DE202011003126U1

DE202011003126U1 - Vorrichtung zur Messung des Füllstands von Flüssigkeiten

Info

Publication number: DE202011003126U1
Application number: DE202011003126U
Authority: DE
Original assignee: Gaslock GmbH
Current assignee: Gaslock GmbH
Priority date: 2011-02-23
Filing date: 2011-02-23
Publication date: 2011-05-05
Anticipated expiration: 2021-02-24

Abstract

Vorrichtung (1) zur Messung des Füllstands von Flüssigkeiten in einem Tank (2) mittels Ultraschall, bestehend aus einem Gehäuse (3), in dem eine piezoelektrische Scheibe (4) vorgesehen ist, die mit einer Platine (5) und einem Energiespeicher (6) in Verbindung steht, und in dem Betätigungsmittel (7) und eine Anzeigeeinheit (8) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die piezoelektrische Scheibe (4) auf einer Metallplatte (10) angeordnet ist, die auf ihrer der Scheibe (4) abgewandten Seite mit einer Gummischicht (11) versehen ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Messung des Füllstands von Flüssigkeiten in einem Tank mittels Ultraschall, bestehend aus einem Gehäuse, in dem eine piezoelektrische Scheibe vorgesehen ist, die mit einer Platine und einem Energiespeicher in Verbindung steht, und in dem Betätigungsmittel und eine Anzeigeeinheit angeordnet sind.
Vorrichtungen zur Messung des Füllstands von Flüssigkeiten sind in vielfältiger Weise bekannt. Es existieren verschiedene Methoden der Füllstandsmessung. Es existieren mechanische Füllstandsmessungen mit Hilfe von Schwimmern, Messungen mit Hilfe der Ermittlung der elektrischen Leitfähigkeit, kapazitive Messungen, optische Messungen und dergleichen. Bei der hier betrachteten Art der Füllstandsmessung handelt es sich um die Messung des Füllstands mit Hilfe von Ultraschall. Hierbei werden von einem Sensor ausgesandte Ultraschall-Impulse reflektiert. Das reflektierte Signal wird von dem Sensor erfasst. Aus der gemessenen Laufzeit des Signals ergibt sich der Füllstand des jeweiligen Mediums.
Bei den bekannten Vorrichtungen zur Messung des Füllstands von Flüssigkeiten mit Hilfe von Ultraschall erfolgt in der Regel eine feste Montage der Vorrichtung an dem jeweiligen Tank. Der Montagepunkt ist üblicherweise an der Oberseite des Tanks vorgesehen. Von dort wird das Ultraschallsignal auf die in dem Tank befindliche Flüssigkeit gesandt und aus der Reflektion des Signals der Füllstand ermittelt. Es ist zudem möglich, die Vorrichtung an der Unterseite des Tanks vorzusehen. Man bedient sich in diesem Fall des gleichen Messprinzips. Nachteilig bei den bekannten Vorrichtungen ist der zusätzliche Aufwand aufgrund der Montage der Vorrichtungen. Zudem besteht nicht die Möglichkeit, die Geräte mobil einzusetzen. Dies erweist sich insbesondere nachteilig bei Tanks mit kleinen Füllmengen, die üblicherweise nicht vom Benutzer aufgefüllt, sondern vollständig ausgetauscht werden müssen. Hierzu zählt beispielsweise die Füllstandsmessung an Gasflaschen für Campingzwecke. An diesen ist eine feste Montage der Vorrichtungen aufgrund des hohen Aufwands nicht vertretbar.
Hier will die Erfindung Abhilfe schaffen. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Messung des Füllstands von Flüssigkeiten in einem Tank mittels Ultraschall zu schaffen, bei der es keiner festen Montage an dem jeweiligen Tank bedarf und einen mobilen Einsatz ermöglicht. Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass die piezo-elektrische Scheibe auf einer Metallplatte angeordnet ist, die auf ihrer der Scheibe zugewandten Seite mit einer Gummischicht versehen ist.
Mit der Erfindung ist eine Vorrichtung zur Messung des Füllstands von Flüssigkeiten in einem Tank mittels Ultraschall geschaffen, welches keiner festen Montage an dem jeweiligen Tank bedarf. Dies ist dadurch hervorgerufen, dass die Ausbildung mittels einer Gummischicht auf der Metallplatte eine luftdichte Anordnung an dem jeweiligen Tank ermöglicht, so dass eine zuverlässige Ultraschall-Messung möglich ist, was üblicherweise bei den bekannten Ultraschall-Messgeräten lediglich mit hohem technischen Aufwand bei der dauerhaften Montage an dem jeweiligen Tank möglich ist. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht dagegen eine mobile Handhabung. Folglich ist dem Benutzer des jeweiligen Gastanks die Möglichkeit gegeben, lediglich bei Bedarf die Vorrichtung an den jeweiligen Tank anzuhalten und den Flüssigkeitsstand zu ermitteln. Insbesondere bei Gasflaschen für den Campingbereich war dies bisher lediglich durch Wiegen der Gasflasche oder Anheben und Schütteln der Gasflasche möglich. Die erfindungsgemäße Vorrichtung bietet hier eine zuverlässige und einfache Möglichkeit der Füllstandsmessung.
