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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Messung physikalischer Eigenschaften einer Flüssigkeit gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
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Stand der Technik
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Elektronische Füllstandsensoren zur Bestimmung des Füllstandes einer Flüssigkeit in einem Behälter arbeiten üblicherweise mit dem kapazitiven Messprinzip. Dabei wird die Kapazität zwischen zwei Platten eines Kondensators gemessen. Für die Veränderung des Signals sorgt die Flüssigkeit, die je nach Füllstand unterschiedlich hoch zwischen den zwei Platten steht. Um ein gleichmäßiges Signal zu erhalten, sind die beiden Platten auf der gesamten Messstrecke absolut gerade ausgelegt. Hierfür ist in den entsprechenden Maschinenbauteilen und Motoren ausreichend Bauraum vorzusehen.
Ein derartiger Füllstandssensor ist beispielsweise in der
WO 2016130848 A1 und der
US 2019/077292 A1 beschrieben.
Da immer kompaktere Bauformen gefordert werden, ist es zunehmend unmöglich solche Füllstandsensoren zu verwenden. Auch müssen immer mehr Maschinenbauteile besser überwacht werden, die in der Vergangenheit keine direkte Überwachung hatten. Zudem sollte für eine hohe Messgenauigkeit der Abstand zwischen den Platten des Kondensators immer konstant sein. Dies ist bei kompakten Maschinenbauteilen nur sehr aufwändig zu realisieren.
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Aufgabenstellung
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es eine Vorrichtung zur Messung physikalischer Eigenschaften einer Flüssigkeit zu schaffen, welche einen geringen Platzbedarf hat und gut in mit Flüssigkeit befüllte Behälter integriert werden kann. Weitere Aufgabe ist es, eine breite Anwendung der Vorrichtung in unterschiedlichsten Behältern zu ermöglichen. Weitere Aufgabe ist es die Lage der Flüssigkeitsoberfläche im Behälter zu ermitteln.
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Technische Lösung
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Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Vorrichtung zur Messung physikalischer Eigenschaften einer Flüssigkeit mit den Merkmalen von Anspruch 1.
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Erfindungsgemäß wurde als vorteilhaft erkannt ein flaches Sensorband an der Innenkontur, d.h. der Innenwandung des Behälters anzubringen.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung dient der Messung physikalischer Eigenschaften einer Flüssigkeit in einem Behälter, d. h. von physikalischen Messgrößen. Bei der Flüssigkeit kann es sich um einen Betriebsstoff einer Maschine oder Anlage handeln, z.B. um Getriebeöl. Die Vorrichtung weist einen Behälter, zum Beispiel aus einem Metallblech, und einen kapazitiven Sensor mit zwei oder mehreren beabstandeten Elektroden auf.
In vorteilhafter Weise ist an der Innenkontur des Behälters ein Sensorband angebracht, wobei das Sensorband eine elektrisch leitfähige und eine elektrisch isolierende Schicht aufweist. Als Teil des Behälters wird hier auch eine Behälterdichtung verstanden. Unter einem Band wird dabei eine flache und längliche Form verstanden. Das Sensorband kann beispielsweise mit der Oberfläche des Behälters verklebt oder verschweißt sein oder durch Verklipsen oder Verrrasten in die Innenkontur des Behälters eingefügt sein.
Die elektrisch isolierende Schicht liegt an der Innenkontur des Behälters an. Zwischen der elektrisch leitfähigen Schicht und der Oberfläche des Behälters wird ein Zwischenraum gebildet, in den die Flüssigkeit eindringen kann.
Eine Elektrode des kapazitiven Sensors wird durch die elektrisch leitfähige Schicht und die andere Elektrode des kapazitiven Sensors durch den Behälter gebildet. Dazu ist der Behälter zumindest im Bereich seiner Elektrodenfunktion ebenfalls elektrisch leitfähig ausgestaltet. Ist der Behälter nicht aus einem elektrisch leitfähigen Material gefertigt, so sind die Elektroden in das Sensorband integriert und zwei oder mehr elektrisch leitfähige Schichten bilden die Elektroden aus. Damit wird eine kapazitive Messung zwischen den elektrisch leitfähigen Schichten als Elektroden ermöglicht.
