DE19609389A1 - Vorrichtung zum Ermitteln des Pegelstandes einer Flüssigkeit, insbesondere von Kraftstoff - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Es sind bereits die verschiedensten Vorrichtungen zum Ermitteln des Pegelstandes von Kraftstoff in einem Tank bekannt, beispiels­ weise eine Füllstandssonde gemäß DE-PS 38 29 443.

Es wurde auch bereits versucht, den Pegelstand in Kraftstofftanks mit Hilfe von Schwimmern zu messen, die auf einer Stange sitzen oder in einem vertikalen Rohr geführt und durch Magnetkraft nach oben oder unten verschoben werden. Zwischen dem Schwimmer und der Stange oder dem Rohr ist die Reibung aber so groß, daß sich diese Technik als zu ungenau erwiesen hat, um weite Verbreitung finden zu können.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine auf dem Prinzip "Schwimmer" basierende Vorrichtung zur Messung des Pegelstandes von Flüssig­ keiten, insbesondere von Kraftstoff in Tanks dahingehend weiter zu entwickeln, daß damit eine ausgezeichnete Meßgenauigkeit erreicht wird.

Zur Lösung dieser Aufgabe dienen bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art die kennzeichnenden Merkmale des Patent­ anspruchs 1.

Das erfindungsgemäße Ziel einer möglichst trägheitsfreien Bewegung des Schwimmers bei steigendem Pegel nach oben bzw. bei absinkendem Pegel nach unten wird dadurch erreicht, daß man als Material und Volumen eine solche Auswahl trifft, daß der Schwimmer nahezu vollständig in die Flüssigkeit, beispielsweise den Kraftstoff eintaucht, so daß eine Kraft von nur wenigen Gramm ausreicht, um das Kettenrad in Drehung zu versetzen. Diese Drehbewegung wird auf eine erste Magnetscheibe übertragen, die, getrennt durch eine dazwischenliegende Trennwand, eine zweite Magnetscheibe mitnimmt. Die Trennung ist lediglich aus Ex­ plosionsschutzgründen erforderlich. Die zweite Magnetscheibe sitzt auf einer zweiten Achse, an deren freiem Ende eine Lochscheibe angebracht ist, deren am Umfang verteilte Löcher Licht von einer ebenfalls im Gehäuse montierten Lichtquelle, zweckmäßigerweise einer Leuchtdiode, abwechselnd ausblenden und durchlassen. Ein auf den Lochkreis der Lochscheibe ausgerichteter Lichtdetektor nimmt die Lichtimpulse auf und überträgt sie zur Verarbeitung an eine Zählschaltung, die die Drehrichtung erkennt und anhand von je einer Kennlinie für die Bewegung des Schwimmers nach oben oder nach unten den Pegelstand angibt.

Es hat sich herausgestellt, daß die erfindungsgemäße Vorrichtung hochgenau arbeitet, wobei natürlich zwischen den Kennlinien für die Drehung der Lochscheibe in einer ersten Richtung und einer dazu entgegengesetzten zweiten Richtung eine gewisse Hysterese gegeben ist.

Die Erfindung wird im folgenden anhand einer Zeichnung näher erläutert; es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Ansicht; und

Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie II durch Fig. 1.

Fig. 1 zeigt in schematischer Darstellung ein Gehäuse 28, das aus zwei Teilen A und B besteht, wobei der erste Teil A die Anforderungen des Explosionsschutzes erfüllen, während der zweite Teil B nach außen offen ist. Zweckmäßigerweise wird der Teil A daher aus Metall gefertigt und mit einem Anschluß für einen Tankstutzen versehen, auf den er aufschraubbar ist. Aus Gründen der Übersichtlichkeit ist dies nicht näher dargestellt; der Fachmann weiß, wie ein derartiges Gehäuse herzustellen ist.

Der in der Zeichnung linke Teil A des Gehäuses 28 lagert eine erste Achse 12 in Lagern 20, die von Trennwänden 30 getragen werden. Auf der ersten Achse 12 sitzt ein Kettenrad 6, über das eine endlose Kette 2 läuft, in deren unterem Ende eine Scheibe 22 hängt. Die Scheibe 22 dient im wesentlichen dazu, die Kette 2 gemäß Fig. 2 leicht gespannt zu halten. Zu diesem Zweck ist an der Scheibe 22 ein Gewicht 24 angehängt, und zwar über Bügel 26, die am Achsstummel der Scheibe 22 aufgehängt sind.

An der Unterseite des Gewichts 24 ist ein Anker 36 mit einem Kettenstück 34 angebracht, der in einer Ausführungsform einen nicht dargestellten Magneten enthalten kann, um auf dem Boden 40 eines Tanks zu haften und damit ein Hin- und Herschwimmen der Kette 2 im Tank zu begrenzen. Es wird darauf hingewiesen, daß das Kettenstück 34 zu diesem Zweck nicht notwendigerweise gespannt sein muß, sondern eher lose durchhängt.

In die Kette 2 ist ein Schwimmer 4 eingebracht, und zwar in der dargestellten Ausführungsform in der Weise, daß je ein Ende der Kette 2 an der Oberseite bzw. der Unterseite des Schwimmers 4 befestigt ist, so daß sich eine endlose Kette ergibt. Es wird allerdings darauf hingewiesen, daß der Schwimmer 4 nicht in die Kette 2 integriert zu sein braucht, sondern nur an der Kette hängen muß, beispielsweise indem ein kurzes Kettenstück mit einem Ende oben am Schwimmer befestigt und mit dem anderen Ende in die Kette 2 eingehakt ist.

