DE3214705C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Füllstandsmeßvorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Derartige Füllstandsmeßvorrichtungen verwenden als längliches Meßelement üblicherweise einen Kondensator zum Messen der Füllstandshöhe in einem Kraftstofftank. In der US 41 49 412 und der US 39 35 740 wurde dazu eine Elektrode in den Tank eingeführt, wobei die Gegenelektrode durch die Innenwandung des Tanks gebildet wird.

Weitere Meßelemente weisen, wie z. B. der US 37 97 311 zu entnehmen ist, konzentrische Metallrohre auf, welche die beiden Platten eines Kondensators bilden. Diese Metallrohre sind vertikal innerhalb des Tanks angeordnet und weisen Öffnungen auf, über welche Kraftstoff zwischen die Metallrohre gelangen kann. Hierbei entspricht die Höhe des eingedrungenen Kraftstoffes der Füllstandshöhe des Tanks. Änderungen in der Füllstandshöhe bewirken eine Änderung der Kapazität des Meßelements, so daß die gemessene Kapazität eine Anzeige für die Füllstandshöhe liefert. Derartige Meßelemente werden üblicherweise bei Flugzeugen, bei denen die Flügel starr sind, und bei anderen Luftfahrzeugen, insbesondere bei Helikoptern verwendet.

Infolge der Steifigkeit der Metallrohre in Axialrichtung besteht die Gefahr, daß die Wand des Tanks von den Metallrohren durchbohrt wird, wenn das Flugzeug infolge eines Unfalls zerstört wird. Bei einigen Helikoptern werden flexible Kraftstofftanks aus einem gummiartigen Material verwendet, um zu vermeiden, daß der Tank bei einem Unfall zerstört wird, da sich ein derartiger Tank einer Deformation der Helikopterstruktur anzupassen vermag. Solche elastischen Tanks sind jedoch weit mehr gefährdet, vom Meßelement durchbohrt zu werden, wodurch Kraftstoff auszutreten vermag und hierdurch die Brandgefahr erhöht wird.

Bei einigen Meßelementen ist man daher dazu übergegangen, das Meßelement so auszubilden, daß es abbricht oder sich zu deformieren vermag, wenn der Tank deformiert wird. Bei einem bekannten Ausführungsbeispiel werden die Metallrohre an einigen Stellen durch Ausschnitte geschwächt. Hierdurch wird wohl erreicht, daß die Rohre deformierbar sind, wenn seitliche Kräfte auf die Rohre wirken, diese Rohre jedoch gegenüber Axialkräften nach wie vor eine hohe Stabilität aufweisen. Weiterhin besteht die Gefahr, daß beim Einwirken von Seitenkräften die Rohre wohl brechen, hierdurch jedoch scharfe Kanten an den Bruchstellen entstehen, von denen die Gefahr ausgeht, daß sie die Tankwandung beschädigen oder durchlöchern.

Bei einer weiteren bekannten Ausführungsform, wie sie beispielsweise aus der DE-OS 28 35 744 entnehmbar ist, wird eine Teleskopstruktur gewählt, welche aus verschiedenen Rohren besteht, welche bei Axialdruck ineinander verschiebbar sind. Dies führt jedoch zu einer Reihe von Nachteilen. Da die Rohre an den Verbindungsstellen einander überlappen, wird die Kapazität des Meßelements im Bereich dieser Stellen beeinflußt, wodurch die Kalibrierung eines derartigen Meßelementes erschwert wird. Außerdem ist das Meßelement relativ biegesteif und bei einer Korrosion oder beim Absetzen von Schmutz besteht die Gefahr, daß bei einem Axialdruck die Rohre sich nicht frei ineinander schieben lassen. Da die Rohre einen Schiebesitz zueinander aufweisen müssen, ist es erforderlich, die einzelnen Rohrteile genau zu bearbeiten, wodurch die Herstellkosten nicht unbeträchtlich werden.

