DE3029093A1

DE3029093A1 - Verfahren zur messung der in einem dichten behaelter vorhandenen fluessigkeitsmenge sowie vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens

Info

Publication number: DE3029093A1
Application number: DE19803029093
Authority: DE
Inventors: Eraldo Torino Cerruti
Original assignee: Fiat Auto SpA
Current assignee: Fiat Auto SpA
Priority date: 1979-11-05
Filing date: 1980-07-31
Publication date: 1981-05-14
Also published as: IT1119954B; DE3029093C2; IT7969147A0

Description

Verfahren zur Messung der in einem dichten Behälter vor-
handenen Flüssigkeitsmenge sowie Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Messung der in einem dichten Behälter vorhandenen FlüssiGkeitsmenge sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Es sind verschiedene Systeme im Gebrauch, um die in dichten Behältern, beispielsweise in den Kraftstoffbehältern von Automobilen oder Behältern von Raffinerien oder Lagerbehältern unterschiedlicher Art, vorhandene Flüssigkeitsmenge zu messen.
Am weitesten verbreitet sind Schwimmersysteme, bei denen die Anzeige der in dem Behälter vorhandenen Flüssigkeitsmenge über einen Schwimmer ermittelt wird, dessen Position über eine mechanische übertragungseinrichtung auf eine optische Anzeige übertragen wird.
Bei einem anderen System werden in das Innere des Behälters zwei Metallplatten eingebracht, zwischen denen eine elektrische Potentialdifferenz hergestellt wird. Die in dem Behälter vorhandene Flüssigkeit ändert das Dielektrikum des von den beiden Platten gebildeten ebenen Kondensators, wenn es diese Platten ganz oder teilweise bedeckt.
Die Anzeige des Flüssigkeitspegels erfolgt auf der Basis einer Spannungsmessung.
Die erwähnten Systeme besitzen den schwerwiegenden Nachteil, daß sie bei Anwendung in Behältern, welche sich in Bewegung befinden, beispielsweise in Benzin- oder Ölbehältern von Automobilen, sehr schwingungsempfindlich sind und infolgedessen wenig zuverlässige Messungen liefern.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Messung der in einem Behälter (beispielsweise dem Kraftstoffbehälter, dem Schaltgetriebe oder dem Differentialgehäuse eines Automobils) vorhandenen Flüssigkeitsmenge anzugeben, das genau arbeitet und gegenüber Bewegungen und Vibrationen unempfindlich ist, welche der Behälter während der Messung ausführt.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.
Die Erfindung bezieht sich weiter auf eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens. Eine derartige Vorrichtung ist im Patentanspruch 2 beschrieben.
Das Verfahren gemäß der Erfindung geht von folgender Tatsache aus: Wenn man in einem dichten Behälter bekannter Kapazität, in dem sich eine Flüssigkeit befindet, eine in Bezug auf einen Referenzdruck (beispielsweise auf den atmosphärischen Druck) positive oder negative Druckdifferenz aufbaut und den nicht von der Flüssigkeit eingenommenen Teil des Behälters anschließend über eine Leitung bekannten Querschnittes mit dem Raum in Verbindung bringt, in welchem der Referenzdruck herrscht, ist die Zeit, die verstreicht, bis der Druck in den Behälter dem Referenzdruck entspricht, eine Funktion desjenigen Volumenteiles des Behälters, der nicht von der Flüssigkeit eingenommen ist und damit indirekt eine Funktion der in dem Behälter vorhandenen Flüssigkeitsmenge.
