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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Messen eines Füllstands einer Flüssigkeit in einem Behälter mit einem Ultraschallsensor, wobei die Vorrichtung einen Dämpfungsbecher aufweist, an dessen unterem Ende der Ultraschallsensor angeordnet ist, wobei der Dämpfungsbecher im unteren Bereich mindestens eine Einlassöffnung für das zu messende Fluid und im oberen Bereich eine Entlüftungsöffnung aufweist. Weiterhin betrifft die Erfindung einen Behälter mit einer Vorrichtung zum Messen eines Füllstands einer Flüssigkeit und einen Verbrennungsmotor, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, der mit Motoröl geschmiert ist.
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Derartige Vorrichtungen zum Messen des Füllstands einer Flüssigkeit sind bekannt. So sind beispielsweise in den Druckschriften
DE 10 2009 023 211 A1 ,
DE 10 2009 036 888 A1 und
DE 10 2016 118 231 A1 sogenannte Ölstandsmesseinrichtungen und insbesondere Dämpfungsbecher für solche Ölstandsmesseinrichtungen beschrieben, in denen der Ölstand gemessen wird.
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Ein Ultraschallsensor sendet Ultraschallsignale innerhalb der Flüssigkeit nach oben, die Ultraschallsignale werden an der Grenzfläche Flüssigkeit-Luft reflektiert und laufen zum Ultraschallsensor zurück und werden dort empfangen. Aus der Laufzeit wird die Füllstandshöhe bestimmt. Um eine zuverlässige Messung zu ermöglichen, muss die Bewegung der Flüssigkeit in einem bewegten Behälter ausgeglichen werden und es muss auch sichergestellt werden, dass in der Flüssigkeit keine Luftblasen vorhanden sind und insbesondere die Oberfläche nicht verschäumt ist, damit sich ein klares Reflexionssignal ergibt und dieses gemessen werden kann. Dazu werden Dämpfungsbecher verwendet, in die im unteren Bereich Flüssigkeit in den Dämpfungsbecher einströmt. Damit sich in dem Dämpfungsbecher eine Flüssigkeitssäule ausbildet, die analog zu dem Flüssigkeitspegel in dem Behälter ist, muss im oberen Endbereich eine Entlüftungsöffnung vorhanden sein.
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In den oben genannten Druckschriften und auch in den Druckschriften
EP 2 041 530 B1 und
EP 2 788 727 B1 sind eine Vielzahl von weiteren Details beschrieben, mit denen Blasenbildung im Messbereich verhindert wird, um ein möglichst gutes Ergebnis zu erzielen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art weiterzuentwickeln, so dass eine besonders zuverlässige Messung ermöglicht wird.
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Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt mit einer Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
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Bei einer Vorrichtung zum Messen eines Füllstands einer Flüssigkeit in einem Behälter mit einem Ultraschallsensor, wobei die Vorrichtung einen Dämpfungsbecher aufweist, an dessen unterem Ende der Ultraschallsensor angeordnet ist, wobei der Dämpfungsbecher im unteren Bereich mindestens eine Einlassöffnung für das zu messende Fluid und im oberen Bereich eine Entlüftungsöffnung aufweist, ist erfindungswesentlich vorgesehen, dass der Dämpfungsbecher in seinem oberen Bereich oberhalb der Entlüftungsöffnung einen Überstand aufweist, der über die Entlüftungsöffnung vorsteht.
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Die Entlüftungsöffnung bewirkt, dass sich innerhalb des Dämpfungsbechers eine Flüssigkeitssäule analog zu dem Flüssigkeitsstand im Behälter ausbilden kann. Es muss jedoch vermieden werden, dass durch die Entlüftungsöffnung Schaum eintreten kann und dadurch Einfluss auf die Grenzfläche Flüssigkeit-Luft nimmt und dadurch eine zuverlässige Messung beeinträchtigt. Mit der Erfindung wird eine Vorrichtung geschaffen, die einen Überstand aufweist. Dieser Überstand ist unmittelbar oberhalb der Entlüftungsöffnung und steht über die Entlüftungsöffnung vor. Bevorzugt ist der Überstand das oberste Element des Dämpfungsbechers. Dadurch wird erreicht, dass die Entlüftungsöffnung abgeschirmt wird und der Eintritt von Schaum verhindert wird.
