DE10312102B4 - Device for measuring a fill level of a liquid in a container - Google Patents

Device for measuring a fill level of a liquid in a container

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DE10312102B4 DE10312102.1A DE10312102A DE10312102B4 DE 10312102 B4 DE10312102 B4 DE 10312102B4 DE 10312102 A DE10312102 A DE 10312102A DE 10312102 B4 DE10312102 B4 DE 10312102B4
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    • G01F23/28Indicating or measuring liquid level, or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume, indicating by means of an alarm by measurement of physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water by measuring the variations of parameters of electric or acoustic waves applied directly to the liquid or fluent solid material
    • G01F23/296Acoustic waves
    • G01F23/2962Transit time measurement

Abstract

Vorrichtung zur Messung eines Füllstandes einer Flüssigkeit (4) in einem Behälter (1) mit einem Behälterboden, mit einem Schallführungskanal (2) und mit wenigstens einem nahe einem Ende des Schallführungskanals (2) angeordneten Ultraschallwandler (3) zur Erzeugung von Ultraschallimpulsen und zum Empfangen der im wandler zur Erzeugung von Ultraschallimpulsen und zum Empfangen der im Bereich eines Flüssigkeitsspiegels im Schallführungskanal (2) reflektierten Ultraschallimpulse, wobei der Schallführungskanal (2) außerhalb des Behälters (1) angeordnet ist, und wobei ein Austausch der Flüssigkeit (4) im Schallführungskanal (2) über einen Verbindungskanal (16) zumindest mittelbar mit der Flüssigkeit (4) im Behälter (1) stattfindet, und wobei eine ein Förderaggregat (10) zur Förderung von Flüssigkeit (4) aus dem Behälter (1) umfassende Förderleitung (9) an dem Behälter (1) angeschlossen ist, und wobei der Verbindungskanal (16) den Schallführungskanal (2) mit der Förder Device for measuring a fill level of a liquid (4) in a container (1) arranged with a container floor, with a sound guide channel (2) and with at least one near one end of the sound conduction channel (2) Ultrasonic transducers (3) for generating ultrasonic pulses and for receiving (which in the transducer for generating ultrasonic pulses and for receiving in the area of ​​a liquid level in the sound conduction channel (2) reflected ultrasonic pulses, wherein the sound guide channel (2) outside the container (1) is disposed, and a replacement of the liquid (4) in the sound guide channel 2) (via a connecting channel 16) at least indirectly with the liquid (4) in the container (1) takes place, and wherein a conveying unit (10) for conveying liquid (4) from the container (1) comprising conveyor line (9) the container (1) is connected, and wherein the connecting channel (16) the sound conduction channel (2) with the conveyor leitung (9) verbindet, wobei der Verbindungskanal (16) an einer Öffnung in der oberen Seitenwandung der Förderleitung (9) endet und die Förderleitung an einer der Öffnung gegenüberliegenden unteren Seitenwandung eine nach unten gerichtete Ausbuchtung (28) aufweist, so daß der Querschnitt der Förderleitung (9) im Bereich des Verbindungskanals (16) durch die Ausbuchtung (28) vergrößert ist. line (9), wherein the connecting channel (16) terminates at an opening in the upper side of the conveyor line (9) and the transport line having, at one of the opening opposite the lower side a downwardly directed bulge (28) so that the cross-section of the conveyor line (9) in the region of the connecting channel (16) through the recess (28) is enlarged.

Description

  • Stand der Technik State of the art
  • Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung zur Messung eines Füllstandes nach der Gattung des Hauptanspruchs. The invention proceeds from a device for measuring a level according to the preamble of the main claim. Es ist schon eine Vorrichtung zur Messung eines Füllstandes aus der It has been an apparatus for measuring a level of the DE 199 42 378 A1 DE 199 42 378 A1 bekannt, bei der ein Ultraschallwandler außerhalb eines Behälters nahe einem Ende eines zwischen einem Behälterboden und einer Deckenwandung vorgesehenen Schallführungskanals angeordnet ist. is known in which an ultrasonic transducer outside a container is disposed near one end of provided between a container bottom and a top wall sound guide channel. Der Ultraschallwandler sendet Ultraschallwellen in den Schallführungskanal, wobei die Ultraschallwellen an einem Flüssigkeitsspiegel reflektiert werden. The ultrasonic transducer transmits ultrasonic waves into the sound guide channel, wherein the ultrasonic waves are reflected at a liquid level. Die reflektierten Ultraschallwellen werden von dem Ultraschallwandler empfangen und in einer Auswerteeinheit ausgewertet. The reflected ultrasonic waves are received by the ultrasonic transducer and evaluated in an evaluation unit. Aus einer Laufzeit der Ultraschallwellen wird ein Füllstand ermittelt. From a running time of the ultrasonic waves, a level is determined. Ist der Behälter mit beispielsweise wässriger Flüssigkeit gefüllt, kann die Flüssigkeit bei einer Temperatur unterhalb des Gefrierpunktes in dem Behälter zumindest teilweise gefrieren. If the container is filled with, for example, aqueous liquid, the liquid can freeze at a temperature below the freezing point in the container at least partially. Ist der Behälter Teil eines Kraftfahrzeugs, können in dem Behälter gebildete Eisbrocken während der Fahrt des Kraftfahrzeugs mit großer Wucht gegen den Schallführungskanal schlagen und diesen dadurch beschädigen. If the container is part of a motor vehicle, chunks of ice formed in the container and can hit with great force against the sound guide channel damage it by while driving the motor vehicle. Darüber hinaus kann der Schallführungskanal durch Volumenzunahme der Flüssigkeit bei Gefrieren beschädigt werden. In addition, the sound guide channel can be damaged by increase in volume of the liquid at freezing.