Im folgenden sei die Erfindung anhand der in der Zeichnung dargestellten Vorrichtung näher erläutert: Diese Vorrichtung zur Durchführung des obengenannten Verfahrens umfaßt einen Hohlkörper 1, in dessen Innern ein Verteilerkolben verschiebbar ist. Dieser Verteilerkolben beinhaltet eine Stange 2, die einen Bereich 3 größeren Durchmessers mit einem Bereich 4 kleineren Durchmessers verbindet. Die beiden Bereiche 3 und 4 des Kolbens begrenzen im Innern des Hohlkörpers 1 eine erste Endkammer 1a, die an dem Bereich 3 angrenzt, eine zweite Endkammer Ib, die an den Bereich 4 angrenzt sowie eine mittlere Kammer 1c.
Der Hohlkörper 1 besitzt drei- Öffnungen 6a, 7a.und 8a, deren Öffnen und Schließen durch den Verteilerkolben steuerbar ist. Diese Öffnungen dienen zur Verbindung der drei Kammern 1a, 1c und Ib mit drei Leitungen 6, 7 und 8, die mit dem Innern eines nicht dargestellten dichten Behälters bekannter Kapazität verbunden sind, dessen Flüssigkeitsinhalt gemessen werden soll. Die Leitungen 6, 7 und 8 stehen mit demjenigen Teil des Behälters in Verbindung, der nicht von der Flüssigkeit eingenommen ist.
Der Hohlkörper 1 besitzt ferner eine Öffnung 9a, deren Öffnen und Schließen von dem Bereich 4 des Kolbens steuerbar ist und die zur Verbindung der Kammer Ib mit einer Leitung 9 dient. Über eine in dem Körper 1 angebrachte Öffnung 5 steht die Kammer 1a ständig mit einem Raum, beispielsweise mit der Atmosphäre in Verbindung, in welchem ein konstanter Referenzdruck herrscht. Die Leitung 9 hingegen ist mit einem Raum verbunden, in welchem ein Druck herrscht, der geringer ist als der genannte Referenzdruck. Falls der zu kontrollierende Behälter der Kraftstoffbehälter eines Automobils ist, kann der mit der Leitung 9 verbundene Raum beispielsweise der Ansaugkrümmer des Fahrzeugmotors sein.
Im Innern der Kammer 1c befindet sich zwischen dem den größeren Durchmesser aufweisenden Bereich 3 des Kolbens und einer Wandung des Hohlkörpers 1 eine Schraubenfeder 11. Diese spannt den Kolben in eine in Richtung der ersten Endkammer 1a gelegene erste Endlage vor. Wenn der Kolben sich in dieser Endlage befindet, sind die Öffnungen 6a und 7a von den Bereichen 3 bzw. 4 des Kolbens abgedeckt, während die Öffnungen 8a und 9a frei sind, so daß der Innenraum des zu kontrollierenden Behälters über die Leitung 8, die Öffnung 8a, die Kammer 1b, die Öffnung 9a und die Leitung 9 mit dem Raum in Verbindung steht, in welchem der Unterdruck herrscht. Da der auf die der Kammer Ib benachbarte Stirnfläche des Bereiches 4 des Kolbens wirkende Druck kleiner ist als der Druck, der auf die der Kammer la benachbarte Stirnfläche des Bereiches 4 des Kolbens einwirkt, greift an dem Kolben insgesamt eine Kraft an, die ihn (in Bezug auf die Zeichnung) gegen die Wirkung der Schraubenfeder 11 nach unten zu drücken versucht. Wenn der Unterdruck in der Leitung 9 ausreichend ist, verschiebt diese Kraft den Kolben gegen die Wirkung der Feder 11 tatsächlich nach unten.
Während dieser Verschiebung nach unten gibt der den kleinen Durchmesser aufweisende Bereich 4 des Kolbens die Öffnung 7a zunächst teilweise und anschließend völlig frei, so daß der in der Leitung 9 herrschende Unterdruck sich über die Kammer Ib, die Leitung 8, den Innenraum des Behälters und die Leitung 7 dem Innenraum der mittleren Kammer 1c mitteilt.
Bei seiner Verschiebung nach unten erreicht der Kolben schließlich eine zweite Endlage, die in Richtung auf die zweite Endkammer 1b gelegen ist. In dieser zweiten Endlage sind die Öffnungen 8a und 9a von dem den kleineren Durchmesser aufweisenden Bereich 4 des Kolbens abgedeckt, während die Öffnungen 6a und 7a frei liegen.
