DE3137153C2

DE3137153C2 - Vorrichtung zur Füllstandsmessung

Info

Publication number: DE3137153C2
Application number: DE19813137153
Authority: DE
Inventors: Günter Dr. Goldbach; Klaus Dr. Graff; Jürgen 7100 Heilbronn Sieber
Original assignee: Telefunken Electronic 7100 Heilbronn GmbH; Telefunken Electronic GmbH
Current assignee: Telefunken Electronic GmbH
Priority date: 1981-09-18
Filing date: 1981-09-18
Publication date: 1986-04-24
Also published as: DE3137153A1

Abstract

Bei einer Vorrichtung zur Füllstandsmessung von Flüssigkeiten in einem Behälter, vorzugsweise von Kraftstoff im Tank eines Kraftfahrzeuges, auf der Basis der Widerstandsänderung eines von einem Strom durchflossenen und dadurch aufgeheizten Meßwiderstandes, der auf eine flexible, isolierende Folie flächenhaft aufgebracht ist, ist zur Halterung der Folie ein stabförmiger Träger vorgesehen, wobei die Folie diesen Träger zumindest teilweise wendelförmig umgibt.

Description

a) zur Halterung der Folie dient ein stabförmiger Träger;

b) die Folie umgibt diesen Träger zumindest teilweise wendelförmig;

c) die Folie ist in Längsrichtung zum Träger verschiebbar gehaltert

2. Vorricki^ng nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß die Folie derart an dem Träger angebracht ist, daß die mit dem Meßwiderstand beschichtete Folienseite dem Träger zugewandt ist

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Folie beidseitig mit dem Meßwiderstand beschichtet ist

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl bei der Folie als auch beim Träger das Verhältnis von Längs- zur Querausdehnung mindestens 10:1 beträgt

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet daß de/ Träger einen quadratischen Querschnitt aufweist

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger einen kreisförmigen Querschnitt aufweist

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger als Hohlkörper ausgebildet ist

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger als Vollkörper ausgebildet ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Material des Trägers einen Elastizitätsmodul von mindestens 2500 N/mm* aufweist

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet daß die Folie derart angebracht ist, daß möglichst wenig Wärme von der Widerstandsschicht auf den Träger übertragen wird.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis

10, dadurch gekennzeichnet, daß am Trägerkörper Führungsstifte zur Führung der Folie angebracht sind.

\2. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis

11, dadurch gekennzeichnet daß die Folie den Träger in einem vorgegebenen Abstand umgibt.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis

12, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger mit einem wendeiförmigen Steg versehen ist, der auf seinen beiden Flanken eine längs verlaufende Nut besitzt, in der die Folie geführt ist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger mit Halterungen versehen ist, die die Folie im Abstand von der Trägeroberfläche halten.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger aus einem spritzgußfähigen Kunststoff besteht

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis

15, dadurch gekennzeichnet daß der Träger aus Polyacetal-Copolymerisat oder aus Polyamid besteht

17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis

16, dadurch gekennzeichnet, daß eine Umhüllung vorgesehen ist die den Träger samt Folie umschließt

18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis

17, dadurch gekennzeichnet daß die Halterungen für die Folie derart ausgebildet ist daß sie die Umhüllung in einem bestimmten Abstand von der den Trägern umgebenden Folie halten.

19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis

18, dadurch gekennzeichnet daß die Umhüllung aus einem Material besteht dessen Elastizitätsmodul höchstens 1000 N/mm² beträgt

20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis

19, dadurch gekennzeichnet daß die Querschnitte von Träger und Umhüllung derart gewählt sind, daß eine einseitige Verbiegung der aus Träger und Umhüllung bestehenden Anordnung senkrecht zur Trägerachse möglich ist die eine Auslenkung von mindestens 40% der Länge der Anordnung bei einer einwirkenden Kraft von höchstens 10 N zuläßt

21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis

20, dadurch gekennzeichnet, daß die Mindestlänge des Trägers bzw. der Umhüllung gleich der Summe aus größter Füllhöhe und möglicher Durchbiegung des Behälterbodens ist

22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis

21, dadurch gekennzeichnet daß an dem dem Tankboden zugewandten Ende des Trägers ein Endstück vorhanden ist, welches derart ausgebildet ist, daß es einen guten thermischen Kontakt mit dem Tankboden gewährleistet

23. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis

22, dadurch gekennzeichnet, daß ι vh die Folie mit dem Widerstand bis zum Endstück erstreckt, damit eine meßtechnische Erfassung auch kleinster Füllmenge möglich ist.