  • Vorteile der Erfindung Advantages of the Invention
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Messung eines Füllstandes mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß auf einfache Art und Weise eine Verbesserung dahingehend erzielt wird, daß eine Beschädigung des Schallführungskanals bei Temperaturen unterhalb des Gefrierpunktes der Flüssigkeit vermieden wird, indem der Schallführungskanal außerhalb des Behälters angeordnet ist. In contrast, the inventive apparatus for measuring a level with the characterizing features of the main claim has the advantage that an improvement is to the effect achieved in a simple manner that damage to the sound guide channel is avoided at temperatures below the freezing point of the liquid, the advantage in that the sound guide channel outside the is arranged container.
  • Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Vorrichtung zur Messung eines Füllstandes möglich. By the provisions recited in the dependent claims, advantageous refinements of and improvements of the main claim apparatus for measuring a filling level are possible.
  • Weiterhin vorteilhaft ist, wenn der Schallführungskanal einen parallel und nahe dem Behälterboden verlaufenden Vorlaufbereich aufweist, da auf diese Weise die Laufzeit der ausgesendeten Schallimpulse verlängert wird, so daß die erfindungsgemäße Vorrichtung auch bei niedrigen Füllständen den ausgesendeten Schallimpuls von dem reflektierten Schallimpuls unterscheiden kann. It is also advantageous if the sound guiding channel has an extending and near parallel to the container floor forward range, since the duration of the emitted acoustic pulses will be extended in this way, so that the device according to the invention can distinguish the emitted sonic pulse from the reflected sound pulse, even at low liquid levels.
  • Weiter vorteilhaft ist, wenn der Schallführungskanal zumindest eine Referenzreflektionsfläche aufweist, da auf diese Weise Störeinflüsse nachträglich in einer Auswerteeinheit herausgerechnet werden können. It is further advantageous when the sound guiding channel has at least one reference reflection surface, since interference can be subsequently eliminated in an evaluation unit in this way.
  • Sehr vorteilhaft ist es, wenn der Schallführungskanal ein Teil einer Seitenwand ist, da dies hinsichtlich der Herstellung und Montage besonders einfach und kostengünstig ist. It is very advantageous when the sound guide channel is part of a side wall, as this is particularly simple and inexpensive in terms of manufacture and assembly. Außerdem kann der Schallführungskanal auf diese Weise über Wärmeleitung besonders gut von einer im Behälter vorgesehenen Heizung mit erwärmt werden. In addition, the sound conduction channel can be thus heated by heat conduction from a particularly well provided in the container heating.
  • Auch vorteilhaft ist, den Schallführungskanal und/oder den Ultraschallwandler mittels einer Isolierschicht thermisch zu isolieren, da auf diese Weise eine homogene Temperaturverteilung im Schallführungskanal erzielt wird, die für eine exakte Messung des Füllstands erforderlich ist. It is also advantageous to insulate the sound guide channel and / or the ultrasonic transducer by means of a thermally insulating layer, because a homogeneous temperature distribution in the sound guide channel is obtained in this manner, which is required for an accurate measurement of the fill level.
  • Desweiteren vorteilhaft ist, die Flüssigkeit des Schallführungskanals mittels einer separaten Begleitheizung zu beheizen, da auf diese Weise ein Gefrieren der Flüssigkeit im Schallführungskanal vermieden bzw. ein Auftauen der Vorrichtung beim Starten der Brennkraftmaschine ermöglicht wird. Furthermore, it is advantageous to heat the fluid of the sound guide channel by means of a separate heat tracing, since avoided in this way, freezing of the liquid in the sound guide channel and allows a thawing of the apparatus when starting the internal combustion engine.
  • Darüber hinaus vorteilhaft ist, den Schallführungskanal aus elastischem Kunststoff herzustellen, da auf diese Weise eine Beschädigung des Schallführungskanals beim Gefrieren der Flüssigkeit im Schallführungskanal vermieden wird. is also advantageous to produce the sound guide channel made of elastic plastic, since damage of the sound guide channel by freezing the liquid is avoided in the sound guide channel in this manner.