In Weiterbildung der Erfindung erfolgt die elektrische Verbindung der Metallplatte mit der Platine über Federn. Diese Verbindung ermöglicht einerseits eine zuverlässige Stromversorgung, anderseits ist durch die federnde Anordnung eine optimale Anpassung an die Kontur des jeweiligen Tanks möglich.
In anderer Weiterbildung der Erfindung sind in dem Gehäuse an der Platine zwei Magnete angeordnet. Die Magnete üben eine Haltekraft auf den Tank aus, sodass die Vorrichtung dauerhaft an dem Tank angebracht werden kann, ohne hierfür zusätzliche Halteeinrichtungen vorsehen zu müssen. Gleichzeitig ermöglicht die Haltekraft der Magnete, dass die Gummischicht fest auf den Tank gepresst wird, wodurch die erforderliche Schallankopplung gewährleistet ist.
Bevorzugt ist die Anzeigeeinheit von einer LED-Leuchte gebildet. Die Verwendung einer LED-Leuchte ist zum Einen geeignet, eine zuverlässige Anzeige zu schaffen, zum Anderen haben LED-Leuchten einen geringen Energiebedarf, so dass die Funktionsdauer der Vorrichtung erhöht ist.
Andere Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung sind in den übrigen Unteransprüchen angegeben. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend im Einzelnen beschrieben. Die einzige Figur der Zeichnung zeigt eine Vorrichtung zur Messung des Füllstands von Flüssigkeiten in einem Tank mittels Ultraschall im Schnitt in einer an einem Tank angehaltenen Position.
Die als Ausführungsbeispiel gewählte Vorrichtung 1 zur Messung des Füllstands von Flüssigkeiten in einem Tank 2 basiert auf dem Ultraschall-Messprinzip. Die Vorrichtung 1 besteht aus einem Gehäuse 3, in dem eine piezo-elektrische Scheibe 4 vorgesehen ist. Die Scheibe 4 ist aus Keramik hergestellt. Das Gehäuse 3 ist mit einem Deckel verschließbar.
Die Scheibe 4 steht in Verbindung mit einer Platine 5. Die Platine 5 erstreckt sich im Ausführungsbeispiel im Wesentlichen über die gesamte Länge des Gehäuses 3. Auf der Platine 5 ist eine Auswerteeinheit vorgesehen. Zudem ist auf der Platine 5 ein Energiespeicher 6 angeordnet, bei dem es sich im Ausführungsbeispiel um eine Batterie handelt. Auch der Energiespeicher 6 steht mit der Scheibe 4 in Kontakt. Zudem weist auf der Platine 5 ein Betätigungsmittel 7 auf, bei dem es sich im Ausführungsbeispiel um einen Druckknopf handelt. Andere Betätigungsmittel sind ebenfalls einsetzbar. Darüber hinaus ist auf der Platine eine Anzeigeeinheit 8 angeordnet, die im Ausführungsbeispiel von einer LED-Leuchte gebildet ist. Die Anordnung von mehreren LED-Leuchten ist ebenfalls möglich.
Die piezo-elektrische Scheibe 4 ist auf einer Metallplatte 10 angeordnet. Mit Hilfe der Metallplatte 10 ist die Sende- und Empfangsfläche der Vorrichtung im Verhältnis zur Größe der piezo-elektrischen Scheibe 4 wesentlich vergrößert, so dass die Sende- und Empfangsfläche ebenfalls vergrößert ist. Auf ihrer der Scheibe 4 abgewandten und damit dem Tank 2 zugewandten Seite ist die Metallplatte 10 mit einer Gummischicht 11 versehen. Die Gummischicht 11 schließt beim Anlegen der Vorrichtung 1 an den Tank 2 Lufteinschlüsse aus, so dass eine fehlerfreie Betätigung der Vorrichtung 1 möglich ist. Es ist dadurch die bei Ultraschall-Messsonden erforderliche Schallankopplung gewährleistet.
Die Metallplatte 10 ist mit der Platine 5 mittels Federn 12 verbunden. Die Federn 12 bewirken eine zuverlässige Verbindung zwischen der Metallplatte 10 und der Platine 5, so dass die Sende- und Empfangsqualität dauerhaft gewährleistet ist.
Benachbart zu den Federn 12 sind in dem Gehäuse 3 an der Platine 5 zwei Magnete 13 angeordnet. Die Magnete 13 dienen zur Befestigung der Vorrichtung 1 an dem Tank 2. Mit den Magneten 13 ist die Möglichkeit geschaffen, die Vorrichtung 1 an dem Tank 2 dauerhaft anzuordnen.