Auf einem Ende der ersten Achse 2 sitzt eine erste Magnetscheibe 8, die durch eine Trennwand 30 von einer dazu parallelen zweiten Magnetscheibe 10 getrennt ist. Die zweite Magnetscheibe 10 sitzt auf einem Ende einer zweiten Achse 14, die ebenfalls wieder in Lagern 20 in dem Gehäuse 28 gelagert ist. An dem anderen, der zweiten Magnetscheibe 10 gegenüberliegendem Ende der zweiten Achse 14 ist eine Lochscheibe 16 montiert. Die Lochscheibe 16 besitzt an ihrem Umfang verteilt einen Ring von Löchern, die auf einem Lochkreis 27 die Achse 14 umgeben.

Von außen gesehen hinter bzw. unter den Löchern des Lochkreises 27 ist eine Lichtquelle 29 im Gehäuse 28 angeordnet, beispiels­ weise eine Leuchtdiode. Dreht sich nun die Lochscheibe 16 an der Lichtquelle 29 vorbei, so kann ein in Richtung des Pfeils 18 ausgerichteter Lichtdetektor abwechselnd Lichtimpulse und Ausblendungen erkennen und diese Signale an eine Signalver­ arbeitungsschaltung weitergeben. Diese erkennt auch, in welcher Richtung sich die Lochscheibe 16 dreht.

Die Drehung der Lochscheibe 16 erfolgt dadurch, daß die von dem Schwimmer 4 beim Steigen bzw. Absinken des Pegelstandes der zu messenden Flüssigkeit, insbesondere des Kraftstoffs, gedrehte erste Magnetscheibe 8 aufgrund der magnetischen Kopplung die zweite Magnetscheibe 10 mitnimmt und damit die zweite Achse 14 dreht. Zu diesem Zweck fluchten die beiden Achsen 12 und 14, damit sich die beiden Magnetscheiben 8 und 10 in Parallelebenen drehen können.

Im Betrieb taucht der Schwimmer 4 üblicherweise etwa bis zu der dargestellten Markierung ein, was bedeutet, daß das Gewicht des verdrängten Kraftstoffs dem Gesamtgewicht des Schwimmers 4 entspricht. Aufgrund der Reibungskräfte in den Lagern 20 und der Trägheit der zu bewegenden Massen wird bei steigendem Pegel der Kraftstoff zunächst etwa bis auf die Marke X ansteigen, ehe der Schwimmer 4 mitgenommen und das Kettenrad 6 in Fig. 2 gegen den Uhrzeigersinn gedreht wird. Umgekehrt gilt es, bei einem Absinken des Pegelstandes, zunächst die Distanz bis zur Markierung Y zu überwinden, ehe der Schwimmer 4 der Bewegung des Flüssigkeits­ spiegels folgt. Diese beiden Wege bzw. der Abstand der Marken X und Y ist für eine Hysterese in den Kennlinien der Meßkurve verantwortlich, die den Flüssigkeitsstand mit den von der Lochscheibe 16 erzeugten Lichtimpulsen korreliert. Dieser "Fehler" läßt sich jedoch dadurch eliminieren, daß für die Messungen des Flüssigkeitsstandes bei der Aufwärtsbewegung eine andere Kurve als bei der Abwärtsbewegung zugrundegelegt wird.

An der Lochscheibe 16 ist ferner eine Kurbel 32 angebracht, mit der sich der Nullpunkt der Anordnung einstellen läßt, indem man die Lochscheibe 16 auf die Anzeige "Null" dreht, wenn der Schwimmer 4 ganz abgesenkt ist und auf den oberen Enden 25 der Bügel 24 aufsitzt.

Claims (6)

1. Vorrichtung zum Ermitteln des Pegelstandes einer Flüssig­ keit, insbesondere von Kraftstoff, mit einem Schwimmer (4) der von einer Kette (2) gehalten wird, deren oberes Ende über ein auf einer ersten Achse (12) sitzendes Kettenrad (6) läuft, wobei die Achse (12) in einem Gehäuse (28) gelagert ist, dadurch gekennzeichnet,

• - daß die Kette (2) eine geschlossene, endlose Kette ist;
• - daß auf einem Ende der ersten Achse (12) eine erste Magnetscheibe (8) montiert ist;
• - daß eine zweite Magnetscheibe (10) der ersten Magnet­ scheibe (8) gegenüberliegend derart im Gehäuse (28) auf einer zweiten Achse (14) montiert ist, daß die beiden Achsen (12; 14) miteinander fluchten; und
• - daß auf dem der zweiten Magnetscheibe (10) gegenüber­ liegenden Ende der zweiten Achse (14) eine Lochscheibe (16) angebracht ist, deren Löcher bei Drehung der Loch­ scheibe (16) Lichtimpulse erzeugen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und zweite Magnetscheibe (8; 10) jeweils in vonein­ ander getrennten Gehäusehälften untergebracht sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das untere Ende der Kette (2) um eine Scheibe (22) läuft, an der ein die Kette (2) spannendes Gewicht (24) hängt.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Gehäuse (28) eine Leuchtdiode (29) fluchtend mit dem Lochkreis (27) der Lochscheibe (14) angeordnet ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß an der Lochscheibe (16) eine Kurbel (32) angebracht ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Gewicht (24) ein Magnetanker (36) hängt.