 7 zwischen den Elektroden, Teilbild b) eine elektrische Verbindung 71 in Mäanderform und Teilbild c) eine solche Verbindung 72 in U-Form. Auch wenn in den Teilbildern b) und c) die elektrischen Verbindungen in schematischer Form teilweise sich bis zum Gehäuserand 6 erstreckend dargestellt sind, so sollen sie doch auch in diesen Varianten allseitig durch das Gehäuse vor der Flüssigkeit geschützt sein. Teilbild d) zeigte eine elektrische Verbindung 73 zwischen den beiden Elektroden 3, welche ein zwischengeschaltetes elektrisches Bauteil aufweist, welches ebenfalls in das Gehäuse integriert und vor der Flüssigkeit geschützt ist. Das elektrische Bauteil und die Leiterbahn 100, welche das Bauteil elektrisch an die Elektroden ankoppelt, bilden zusammen die elektrische Verbindung 73.
Durch die in den 2 und 3 dargestellten elektrischen Verbindungen 7, 71, 72 bzw. 73 wird zwischen den Elektroden 3 ein elektrischer Innenwiderstand der Füllstandsmeßanordnung bereitgestellt. Mittels dieses elektrischen Innenwiderstands ist es möglich, die Funktionsfähigkeit des Füllstandsmeßfühlers über eine entsprechende auf der Trockenseite bzw. dem Trockenbereich 11 angeschlossene, nicht näher dargestellte Auswertungselektronik zu prüfen. Diese elektrische Verbindung kann aus ebenfalls elektrisch leitfähigem Kunststoff sein oder auch ein eingelegtes elektrisches Bauteil sein bzw. ein solches aufweisen, wie im Teilbild d) dargestellt.
Im Normalbetrieb wird bestimmungsgemäß der Füllstand bestimmt, indem letzlich der elektrische Widerstand bzw. die elektrische Leitfähigkeit gemessen wird, der sich bzw. die sich entsprechend des Füllstands im Tank zwischen den Anschlüssen im Trockenbereich 11 der Füllstandsmeßanordnung einstellt. Damit zwischen einer Detektion der Funktionsfähigkeit und der im Normalbetrieb bestimmungsggemäßen Messung des Füllstandes unterschieden werden kann, wird für die elektrische Verbindung 7, 71, 72 bzw. 73 zwischen den Elektroden ein elektrischer Widerstand gewählt, der größer ist als der größte gemessene Widerstandswert, der sich im befüllten Zustand zwischen den Anschlüssen einstellt. Der gröOte gemessene Widerstand im befüllten Zustand ist abhängig von der spezifischen Leitfähigkeit des Tankmediums, der Kontaktfläche zu den Elektroden und vom Abstand der Elektroden, hierbei sind Änderungen des spezifischen elektrischen Widerstandes des Mediums über der Lagerzeit zu berücksichtigen. Um einen hinreichend großen Widerstand der elektrischen Verbindung herstellen zu können, ist vorzugsweise eine im Vergleich zu den Elektroden lange Verbindung mit kleiner Querschnittsfläche zu wählen.
Die elektrische Verbindung kann im gleichen Prozessschritt wie die Elektroden, zum Beispiel durch Spritzgießen, erzeugt werden. Durch eine stoffschlüssige Verbindung zwischen den Elektroden aus einem ebenfalls elektrisch leitfähigen Kunststoff ist eine elektrische Verbindung erzielbar, die robust gegenüber Temperaturwechseln ist und zu einer langen Lebensdauer der Füllstandsmeßanordnung beiträgt.
Es kann die elektrische Verbindung bei der Herstellung auch in das Gehäuse der Füllstandsmeßanordnung eingelegt werden und dann mit dem Elektrodenmaterial überspritzt werden. Für den Fall, dass die eingelegete elektrische Verbindung aus elektrisch leitfähigem Kunststoff ist, kann es zum Anschmelzen und damit zu einer stoffschlüssigen Verbindung kommen.
Alternativ kann die elektrische Verbindung eine Komponente eines mehrstufigen Mehrkomponenten-Spritzgießprozesses sein., wie an sich bereits aus der Herstellung von Elektroden bekannt und beispielsweise in der DE102006005529 beschrieben ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 5626053 [0002]

Claims

Füllstandsmeßanordnung (1) zur Bestimmung des Füllstands einer Flüssigkeit in einem die Flüssigkeit bevorratenden Behälter, mit mindestens zwei in die Flüssigkeit eintauchbaren und elektrisch leitfähigen Elektroden (3), dadurch gekennzeichnet, daß eine elektrische Verbindung (7, 71, 72, 73) zwischen den Elektroden (3) integriert ist.
Füllstandsmeßanordnung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, die elektrische Verbindung in einem Gehäuse (5) der Füllstandsmeßanordnung integriert ist.
Füllstandsmeßanordnung (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (5) aus einem elektrisch nicht leitfähigen Kunststoff gefertigt ist.
Füllstandsmeßanordnung (1) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (5) die Elektroden (3) hält.
Füllstandsmeßanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden (3) aus einem elektrisch leitfähigen Kunststoff hergestellt sind.
Füllstandsmeßanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Verbindung (7, 71, 72, 73) eine elektrische Leiterbahn (100) aufweist.
Füllstandsmeßanordnung (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterbahn (100) eine Länge aufweist, die groß ist im Vergleich zur Länge einer Elektrode (3).
Füllstandsmeßanordnung (1) nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterbahn einen Querschnitt aufweist, der klein ist im Vergleich zum Querschnitt einer Elektrode (3).
Füllstandsmeßanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Verbindung (73) ein elektrisches Bauteil, beispielsweise einen Ohmschen Widerstand, aufweist.
Verfahren zur Herstellung einer Füllstandsmeßanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die mindestens zwei elektrisch leitfähigen Elektroden (3) und die elektrische Verbindung (7, 71, 72, 73) im gleichen Prozesschritt erzeugt werden.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Prozesschritt ein Spritzgußverfahren umfaßt.