DE3149625A1

DE3149625A1 - Thermoelektrischer fuellstandsmesser

Info

Publication number: DE3149625A1
Application number: DE19813149625
Authority: DE
Inventors: Rolf Dr. 7107 Bad Friedrichshall Böhme; Jürgen 7100 Heilbronn Sieber; Fritz 7104 Willsbach Sondermann
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Telefunken Electronic GmbH
Priority date: 1981-12-15
Filing date: 1981-12-15
Publication date: 1983-07-21

Description

Thermoelektrischer üllstandsmesser
Füllstandsmesser werden auf verschiedenen Gebieten der Technik benötigt. So finden Füllstandsmesser beispielsweise in der Kraftfahrzeug technik zur Messung des Tankinhaltes von Kraftfahrzeugen Anwendung. Thermoelektrische Füllstandsmesser nutzen die Tatsache aus, daß ein thermoelektrischer Widerstand in Abhängigkeit von seiner Umgebungstemperatur bei Strotndurchfluß einen unterschiedlichen Spannungsabfall liefert. Je höher der Füllstand in einem Behälter ist, desto mehr wird ein in einem Behälter befindlicher thermoelektrischer Widerstand durch die ihn umyebende Flüssigkeit gekühlt, und umgekehrt. Da somit der Spannungsabfall an einem in einem Flüssigkeitsbehälter befindlichen thermoelektrischen Widerstand ein Maß für die Füllhöhe ist, kann ein thermoelektrischer Widerstand zur Bestimmung des Füllstandes eines Flüssigkeitsbehälters verwendet werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen thermoelektrischen Füllstandsmesser anzugeben, der kostengünstig herstellbar ist und gleichzeitig gute Ergebnisse liefert. Diese Aufgabe wird bei einem thermoelektrischen Füllstandsmesser nach der Erfindung dadurch gelöst, daß er eine kernlose Widerstandsspirale aufweist, die an mehreren Stellen gehaltert ist.
Die Widerstandssplrale ist vorzugsweise in einem rohrförmigen Gehäuse untergebracht. Das Gehäuse für die Widerstandsspirale wird zur 'termeidung unerwünschter Konvektion vorzugsweise raumlich unterteilt. Zur räumlichen Unterteilung dienen beispielsweIse scheibenförmige Trennelemente, die gleichzeitig zur Halterung der Widerstandsspirale verwendet werden können. Es empfiehlt sich, stabförmige und somit relativ stabile elektrische Zuleitungen für die Widerstandsspirale zu verwenden, damit diese gleichzeitig zur Halterung der Widerstandsspirale herangezogen werden können.
Dies geschieht bei Verwendung scheibenförmiger Trenneleente beispielsweise dadurch, daß die Trennelemente die Widerstands spirale haltern und gleichzeitig auf die Zuleitungen au-gesteckt werden.
Die Erfindung wird im folgenden an Ausführungsbeispielen erläutert.
Die Figur 1 zeigt einen thermoelektrischen Füllstandsmesser nach der Erfindung. Dieser besteht im wese.ntlichen aus der kernlosen WIderstandtspirale 1, die in ihrem Innern keinen Kern zur Halterung aufweist. Dadurch soll verhindert werden, daß die von der Widerstandsspirale bei Stromdurchfluß erzeugte Wärme zu einem wesentlichen Teil von einem Kern aufgenommen wird, sondern die von der Widerstandsspirale erzeugte Wärme soll möglichst ausschließlich an die zu messende Flüssigkeit abgegeben werden, damit die Abhängigkeit der an der Widerstandsspirale bei Stromdurchfluß auftretenden Spannung vom Flüssigkeitspegel möglichst groß wird. Die Widerstandsspirale 1, die einen linearen, nicht unterteilten Widerstand darstellt, kann somit als zumindest teilweise freitragend bezeichnet werden.
Die ierstandsspirale 1 ist in einem rohrförmigen Gehäuse 2 untergebracht, welches durch Trennscheiben 3 räumlich unterteilt ist. Zwar soll das Gehäuse 2 entsprechend dem jeweiligen Flüssigkeitspegel mit der zu messenden Flüssigkeit gefüllt sein, doch soll durch die räumliche Unterteilung gleichzeitig verhindert werden, daß im Gehäuse oberhalb der Flüssigkeit eine Luftströmung (Konvektion) auftritt, da dadurch eine Verfälschung des Meßergebnisses eintreten würde. Die Trennscheiben 3, die beispielsweise über die Widerstandsspirale 1 geschoben sind, dienen gleichzeitig zur Halterung der Widerstandsspule 1.
Der Strom für die Widerstandsspirale 1 wird über die stabförmig ausgebildeten Zuleitungen 4 und 5 zugeführt. Am einen Ende der Widerstandsspirale 1 befindet sich der Tankdeckel 6, in den die Zuleitungsstäbe 4 und 5 münden. Um negative Einflüsse der Umgebungstemperatur auszuschalten, werden zwei ?eferenzspannungen benötigt. Die eine Referenzspannung wir durch den Spannungsabfall an einem im Trockenen, d.h. nicht in der Flüssigkeit befindlichen Teil der Widerstandsspirale 1 gewonnen, während die andere Referenzspannung durch den Spannungsabfall an einer in der Flüssigkeit befIndlichen Spule 7 gewonnen wird. Für die an einem Teil der Wicerstandspirale abgegriffene Referenzspannung wird Im usuhrungsbeispiel ein vom Tankdeckel 6 ausgehender Teil der Widerstandsspirale 1 verwendet. Die an diesem Teil der Widerstandsspirale 1 abfallende Spannung wird durch den Abgreifer 8 abgegriffen.
Wie sich aus der Figur 1 ergibt, bildet die Strzuführung 4 die eine Stromzuführung für die Widerstandsspirale 1 sowie zugleich die eine Stromzuführung für die auf den'Spulenkörper 9 aufgewickelte Spule 7. Als weitere Stromzuführung für die Spule 7 ist die stabförmig ausgebildete Stromzuführung 10 vorgesehen, die außerdem noch zur Halterung.der Trennscheiben 3 und 67it auch zur Halterung der Widerstandsspirale 1 dient. Das Gehäuse 2 ist über die aus der Widerstandsspirale 1, den Trennscheiben 3 und den Zuleitungsstäben bestehende Anordnung geschoben Die Widerstandsspirale 1 besteht beispielsweise aus einem Federstahldraht von 0,1 mm Durchmesser und einer Länge von ca. 2,20 m. Der Widerstand des Drahtes beträgt etwa 68 Ohm bei einer Temperatur von 200C. Wird die Messung mit einem Strom von 160 mA durchgeführt, so ist die Differenzspannung UTrocken - UNass = 1,365 V.
In der Figur 3 sind mehrere Ausführungsbeispiele dargestellt für die Anordnung der Widerstandsspirale 1 im Bereich des Tankbodens. 1d zeigt den Fall, daß überhaupt keine Referenzspule 7 vorhanden ist. Für diesen Fall ergibt sich die Kennlinie 1d, d.h. ein linearer Zusammenhang zwischen der Differenzspannung U = UTrocken - UNass und der Tauchtiefe t mit einem relativ kleinen Anstieg. 1c zeigt den Fall, daß zwar eine Referenzspule 7 vorhanden ist, doch ist bei lc gleichzeitig die Bedingung erfüllt, daß die Widerstandsspirale 1 nicht in eine Ausnehmung des Spulenkörpers 9 und damit auch nicht in das Innere der Referenzspule 7 eingreift.
Im Gegensatz zu den Beispielen 1d und 1 erstreckt sich die Widerstandsspirale 1 in de Beispielen 1b und 1c in den Spulenkörper 9 unrj damit auch in die Referenzspule 7. Wie die Kennlinien 1b und 1c zeigen, steigen die Kennlinien der Figur 3 im untere Bereich (kleiner Flüssigkeitspegel) umso stärker an, je tiefer sich die Widerstandsspirale 1 in den Spulenkörper 9 erstreckt. Ein steiler Anstieg im unteren Bereich ist erwünscht, damit bereits bei geringem Füllstandspegel, d.h. bei einem Kraftstofftank im Reservebereich, ein möglichst großes und deutlich erkennbares Meßsignal vorhanden ist.
Die rigur 2 zeigt den thermoelektrischen Füllstandsmesser der rigur 1 in perspektivischer Darstellung.
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Claims

PatentansprUche 1) Thermoelektrischer Füllstandsnlesser auf Widerstandsbasis, dadurch gekennzeichnet, daß er eine kernlose Widerstandsspule aufweist, die an mehreren Stellen gehaltert ist.
2) Thermoelektrischer Füllstandsniesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Widerstandsspirale zumindest an den beiden Enden gehaltert ist.
3) Thermoelektrischer Füllstandsmesser nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Widerstandsspirale in einem rohrförmigen Gehäuse untergebracht ist und daß das Gehäuse zur Vermeidung unerwnsctr Konvektion räumlich unterteilt ist.
4) Thermoelektrischer Füllstandsmesser nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur räumlichen Unterteilung scheibenförmige Trennelemente vorgesehen sind und daß diese Trennelemente gleichzeitig zur Halterung der Widerstandsspirale dienen.
5) Thermoelektrischer Füllstandsmesser nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß stabförmige elektrische Zuleitungen vorgesehen sind, die gleichzeitig zur Halterung der Widerstandsspirale dienen
6) Thermoelektrischer Füllstandsmesser nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet-, daß die Trennelemente auf die Zuleitungen aufgesteckt sind.
7) Thermoelektrischer Füllstandsmesser nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Referenzwiderstand vorgesehen ist und daß dieser Referenzwiderstand derart benachbart zu dem in der Flüssigkeit befindlichen Ende der Widerstandsspirale angeordnet ist, daß das Ende der Widerstandsspirale und der Referenzwiderstand möglichst die gleichen Flüssigkeitsverhältnisse antreffen.
8) Thermoelektrischer Füllstandsmesser nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Referenzwiderstand einen Spulenkörper aufweist, auf den er aufgewickelt ist, und daß der Spulenkörper eine Ausnehmung aufweist, in die das eine Ende der Widerstandsspirale eingreift.