  • Vorteilhaft ist, wenn in dem Schallführungskanal eine Innenleitung vorgesehen ist, die mit Gas und/oder mit Schaumstoff ausgefüllt ist, da auf diese Weise eine Volumenzunahme der Flüssigkeit kompensiert und damit ein Beschädigen des Schallführungskanals vermieden wird. It is advantageous if an inner line is provided in the sound guide channel, which is filled with gas and / or foam, since compensated in this manner an increase in volume of the liquid and hence damage to the sound guide channel is avoided.
  • Außerdem vorteilhaft ist, wenn am Innenumfang des Schallführungskanals entlang seiner Längserstreckung Schaumstoff vorgesehen ist, da dies eine weitere Ausführung zur Kompensation einer Volumenzunahme der Flüssigkeit beim Gefrieren ist. is also advantageous if the foam is provided on the inner periphery of the sound guide channel along its length, as this is a further embodiment for compensating for an increase in volume of the liquid during freezing.
  • Zeichnung drawing
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. An embodiment of the invention is shown in simplified form in the drawing and explained in more detail in the following description.
  • Beschreibung des Ausführungsbeispiels Description of the embodiment
  • Die Zeichnung zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Messung eines Füllstandes einer Flüssigkeit in einem Behälter. The drawing shows a device according to the invention for measuring a level of a liquid in a container.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung besteht im wesentlichen aus einem Behälter The device of the invention consists essentially of a container 1 1 , einem Schallführungskanal , A sound guide channel 2 2 und einem Ultraschallwandler and an ultrasonic transducer 3 3 . , In dem Behälter In the container 1 1 befindet sich eine beliebige Flüssigkeit is any liquid 4 4 , beispielsweise Harnstofflösung oder Ammoniaklösung, bis zu einem Füllstand Such as urea solution or ammonia solution, to a level 5 5 . ,
  • Beispielsweise von einem Behälterboden For example, of a container shelf 8 8th des Behälters of the container 1 1 aus verläuft eine Förderleitung from runs a conveying duct 9 9 zu einem außerhalb des Behälters to an outside of the container 1 1 angeordneten Förderaggregat arranged conveying unit 10 10 , das die Flüssigkeit That the liquid 4 4 aus dem Behälter from the vessel 1 1 fördert und einem nachfolgenden beliebigen Prozeß promotes and a subsequent any process 11 11 , beispielsweise einer Einspritzung in einen Abgaskanal einer Brennkraftmaschine, zuführt. , Such as an injection in an exhaust passage of an internal combustion engine that supplies.
  • Die Harnstofflösung und die Ammoniaklösung sind sogenannte Reduktionsmittel, die zur Verringerung von Stickoxidemissionen in den Abgaskanal der Brennkraftmaschine eingespritzt werden. The urea solution and the ammonia solution are known as reducing agents which are injected to reduce nitrogen oxide emissions in the exhaust passage of the internal combustion engine.
  • Der Behälter The container 1 1 weist eine Belüftungsleitung has a vent line 12 12 auf, die beispielsweise an einer Deckenwand on, for example, on a ceiling wall 15 15 des Behälters of the container 1 1 vorgesehen ist und den Behälter is provided, and the container 1 1 mit der Atmosphäre verbindet. combines with the atmosphere. Durch die Belüftungsleitung Through the vent line 12 12 ist sichergestellt, daß im Behälter it is ensured that in the container 1 1 kein Über- oder Unterdruck entstehen kann. no positive or negative pressure can occur.
  • Der Schallführungskanal The sound guide channel 2 2 ist an einem Ende zumindest mittelbar über einen Verbindungskanal is at least indirectly via a connecting duct at one end 16 16 mit dem Behälter to the container 1 1 und an dem anderen Ende mit der Belüftungsleitung and at the other end to the vent line 12 12 verbunden. connected. Der Verbindungskanal The connecting channel 16 16 mündet bei dem Ausführungsbeispiel gemäß der Zeichnung nicht direkt in den Behälter leads not directly into the container in the embodiment shown in the drawing 1 1 , um die Festigkeit des Behälters To the strength of the container 1 1 nicht zu verringern. not to reduce. Stattdessen ist der Verbindungskanal Instead, the connecting channel 16 16 an seinem dem Behälterboden at its container bottom 8 8th zugewandten Ende beispielsweise mit der Förderleitung facing the end for example with the delivery line 9 9 verbunden. connected. Der Verbindungskanal The connecting channel 16 16 könnte jedoch auch in nicht dargestellter Weise direkt mit dem Behälterboden but could also in a manner not shown directly to the tank bottom 8 8th und damit mit dem Behälter and thus to the container 1 1 verbunden sein. be connected.