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Bevorzugt erstreckt sich der Überstand ausgehend vom Dämpfungsbecher mindestens im Bereich der Entlüftungsöffnung so weit nach außen, insbesondere radial nach außen, wie die Entlüftungsöffnung sich in vertikaler Richtung erstreckt. Noch weiter bevorzugt erstreckt sich der Überstand mindestens 1,5-mal so weit oder noch besser zweimal so weit, wie die Entlüftungsöffnung sich in vertikaler Richtung erstreckt. Dadurch ist ein ausreichender Überstand und Schutz der Entlüftungsöffnung sichergestellt. Die Entlüftungsöffnung ist typischerweise als Schlitz oder Öffnung in der sich vertikal erstreckenden Seitenwand des Dämpfungsbechers, insbesondere am oberen Rand des Dämpfungsbechers, ausgebildet.
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In einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist der Überstand neben einer horizontalen Komponente auch eine vertikale, nach unten gerichtete Komponente auf. Der Überstand erstreckt sich also nicht nur zur Seite in horizontaler Richtung, sondern auch nach unten, also zur Entlüftungsöffnung. Dabei kann der Überstand entweder winkelförmig ausgebildet sein, sich also zunächst in horizontaler Richtung und dann in vertikaler Richtung nach unten erstrecken oder er kann schräg nach unten gerichtet sein, also dachartig ausgebildet sein. Es sind auch Mischformen denkbar, also, dass der Überstand zunächst horizontal ausgebildet ist und dann schräg, beispielsweise in einem Winkel von 45°, nach unten angewinkelt ist.
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Bevorzugt befindet sich das Ende des Überstands auf gleicher Höhe oder unterhalb des untersten Punktes der Entlüftungsöffnung. Dadurch ist ein besonders guter Schutz, auch gegen seitliche Spritzer von Flüssigkeit oder Schaum, gegeben.
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In einer besonders bevorzugten Ausführung weist der Dämpfungsbecher im oberen Bereich einen nach innen gerichteten Rücksprung auf und die Entlüftungsöffnung ist bezogen auf den Außenumfang des Dämpfungsbechers nach innen versetzt, also im Bereich dieses Rücksprungs angeordnet. Der Überstand ist dann so ausgebildet, dass er mindestens den Bereich dieses Rücksprungs erfasst, in dem auch die Entlüftungsöffnung angeordnet ist. Bevorzugt erfasst der Überstand genau den Bereich des Rücksprungs. Dann ist von oben betrachtet die Querschnittsfläche des Dämpfungsbechers durch den Überstand unverändert, also im Wesentlichen durch den Dämpfungsbecher im unteren Bereich selbst bestimmt und der Überstand, der die Entlüftungsöffnung schützt, befindet sich ausschließlich in dem Bereich des Rücksprungs des Dämpfungsbechers im obersten Bereich.
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In einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Entlüftungsöffnung im Bereich des Außenumfangs des Dämpfungsbechers angeordnet und der Überstand steht mindestens im Bereich der Entlüftungsöffnung über den Außenumfang des Dämpfungsbechers vor. In einer bevorzugten Ausführungsform wird dieser Überstand über den Außenumfang des Dämpfungsbechers vergleichsweise klein gehalten und steht nur in weniger als einem Abschnitt von 90° des Dämpfungsbechers über den Außenumfang des Dämpfungsbechers vor. In einer anderen Ausführungsform ist der Überstand symmetrisch ausgebildet und steht auf 360° über den Außenumfang des Dämpfungsbechers vor.
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In einer anderen bevorzugten Ausbildungsform der Erfindung ist der Dämpfungsbecher der Vorrichtung oben durch ein Deckelelement abgeschlossen. Bevorzugt ist das Deckelelement mit dem Überstand in einem einzigen Bauteil ausgebildet. Der Überstand ist dann also Teil des Deckelelements. Alternativ kann der Überstand auch als separates Bauteil unabhängig von dem Deckelelement ausgebildet sein. Statt verkürzt von „Überstand“ könnte man auch von einem Überstandsbauelement sprechen.
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Ein weiterer Aspekt der Erfindung besteht in der Bereitstellung eines Behälters mit einer Vorrichtung zum Messen eines Füllstands einer Flüssigkeit in dem Behälter, so wie die Vorrichtung oben beschrieben worden ist.
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Ein weiterer Aspekt der Erfindung besteht in der Bereitstellung eines Verbrennungsmotors, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, der mit Motoröl geschmiert ist und sich dadurch auszeichnet, dass der ölgeschmierte Motor eine oben beschriebene Vorrichtung zum Messen des Füllstands des Motoröls aufweist.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels weiter erläutert. Im Einzelnen zeigen die schematischen Darstellungen in:
- 1: einen oberen Teil eines Dämpfungsbechers einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer ersten Ausführungsform;
- 2: einen oberen Teil eines Dämpfungsbechers einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer zweiten Ausführungsform;
- 3: einen oberen Teil eines Dämpfungsbechers einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer dritten Ausführungsform;
- 4: einen oberen Teil eines Dämpfungsbechers einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer vierten Ausführungsform;
- 5: eine perspektivische Ansicht eines oberen Bereichs eines Dämpfungsbechers einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einem Rücksprung im oberen Bereich und
- 6: einen Querschnitt durch den oberen Teil des Dämpfungsbechers gemäß 5.
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In 1 ist der obere Teil eines Dämpfungsbechers 2 der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 dargestellt. Im oberen Endbereich des Dämpfungsbechers 2 ist eine Entlüftungsöffnung 3 vorsehen, die als Schlitz mit einer gewissen vertikalen Erstreckung ausgebildet ist. Die vertikale Länge der Entlüftungsöffnung 3 ist mit Pfeil 8 angedeutet. Oberhalb der Entlüftungsöffnung 3 ist als oberer und auch oberster Abschluss des Dämpfungsbechers 2 ein Überstand 4 vorhanden. Der Überstand 4 ist hier einstückig und als ein Bauteil mit einem Deckelelement 13 ausgebildet, das den Dämpfungsbecher 2 nach oben abschließt. Der Überstand 4 kann aber auch als zusätzliches Bauteil oben auf den geschlossenen Dämpfungsbecher 2 aufgesetzt werden. Der Überstand 4 steht mit einem horizontalen Bereich 5 um eine mit einem Pfeil angedeutete Länge 9 über die Außenabmessungen des Dämpfungsbechers 2 hinaus. Der Überstand 4 ist insbesondere im Bereich der Entlüftungsöffnung 3 vorhanden. Bevorzugt erstreckt sich der Überstand 4 im Bereich der Entlüftungsöffnung 3 zum einen nach außen und zu beiden Seiten der Entlüftungsöffnung 3 in einem gewissen Bereich, so dass das Eindringen von Flüssigkeit und Schaum von oben in die Entlüftungsöffnung 3 zuverlässig verhindert wird. Der Überstand 4 und die Länge 9 des horizontalen Bereichs 5 des Überstands 4 ist bevorzugt genauso groß wie oder größer als die vertikale Länge 8 der Entlüftungsöffnung 3. Der Überstand 4 und insbesondere die horizontale Komponente 5 des Überstands 4 muss in alle Richtungen um die Entlüftungsöffnung 3 herum angeordnet sein. Die Mindestlänge zu den Seiten oder in Umfangsrichtung entspricht dabei mindestens der Länge des Überstands 4 in radialer Richtung. In der gezeigten Ausführungsform in 1 ist der Überstand 4 jedoch in radialer Richtung über diese Mindestlänge hinaus ausgebildet, nämlich vollständig im gesamten Bereich des Dämpfungsbechers 2 über diesen hinausstehend ausgebildet.
