DE3604230C2

DE3604230C2 -

Info

Publication number: DE3604230C2
Application number: DE19863604230
Authority: DE
Inventors: Albert Dr. 7901 Merklingen De Wiesmeier
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: Daimler Benz AG
Priority date: 1986-02-11
Filing date: 1986-02-11
Publication date: 1988-12-22
Also published as: DE3604230A1

Description

Die Erfindung betrifft einen faseroptischen Füllstands sensor gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.The invention relates to a fiber optic fill level sensor according to the preamble of claim 1.

Zur Überwachung des Füllstandes von Flüssigkeiten in einem Behälter, d. h. zur Beantwortung der Frage, ob der Flüssig keitsspiegel über oder unter einer bestimmten Füllstands markierung liegt, dienen äußerst einfach aufgebaute faser optische Füllstandssensoren, welche nach dem Prinzip der verhinderten Totalreflexion arbeiten.For monitoring the level of liquids in one Container, d. H. to answer the question of whether the liquid level above or below a certain level mark lies, serve extremely simple fiber optical level sensors, which operate on the principle of prevented total reflection.

So ist ein faseroptischer Füllstandssensor bekannt (DE-OS 32 47 192), bei welchem die Sensorspitze mit einem Prisma versehen ist. Als nachteilig könnte bei diesem Sensor erachtet werden, daß zum einen ein relativ hoher Aufwand in der mechanischen Fertigung erforderlich ist und zum anderen eine hohe Grunddämpfung auftritt, so daß entweder eine sehr starke Lichtquelle oder eine hochempfindliche Lichtdetektoreinrichtung eingesetzt werden muß.A fiber-optic fill level sensor is known, for example (DE-OS 32 47 192), in which the sensor tip with a Prism is provided. This sensor could be a disadvantage can be considered that on the one hand a relatively high effort is required in mechanical production and other high basic attenuation occurs, so that either a very strong light source or a highly sensitive one Light detector device must be used.

Günstiger verhält sich ein weiterer bekannter faseroptischer Füllstandssensor (DE-OS 20 34 344, Fig. 7a), bei welchem ein Lichtwellenleiter - im folgenden kurz LWL genannt - U-förmig gebogen ist und der Scheitel des U-förmigen Biege bereichs nach unten zur Flüssigkeit hin orientiert ist. Diese Ausbildung bringt jedoch ebenfalls Nachteile mit sich: bei Verwendung in viskosen Flüssigkeiten bleibt am Sensor scheitel - nach dessen Austauchen aus der Flüssigkeit - über längere Zeit ein Flüssigkeitstropfen hängen, woraus ein fehlerhaftes Signal des Sensors resultiert; durch die Aus richtung des Scheitels des U-förmigen Biegebereichs nach unten zur Flüssigkeit hin, lagert sich bevorzugt in diesem Biegebereich ein Schmutzfilm ab, welcher langfristig die Funktion des Sensors beeinträchtigt; dadurch, daß der LWL im Bereich der Sensorspitze von seinem optischen Mantel be freit ist, die Sensorspitze somit sehr empfindlich ist, sind Beschädigungen bei der Handhabung des Sensors nicht auszu schließen. Ferner besteht das Problem, daß viele Moden - hierunter versteht man die Ausbreitungsrichtung des Lichts im LWL - in so flachem Winkel gegen die Außenseite des vom Mantel befreiten LWL gerichtet sind, daß sie in jedem Fall reflektiert werden, gleichgültig, ob die Sensorspitze ein getaucht ist oder nicht. Da der Beitrag dieser Moden sich dem Sensorsignal überlagert, wird der sogenannte relative Hub des Sensors reduziert, was eine sichere Auswertung des Sensorsignals erschwert.Another known fiber optic behaves more favorably Level sensor (DE-OS 20 34 344, Fig. 7a), in which a Optical fibers - hereinafter referred to as fiber optics - Is U-shaped and the apex of the U-shaped bend is oriented downwards towards the liquid. These However, training also has disadvantages: Use in viscous liquids remains on the sensor crest - after it emerges from the liquid - over hang a drop of liquid for a long time, from which one faulty signal from the sensor results; through the out direction of the apex of the U-shaped bending area towards the bottom of the liquid, preferentially settles in it Bending area from a film of dirt, which the long-term Function of the sensor impaired; in that the LWL in the area of the sensor tip from its optical cladding is free, the sensor tip is therefore very sensitive Damage when handling the sensor cannot be avoided shut down. There is also the problem that many modes - this is the direction of light propagation in the LWL - at such a flat angle against the outside of the Coat exempt fiber optics that they are directed in any case be reflected, regardless of whether the sensor tip is on is submerged or not. Because the contribution of these fashions themselves superimposed on the sensor signal, the so-called relative Stroke of the sensor reduces, which is a safe evaluation of the Sensor signal difficult.