  • Der Schallführungskanal The sound guide channel 2 2 ist außerhalb des Behälters is outside the container 1 1 angeordnet. arranged. Der Schallführungskanal The sound guide channel 2 2 verläuft in einem Vorlaufbereich extends in a forward area 17 17 zunächst in der Ebene des Behälterbodens initially in the plane of the container bottom 8 8th in horizontaler Richtung einer Seitenwand in the horizontal direction of a side wall 21 21 des Behälters of the container 1 1 entgegen. opposite. Der Verbindungskanal The connecting channel 16 16 mündet in den Vorlaufbereich flows into the leading area 17 17 des Schallführungskanals the sound guide channel 2 2 . , Der Verbindungskanal The connecting channel 16 16 verläuft beispielsweise quer zum Vorlaufbereich for example, runs transversely to the leading area 17 17 . , An den Vorlaufbereich The leading area 17 17 schließt sich ein Meßrohrbereich is followed by a Meßrohrbereich 18 18 des Schallführungskanals the sound guide channel 2 2 an, der an dem dem Vorlaufbereich in which the leading area of ​​the 17 17 zugewandten Ende eine erste Biegung end facing a first bend 19 19 mit einem Biegeradius with a bending radius 22 22 und einer Umlenkung and a deflection 23 23 aufweist. having. Die Umlenkung the redirection 23 23 beträgt beispielsweise neunzig Grad, kann aber auch kleiner oder größer neunzig Grad betragen. is, for example ninety degrees, but may be smaller or larger amount to ninety degrees. Unter der Umlenkung Under the diversion 23 23 wird ein Winkel verstanden. an angle is understood. An die erste Biegung At the first bend 19 19 des Meßrohrbereichs the Meßrohrbereichs 18 18 anschließend verläuft der Meßrohrbereich then the runs Meßrohrbereich 18 18 beispielsweise geradlinig in Richtung Deckenwand for example, a straight line in the direction of top wall 15 15 . , Der Meßrohrbereich the Meßrohrbereich 18 18 kann aber auch weitere Biegungen haben und geschlungen verlaufen. but may also have more twists and run looped.
  • In dem Schallführungskanal In the sound guide channel 2 2 befindet sich bei gefülltem Behälter is when the tank 1 1 Flüssigkeit bis zu einem Füllstand Liquid to a level 5.1 5.1 . , Nach dem bekannten hydrostatischen Gesetz der sogenannten kommunizierenden Röhren stellt sich im Schallführungskanal According to the known hydrostatic law the so-called communicating vessels arises in the sound guide channel 2 2 ein Flüssigkeitsstand a liquid level 5.1 5.1 ein, der identisch ist mit dem Flüssigkeitsstand a, which is identical to the liquid level 5 5 im Behälter in the container 1 1 , da der Schallführungskanal As the sound guide channel 2 2 zumindest mittelbar mit dem Behälter at least indirectly to the container 1 1 verbunden ist. connected is.
  • Über den Verbindungskanal Via the connecting channel 16 16 kann Flüssigkeit in den Schallführungskanal can liquid into the sound conduction channel 2 2 hinein bzw. aus dem Schallführungskanal into and out of the sound guide channel 2 2 hinaus strömen. flow out. Dies geschieht, sobald der Füllstand This occurs when the level 5 5 und der Füllstand and the level 5.1 5.1 unterschiedlich hoch sind. have different heights. Ist der Füllstand If the level 5 5 höher als der Füllstand higher than the level 5.1 5.1 , beispielsweise nach einem Betanken des Behälters , For example, after a filling of the container 1 1 , strömt Flüssigkeit über die Förderleitung , Fluid flows through the feed line 9 9 und den Verbindungskanal and the connecting channel 16 16 in den Schallführungskanal in the sound guide channel 2 2 . , Ist der Füllstand If the level 5.1 5.1 höher als der Füllstand higher than the level 5 5 , beispielsweise durch die Entnahme von Flüssigkeit aus dem Behälter , For example by the removal of liquid from the container 1 1 mittels des Förderaggregats by means of the delivery unit 10 10 , strömt umgekehrt Flüssigkeit aus dem Schallführungskanal Flows conversely liquid from the sound guide channel 2 2 über den Verbindungskanal via the connecting channel 16 16 in die Förderleitung in the delivery line 9 9 oder bei direkter Anbindung des Verbindungskanals or in direct connection of the connecting channel 16 16 an den Behälter to the container 1 1 in den Behälter into the container 1 1 . ,
  • Der Schallführungskanal The sound guide channel 2 2 hat beispielsweise einen runden Querschnitt mit einem Innendurchmesser, der kleiner als ein Zentimeter ist. for example, has a round cross section with an inner diameter which is smaller than a centimeter. Der Innendurchmesser beträgt beispielsweise fünf Millimeter. The inner diameter is for example five millimeters. Der Querschnitt des Schallführungskanals The cross-section of the sound guide channel 2 2 kann aber auch oval oder vieleckig sein. but can also be oval or polygonal.
  • Der Schallführungskanal The sound guide channel 2 2 bestehend aus Vorlaufbereich consisting of leading area 11 11 und Meßrohrbereich and Meßrohrbereich 16 16 ist beispielsweise einteilig ausgeführt. is for example made in one piece.