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Füllstandsmessung von Flüssigkeiten in einem Behälter, vorzugsweise von Kraftstoff im Tank eines Kraftfahrzeuges, auf der Basis der Widerstandsänderung eines von einem Strom durchflossenen und dadurch aufgeheizten Meßwiderstandes, der auf eine flexible, isolierende Folie flächenhaft aufgebracht ist.

Bei einer solchen Füllstandsmeßvorrichtung ist der Meßwiderstand ein temperaturabhängiger elektrischer Widerstand, der wenigstens teilweise in die zu messende Flüssigkeit eintaucht und sich über die gesamte Höhe des Flüssigkeitsbehälters erstreckt. Der durch den Stromfluß erwärmte Widerstand wird im Bereich der Flüssigkeit durch die Flüssigkeit gekühlt und ändert aufgrund der Abhängigkeit der Wärmeableitung vom Füllstand des Flüssigkeitsbehälters seinen Wert, der als Maß für den Füllstand benutzt und gemessen wird.

Vorrichtungen der beschriebenen Art sind bekannt. Bei den bekannten Vorrichtungen werden beispielsweise metallbeschichtete Kunststoffolien als Füllstandsmesser im Tank von Kraftfahrzeugen vorgeschlagen. Weiterhin ist es bekannt, die Widerstandsfolien oder auch andere Widerstandselemente so im Füllstandsbe-

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hälter zu befestigen, daß ihre Lage im Behälter in defi- leistet, daß weniger Wärme von der Widerstandsschicht

nierter Weise fixiert ist und diese von Konvektionsströ- 3 auf den Träger übertragen wird. Die Widerstands-

mungen und schnellen Flüssigkeitsbewegungen weitge- schicht 3 ist mäanderförmig ausgebildet und befindet

hend abgeschirmt sind. sich in den in den F i g. 1 und 2 gezeigten Beispielen auf

Die bekannten Flüssigkeitsmeßvorrichtungen haben 5 der dem Träger abgewandten Oberflächenseite der Wi-

jedoch den Nachteil, daß sie als starre Einheiten bei der derstandsfolie. Die Widerstandsschicht kann aber auch

Montage einen ihrer Länge entsprechenden Freiraum bevorzugt auf der dem Träger zugewandten Oberflä-

oberhalb des Behälters benötigen. Außerdem wird bei chenseite der Foiie aufgebracht sein, um gegen äußere

den bekannten Vorrichtungen die Tatsache nicht be- mechanische Beschädigungen bei der Montage und

rücksichtigt, daß an sich gleichartige Behälter Dirnen- io Handhabung besser geschützt zu sein,

sionierungstolerar-ren haben und der Behälterboden Bei der Vorrichtung der F i g. 3 wird die Folie 2 noch

sich bei voller Füllung durch das Gewicht der Flüssig- besser als bei der Vorrichtung der F i g. 2 im Abstand

keit so weit durchbiegen kann, daß der Meßwiderstand vom Träger 1 gehalten, und zwar durch die Abstands-

nicht mehr die volle Füllstandshöhe erfassen kann. halter 4. Bei der Vorrichtung der F i g. 3 ist die Folie 2

Aus der DE-OS 14 98 404 ist eine kapzitive Meßsonde 15 mit Löchern 5 versehen, in die die Abstandshalter 4

zur Bestimmung von Flüssigkeitspegeln bekannt Die eingreifen. Durch konische Ausbildung der Abstands-

bekannie Meßsonde weist zwei leitende Bänder auf, die halter 4 sowie durch entsprechende Bemessung der Lö-

als Elektrode dienen und um einen Zylindermantel ge- eher 5 in der Folie 2 wird erreicht, daß die Folie 2 in

wickelt sind, der die Funktion eines Trägers hat einem bestimmten Abstand vom Träger 1 gehalten wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vor- 20 Die Abstandshalter 4 dienen außer vjr Abstandshalte-

richtung zur Füllstandsmessung von Behältern anzuge- rung auch noch zur Führung der Folie 2.