Es besteht die Aufgabe, die Füllstandsmeßvorrichtung so auszubilden, daß eine Beschädigung des Tanks bei einer Deformation dieses Tanks weitgehend ausgeschlossen ist.

Gelöst wird diese Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind den Unteransprüchen entnehmbar.

Infolge der zerbrechbaren Streben, welche bei der Befestigungsvorrichtung verwendet werden, wobei die Streben sich radial vom Meßelement erstrecken, wird erreicht, daß beim Einwirken von axialen und Seitenkräften auf das Meßelement die Streben brechen, wobei die Bruchstellen der Streben in Richtung der Achse des Meßelements gerichtet sind und daher die Tankwandung nicht beschädigen können.

Ein Ausführungsbeispiel wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer Füllstandsmeßvorrichtung, eingebaut in einen Tank mit flexiblen Wandungen, und

Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie II-II in Fig. 1.

Die Füllstandsmeßvorrichtung 1 besteht aus einem konventionellen kapazitiven Meßelement 10 und einer zerbrechlichen Befestigungsvorrichtung am oberen Ende des Meßelements. Die Füllstandsmeßvorrichtung 1 wird mittels der Befestigungsvorrichtung 20 vertikal in einem Kraftstofftank 30 eines Flugzeugs befestigt, wobei die Befestigungsvorrichtung so ausgebildet ist, daß das Meßelement abbricht, wenn es starken Kräften unterworfen wird.

Das Meßelement 10 weist zwei konzentrische Aluminiumrohre 11 und 12 auf, welche zusammen die Platten eines Kondensators bilden. Der Spalt zwischen dem inneren und dem äußeren Rohr 11 und 12 ist am oberen und unteren Ende nach außen hin geöffnet, so daß der Kraftstoff zwischen den Rohren 11 und 12 bis auf eine Höhe entsprechend der Füllstandshöhe im Tank 30 anzusteigen vermag. Das Meßelement ist also konventionell aufgebaut, wobei Änderungen der Füllstandshöhe eine Veränderung der Kapazität des Meßelements bewirken und hierdurch der Ausgangswert des Meßelements verändert wird, welcher zur Anzeige der Füllstandshöhe dient.

Am unteren Ende 13 des äußeren Rohres 11 des Meßelements 10 ist ein halbkugelförmiger Stopfen 14 eingesetzt, welcher aus einem harten Material mit geringem Reibungsbeiwert wie beispielsweise aus PTFE besteht. Längs der Wandung des äußeren Rohres 11 und längs des Stopfens 14 sind am unteren Ende Bohrungen 15 und 16 vorgesehen, über welche Kraftstoff in den Spalt zwischen den Rohren 11, 12 ein- und auszutreten vermag.

Am oberen Ende 17 des Meßelements 10 ist eine Befestigungsvorrichtung 20 vorgesehen, mit welcher das Meßelement an der oberen Wandung 31 des Kraftstofftanks 30 befestigbar ist. Die Befestigungsvorrichtung 20 besteht aus einem einstückigen Kunststoffteil aus einem zerbrechbaren Kunststoffmaterial, wie beispielsweise aus Polyester, der mit 30% kurzen Glasfasern verstärkt ist, aus glasfaserverstärktem Epoxymaterial oder aus einem Phenolharz. Das Material ist so gewählt, daß es in erster Linie zerbricht, ohne zuvor in größerem Umfang elastisch deformiert zu werden. Die Befestigungsvorrichtung 20 weist eine zylindrische Manschette 21 auf, in welcher das obere Ende 17 des äußeren Rohres 11 fest eingesetzt ist. Radial von dieser Manschette 21 ab erstrecken sich zweimal drei radiale Streben 22, welche in gleichen Abständen um die Manschette herum angeordnet sind. Die jeweils drei Streben 22 verlaufen parallel zueinander, wobei die einen drei Streben an einem Ende und die anderen drei Streben am anderen Ende der Manschette 21 angeordnet sind. Jeweils zwei parallele Streben 22 sind an ihren äußeren Enden miteinander verbunden mit einem Pfeiler 23, wobei die drei Pfeiler 23 von einer horizontalen Befestigungsplatte 24 abgehen. Die Platte 24 ist kreisförmig ausgebildet, und die drei Pfeiler 23 erstrecken sich nach unten in geringem Abstand vom Rand der Platte 24. Längs ihres Außenumfangs weist die Platte 24 mehrere kleine Befestigungsbohrungen 25 auf, über die die Platte mit der oberen Wandung 31 des Tanks 30 verbindbar ist. Die gesamte Befestigungsvorrichtung 20, d. h. die Platte 24, die Pfeiler 23, die Streben 22 und die Manschette 21 bestehen aus einem einstückigen spritztechnisch hergestellten Kunststoffteil. Es ist jedoch auch möglich, diese Befestigungsvorrichtung teilweise durch Bearbeitung oder durch Verbindung der einzelnen Teile der Vorrichtung herzustellen.