  • Der Ultraschallwandler The ultrasonic transducer 3 3 ist an dem dem Verbindungskanal is attached to the the connecting channel 16 16 zugewandten Ende des Schallführungskanals facing the end of the sound guide channel 2 2 angeordnet. arranged. Der Ultraschallwandler The ultrasonic transducer 3 3 ist beispielsweise ein Impuls-Echo-Sensor, der getaktet kurze Schallimpulse erzeugt und aussendet und eine Laufzeit t zwischen dem Zeitpunkt des Aussendens des Impulses und dem Zeitpunkt des Wiederkehrens des reflektierten Schallimpulses, des sogenannten Echos, mißt. is for example a pulse-echo sensor which generates clocked short sound pulses and sends out and a run-time t between the time of transmission of the pulse and the time of the reappearance of the reflected sound pulse, the so-called echoes which measures. Es kann aber auch ein anderer Sensor eingesetzt werden, der beispielsweise kontinuierlich Schallwellen erzeugt und aussendet, wobei hier nicht die Laufzeit t ermittelt, sondern eine Phasenverschiebung zwischen den ausgesendeten und reflektierten Schallwellen gemessen wird. but it can also be another sensor can be used, for example, continuously generates sound waves and emits, wherein not detected here the propagation time t, but a phase shift between the emitted and reflected sound waves is measured. Der Ultraschallwandler The ultrasonic transducer 3 3 ist beispielsweise gleichzeitig Sender und Empfänger. For example, the same transmitter and receiver. Es kann aber auch ein Ultraschallwandler but it can also be an ultrasound transducer 3 3 eingesetzt werden, bei dem Sender und Empfänger räumlich getrennt sind. are used, are spaced apart at the transmitter and receiver. Der von dem Ultraschallwandler That of the ultrasonic transducer 3 3 erzeugte Schallimpuls mit einer vorbestimmten Intensität überträgt sich hauptsächlich auf die Flüssigkeit in dem Schallführungskanal produced sound pulse of a predetermined intensity is transferred mainly to the liquid in the sound guide channel 2 2 . , Der Schallimpuls breitet sich in der Flüssigkeit mit einer Schallgeschwindigkeit in der Richtung des Schallführungskanals The sound pulse propagates in the liquid with a supersonic speed in the direction of the sound guiding channel 2 2 aus, wird geleitet durch die Wandung des Schallführungskanals from is passed through the wall of the sound guide channel 2 2 , trifft auf der Höhe des Füllstandes , Meets the height of the level 5.1 5.1 auf den Flüssigkeitsspiegel der Flüssigkeit im Schallführungskanal on the liquid level of the liquid in the sound guide channel 2 2 und wird dort reflektiert. and is reflected there. Der reflektierte Schallimpuls bewegt sich nun in entgegengesetzter Richtung zurück zum Ultraschallwandler The reflected sound pulse is now moving in the opposite direction back to the ultrasonic transducer 3 3 . , über das Produkt aus Schallgeschwindigkeit und Laufzeit wird der Füllstand on the product of sound velocity and run time, the level 5 5 bestimmt. certainly.
  • Im Schallführungskanal In the sound guide channel 2 2 , beispielsweise im Vorlaufbereich , For example in the header area 17 17 , ist zumindest eine Referenzreflektionsfläche Is at least one reference reflection surface 24 24 vorgesehen, die beispielsweise eben ist und quer teilweise in den Schallführungskanal provided, which is flat, for example and transversely partially into the sound guide channel 2 2 hineinragt. protrudes. Der Schallimpuls, der an der Referenzreflektionsfläche The sound pulse applied to the reference reflection surface 24 24 reflektiert wird, wird als Referenzecho bezeichnet. is reflected, is referred to as reference echo. Die Laufzeit des Referenzechos ist bekannt, sobald sie einmal bei einer bestimmten Temperatur und einem bestimmten Druck gemessen worden ist, und ist beispielsweise in einer elektronischen Auswerteeinheit The running time of the reference echo is known as soon as it has been measured at a given temperature and a given pressure, and is for example in an electronic evaluation unit 25 25 gespeichert, die über eine Signalleitung stored, via a signal line 26 26 mit dem Ultraschallwandler with the ultrasonic transducer 3 3 verbunden ist. connected is. Auch eine von einem Schallimpuls zurückzulegende Entfernung zwischen der Referenzreflektionsfläche A zurückzulegende of a sound pulse distance between the reference reflection surface 24 24 und dem Ultraschallwandler and the ultrasonic transducer 3 3 ist bekannt und beispielsweise in der Auswerteeinheit is known and, for example, in the evaluation unit 25 25 gespeichert. saved. Die Laufzeit der Schallimpulse ist abhängig von der Schallgeschwindigkeit in der Flüssigkeit. The duration of the sound pulses depends on the speed of sound in the liquid. Die Schallgeschwindigkeit in der Flüssigkeit ist abhängig von der Dichte der Flüssigkeit. The speed of sound in the liquid is dependent on the density of the liquid. Die Dichte der Flüssigkeit ist wiederum abhängig von der Temperatur und dem Druck der Flüssigkeit. The density of fluid in turn depends on the temperature and the pressure of the liquid. Durch den Vergleich der in der Auswerteeinheit By comparing the in the evaluation unit 25 25 gespeicherten Laufzeit eines Referenzechos mit der während einer Füllstandsmessung gemessenen Laufzeit eines Referenzechos können Störeinflüsse, wie beispielsweise eine Änderung der Temperatur, des Druckes oder der Dichte der Flüssigkeit, von der Auswerteeinheit stored term of a reference echo with the measured during a level measurement duration of a reference echo can disturbances such as a change in temperature, pressure or density of the liquid, of the evaluation unit 25 25 nachträglich herausgerechnet werden, so daß eine auf diese Weise korrigierte Messung des Füllstands nahezu unabhängig von Temperatur und Druck ist. are eliminated subsequently, so that a corrected thus measuring the level is almost independent of temperature and pressure.