Bei der Benutzung der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 zur Messung des Füllstands von Flüssigkeiten wird die Vorrichtung 1 an die Wand 21 des Tanks 2 angelegt, wie dies in der Figur dargestellt ist. Durch die Magnete 13 ist eine zuverlässige Anordnung an dem Tank 2 geschaffen. Die Vorrichtung 1 kommt in dieser Position mit ihrer Gummischicht 11 großflächig mit der Wand 21 des Tanks 2 in Kontakt. Wie der Figur zu entnehmen ist, befinden sich zwischen der Gummischicht 11 und der Wand 21 keine Lufteinschlüsse. Durch die Magnetkraft ist die Gummischicht 11 fest auf die Wand 21 des Tanks 2 gepresst. Es ist dadurch die für die Ultraschall-Messung der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 erforderliche Trockenschallankopplung vorhanden. Diese ermöglicht ein zuverlässiges Senden und Empfangen der Ultraschall-Signale.
Nach dem Aufsetzen der Vorrichtung 1 auf der Wand 21 des Tanks 2 wird das Betätigungsmittel 7 in Form des Druckknopfes ausgelöst. Durch Auslösen des Betätigungsmittels 7 wird die Vorrichtung in Funktion gesetzt, das heißt, dass von der piezoelektrischen Scheibe 4 Schallimpulse ausgesendet werden. Diese treten über die Metallplatte 10 durch die Gummischicht 11 sowie die Wand 21 in den Tank 2 ein.
Soweit die Vorrichtung 1 in einem Bereich des Tanks angesetzt ist, in der sich keine Flüssigkeit, also lediglich Gas befindet, wird der Schall von diesem unmittelbar reflektiert. Die ausgesendeten Schallimpulse werden daher nach einer äußerst kurzen Laufzeit wieder vom Empfänger der Vorrichtung empfangen. Über die Platine 5 mit ihrer Auswerteeinheit wird dies in der Anzeigeeinheit 8 durch ein Signal an-gezeigt. Im Ausführungsbeispiel wird dies in Form eines roten Leuchtsignals der vorgesehenen LED dargestellt. Ist dagegen die Vorrichtung 1 in einem Bereich angesetzt, in dem sich eine Flüssigkeit befindet, also im Ausführungsbeispiel unterhalb des mit 22 gekennzeichneten Füllstands der Flüssigkeit, werden die von der Vorrichtung 1 ausgesandten Ultraschall-Signale durch die Flüssigkeit transportiert. Von der der Vorrichtung 1 gegenüberliegenden Wand des Tanks 2 werden die Schallimpulse dann reflektiert und durch die Flüssigkeit wieder zurück transportiert, bis sie von der Vorrichtung 1 empfangen werden. Die Laufzeit, bis zu der die ausgesendeten Signale wieder von der Vorrichtung empfangen werden, ist daher deutlich größer, als in dem oben beschriebenen Fall. Auch diese empfangenen Signale werden an die auf der Platine befindliche Auswerteeinheit weitergeleitet, die die größere Laufzeit erkennt. Die Auswerteeinheit steuert die Anzeigeeinheit 8 an, um ein entsprechendes Signal auszulösen, welches im Ausführungsbeispiel durch eine grün-leuchtende LED angezeigt wird.
Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung lässt sich in einfacher Weise der Füllstand mit Flüssigkeit auch kleiner Tanks anzeigen. Die genaue Bestimmung des Füllstands erfolgt, indem die Vorrichtung 1 auf die Wand 21 des Tanks 2 aufgesetzt wird und unter Einschalten der Betätigungseinrichtung 7 die Vorrichtung 1 entlang der Wand 21 auf- beziehungsweise abwärts bewegt wird. Bei Erreichen des Füllstands wechselt die Anzeigeeinheit das Signal, so dass der Benutzer erkennt, auf welcher Höhe sich der Füllstand sich befindet. Aufgrund der Einfachheit und platzsparenden Bauweise ist die Vorrichtung mobil einsetzbar, so dass sie zum Beispiel in einer Tasche transportierbar ist und somit insbesondere bei Camping-Einsätzen ständig mitgeführt werden kann.

Claims

Vorrichtung (1) zur Messung des Füllstands von Flüssigkeiten in einem Tank (2) mittels Ultraschall, bestehend aus einem Gehäuse (3), in dem eine piezoelektrische Scheibe (4) vorgesehen ist, die mit einer Platine (5) und einem Energiespeicher (6) in Verbindung steht, und in dem Betätigungsmittel (7) und eine Anzeigeeinheit (8) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die piezoelektrische Scheibe (4) auf einer Metallplatte (10) angeordnet ist, die auf ihrer der Scheibe (4) abgewandten Seite mit einer Gummischicht (11) versehen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Verbindung der Metallplatte (4) mit der Platine (5) über Federn (12) erfolgt.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Gehäuse (3) an der Platine (5) zwei Magnete (13) angeordnet sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzeigeeinheit (8) von einer LED-Leuchte gebildet ist.