Die Verwendung von übereinander angeordneten Streben 22 gibt der Meßvorrichtung 1 eine größere Steifigkeit gegenüber seitlich wirkenden Vibrationen, als dies der Fall wäre, wenn Streben nur in einer Ebene angeordnet werden würden.

In das obere Ende 17 des Meßelements 10 ist ein weiterer halbkugelförmiger Stopfen 18 eingesetzt, welcher Entlüftungsbohrungen 19 aufweist, entspechend den Bohrungen 16 des Stopfens 14 am unteren Ende 13. Zwischen der Oberseite des Stopfens 18 und der unteren Oberfläche der Platte 24 ist ein schmaler Abstand vorhanden, der ausreichend ist, damit bei einer Axialbewegung des Meßelements die Befestigungsvorrichtung 20 bricht. Der Kraftstofftank 30 ist von konventioneller Form und seine Wandung besteht aus laminiertem Kautschuk, wobei der Tank über nicht dargestellte geeignete Befestigungsmittel an einer geeigneten Stelle innerhalb des Flugzeugs angeordnet ist. Die obere Wandung 31 des Tanks weist eine kreisförmige Öffnung 32 auf, über welche die Meßvorrichtung 1 in den Tank 30 einsetzbar ist. Direkt unterhalb und in Flucht mit dem unteren Ende 13 des Meßelements ist an der Unterwandung 34 des Tanks eine steife Platte 33 angeordnet. Diese steife Platte 33 kann entfallen, wenn die untere Wandung des Tanks selbst ausreichend steif ist.

Bei einem Unfall oder bei einer harten Landung kann die untere Wandung 34 des Tanks 30 nach oben gedrückt werden. Hierbei kommt die steife Platte 33 in Kontakt mit dem halbkugelförmigen Stopfen 14, wobei dessen niederer Reibungsbeiwert bewirkt, daß das untere Ende 13 des Meßelements 10 seitlich ausgelenkt wird, wobei auf die Befestigungsvorrichtung 20 Biegekräfte wirken. Da die Befestigungsvorrichtung 20 aus einem zerbrechbaren Material besteht, werden die Streben 22 oder die Pfeiler 23 nur geringfügig deformiert, bevor sie brechen. Sobald ein solcher Bruch auftritt, wird das Meßelement 10 nach oben bewegt, wobei der halbkugelförmige Stopfen 18 in Kontakt tritt mit der unteren Oberfläche der Befestigungsplatte 24, wobei eine weitere seitliche Auslenkung des Meßelements möglich ist. Auf diese Weise kann der Abstand zwischen der oberen und der unteren Wand des Tanks 30 wesentlich vermindert werden, ohne daß die Gefahr besteht, daß das Meßelement die Wandungen des Tanks beschädigt. Die Geometrie des Tanks 30 ist hierbei so, daß er die Länge des Meßelements in jedem Fall aufzunehmen vermag. Wird jedoch der Tank soweit deformiert, daß das Meßelement selbst nicht mehr von ihm aufgenommen werden kann, dann übersteigt die Gefahr des Platzens des Tanks infolge einer Druckerhöhung bei weitem die Gefahr einer Zerstörung der Tankwandung durch das Meßelement.