Die elektrisch leitfähige Schicht und der ihr gegenüberliegende Bereich der Innenkontur des Behälters oder eine weitere elektrisch leitfähige Schicht bilden jeweils Elektroden eines kapazitiven Sensors. Durch diesen kapazitiven Sensor wird ermöglicht den Kapazitätswert im Raum zwischen den Elektroden zu bestimmen. Der Kapazitätswert ist dabei abhängig von dem Medium, welches sich zwischen den Elektroden befindet. Der Kapazitätswert hängt unter anderem von der relativen Permittivität des Dielektrikums εr (Permittivitäts- oder Dielektrizitätszahl) ab.
So können mittelbar über den Kapazitätswert physikalische Eigenschaften einer Flüssigkeit festgestellt werden.
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In vorteilhafter Weise kann eine derartige Vorrichtung in unterschiedlichst ausgeformten Behältern zum Einsatz gelangen. Auch in engen und verwinkelten Behältern kann das Sensorband eingebracht werden. Ein weiterer Vorteil besteht in der einfachen Anpassung der Vorrichtung: das Sensorband kann durch Ablängen einfach auf das richtige Maß gebracht werden.
Da die Elektroden des kapazitiven Sensors im Gegensatz zu ebenen parallel beabstandeten Elektroden gemäß dem Stand der Technik einen komplexen Verlauf aufweisen, wird eine entsprechende Umrechnung der Messdaten für die verschiedenen Ausprägungen der physikalischen Eigenschaften benötigt. Dies ist mittels derzeit verfügbaren Datenverarbeitungstechnologien jedoch problemlos möglich und kann durch eine Auswerteeinheit realisiert werden.
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In einer besonders vorteilhaften und daher bevorzugten Weiterbildung der Vorrichtung ist das Sensorband aus flexiblem und dehnfähigem Material, insbesondere aus Elastomer und/oder Vliesstoff. Es ist jeweils ein Material mit guter Resistenz bezüglich der Flüssigkeit zu wählen. Bei dem Elastomer kann es sich beispielsweise um ein Acrylnitril-Butadien-Kautschuk (NBR), Acrylatkautschuke (wie ACM oder AEM), Fluorkautschuk (FKM), um Silikone oder Floursilikone (VMQ oder FVMQ) oder um Ethylen-Propylen-DienKautschuk (EPDM) handeln. Bei dem Vliesstoff kann es sich beispielsweise um Kohlenstofffaservliese, Metallfaservliese und Vliesstoffe aus Polymeren handeln. Bei dem Vliesstoff kann es sich beispielsweise insbesondere um Vliesstoff mit Fasern handeln, die ein Polymer enthalten, das ausgewählt ist aus der Gruppe der Polyester, Polyamide, ,Polyacrylate, Polymethacrylate, Polyoxyalkylene, Polysäuren sowie Copolymere davon, natürliche Polymere wie Cellulose oder modifizierte natürliche Polymere wie Viskose, Polyurethane, Polysillkone, sowie Polyolefine und Polymere, die durch chemische oder physikalische Verfahren hydrophilisiert sind.
Auch kann der Vliesstoff ein Spinnvlies sein, insbesondere ein Nassvlies, Trockenvlies, Meltblown-Vlies oder elektrostatisch gesponnener Vlies.
Die elektrisch leitfähige und die elektrisch isolierende Schicht können entweder beide aus Elastomer, beide aus Vliesstoff oder eine Schicht aus Vliesstoff und eine Schicht aus Elastomer hergestellt sein.