ben, die die genannten Nachteile nicht aufweist und die Die F i g. 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfin-

iinsbesondere bei der Montage so weit verbiegbar ist, dung, bei dem Führungsstifte 6 vorgesehen sind, die zur

daß auch bei nur schwer zugänglichen Behältern — z. B. Führung der Folie 2 dienen. Die Folie 2 wird zwischen

im Kraftfahrzeugbau — ein nachträglicher Einbau der 25 den Führungsstiften 6 gehaltert Während der Träger

Füllstandsmeßvorrichtung möglich ist, und zwar bei der Vorrichtung der Fig. 3 rund ist, hat der Träger der

gleichzeitiger Erfüllung der Bedingung, daß die Meß- F i g. 4 einen rechteckigen Querschnitt

vorrichtung nach einer Verbiegung beim Einbau in ei- Bei den Ausführungsbeispielen der F i g. 5 und 6 ist

nem schwer zugänglichen Tank z. B. wieder eine mög- der Träger 1 mit einer wendeiförmigen Ausparung 7

liehst senkrechte Meßlage und damit die Ausgangslage 30 versehen, in die die Folie 2 gelegt wird, so daß sie den

einnimmt Träger 1 wendelförmig umgibt Der Träger 1 besteht in

Diese Aufgabe wird bei der Vorrichtung der eingangs diesem Fall aus dem Trägerkern 8 und dem den Trägererwähnten Art nach der Erfindung dadurch gelöst, daß kern 8 wendelförmig umgebenden Trägerteil 9, der aus zur Halterung der Folie ein stabförmiger Träger vorge- dem Trägerkern 8 herausragt Die Führung der Folie 2 sehen ist daß die Folie diesen Träger zumindest teilwei- 35 erfolgt in diesem Fall durch die Aussparung 7 bzw. se wendelförmig umgibt und daß die Foiie in Längsrich- durch den Trägerteii S. Bei der Vorrichtung der F i g. 6 tung verschiebbar gehaltert wird. sind zusätzlich zu der Aussparung 7 zur Führung der

Die nach der Erfindung vorgesehene wendeiförmige Folie 2 noch Führungsstifte 10 vorgesehen, die sich auf Anordnung der Folie auf einem stabförmigen Träger dem Trägerkern 8 in entsprechenden Aussparungen des

hat den Vorteil, daß die Folie Verbiegungen des Trägers 40 Tr??erteils 9 befinden. Bei den Vorrichtungen der

beschädigungsfrei folgen kann. Diese Flexibilität des Fig. 5 und 6 ist ein Gehäuse 11 vorgesehen, welches den

Füllstandes der Füllstandsmeßeinrichtung wird noch da- Träger 1 mit der Folie 2 umgibt

durch gelöst, daß die Folie erfindungsgemäß in Längs- Bei sämtlichen Meßvorrichtungen ist dei Träger 1

richtung verschiebbar gehaltert ist und bei Verwendung eines Gehäuse 11 auch das Gehäu-

Der Träger für die Widerstandst He soll so elastisch 45 se flexibel ausgebildet, damit die Meßvorrichtung beim ausgebildet sein, daß er sich beim Einbau, falls erforder- nachträglichen Einbau in einen Tank, falls erforderlich, lieh, in der erforderlichen Weise verbiegen läßt und gebogen werden kann und die Meßvorrichtung nach nach einer Verbiegung in seine Ausgangslage (mög- dem Verbiegen wieder eine nahezu senkrechte Auslichst senkrechte Meßijge) wieder zurückkehrt. Der gangslage einnimmt, so daß eine definierte Messung Träger soll aber gleichzeitig so steif sein, daß er in der 50 möglich ist

Lage ist n«ch seiner Rückkehr in die senkrechte Meßla- Die Widerstandsfolie 2 ist so gehaltert bzw. in der

ge diese Lage durch Berührung und Abstützung am Halterung so verschiebbar angeordnet daß sie sich Ver-