  • Durch den Vergleich der Laufzeit des gemessenen Referenzechos mit der Laufzeit des in der Auswerteeinheit By comparing the measured period of the reference echo with the duration of the in the evaluation unit 25 25 gespeicherten Referenzechos ist es bei bekannter Temperatur der Flüssigkeit stored reference echoes it is at a known temperature of the liquid 4 4 und bekanntem Druck im Behälter and a known pressure in the reservoir 1 1 möglich, Flüssigkeitseigenschaften, beispielsweise die Dichte, zu berechnen und zu überprüfen. possible, fluid properties, for example, to calculate and check the density. Auf diese Weise kann beispielsweise überprüft werden, ob die richtige Flüssigkeit In this way, if the correct liquid can for example be checked 4 4 in den Behälter into the container 1 1 gefüllt wurde oder ob die Konzentration, beispielsweise bei einer Harnstofflösung als Flüssigkeit was charged, or whether the concentration, for example, in a urea solution as the liquid 4 4 , im vorbestimmten Bereich liegt. Is in the predetermined range. Zur Ermittlung der Temperatur der Flüssigkeit ist beispielsweise ein Temperatursensor in dem Ultraschallwandler To determine the temperature of the liquid is, for example, a temperature sensor in the ultrasound transducer 3 3 integriert oder ein Temperatursensor in dem Behälter integrated or a temperature sensor in the container 1 1 vorgesehen. intended.
  • Damit die Strömung und der damit verbundene Druckabfall in der Förderleitung Thus the flow and the resulting pressure drop in the feed line 9 9 nicht den Füllstand not the level 5.1 5.1 im Schallführungskanal in the sound guide channel 2 2 gegenüber dem Füllstand compared to the level 5 5 im Behälter in the container 1 1 beeinflußt, ist der Querschnitt der Förderleitung affected, the cross-section of the conveying line 9 9 im Bereich des Verbindungskanals in the region of the connecting channel 16 16 beispielsweise durch eine Ausbuchtung for example, by a bulge 28 28 vergrößert. increased.
  • Ist die Vorrichtung Temperaturen unterhalb des Gefrierpunkts der Flüssigkeit oder deren Bestandteile ausgesetzt, gefriert die Flüssigkeit in der erfindungsgemäßen Vorrichtung. If the device is exposed to temperatures below the freezing point of the liquid or components thereof, the liquid freezes in the inventive device. Erweitert die Flüssigkeit beim Gefrieren ihr Volumen, führt dies zu einer dehnenden Belastung der erfindungsgemäßen Vorrichtung, beispielsweise des Behälters Expanding the liquid during freezing its volume, this leads to a stretching stress of the inventive device, for example, the container 1 1 und des Schallführungskanals and the sound guide channel 2 2 . , Flüssigkeiten mit einem Wasseranteil haben beispielsweise eine Volumenzunahme beim Gefrieren. Liquids with a water content, for example, have a volume increase during freezing. Die Harnstofflösung hat beispielsweise eine Volumenzunahme von etwa zehn Prozent. The urea solution has, for example, a volume increase of about ten percent. Damit der Schallführungskanal So that the sound guide channel 2 2 durch diese Belastung nicht beschädigt wird, ist der Schallführungskanal is not damaged by this load, the sound guide channel 2 2 aus elastischem Kunststoff, beispielsweise PTFE oder Silikon, hergestellt. made from elastic plastic, for example PTFE or silicone manufactured. In einer anderen Ausführung kann in dem Schallführungskanal In another embodiment, in the sound guide channel 2 2 eine elastische und mit Gas und/oder Schaumstoff gefüllte Innenleitung vorgesehen sein, die beim Gefrieren der Flüssigkeit eingedrückt wird und dadurch der Flüssigkeit die Möglichkeit der Ausdehnung bietet, ohne den Schallführungskanal a flexible and gas-filled and / or foam inner line be provided which is pressed upon freezing of the liquid and thereby the liquid has the possibility of extension, without the sound guide channel 2 2 über ein vorbestimmtes Maß hinaus zu dehnen. to stretch beyond a predetermined extent. In einer weiteren Ausführung kann am Innenumfang des Schallführungskanals In a further embodiment can on the inner circumference of the sound guide channel 2 2 entlang der Längserstreckung des Schallführungskanals along the length of the sound guide channel 2 2 Schaumstoff vorgesehen sein, der geschlossene und damit keine Flüssigkeit aufnehmenden Poren aufweist. foam be provided which has closed and therefore no liquid receiving pores. Auf diese Weise kann sich die Flüssigkeit beim Gefrieren durch Eindrücken des Schaumstoffs ausdehnen, ohne den Schallführungskanal In this way, the liquid can expand during freezing by pressing the foam, without the sound guide channel 2 2 zu überlasten. to overload. Der Schaumstoff hat eine möglichst glatte Oberfläche, um die Schallimpulse möglichst wenig zu dämpfen. The foam has a very smooth surface to dampen the sound pulses as little as possible.