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Dadurch, dass beide Schichten des Sensorbandes aus einem flexiblen Material (z.B. Elastomer oder Vliesstoff) gefertigt sind, kann das Sensorband sehr gut der z.B. gewölbten Gehäusewand folgen. Das Sensorband kann gut und einfach an eine beliebige Geometrie einer Innenkontur eines Behälters angelegt werden.
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Eine weitere Ausführungsform wäre die isolierende Schicht aus Elastomer und die leitfähige Schicht aus einem biegefähigen Metall, das sich den Veränderungen entsprechend anpasst. Dieses Metall kann entweder mit einem Haftvermittler an das Elastomer angebunden sein. Es kann aber auch in der Form hergestellt werden, dass es umspritzt wird oder koextrudiert wird, sodass eine dünne Schicht des isolierenden Elastomers den Metalldraht umschließt.
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In einer möglichen Weiterbildung ist das Sensorband in Strangextrusion gefertigt. Dieser Weiterbildung ist fertigungstechnisch vorteilhaft, da das Sensorband so besonders einfach und kostengünstig gefertigt werden kann.
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Bei der gemessenen physikalischen Eigenschaft kann es sich insbesondere um den Füllstand der Flüssigkeit in dem Behälter handeln. Handelt es sich bei der Flüssigkeit um den Betriebsstoff einer Maschine oder Anlage, so kann ein ausreichendes Vorhandensein des Betriebsstoffs überwacht und sichergestellt werden.
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In einer möglichen Ausbildung der Vorrichtung ist das Sensorband in dem Behälter vertikal ausgerichtet und erstreckt sich insbesondere vom tiefsten Punkt bis zum höchsten Punkt des Behälters. Das Sensorband kann sich alternativ über die Höhe eines vertikalen Seitenteils des Behälters erstrecken, d.h. zwischen Boden und Deckel des Behälters positioniert sein, und ist dabei vertikal ausgerichtet. So kann besonders gut der Füllstand der Flüssigkeit in dem Behälter bestimmt werden.
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Bei der gemessenen physikalischen Eigenschaft kann es sich auch um die Zusammensetzung der Flüssigkeit handeln, insbesondere um die Ausbildung einer Suspension, d.h. dem Vorhandensein von Feststoffpartikeln in der Flüssigkeit. Damit besteht auch die Möglichkeit, einen Konzentrationsgradienten innerhalb einer Dispersion, hervorgerufen zum Beispiel durch Sedimentation, zu ermitteln. Dies setzt eine Unterscheidung zwischen disperser Phase (z.B. metallischer Abrieb) und Dispersionsmedium (d. h. der Flüssigkeit, z.B. Getriebeöl) hinsichtlich ihrer dielektrischen Eigenschaften, sowie die vorausgegangene Speicherung und zeitliche Bestimmung von Vergleichswerten voraus.
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Es hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn das Sensorband in vertikaler Richtung segmentiert ist und die elektrisch leitfähige Schicht mindestens zwei Segmente aufweist, wobei ein jeweiliges Segment der Messung je einer physikalischen Eigenschaft dient. In anderen Worten: es liegt eine gestaffelte Anordnung zweier Segmente der elektrisch leitfähigen Schicht des Sensorbandes vor, welche auf jeweils unterschiedlicher Höhenlage an der Innenkontur des Behälters, d. h. der Gehäuseinnenwand positioniert sind. Die Messergebnisse der beiden Segmente können dabei jeweils separat ausgewertet werden. Dadurch bieten sich zusätzliche Funktionalitäten für eine erweiterte Zustandsbestimmung der Flüssigkeit, nämlich der Bestimmung von zwei unterschiedlichen physikalischen Eigenschaften. So kann in einer besonders vorteilhaften und daher bevorzugten Ausgestaltung der Vorrichtung ein im unteren Bereich des Behälters liegendes Segment zur Bestimmung der Zusammensetzung der Flüssigkeit dienen. Beispielsweise kann das Vorhandensein und die Ausprägung einer Suspension im Bereich dieses Segments ermittelt werden und im oberen Bereich des Behälters liegt ein weiteres Segment, welches zur Bestimmung der Füllstandshöhe in dem Behälter dient.
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In Weiterbildung der Vorrichtung besitzt die Vorrichtung eine Auswerteeinheit, welche datenübertragungstechnisch mit dem kapazitiven Sensor verbunden ist. Die Verbindung kann dabei kabelgebunden oder kabellos (Funk, NFC, WLAN, etc.) erfolgen. In der Auswerteeinheit wird die zugehörige Ausprägung der physikalischen Eigenschaft zu einem in dem kapazitiven Sensor bestimmten Kapazitätswert ermittelt. D. h. es erfolgt eine Zuordnung eine Ausprägung der physikalischen Eigenschaft zu einem gemessenen Kapazitätswert.
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Es wurde als vorteilhaft erkannt, dass die Auswerteeinheit eine Speichereinheit aufweist, in welcher Sollwerte mindestens einer physikalischen Eigenschaft hinterlegt sind. Zusätzlich zu den Sollwerten können auch Maximalwerte und/oder Minimalwerte hinterlegt sein, wobei bei deren Überschreitung bzw. Unterschreitung durch die Auswerteeinheit eine Warnung ausgegeben werden kann.
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In möglicher Ausgestaltung der Vorrichtung ist an einem Ende des Sensorbandes ein Kontaktkopf angeordnet, der datenübertragungstechnisch mit der Auswerteinheit verbunden ist wobei der Kontaktkopf insbesondere in einer Bohrung in den Behälter aufgenommen ist. Der Kontaktkopf dient als Messkopf und schließt den Messkreis des kapazitiven Sensors. Durch die Aufnahme in einer Bohrung ist eine besonders einfache Montage des Messkopfes möglich.
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Es ist auch möglich, das Sensorband mit einer Rahmendichtung des Behälters zu kombinieren und daraus ein Bauteil herzustellen. Damit vereinfacht sich die Montage und es sind weniger Bauteile vorhanden.
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Eine weitere Ausführungsform beschreibt die Möglichkeit, das Sensorband an verschiedenen Stellen im Behälter anzubringen. Damit ergibt sich die Möglichkeit, über entsprechende Messelektronik auch bei Neigungen den Füllstand korrekt zu ermitteln. Dies kann auch in Form eines Flächengebildes dargestellt werden, in dem mehrere Leiterbahnen nebeneinander angebracht werden.
In anderen Worten: Werden mehrere Sensorbänder an unterschiedlichen Stellen in dem Behälter verbaut, so besteht die Möglichkeit auch bei schiefer Lage des Behälters (z.B. LKW steht an einem Berghang) den Füllstand des Behälters entsprechend zu bestimmen. Dazu wird mit Hilfe der Auswerteeinheit ein gemittelter Füllstand berechnet.
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Weiterhin ist es auch möglich, die Kontaktierung durch Metallelemente im Falle von nicht-metallischen Elementen nach außen zu führen. Dadurch kann die Kontaktierung zur Auswerteeinheit deutlich vereinfacht werden. Auch Kunststoffkörper mit integrierter Mechatronik (MID) sind denkbar.
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Die beschriebene Erfindung und die beschriebenen vorteilhaften Weiterbildungen der Erfindung stellen auch in Kombination miteinander - soweit dies technisch sinnvoll ist - vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung dar.
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Hinsichtlich weiterer Vorteile und in konstruktiver und funktioneller Hinsicht vorteilhafter Ausgestaltungen der Erfindung wird auf die Unteransprüche sowie die Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Figuren verwiesen.
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Ausführungsbeispiel
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Die Vorrichtung zur Messung kann beispielsweise in einem Lkw-Getriebe verwendet werden, um dort den Ölstand und den Ölzustand in einer Ölwanne zu bestimmen.