Tankboden beizubehalten. blegungen des Trägers ohne Beschädigung anpassen Die Erfindung wird im folgenden an Ausführungsbei- kann. Das Trägermaterial und die Abmessungen des

spielen näher erläutert 55 Trägers sind vorzugsweise so gewählt daß ein Verbie-

Die F i g. 1 und 2 zeigen das Grundprinzip der Erfin- gen des Trägers um mindestens 40% der Länge bei dung. Die Füllstandsmeßvorrichtung der F i g. 1 und 2 gleichzeitiger Rückstellung des Trägers in die ursprüngbesteht aus einem Träger 1, auf den eine isolierende, liehe Lage nach V'egfall der verbiegenden Kraft mögflexible Folie 2 mit einer auf der Folie befindlichen Wi- lieh ist

derstandssehicht 3 wendelförmig bzw. spiralförmig auf- 60 Der Trägerstab 1 besteht beispielsweise aus einem im

gebracht ist. Der Träger 1 besteht bei den Vorrichtun- Spritzgußverfahren hergestellten Stück Polyacetal-Co-

gen der F i g. 1 und 2 aus Vollmaterial, doch kann er polymerisat, welches beispielsweise einen Durchmesser

auch rohrförmig ausgebildet sein. Der Träger 1 ist bei von 4 mm und eine Länge von 250 mm aufweist. Die

der Vorrichtung der F i g. 1 rund, bei der Vorrichtung rohrförmige Umhül'.yng 11 besteht beispielsweise aus

der F i g. 2 dagegen rechteckig ausgebildet. Die Recht- <& einem weichen Fluorkautschukschlauch oder aus einem

eckform der Fig.2 haf gegenüber der Rundform der Schlauch aus Polytetrafluoräthylen. Die Umhüllung 11

F i g. 1 den Vorteil, daß die Folie 2 im wesentlichen nur wird einfach über den Trägerstab 1 gezogen,

am den Kanten am Träger 1 anliegt. Dadurch ist gewähr- Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist der

Träger 1 mit einem Verschlußteil versehen, welche die öffnung im Tank, die für die Einführung der Meßvorrichtung in den Tank erforderlich ist, verschließt. Dieses Verschlußteil ist beispielsweise deckeiförmig ausgebildet. In dem Verschlußteil oder bereits im Folienträger befindet sich vorzugsweise eine öffnung zur Durchführung der Widerstandsfolie in den Außenraum des Tankes, die so ausgeführt ist, daß sie flüssigkeitsdicht vergossen oder verschlossen werden kann. Diese Durch- !führung der Widerstandsfolie dient dazu, um die zur to elektrischen Beschallung des Meßwiderstandes erforderlichen Schaltelemente außerhalb des Tankes direkt mit dem auf der Folie befindlichen Meßwiderstand verbinden zu können.

Im allgemeinen soll gewährleistet sein, daß der Meß- is widerstand selbst bei minimaler Flüssigkeitshöhe im Tank noch von der zu messenden Flüssigkeit benetzt wird, so daß auch noch geringste Flüssigkeitsmengen im Tank gemessen werden können. Um diese Messung möglichst genau zu machen, ist es gemäß einer Weiterbildung der Erfindung erforderlich, daß das Ende der Widerstandsfolie bzw. des Meßwiderstandes thermisch gut leitend mit der Behälterwand bzw. dem Behälterboden verbunden ist, wobei jedoch gleichzeitig die Bedingung erfüllt sein muß, daß die Widerstandsfolie bzw. der Meßwiderstand von der Tankwand elektrisch isoliert ist. Dies läßt sich beispielsweise durch eine rosettenartige, doppelt gebogene Blattfeder aus Metall am Ende des Folienträgers erreichen. Mit dieser Blattfeder ist die elektrisch isolierende Seite des Endes der Widerstandsfolie flächig gut wärmeleitend verbunden. Außer einer Blattfeder können in gleicher Weise auch andere Ausführungsformen gut wärmeleitender Konstruktionselemente zur Herstellung eines guten Wärmekontakts zwischen Tankboden und dem Ende der Widerstandsfolie gemäß der Erfindung verwendet werden.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

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Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Füllstandsmessung von Flüssigkeiten in einem Behälter, vorzugsweise von Kraftstoff im Tank eines Kraftfahrzeuges, auf der Basis der Widerstandsänderung eines von einem Strom durchflossenen und dadurch aufgeheizten Meßwiderstandes, der auf eine flexible, isolierende Folie flächenhaft aufgebracht istgekennzeichnetdurchdie Kombination folgender Merkmale: