DE1931583A1 - Einrichtung zum kontinuierlichen Messen des Fuellgrades eines Behaelters - Google Patents

Description

• Einrichtung zum kontinuierlichen Messen des füllgrades eines Behälters Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zùm~kontinuierlichen Messen des Füllgrades eines mit einer-Flüssigkeit oder einem sichüttfähigen Gut gefüllten Behälters, in dem zumindest kurzzeitig ein definierter Druck aufbaubar ist, insbesondere eines Kraftstoffbehälters in einem Kraftfahrzeug, mit einer eine pro Zeiteinheit konstante Menge eines gasförmigen Mediums, vorzugsweise Luft, fördernden Pumpeinrichtung, die mit dem freien, eine mit einem Absperrelement versehene Auslaßöffnung für das Medium enthaltenden Teil des Behälterinnenraumes verbunden ist, und Mitteln zum Messen des Druckanstieges pro Zeiteinheit im Behälterinnenraum.
• Bei derartigen Einrichtungen- erfolgt fle Messung des Behältterfüllgrades da-durch, daß dem freien. Teil des- Behålterinnenraumes eine pro Zeiteinheit konstante Menge eines gasförmigen Mediums während eines vorgegebenen Zeitintervalles von der Pumpeinrichtung zugeführt wird und der in dem vorgegebenen Zeitintervall auftretende Druckanstiegs der ein Maß für den Füllgrad des Behälters ist-, mittels eines-Manometers gemessen und angezeigt wird. Am Ende des Zeitintervalles, d.h. nach erfolgter Messung, wird das in den Behälterinnenraum gepumpte Medium wieder abgelassen, danach der freie Teil des Behälterinnenraumes im gleichen vorgegebenen Zeitintervall wieder vollgepumpt, der Druckanstieg gemessen und angezeigt, das Medium wieder abgelassen usw.
• Zur Vermeidung einer oszillierenden Anzeige am Dru-ckmeßinstrument, das mit dem freien Behälterinnenraum verwunden ist, wird dessen Eingang während des Ablassen des Mediums aus dem Behälterinnenraum geschlossen0 Die zeitliche Steuerung der einzelnen Vorgänge -Zuführen des Mediums zum Behalter, Ablassen des Mediums, Öffnen und Schließen des Druck meßinstrumenteneinganges- erfolgt bei dieser bekannten Einrichtung mittels eines drehzahlkonstanten Motors insbesondere bei Verwendung einer derartigen Einrichtung in Kraftfahrzeugen bereitet es jedoch erhebliche Schwierigkeiten, die für die Messung erforderliche Drehzahlkonstanz des vom Bordnetz gespeisten Motors zu erreichen. Im allgemeinen kann eine solche Drehzahlkonstanz nur unter beträchtlichem Aufwand erziel werden, was derartige Einrichtungen verteuert und ihre Verwendung bei einer Vielzahl von Kraftfahrzeugen aus Kostengründen verbietet0 Darüber hinaus erfolgt trotz des Abschaltens des Druckmeßinstruments von dem Gesamtsystem während des Ablassens des Mediums eine gewisse Oszillation der Anzeige, was sich insbesondere bei Restmengenmessungen störend auswirkt, Schließlich benötigt eine derartige Einrichtung bedingt durch den Motors das Leitungssystem und die soin Motor betätigten Steuermittel einen erheblichen Platzbedarf.
• Diese Schwierigkeiten und Nachteile werden durch die Er£indung überwunden und zwar erfindungsgemäß durch bei einem -niederen Referenzdruck und einem sotgegebenen höheren Enddruck ansprechende Schaltmittel, die das an der Auslaßöffnung für das Medium angeordnete Absperrelement und einen Zeitmeßstromkreis steuern, in dessen Ausgang ein elektrisches Anzeigeinstrument liegt Bei der erfindungsgeniäßen Einrichtung wird also nicht mehr der Druckanstieg in einem bestimmten Zeitintervall, sondern das Zeitintervall, in dem ein bestimmter Druckanstieg erfolgt, gemessen. Damit wird die Bestimmung des Füllgrades auf eine Zeitmessung zurückgeführt, die auf elektrischem Wege unabhängig von Betriebsspannungsschwankungen vorgenommen werden kann - zur Spannungsstabilisierung ist beispielsweise lediglich eine Zenerdiode erforderlichso daß sich eine billige, raumsparende und genau arbeitende Füllgradmeßeinrichtung ergibt. Lurch einen geeigneten Aufbau des Zeitmeßstromkreises ist es darüber hinaus möglich, elnc für das Auge oszillationsfreie Anzeige zu erhalten, -sg nach mit der erfindungsgemäßen Einrichtung auch kleinste Restmenen einwandfrei gemessen und angezeigt werden können Als Schaltmittel können die üblichen druckmittelbetätigten Schalter verwendet werden, beispielsweise Membrandruckschalter, die en-tsprechend dem gewählten Referenzdruckbezw. dem gewählten Enddruck dimensioniert sind. Am zweckmäßigsten-werden Schaltmittel benutzt, die gegen AtmosphärendTuck arbeiten, da dann außerhalb des Behälters auftretende Puftdruckschwankungen die Messung nicht beeinflussen können. Der Referenzdruck und der Enddruck sowie deren Druckunterschied sind nahezu frei wählbar, wesentlich ist nur; daß der Referenzdruck kleiner als -der Enddruck ist. Da der Druck im Behalter beim Ablassen des Mediums nach einer Exponentialfunktion sinkt, wird man mit besonderem Vorteil das beim Referenzdruck ansprechende; Schaltmittel für einen Referenzdruck auslegen, der erheblich oberhalb des normalen Atmosphärendruck-es liegt, d dann die Zeitspanne zum Ablassen des Mediums kürzer ausfall, als bei einem in der Nähe des Atmosphärendruckes liegenden Referenzdruck, während der Enddruck unter Berücksichtigung der mechanischen Eigenschaften des Behälters gewählt werden wird.
• Zur senellen und einwandfreien Entfernung des Mediums aus dem Behälterinnenraum ist am zweckmäßigsten in der den Behälterinnenraum mit der Pumpeinrichtung verbindenden Leitung ein von den Schaltmitteln betätigbares Absperrelement, beispielsweise ein Absperrventil, angeordnet, mit dem die Zufuhr des Mediums zum Behälter während des Ablassens des Mediums gesperrt werden kann. Aus fertigungs- und montagetechnischen Gründen empfiehlt es sich darüber hinaus, daß zum Zuführen und blassen-des Mediums nur eine oeffnung im Behälter vorhanden ist und das die Zufuhr regelnde Absperrelement und das da Ablassen des Mediums regelnde Absperrelement eine Einheit, vorzugsweise in Form eines Dreiweghahns bilden, der in einer Stellung die Pumpeinrichtung mit dea Behälter und -in der aneren Stellung den Behälter mit der Außenluft verbindet.
• Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung seien anhand der Zeichnung, die in zum Teil schematischerDarstellung ein Ausführungsbeispiel beinhaltet, naher erläutert.
• Der Behälter 1, dessen Füllgrad gemessen werden soll, ist über eine Rohrleitung 2 mit einer eine pro Zeiteinheit onstante Menge Luft fördernden Pumpeinrichtung 3 verbunden, die am zweckmäßigsten aus einer elektromotorisch angetriebenen Pumpe besteht, deren Ausgang mit einer Düsenblende abgeschlossen ist. Im Zuge der Rohrleitung 2 befinden sich das die Zufuhr regelnde Absperrelement und d-as das Ablassen des Mediums regelnde Absperrelement, die eine Einheit in Form eines Dreiweghahns 4 bilden, der in einer Stellung die Pumpeinrichtung 3-mit dem Behälter 1 und in der anderen Stellung den Behälter 1 mit der Außenluft verbindet. Die Umschaltung des Dreiweghahns 4 erfolgt über ein Zugankerrelais 5, dessen Zuganker 6 mittels einer Feder 7 in einer der beiden Schaltstellungen gehalten ist. Das Zugankerrelais 5 wird ebenso wieder Zeitmeßstromkreis 8 von dem bei niederem Referenzdruck ansprechenden Membrandruckschalter 9 und von dem bei einem vorgegebenen höheren Enddruck ansprechenden Membrandruckschalter 10 gesteuert, die beide mit dem Behäl-terinnenraum in Verbindung stehend am Behälter 1 angeordnet sind. Der Zeitmeßstromkreis 8 besteht am zweckmEßigsten aus einem Miller-Integrator 11 - bei diesem erfolgt die zeitbestimmende Entladung d-es Xondensators 12 linear mit der Zeit -t der über einen von den Schaltmitteln 9 und 10 gesteuerten elektronischen Schalter 13 - in vorliegendem Fall ein Feldeffekttransistor - mit einem Analogspeicher 14 verbunden ist, in dessen Ausgang das elektrische Anzeigeinstrument 15 liegt.
• Zur Erläuterung der Wirkungsweise der Einrichtung sei von einem Zustand ausgegangen, beides im freien Behälterinnenraum Atmosphärendruck herrscht. Beim Schließen des Hauptschaltere 16 wird einerseits das Zugankerrelais 5 betätigt, wodurch die Pumpeinrichtung 3 mit dem Behälter 1 verbunden und in den Behälter 1 eine pro Zeiteinheit konatante Menge Luft gepumpt wird, andererseits der Kondensator 12 über den durchgesteuerten Transistor 17 aufgeladen. Gleichzeitig wird der Relaisschaltkontakt 5i geschlossene Ist nun in dem freien Behälterinnenraum der-Referenzdruck erreicht, so spricht der Membrandruckschalter 9 an; wodurch der Transistor 17 gesperrt wird und sich der Kondensator 12 über die Emitter-Kollektor-Strekke des-Transistors 18 zu entladen beginnt. Wird schließlich in dem freien Behälterinnenraum der vorgegebene Enddruck erreicht, so spricht der Membrandruckschalter 10 an, was zur Polge hat, daß das Zugankerrelais 5 abfällt, der Relaisschaltkontakt 5' geöffnet und der Dreiweghahn 4-in die Ablaßstellung gedreht wird. Gleichzeitig wird die Entladung des Kondensators 12 abgebrochen, der elektronische Schalter 13 im Sinne eines Durchschaltens betätigt und die Höhe der Restladung des Kondensators 12 über den Transistor 19, der als Impedanzwandler dient, dem Analogspeicher 14 übermittelt und im Anzeigeinstrument 15 angezeigt. Durch das Ablassen des'Mediums aus dem Behälter 1 sinkt der Druck im freien Behälterinnenraum, so daß der Kontakt des Membrandruckschalters 10 in seine Anfangsstellung zurückgeht. Damit trennt der elektronische Schalter 13 den Analogspeicher 14 vom Miller-Intergrator 11 und der Kondensator 12 entlädt sich weiter. Ist schließlich der Druck im Behälterinnenraum auf bezw. wegen der Schalthysterese des Membrandruckschalters unter den Referenzdruck abgesunken, geht auch der Kontakt des Membrandruckschalters 9 in seine Ruhelage zurück, was zur Folge hat, daß das Zugankerrelais 5 wieder anspricht, der Dreiweghahn 4 auf Einpumpen gestellt wird und der Kondensator 12 sich wieder auflädt, wird der Referenzdruck im Behälterinnenraum wieder erreicht, so spricht der Membrandruckschalter 9 wieder an und der Vorgang beginnt von neuem.