Bei einem ähnlichen bekannten faseroptischen Kontakt sensor (DE-Z: Technisches Messen, 51. Jahrgang, 1984, Heft 9, Seiten 329 bis 334, insbesondere Seite 331, rechte Spalte und Bild 7) ist ein Lichtwellenleiter ebenfalls U-förmig gebogen, und der U-fömige Biegebereich taucht ebenfalls in die Flüssigkeit ein. Hierbei ist jedoch das freie, die Sensor spitze bildende und wiederum mit einem Prisma versehene Ende des LWl senkrecht zum Flüssigkeitsspiegel nach oben gerichtet, wodurch eine Tropfenbildung und somit ein fehler haftes Sensorsignal zumindest bei nicht stark viskosen Flüssigkeiten vermieden sein soll.With a similar known fiber optic contact sensor (DE-Z: Technisches Messen, 51st year, 1984, issue 9, Pages 329 to 334, especially page 331, right column and Figure 7) an optical fiber is also U-shaped bent, and the U-shaped bending area also plunges into the Liquid. Here, however, is the free one, the sensor tip forming and again with a prism End of the fiber optic upwards to the liquid level directed, causing a drop and thus an error Adherent sensor signal at least in the case of not very viscous Liquids should be avoided.

Von diesen bekannten Sensoren unterscheidet sich ein weiterer bekannter Füllstandssensor (DE-OS 29 20 199, Fig. 2) ins besondere dadurch, daß sein zylindrisches transparentes Glied mit seinem konischen Endteil horizontal und parallel zum Flüssigkeitsspiegel angeordnet ist. Hieraus resultiert jedoch wiederum der Nachteil einer Tropfenbildung und Schmutz ablagerung entlang der unteren Länge des zylindrischen Gliedes beim Absinken des Flüssigkeitsspiegels und in Folge ein fehlerhaftes Sensorsignal.Another differs from these known sensors known level sensor (DE-OS 29 20 199, Fig. 2) ins special in that its cylindrical transparent Link with its conical end part horizontal and parallel is arranged to the liquid level. This results in but again the disadvantage of droplet formation and dirt deposition along the lower length of the cylindrical Limbs when the liquid level drops and in succession a faulty sensor signal.

Des weiteren ist ein gattungsgemäßer faseroptischer Füll standssensor bekannt (DE-PS 34 27 311, Fig. 4), welcher mit einem Gehäuse versehen ist, das auf der Oberfläche einer Flüssigkeit, deren Flüssigkeitsstand überwacht werden soll, schwimmt. In dem Gehäuse selbst ist eine weitere Flüssigkeit eingeschlossen, welche für den Kontakt für mehrere faseroptische Sensoren vorgesehen ist. Je nach der Füllhöhe des Behälters und dem Spiegel der zu überwachenden ausgebildeten Gehäuses, so daß einer der mehreren Sensoren in die weitere Flüssigkeit eintaucht, worauf die nachge schaltete Lichtdetektoreinrichtung ein den Flüssigkeits spiegel charakterisierendes Signal abgibt. Auch bei dieser bekannten Anordnung weist jeder Sensor einen U-förmig ge bogenen LWL auf, wobei der Scheitel des U-förmigen Biege bereichs in der Eintauchstellung des Sensors ebenfalls nach unten zu der weiteren Flüssigkeit hin orientiert ist - siehe Fig. 1 der DE-PS 34 27 311. Furthermore, there is a generic fiber optic fill level sensor known (DE-PS 34 27 311, Fig. 4), which is provided with a housing on the surface a liquid whose liquid level is monitored should float. There is another one in the case itself Liquid included which is for contact for multiple fiber optic sensors is provided. Depending on the Fill level of the container and the level of the objects to be monitored trained housing, so that one of the multiple sensors immersed in the further liquid, whereupon the added turned on light detector device the liquid emits signal characterizing the mirror. This one too known arrangement, each sensor has a U-shaped ge bended fiber optic, with the apex of the U-shaped bend range in the immersion position of the sensor is oriented towards the further liquid below - See Fig. 1 of DE-PS 34 27 311.

Um bei dieser Anordnung den Nachteil einer Tropfenbildung zu vermeiden, tauchen die Sensoren nicht in die zu über wachende Flüssigkeit, sondern in die weitere Flüssigkeit ein, welche zum einen keiner Verschmutzung ausgesetzt und zum anderen in ihrer Viskosität so gewählt ist, daß eine Tropfen bildung nicht auftreten kann. Nachteilig bei dieser Ausbildung ist jedoch deren aufwendiger Aufbau und deren Bauvolumen.To avoid the disadvantage of droplet formation with this arrangement to avoid, do not immerse the sensors in the over waking liquid, but into the other liquid, which on the one hand are not exposed to pollution and on the other another is chosen in its viscosity so that a drop education cannot occur. A disadvantage of this training however, is their complex structure and volume.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen signalempfindlichen faseroptischen Füllstandssensor von kleiner und einfachster Bauart zu schaffen, welcher robust ausgebildet ist und auch unmittelbar in viskosen Flüssigkeiten eingesetzt werden kann. The object of the invention is a signal sensitive fiber optic level sensor of smaller and simplest To create design, which is robust and also can be used directly in viscous liquids can.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 gelöst, wobei die Wandung, durch deren Bohrungen die beiden Schenkel des LWL geführt sind, die Wandung des Behälters selbst oder die Wandung des Träger rohres des Sensors sein kann, wenn dieser als "Eintauch sensor" als separate Baueinheit ausgebildet ist.This object is achieved with the characteristic Features of claim 1 solved, wherein the wall, by the bores of which are the two legs of the fiber optic cable, the wall of the container itself or the wall of the carrier tube of the sensor can be if this as "immersion sensor "is designed as a separate unit.

Vorteilhafte und weiterbildende Ausgestaltungen des Sensors sind durch die Merkmale der Unteransprüche gekennzeichnet.Advantageous and further developments of the sensor are characterized by the features of the subclaims.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.An embodiment of the invention is in the drawing shown and is described in more detail below.

Ein insgesamt mit 1 bezeichneter, als separate Baueinheit ausgebildeter Füllstandssensor ist in eine in einem Be hälter 3 sich befindliche viskose Flüssigkeit 2, deren Füll stand überwacht werden soll, eingetaucht. Der Füllstands sensor 1 weist als Hauptbestandteile einerseits einen Träger 4, welcher als Trägerrohr 4.1 mit einem Abschlußboden 4.2 und einer Trennwand 4.3 ausgebildet ist, und andererseits einen U-förmig gebogenen, nach Art eines Golfschlägers geformten, LWL 5 auf. Im Gebrauchszustand des Füllstandssensors 1, also in dessen in die Flüssigkeit 2 eingetauchter Lage, ver läuft dessen Trägerrohr 4.1 in etwa lotrecht zum Flüssig keitsspiegel 2.1 und ist in dieser Lage auch gegenüber dem Behälter 3 durch geeignete Befestigungsmittel 6 fixiert, so daß auch die Wandung 4.1.1 des Trägerrohres 4.1 in etwa lotrecht verläuft. Der U-förmig gebogene LWL 5 weist zwei Schenkel 5.1 und 5.2 auf, welche über Steckverbindungen zu einer nicht dargestellten und an sich bekannten Licht detektoreinrichtung führen, von welcher aus Licht aus einer Beleuchtungseinrichtung in den einen Schenkel 5.1 ein speisbar und über den Schenkel 5.2 in dieselbe auskoppel bar ist. In der Wandung 4.1.1 des Trägerrohres 4.1 sind nun in der Nähe des Abschlußbodens 4.2 zwei vertikal übereinander angeordnete Bohrungen 4.1.2 und 4.1.3 ange bracht, durch welche die beiden Schenkel 5.1 und 5.2 von außen in das Trägerrohr 4.1 eingeführt sind. Der mittlere Abstand der beiden Bohrungen ist so gewählt, daß er etwa dem sechsfachen Durchmesser des LWL 5 entspricht, während deren Durchmesser etwas größer ist als der Durchmesser des LWL. Vor dem Einführen des LWL 5 in das Trägerrohr 4.1 wurde jedoch dessen in der Zeichnung dargestellte Form derart festgelegt, daß dieser im Einbauzustand die nach folgend beschriebenen Kriterien erfüllt.A generally designated 1 , designed as a separate unit level sensor is immersed in a container 3 located in a viscous liquid 2 , the level of which is to be monitored. The level sensor 1 has as main components on the one hand a support 4 , which is designed as a support tube 4.1 with a bottom 4.2 and a partition 4.3 , and on the other hand a U-shaped, shaped like a golf club, fiber optic 5 . In the state of use of the level sensor 1 , that is, in its immersed position in the liquid 2 , its support tube 4.1 runs approximately perpendicular to the liquid speed mirror 2.1 and is also fixed in this position relative to the container 3 by suitable fastening means 6 , so that the wall 4.1 .1 of the support tube 4.1 runs approximately perpendicular. The U-shaped optical fiber 5 has two legs 5.1 and 5.2 , which lead via plug connections to a light detector device, not shown and known per se, from which light from an illumination device can be fed into one leg 5.1 and via the leg 5.2 in the same can be decoupled. In the wall 4.1.1 of the support tube 4.1 two holes 4.1.2 and 4.1.3 are now arranged vertically one above the other in the vicinity of the end base 4.2 , through which the two legs 5.1 and 5.2 are inserted from the outside into the support tube 4.1 . The average distance between the two bores is selected so that it corresponds approximately to six times the diameter of the LWL 5 , while their diameter is somewhat larger than the diameter of the LWL. Before the introduction of the LWL 5 into the carrier tube 4.1 , however, the shape shown in the drawing was determined in such a way that it meets the criteria described below in the installed state.

Sieht man von Kunststoffasern als LWL ab, die sich nicht bei hohen Temperaturen oder aggressiven Flüssigkeiten einsetzen lassen, so muß ein LWL aus Glas oder Quarz eingesetzt werden. Der aus einem solchen Material be stehende LWL 5 wird nun über eine Teillänge von seinem Mantel 5.6 befreit. Sodann wird der LWL etwa in der Mitte der freigelegten Teillänge bis in die Nähe des Schmelz punktes des Materials erwärmt und unter Einhaltung eines Biegeradius r ₁ von etwa dem dreifachen Durchmesser des LWL 5 U-förmig gebogen, so daß die beiden Schenkel 5.1 und 5.2 zunächst parallel zueinander verlaufen und nunmehr über einen halbkreisförmigen Steg 5.3 miteinander ver bunden sind. Unmittelbar im Anschluß an den halbkreis förmigen Steg 5.3 werden dann die beiden Schenkel 5.1 und 5.2 nochmals erwärmt und mit einer Biegung 5.4 und 5.5 versehen, deren Radius r ₂ und r ₃ in etwa dem 8- bis 15fachen, vorzugsweise dem 10fachen, Durchmesser des LWL 5 entspricht, wodurch optische Verluste weitest gehend vermieden werden. Hierbei ist darauf zu achten, daß zum einen die Biegung 5.4 und 5.5 nur so weit durchgeführt werden, daß die Schenkel 5.1 und 5.2 nach erfolgtem Biegen zu einer im Scheitelpunkt 5.3.1 des halbkreisförmigen Steges 5.3 angelegten und - im Einbau zustand des Sensors - in etwa lotrecht zum Flüssigkeits spiegel 2.1 verlaufenden Tangente 5.3.2 parallel ver laufen und zum anderen die Biegungen 5.4 und 5.5 sich derart an den halbkreisförmigen Steg 5.3 anschließen, daß - im Einbauzustand des LWL 5 im Trägerrohr 4.1 - die parallel zur Wandung 4.1.1 verlaufende Tangente 5.3.2 von der Wandung einen Abstand a kleiner gleich dem Radius r ₁ des Steges 5.3 aufweist, wodurch - im einge bauten Zustand - eine gute optische Funktion verbunden mit hoher mechanischer Stabilität des sonst bruch empfindlichen LWL erzielt wird. Des weiteren wird der vom Mantel 5.6 befreite LWL 5 mindestens in jenem Teil bereich, in welchem er durch die Bohrungen 4.1.2 und 4.1.3 der Wandung 4.1.1 geführt wird, noch mit einer Silberschicht 7 versehen, welche Schicht sich aber auch bis an den wieder ummantelten LWL-Bereich heranreichend fortsetzen kann.Apart from plastic fibers as fiber optics, which cannot be used at high temperatures or aggressive liquids, a fiber optic made of glass or quartz must be used. The fiber optic 5 made of such a material is now freed from its jacket 5.6 over a partial length. Then the optical fiber is heated approximately in the middle of the exposed partial length up to the vicinity of the melting point of the material and with a bending radius r ₁ of about three times the diameter of the optical fiber 5 bent into a U shape, so that the two legs 5.1 and 5.2 initially run parallel to each other and are now connected to each other via a semicircular web 5.3 . Immediately following the semicircular web 5.3 , the two legs 5.1 and 5.2 are then heated again and provided with a bend 5.4 and 5.5 , the radius r ₂ and r _{3 of which is} approximately 8 to 15 times, preferably 10 times, the diameter of the optical fiber 5 corresponds, whereby optical losses are largely avoided. It is important to ensure that, on the one hand, the bends 5.4 and 5.5 are carried out only to such an extent that the legs 5.1 and 5.2 are bent after they have been bent to a point 5.3.1 in the semicircular web 5.3 and - in the installed state of the sensor - in run approximately perpendicular to the liquid mirror 2.1 tangent 5.3.2 parallel ver and on the other hand the bends 5.4 and 5.5 connect to the semicircular web 5.3 in such a way that - in the installed state of the optical fiber 5 in the carrier tube 4.1 - the one running parallel to the wall 4.1.1 Tangent 5.3.2 from the wall has a distance a less than or equal to the radius r _{1 of} the web 5.3 , as a result of which - in the installed state - a good optical function combined with high mechanical stability of the otherwise fragile optical fiber is achieved. Furthermore, the fiber optic cable 5 freed from the sheath 5.6 is provided with a silver layer 7 , at least in that part area in which it is guided through the holes 4.1.2 and 4.1.3 of the wall 4.1.1 , which layer also extends up to can continue to reach the covered fiber optic area.