Auf diese Weise wird der Innenraum des Behälters von der Leitung 9, in welcher der Unterdruck herrscht, abgetrennt, während die Kammer 1c, in der ebenfalls Unterdruck herrscate, über die Leitung 7, das Innere des Behälters, die Leitung 6, die Öffnung 6a, die Kammer 1a und die Öffnung 5 mit dem Raum verbunden wird, in welchem der Referenzdruck, beispielsweise atmosphärischer Druck, herrscht. Infolgedessen gelangen der Innenraum des Behälters und die mittlere Kammer 1c allmählich auf atmosphärischen Druck und der Kolben wird von der Schraubenfeder 11 in seine erste Endlage zurückgeführt.
Wenn sich der Kolben in seiner zweiten in Richtung der Kammer Ib gelegenen Endlage befindet, bewirkt er das Schließen eines aus zwei Kontaktstückenystehenden eaktrischen Kontaktes 13 und damit die Aktivierung einer elektronischen Anordnung 14 zur Messung der Zeitspanne, in der der Kontakt 13 geschlossen ist, d.h. der Zeit,die erforderlich ist, um den im Innern des Behälters herrschenden Druck dem Atmosphärendruck anzugleichen.
Die Messung der Zeitspanne, in welcher der Kolben in seiner zweiten Endlage verweilt, entspricht damit einer Messung desjenigen Volumenteiles des Innenraumes des Behälters, der nicht von der Flüssigkeit eingenommen ist. Da das gesamte Fassungsvermögen des Behälters bekannt ist, läßt sich infolgedessen die in dem Behälter vorhandene Flüssigkeitsmenge bestimmen.
Durch eine Messung der Schließzeit des Kontaktes 13 kann die in dem Behälter vorhandene Flüssigkeitsmenge beispielsweise mittels einer digitalen Anzeige sichtbar gemacht werden.
Die elektronische Anordnung 14 ist eine Schaltung bekannter Bauart. Sie verwendet beispielsweise ein UND-Glied, das mit einem Eingang an den Ausgang eines Oszillators angeschlossen ist und dessen anderem Eingang während der Zeit in der der-Kontakt 13 geschlossen ist, ein Signal zugeführt wird. Das UND-Glied läßt die Signale des Oszillators nur während der Zeitspanne passieren, in welcher an seinem anderen Eingang das genannte Signal anliegt. Die Signale des Oszillators können mit einem üblichen Zähler gezählt werden, das Zählergebnis kann mittels bekannter Einrichtungen angezeigt werden.
unten Wennt'die in zwei aufeinanderfolgenden Messungen ermittelten Flüssigkeitsmengen speichert und auf die zwischen den Messungen liegende Zeit bezieht, kann man leicht den Flüssigkeitsverbrauch pro Zeiteinheit ermitteln.
Die vorangehend beschriebene Vorrichtung besitzt ferner eine Sicherheitseinrichtung, die die Verbindung mit der Leitung 9 unterbricht, falls der in dieser herrschende Unterdruck zu groß wird.
Zu diesem Zweck ist der den geringeren Durchmesser aufweisende Bereich 4 des Kolbens mit einem Durchgang 4a versehen, der die Kammer Ib und eine Öffnung 10 miteinander verbindet, die in dem Hohlkörper 1 angebracht ist und als Entlüftungsöffnung mit der Atmosphäre in Verbindung steht.
Der Durchgang 4a ist von einer Kugel 15 verschlossen, die mittels eines Ringes 16 in ihrer Position gehalten wird.
Wenn der Unterdruck in der Leitung 9 Werte erreicht, die für den Behälter eine Gefahr darstellen, wird die Kugel 15 unter Verformung des Ringes 16 in die Kammer Ib gesaugt und verschließt die Öffnung 9a und unterbricht damit die Verbindung zwischen der Leitung 9 und dem Innenraum des Behälters. Gleichzeitig wird über die Leitung 8, die Öffnung 8a, die Kammer 1b, den Durchgang 4a und die Öffnung 10 eine Verbindung zwischen dem Innenraum des Behälters und der Atmosphäre hergestellt.
Wenn der Druck in dem Behälter nach einer Messung wieder den Wert des atmosphärischen Druckes angenommen hat und der Verteilerkolben von der Feder 11 in ihre erste Endlage zurückgeführt wird, schließen die Öffnungen 6a und 7a wieder, während die Öffnungen 8a und 9a öffnen. Damit steht die Vorrichtung für einen neuen Meßzyklus zur Verfügung.