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Auf Grund von Verschleiß, zum Beispiel der Zahnräder eines Getriebes, besteht die Möglichkeit der Sedimentation metallischen Abriebs am Boden einer Ölwanne. D.h. im unteren Bereich der Ölwanne liegt eine Suspension vor. Öl (Dispersionsmedium) und metallischer Abrieb (disperse Phase) bilden hierbei eine Dispersion bestehend aus Stoffen unterschiedlicher dielektrische Eigenschaften. Die Sedimentation des metallischen Abriebs führt auf Grund seiner gegenüber Öl erhöhten Dielektrizitätszahl zum Anstieg der gemessenen Kapazität im entsprechenden Segment des Sensorbandes. Vergleicht man die Messwerte des von diesem Konzentrationsgradienten betroffenen Segments des Sensorbandes mit den Messwerten eines in abweichender Lage montierten Segments des Sensorbandes, so lassen sich Abweichungen des Soll-Zustandes in der Zusammensetzung des Öls ermitteln.
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Die Erfindung soll an Hand beigefügter Figuren noch näher erläutert werden. Einander entsprechende Elemente und Bauteile sind in den Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen. Zugunsten einer besseren Übersichtlichkeit der Figuren wurde auf eine maßstabsgetreue Darstellung verzichtet.
Es zeigen in schematischer Darstellung
- 1 eine erste Variante einer Vorrichtung zur Messung physikalischer Eigenschaften einer Flüssigkeit mit Sensorband in einer Schnittdarstellung
- 2 eine zweite Variante einer Vorrichtung zur Messung physikalischer Eigenschaften einer Flüssigkeit mit Sensorband in einer Schnittdarstellung
- 3 eine dritte Variante einer Vorrichtung zur Messung physikalischer Eigenschaften einer Flüssigkeit mit Sensorband in einer Schnittdarstellung
- 4 eine Detaildarstellung des an der Innenkontur eines Behälters angebracht Sensorbandes
- 5a und b ein segmentiertes Sensorband in einer Draufsicht und einer Schnittdarstellung
- 6a und b das segmentierte Sensorband aus 5b bei unterschiedlichem Zustand der Flüssigkeit in dem Behälter
- 7 die erste Variante einer Vorrichtung zur Messung gem. 1 mit Angabe der Elektroden des kapazitiven Sensors
- 8a und b ein segmentiertes Sensorband mit Längssegmentierung der Elektroden zur Messung an nichtleitenden Behältern in einer Draufsicht und einer Schnittdarstellung
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1 zeigt eine erste Variante einer Vorrichtung 10 zur Messung physikalischer Eigenschaften einer Flüssigkeit mit einem Sensorband 3, wobei das Sensorband 3 einen Raum ausbildet, in dem die physikalischen Eigenschaften der Flüssigkeit gemessen werden. Der Behälter 2, in welchem sich eine Flüssigkeit L befindet, ist nur teilweise dargestellt. So ist ein Teil der Gehäusewand des Behälters 2 zu sehen. An der Innenkontur 6 des Behälters 2 ist ein Sensorband 3 angebracht. Das Sensorband 3 weist eine elektrisch leitfähige Schicht 4 und eine elektrisch isolierende Schicht 5 auf, welche in direktem Kontakt miteinander stehen. Dank der elektrisch isolierenden Schicht 5 ist die elektrisch leitfähige Schicht 4 beabstandet zur Innenkontur 6 des Behälters 2. Dadurch wird ermöglicht, dass Flüssigkeit L auch in den Raum zwischen der Innenkontur 6 des Behälters 2 und der elektrisch leitfähigen Schicht 4 eindringt. Die elektrisch leitfähige Schicht 4 und der ihr gegenüberliegende Bereich der Innenkontur 6 des Behälters 2 bilden jeweils Elektroden eines kapazitive Sensors 1. Die Position der Elektroden für Ausführungen mit elektrisch leitfähigem Behälter 2 wird durch das Schaltzeichen eines Kondensators C in 7 verdeutlicht. Durch diesen kapazitiven Sensor 1 wird ermöglicht den Kapazitätswert im Raum zwischen den Elektroden zu bestimmen. Der Kapazitätswert ist dabei abhängig von dem Medium, welches sich zwischen den Elektroden befindet. So kann mittelbar über den Kapazitätswert festgestellt werden, ob sich dort Flüssigkeit L befindet oder Luft oder welche Zusammensetzung die Flüssigkeit L hat. Der Kapazitätswert wird auch als relative Permittivität des Dielektrikums εr (Permittivitäts- oder Dielektrizitätszahl), d. h. des Mediums zwischen den Elektroden, bezeichnet.