Die radiale Anordnung der Streben 22 erleichtet das Brechen der Befestigungsvorrichtung 20, wenn auf das Meßelement eine Axialkraft wirkt. Hierbei brechen in erster Linie die radialen Streben 22. Die Bruchstellen sind hierbei glatt, so daß von ihnen keine Gefahr ausgeht, daß die Tankwandungen durchlöchert werden. Die Art des Materials der Befestigungsvorrichtung begünstigt zudem die Ausbildung glatter Bruchstellen. Die gegeneinander gerichtete Struktur der Streben 22 vermindert zudem die Gefahr, daß Teile der Befestigungsvorrichtung, welche nach dem Bruch mit der Tankwandung verbunden bleiben, Beschädigungen der Tankwandung hervorrufen.

Die Pfeiler 23 und die Streben 22 sind jeweils bevorzugt flach in Form eines "F" ausgebildet. Bevorzugt sind die stegförmigen Streben 22 bezüglich ihrer Vertikalabmessungen dünner gehalten als die Pfeiler 23 bezüglich ihrer Horizontalabmessungen.

Die seitliche Auslenkung des Meßelements 10 kann begünstigt werden, in dem das Meßelement 10 geneigt zum Tankboden angeordnet wird.

Claims (9)

1. Füllstandsmeßvorrichtung zum Messen der Füllstandshöhe einer Flüssigkeit in einem Behälter, bestehend aus einem länglichen Meßelement und einer Befestigungsvorrichtung an einem Ende des Meßelements, mit welcher das Meßelement an einer Wand des Behälters befestigt ist, von wo es in den Behälter ragt, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungsvorrichtung (20) mindestens eine zerbrechliche Strebe (22) aufweist, die mit dem einen Ende (17) des Meßelements (10) verbunden ist, von diesem radial abgeht und aus einem Material besteht, das bei einem Einwirken einer größeren Kraft auf das Meßelement (10) bricht, so daß das Meßelement (10) von der Behälterwand (31) getrennt wird, und daß die Strebe (22) verbunden ist mit einem parallel zum Meßelement (10) verlaufenden Pfeiler (23, der das eine Ende (17) des Meßelements (10) im Abstand zur Behälterwand (31) hält.

2. Füllstandsmeßvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungsvorrichtung (20) mehrere Streben (22) aufweist, welche im Abstand zueinander um das Meßelement (10) herum angeordnet sind und die jeweils mit einem Pfeiler (23) verbunden sind.

3. Füllstandsmeßvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungsvorrichtung (20) mehrere Streben (22) aufweist, welche am einen Ende (17) im Abstand längs des Meßelements (10) angeordnet sind, die jeweils paarweise mit einem Pfeiler (23) verbunden sind.

4. Füllstandsmeßvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungsvorrichtung (20) eine Manschette (21) aufweist, welche das eine Ende (17) des Meßelements (10) hält und von dem die mindestens eine Strebe (22) abgeht.

5. Füllstandsmeßvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungsvorrichtung (20) eine Platte (24) aufweist, welche quer zum Meßelement (10) verläuft, diese Platte (24) mit der Wand (31) des Behälters (30) verbunden ist und mindestens ein Pfeiler (23) von dieser Platte (24) abgeht.

6. Füllstandsmeßvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Teile der Befestigungsvorrichtung (20) einstückig zueinander sind.

7. Füllstandsmeßvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungsvorrichtung (20) aus einem zerbrechlichen Kunststoffmaterial besteht.

8. Füllstandsmeßvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden (13, 17) des länglichen Meßelements (10) rund ausgebildet sind.

9. Füllstandsmeßvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß unterhalb des anderen Endes (13) des Meßelements (10) eine Platte (33) am Behälterboden (34) angeordnet ist.