Claims (7)

Ansprüche

1. Einrichtung zum kontinuierlichen Messen des Füllgrades eines mit einer Flüssigkeit oder einem schüttfählgen Gut gefüllten Behälters, in dem zumindest kurzzeitig ein definierter Druck aufbaubar ist, insbesondere eines Eraftstoffbehälters in einem Kraftfahrzeug, mit einer eine pro Zeiteinheit konstante Menge eines gasförmigen Mediums, vorzugsweise Luft, fördernden Pumpeinrichtung, die mit dem freien, eine mit einem Absperrelement versehende Auslaßöffnung für das Medium enthaltenden Teil des Behälterinnenraumes verbunden ist, und Mitteln zum Messen des Druckanstieges pro Zeiteinheit im Behälterinnenraum, gekennzeichnet durch bei einem niederen Referenzdruck und einem vorgegebenen höheren Enddruck ansprechende Schaltmittel (9,10), die das Absperrelement und einen Zeitmeßstromkreis (8) steuern, in dessen Ausgang ein elektrisches Anzeigeinstrument (15) liegt.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Schaltmittel, wie Membrandruckschalter, die gegen Atmosphärendruck arbeiten.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das beim Referenzdruck ansprechende Schaltmittel (9) für einen erheblich oberhalb des normalen Atmosphärendrukkes liegenden Referenzdruck ausgelegt ist.

4. Einrichtung nach einem der-Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,'daß- in der den Behälterinnenraum mit der Pumpeinrichtung (5) verbindenden Rohrleitung (2) ein von den Schaltmitteln (9,10) betätigbares Absperrelement angeordnet ist'.

Einrichtung ntach Anspruch 4, dadurch gekennzeichneta daß im Behälter (1) zum Zuführen und um Ablassen des Mediums eine einzige Öffnung sorgesehen ist und das die Zufuhr regelnde Absperrelement und das das Ablassen des Mediums regelnde Absperrelement eine Einheit, vorzugsweise in Form eines Dreiweghahns (4) bilden, der in einer Stellung die Pumpeinrichtung (3) mit dem Behälter (1) und in der anderen Stellung den Behälter (1) mit der Außenluft verbindet.

6. Einrichtung nach einem der -Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpeinrichtung (3) aus einer elektromotorisch angetriebenen Pumpe besteht, deren Ausgang mit einer Düsenblende abgeschlossen ist.

7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurchgekennzeichnet, daß der Zeitmeßstromkreis (8) einen Miller-Intefgrator (11) enthält, der über einen von den Schaltmitteln (9,10) gesteuerten elektronischen Schalter (13) mit einem Analogspeicher (14) verbunden ist, in dessen Ausgang das elektrische Anzeigeinstrument (15) liegt.

L e e r s e i t e