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2 zeigt eine zweite Variante einer Vorrichtung 10 zur Messung physikalischer Eigenschaften einer Flüssigkeit L mit einem Sensorband 3. Die elektrisch isolierende Schicht 5 der Sensorbands 3 hat dabei eine U-förmige Ausgestaltung. Im Bereich ihrer Schenkel ist die elektrisch isolierende Schicht 5 mit dem Behälter 2 an dessen Innenkontur 6 verbunden. Auf der Innenseite, am Boden der U-förmig ausgestalteten elektrisch isolierenden Schicht 5 ist auf diese die elektrisch leitfähige Schicht 4 aufgebracht. Die Wirkweise dieser Vorrichtung zur Messung 10 ist dabei analog zur Wirkweise der in 1 beschriebenen Variante.
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3 zeigt eine dritte Variante einer Vorrichtung 10 zur Messung physikalischer Eigenschaften einer Flüssigkeit L mit einem Sensorband 3. Das Sensorband 3 ist dabei derart ausgestaltet, dass die elektrisch leitfähige Schicht 4 in Form einer runden Stange oder eines flexiblen Drahtes ausgebildet ist, welche mittels eines Stegs aus elektrisch isolierender Schicht 5 mit dem Behälter 2 verbunden ist.
Die Wirkweise dieser Vorrichtung zur Messung 10 ist dabei ebenfalls analog zur Wirkweise der in 1 beschriebenen Variante.
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4 zeigt eine Detaildarstellung des an der Innenkontur 6 eines Behälters 2 angebracht Sensorbandes 3. Das Sensorband 3 weist auch bei dieser Ausgestaltungsvariante eine elektrisch leitfähige Schicht 4 und eine elektrisch isolierende Schicht 5 auf. Das Sensorband 3 kann beispielsweise durch verkleben, verschweißen oder verrasten mit dem Behälter 2 verbunden sein, was in 4 nicht näher ausgeführt ist. In der Schnittdarstellung ist nicht zu erkennen, dass Flüssigkeit L in den Raum zwischen der elektrisch leitfähigen Schicht 4 und der Innenkontur 6 das Behälters 2 eindringen kann. Dies ist jedoch nur durch die spezielle Positionierung des Schnittes bedingt. Das Sensorband 3 kann gemäß einer der Varianten der 1 bis 3 ausgeführt sein, sodass sich der Raum zwischen den Elektroden ergibt, in welchen Flüssigkeit L eindringen kann und in welchem der Kapazitätswert gemessen wird. In der Ausführung gemäß 4 ist das Sensorband 3 vertikal in dem Behälter 2 ausgerichtet. Es erstreckt sich vom tiefsten Punkt des Behälters 2 bis zum höchstgelegenen Punkt des Behälters 2. Am oberen Ende des Sensorbandes 3 ist ein Kontaktkopf 8 in einer Bohrung in der Wandung des Behälters 2 angeordnet, welcher den Messkreis schließt und mit einer Auswerteeinheit 7 datenübertragungstechnisch verbunden ist. Die Auswerteeinheit 7 verfügt über eine Speichereinheit 9, in welcher Sollwerte hinterlegt sein können. Durch die Bestimmung des Kapazitätswert kann zum Beispiel auf eine Füllhöhe h des Behälters 2 rückgeschlossen werden.