Claims

Pat entansprüche 1. erfahren zur Messung der in einem dichten Behälter bebekannter Kapazität vorhandenen Flüssigkeitsmenge, g e k e n n z e i c h n e t durch folgende Verfahrensschritte: - Zwischen dem Innenraum des Behälters und einem Raum, in welchem ein konstanter Referenzdruck herrscht, wird eine Druckdifferenz hergestellt, - der flüssigkeitsfreie Teil des Behälters und der Raum, in welchem der Referenzdruck herrscht, werden über eine Leitung mit konstantem Querschnitt miteinander in Verbindung gebracht, - es wird die Zeit gemessen, die verstreicht, bis der Druck in dem Behälter dem Referenzdruck gleich geworden ist und deren Dauer mit dem Maß der in dem Behälter vorhandenen Flüssigkeitsmenge verknüpft ist.
2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, g e k e n n z e i c h n e t durch - einen Hohlkörper (1), - einen in dem Hohlkörper (1) verschiebbaren Verteilerkolben mit zwei Bereichen (3, 4) unterschiedlichen Durchmessers, die durch eine Stange miteinander verbunden sind und im Innern des Hohlkörpers (1) eine an den den größeren Durchmesser aufweisenden Bereich (3) des Kolbens angrenzende erste Endkammer (pa), eine an den den kleineren Durchmesser aufweisenden Bereich (4) angrenzende zweite Endkammer (1b) sowie eine mittlere Kammer (lc) begrenzen, wobei die erste Endkammer (la) ständig mit einem ersten Raum in Verbindung steht, in welchem ein konstanter Referenzdruck herrscht und wobei an dem Hohlkörper (1) Öffnungen (6, 7) angebracht sind, über die die erste Endkammer (1a) und die mittlere Kammer (Ic) oberhalb des freien Flüssigkeitsspiegels mit dem Innenraum des Behälters und die zweite Endkammer (1b) sowohl mit dem Innenraum des Behälters als auch mit einem zweiten Raum verbindbar sind, in welchem ein Druck herrscht, der kleiner ist als der genannte konstante Referenzdruck, - elastische Mittel (11) zur Vorspannung des Kolbens in eine erste in Richtung der ersten Endkammer (1a) gelegene Endlage, in welcher die beiden Bereiche (3, 4) des Kolbens die Öffnungen (6a, 7a) zur Verbindung der ersten Endkammer (la) und der mittleren Kammer (1c) mit dem Innenraum des Behälters abgedeckt und die Öffnungen (8a, 9a) zur Verbindung der zweiten Endkammer (1b) mit dem zweiten Raum (9) frei sind, wobei der Kolben in eine in Richtung der zweiten Endkammer (1b) gelegene zweite Endlage bewegbar ist, in welcher sein den kleineren Durchmesser aufweisender Bereich (4) die Öffnungen (8a, 9a) zur Verbindung der zweiten Endkammer (1b) mit dem Innenraum des Behälters und dem genannten zweiten Raum (9) abdeckt und die Öffnungen (6a, 7a) zur Verbindung der ersten Endkammer (1a) und der mittleren Kammer (Ic) mit dem Innenraum des Behälters frei sind, - einen elektrischen Kontakt (13) der in der zweiten Endlage des Kolbens geschlossen ist - sowie Mittel zur Messung der Zeit, während derer dieser elektrische Kontakt (13) geschlossen ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, d a d u r c h gekennzeichnet, daß eine Sicherheitseinrichtung (4a, 15, 16, 10) vorgesehen ist, mittels derer die Verbindung zwischen der zweiten Endkammer (1b) und dem zweiten Raum (9) auftrennbar ist, wenn der im Innern des letzteren herrschende Druck unter/einen vorbestimmten Grenzwert absinkt.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2, d a d u r c h gekennzeichnet, daß der Behälter der Kraftstoffbehälter eines Automobils ist, daß der zweite Raum von dem Ansaugkrümmer des Fahrzeugmotors gebildet ist und daß der konstante Referenzdruck der atmosphärische Druck ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 2, d a d u r c h gekennzeichnet, daß die elastischen Mittel von einer Schraubenfeder (12) gebildet sind, die in der mittleren Kammer (1c) zwischen dem den größeren Durchmesser aufweisenden Bereich (3) des Kolbens und einer Wandung des Hohlkörpers (1) angeordnet ist.