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In 2 ist eine zweite Ausführungsform der Erfindung dargestellt, bei der der Überstand 4 neben der horizontalen Komponente 5 auch eine vertikale Komponente 6 aufweist, die nach unten gerichtet ist und sich insofern parallel zur Erstreckung der Entlüftungsöffnung 3 im Dämpfungsbecher 2 erstreckt. Der unterste und äußerste Punkt oder tiefste Punkt 7 des Überstands 4 ist dabei genauso tief wie oder tiefer als der unterste Punkt der Entlüftungsöffnung 3. Die Länge 10 der vertikalen Komponente 6 des Überstands 4 ist daher mindestens genauso groß wie oder größer als die vertikale Länge 8 der Entlüftungsöffnung 3.
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In 3 ist eine dritte Ausführungsform dargestellt, bei der der Überstand 4 außerhalb des Dämpfungsbechers 2 als schräges Dachelement ausgebildet ist. Bevorzugt ist der Winkel zwischen dem Dämpfungsbecher 2 und dem Überstand 4 in einem Bereich zwischen 30° und 60°. Die vertikale Komponente 6 und die horizontale Komponente 5 sind hier also in einem Bereich vereinigt. Auch hier ist der tiefste Punkt 7 des Überstands 4 bevorzugt genauso tief wie oder tiefer als der tiefste Punkt der Entlüftungsöffnung 3 in der Wandung des Dämpfungsbechers 2.
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4 zeigt eine vierte Ausführungsform der Erfindung, bei der der Überstand 4 gekrümmt ausgebildet ist. Der Übergang von der horizontalen Komponente 5 zur vertikalen Komponente 6 des Überstands 4 erfolgt also kontinuierlich in einer Biegung oder Krümmung. Insgesamt ist auch hier der tiefste Punkt 7 des Überstands 4 auf Höhe des unteren Endes der Entlüftungsöffnung oder noch darunter angeordnet.
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In den 5 und 6 ist eine weitere Ausführungsform dargestellt, wobei 5 eine Seitenansicht des oberen Bereichs des Dämpfungsbechers 2 der Vorrichtung 1 darstellt und 6 eine Querschnittsansicht der Ausführungsform gemäß 5 zeigt. Der Dämpfungsbecher 2 weist in seinem Inneren ein Messrohr 12 auf, in dem der Flüssigkeitsspiegel mit Hilfe des Ultraschallsignals gemessen wird. Der Dämpfungsbecher weist in dieser Ausführungsform einen Rücksprung 11 auf, das heißt, dass die äußere Bauform hier im oberen Bereich unterbrochen ist und nach innen eingezogen ist. In diesem Bereich des Rücksprungs 11 ist die Entlüftungsöffnung 3 angeordnet. Der Überstand weist auch hier eine horizontale Komponente 5 und eine vertikale Komponente 6 auf. Der tiefste Punkt 7 des Überstands 4 ist unterhalb des unteren Endes der Entlüftungsöffnung 3. Der Überstand 4 ist dabei so ausgebildet, dass er mit seiner horizontalen Komponente 5 den horizontalen Abmessungen des Rücksprungs 11 entspricht. Im Ergebnis ist daher trotz des Überstands 4 der Bauraum des Dämpfungsbechers 2 nicht vergrößert worden.
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Alle in der vorstehenden Beschreibung und in den Ansprüchen genannten Merkmale sind in einer beliebigen Auswahl mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs kombinierbar. Die Offenbarung der Erfindung ist somit nicht auf die beschriebenen bzw. beanspruchten Merkmalskombinationen beschränkt, vielmehr sind alle im Rahmen der Erfindung sinnvollen Merkmalskombinationen als offenbart zu betrachten.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102009023211 A1 [0002]
- DE 102009036888 A1 [0002]
- DE 102016118231 A1 [0002]
- EP 2041530 B1 [0004]
- EP 2788727 B1 [0004]