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5a und b zeigen eine alternative Ausgestaltung mit einem segmentierten Sensorband 3 in einer Draufsicht und einem Schnitt an der Position B-B. Die elektrisch isolierende Schicht 5 ist - wie schon bereits oben beschrieben - auch hier U-förmig ausgeführt. Die elektrisch leitfähige Schicht 5 ist in vertikaler Richtung segmentiert, d. h. in einem unteren Bereich ist ein erstes Segment 4.1 und im oberen Bereich ein zweites Segment 4.2 vorgesehen. Die beiden Segmente 4.1 und 4.2 sind jeweils datenübertragungstechnisch mit einer Auswerteeinheit 7 verbunden (nicht dargestellt). Dadurch wird ermöglicht, dass im Bereich von erstem Segment 4.1 und vom zweiten Segment 4.2 unterschiedliche physikalische Eigenschaften der Flüssigkeit L ermittelt werden. Dies wird anhand der 6a und 6b näher erläutert.
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6a und b zeigen das segmentierte Sensorband 3 aus 5b bei unterschiedlichem Zustand der Flüssigkeit L in dem Behälter 2. Während durch das untere Segment 4.1 eine Zusammensetzung der Flüssigkeit L bestimmt werden soll, nämlich Vorhandensein und Ausprägungen einer Suspension, dient das oberes Segment 4.2 der Bestimmung eines Füllstandes h der Flüssigkeit L. Ein im Raum zwischen erstem Segment 4.1 und der Innenkontur 6 des Behälters 2 gemessener Kapazitätswert entspricht dabei einer bestimmten Zusammensetzung der Flüssigkeit L. Im Beispiel von 6a wird dabei ein eher niedriger Kapazitätswert gemessen. Dies bedeutet einen guten Zustand der Flüssigkeit L.
Im Beispiel von 6b hingegen haben sich in dem Raum Partikel angesammelt und es liegt eine Suspension S in der Flüssigkeit L vor. Dies kann durch die Bestimmung des Kapazitätswertes detektiert werden: der Kapazitätswert ist gegenüber einem hinterlegten Sollwert deutlich erhöht. Bei überschreiten eines in der Auswerteeinheit 7 hinterlegten Maximalwertes kann dann zum Beispiel durch die Auswerteeinheit 7 eine Warnung ausgegeben werden.
Ein im Raum zwischen zweitem Segment 4.2 und der Innenkontur 6 des Behälters 2 gemessener Kapazitätswert entspricht dabei einer bestimmten Füllhöhe der Flüssigkeit L. Im Beispiel von 6a wird dabei der gleiche Kapazitätswert wie im Beispiel von 6b gemessen. Dies bedeutet, dass in beiden Beispielen die gleiche Füllhöhe der Flüssigkeit L vorliegt.
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In 8a und 8b ist die Ausführung für das Sensorband 3 für die Verwendung in nicht leitenden Behältern 2 in der Draufsicht und einer Schnittdarstellung abgebildet. Der Kondensator bildet sich hier zwischen den beiden elektrisch leitfähigen Schichten 4.1 und 4.2 längs des Sensorbandes 3 aus. Die Flüssigkeit L füllt hier nun den Zwischenraum zwischen diesen beiden elektrisch leitfähigen Schichten 4.1 und 4.2 und beeinflusst so das zu messende kapazitive Signal.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- kapazitiver Sensor
- 2
- Behälter (Gehäusewand)
- 3
- Sensorband
- 4
- elektrisch leitfähige Schicht
- 4.1
- erstes Segment der elektrisch leitfähigen Schicht
- 4.2
- zweites Segment der elektrisch leitfähigen Schicht
- 5
- elektrisch isolierende Schicht
- 6
- Innenkontur des Behälters
- 7
- Auswerteeinheit
- 8
- Kontaktkopf
- 9
- Speichereinheit
- 10
- Vorrichtung zur Messung
- h
- Füllstand
- L
- Flüssigkeit (Liquid)
- S
- Suspension
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- WO 2016130848 A1 [0002]
- US 2019077292 A1 [0002]