  • Um ein Gefrieren der Flüssigkeit A freezing of the liquid 4 4 zu vermeiden bzw. die gefrorene Flüssigkeit to avoid or the frozen liquid 4 4 wieder aufzutauen, kann in oder an dem Behälter thaw again, may be in or on the container 1 1 eine Heizung heating 29 29 vorgesehen sein, die die Flüssigkeit be provided to the liquid 4 4 beispielsweise elektrisch erwärmt. for example electrically heated. Um mit der Heizung To keep up with the heater 29 29 auch die Flüssigkeit in dem Schallführungskanal and the liquid in the sound guide channel 2 2 zu erwärmen, ist der Abstand zwischen dem Schallführungskanal to heat, the distance between the sound guide channel 2 2 und der Seitenwand and the sidewall 21 21 möglichst klein zu wählen. to choose as small as possible. Auf diese Weise ist die Wärmeleitung in Richtung Schallführungskanal In this way, the heat conduction in the direction of the sound guide channel 2 2 besonders effektiv. particularly effective. Der Schallführungskanal The sound guide channel 2 2 kann zumindest teilweise in der Seitenwand may be at least partially in the side wall 21 21 integriert sein. be integrated. Auf diese Weise ist die Wärmeleitung zum Schallführungskanal In this way, the heat conduction to the sound guide channel 2 2 optimal und die Montage eines separaten Schallführungskanals optimally fit a separate sound guide channel 2 2 am Behälter the container 1 1 kann entfallen. can be omitted.
  • Am Außenumfang des Schallführungskanals On the outer periphery of the sound guide channel 2 2 kann entlang der Längserstreckung des Schallführungskanals can along the length of the sound guide channel 2 2 eine Isolierschicht an insulating layer 30 30 angebracht sein. to be appropriate. Da der Schallführungskanal As the sound guide channel 2 2 dicht an der Seitenwand close to the side wall 21 21 angeordnet ist, umgibt die Isolierschicht is arranged surrounding the insulating layer 30 30 den Schallführungskanal the sound guide channel 2 2 beispielsweise U-förmig, wobei das U mit der offenen Seite zur Seitenwand For example, U-shaped, wherein the U with the open side to the side wall 21 21 hin gerichtet ist. is directed towards. Die Isolierschicht the insulating layer 30 30 isoliert die Flüssigkeit im Schallführungskanal isolates the fluid in the sound guide channel 2 2 gegenüber der Umgebung, sorgt für eine homogene Temperaturverteilung in der Flüssigkeit des Schallführungskanals against the environment, provides a homogeneous temperature distribution in the liquid of the sound guide channel 2 2 und vermeidet ein schnelles Gefrieren der Flüssigkeit. and avoids a rapid freezing of the liquid. Der Schallführungskanal The sound guide channel 2 2 ist durch die U-Form der Isolierschicht is defined by the U-shape of the insulating layer 30 30 nicht gegenüber der Seitenwand not opposite to the side wall 21 21 des Behälters of the container 1 1 isoliert. isolated. Die Isolierschicht the insulating layer 30 30 isoliert beispielsweise auch den Ultraschallwandler isolated example, the ultrasonic transducer 3 3 gegenüber der Umgebung, da auf diese Weise die Temperatur der Flüssigkeit im Schallführungskanal respect to the environment, since in this way the temperature of the liquid in the sound guide channel 2 2 von einem in dem Ultraschallwandler of a in the ultrasonic transducer 3 3 integrierten Temperatursensor korrekt ermittelt werden kann. integrated temperature sensor can be determined correctly.
  • In einer weiteren Ausführung kann der Schallführungskanal In a further embodiment of the sound guide channel can 2 2 eine Begleitheizung heat tracing 31 31 haben, die die Flüssigkeit im Schallführungskanal have that the liquid in the sound guide channel 2 2 entlang seiner Längserstreckung separat beheizt, beispielsweise mittels in einer Wandung des Schallführungskanals separately heated along its longitudinal extent, for example by means in a wall of the sound guide channel 2 2 vorgesehenen elektrischen Heizschleifen. provided electric heating loops.

Claims (9)

  1. Vorrichtung zur Messung eines Füllstandes einer Flüssigkeit ( Device for measuring a fill level of a liquid ( 4 4 ) in einem Behälter ( ) (In a container 1 1 ) mit einem Behälterboden, mit einem Schallführungskanal ( ) (With a container floor, with a sound guide channel 2 2 ) und mit wenigstens einem nahe einem Ende des Schallführungskanals ( and) at least one (near one end of the sound guide channel 2 2 ) angeordneten Ultraschallwandler ( ) Disposed ultrasonic transducer ( 3 3 ) zur Erzeugung von Ultraschallimpulsen und zum Empfangen der im wandler zur Erzeugung von Ultraschallimpulsen und zum Empfangen der im Bereich eines Flüssigkeitsspiegels im Schallführungskanal ( ) For generating ultrasonic pulses and for receiving the (in the transducer for generating ultrasonic pulses and for receiving in the area of ​​a liquid level in the sound guide channel 2 2 ) reflektierten Ultraschallimpulse, wobei der Schallführungskanal ( ) Reflected ultrasonic pulses, wherein the sound guide channel ( 2 2 ) außerhalb des Behälters ( ) (Outside of the container 1 1 ) angeordnet ist, und wobei ein Austausch der Flüssigkeit ( ) Is arranged, and wherein an exchange of the liquid ( 4 4 ) im Schallführungskanal ( ) (In the sound guide channel 2 2 ) über einen Verbindungskanal ( ) (Via a connecting channel 16 16 ) zumindest mittelbar mit der Flüssigkeit ( ) At least indirectly with the liquid ( 4 4 ) im Behälter ( ) (In the container 1 1 ) stattfindet, und wobei eine ein Förderaggregat ( ) Takes place, and wherein a conveying unit ( 10 10 ) zur Förderung von Flüssigkeit ( ) (For the promotion of liquid 4 4 ) aus dem Behälter ( ) From the container ( 1 1 ) umfassende Förderleitung ( ) Comprehensive delivery line ( 9 9 ) an dem Behälter ( ) (To the container 1 1 ) angeschlossen ist, und wobei der Verbindungskanal ( ) Is connected, and wherein the connecting channel ( 16 16 ) den Schallführungskanal ( ) The sound guide channel ( 2 2 ) mit der Förderleitung ( ) (With the feed line 9 9 ) verbindet, wobei der Verbindungskanal ( ), Connects the connecting duct ( 16 16 ) an einer Öffnung in der oberen Seitenwandung der Förderleitung ( ) (At an opening in the upper side of the conveying line 9 9 ) endet und die Förderleitung an einer der Öffnung gegenüberliegenden unteren Seitenwandung eine nach unten gerichtete Ausbuchtung ( ) Terminates and the feed line at one of the opening opposite lower side (a downward bulge 28 28 ) aufweist, so daß der Querschnitt der Förderleitung ( ), So that the cross section of the conveying line ( 9 9 ) im Bereich des Verbindungskanals ( ) (In the region of the connecting channel 16 16 ) durch die Ausbuchtung ( ) (By the bulge 28 28 ) vergrößert ist. ) Is enlarged.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schallführungskanal ( Device according to claim 1, characterized in that the sound guide channel ( 2 2 ) zumindest teilweise in einer Seitenwand ( ) At least partially (in a side wall 21 21 ) des Behälters ( () Of the container 1 1 ) integriert ist. ) Is integrated.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schallführungskanal ( Device according to claim 1, characterized in that the sound guide channel ( 2 2 ) einen parallel und nahe dem Behälterboden ( ) And a parallel (near the container bottom 8 8th ) verlaufenden Vorlaufbereich ( ) Extending forward region ( 17 17 ) aufweist. ) having.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schallführungskanal ( Device according to claim 1, characterized in that the sound guide channel ( 2 2 ) zumindest eine Referenzreflektionsfläche ( ) At least one reference reflection surface ( 24 24 ) aufweist. ) having.
  5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schallführungskanal ( Device according to claim 1, characterized in that the sound guide channel ( 2 2 ) und/oder der Ultraschallwandler ( () And / or the ultrasonic transducer 3 3 ) mittels einer Isolierschicht ( ) (By means of an insulating layer 30 30 ) thermisch gegenüber der Umgebung isoliert ist. ) Is thermally isolated from the environment.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeit des Schallführungskanals ( Device according to claim 1, characterized in that the liquid of the sound guide channel ( 2 2 ) mittels einer separaten Begleitheizung ( ) (By means of a separate heat tracing 31 31 ) beheizbar ist. ) Is heatable.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schallführungskanal ( Device according to claim 1, characterized in that the sound guide channel ( 2 2 ) aus elastischem Kunststoff hergestellt ist. ) Is made of an elastic plastic material.
  8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Schallführungskanal ( Device according to claim 1, characterized in that (in the sound guide channel 2 2 ) eine Innenleitung vorgesehen ist, die mit Gas und/oder Schaumstoff ausgefüllt ist. ) Has an inner line is provided, which is filled with gas and / or foam.
  9. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass am Innenumfang des Schallführungskanals ( Device according to claim 1, characterized in that (at the inner periphery of the sound guide channel 2 2 ) entlang der Längserstreckung Schaumstoff vorgesehen ist. ) Is provided along the longitudinal extension of foam.
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