Der so geformte LWL 5 wird nun mit seinen beiden Schenkeln 5.1 und 5.2 durch die Bohrungen 4.1.2 und 4.1.3 eingeführt. Sodann wird er in einer solchen Lage fixiert, daß die Tangente 5.3.2 den erwähnten Abstand a von der Wandung 4.1.1 aufweist und zu dieser parallel verläuft. In dieser Lage werden dann die Schenkel 5.1 und 5.2 und der halb kreisförmige Steg 5.3 im Bereich der Bohrungen 4.1.2 und 4.1.3 mit Abdichtungen 8 - vorzugsweise durch einen Kleber auf Epoxy- oder Polyamid-Basis - versehen, welche den LWL 5 gegenüber der Wandung 4.1.1 außen und innen abdichten. Die Abdichtungen 8 müssen jedoch so angebracht werden, daß sie sich einerseits nur mit der Silberschicht 7 und anderer seits mit der Wandung 4.1.1 verbinden können. Durch die Silberschicht wird der Vorteil erreicht, daß Lichtverluste in die Abdichtung stark verringert werden; durch die Abdichtungen wird der Vorteil erreicht, daß diese als sogenannte Moden fallen dienen, welche bei einem Glas/Glas-LWL die soge nannten Mantelmoden, bei einem PCS-LWL (Plastic-clad- silica) die Moden mit hohen Ordnungszahlen stark dämpfen, wodurch eine Erhöhung der relativen Modulation und eine Verbesserung des Signals erzielt wird.The LWL 5 shaped in this way is now inserted with its two legs 5.1 and 5.2 through the holes 4.1.2 and 4.1.3 . Then it is fixed in such a position that the tangent 5.3.2 has the aforementioned distance a from the wall 4.1.1 and runs parallel to it. In this position, the legs 5.1 and 5.2 and the semicircular web 5.3 in the area of the bores 4.1.2 and 4.1.3 are then provided with seals 8 , preferably by means of an epoxy or polyamide-based adhesive, which oppose the LWL 5 seal the wall 4.1.1 outside and inside. However, the seals 8 must be attached in such a way that on the one hand they can only connect to the silver layer 7 and on the other hand to the wall 4.1.1 . The advantage of the silver layer is that light losses in the seal are greatly reduced; The advantage of the seals is that they serve as so-called modes, which so-called cladding modes in a glass / glass fiber-optic cable, and in a PCS-LWL (plastic-clad-silica), strongly dampen the modes with high atomic numbers, whereby an increase in the relative modulation and an improvement in the signal is achieved.

Nach dem Fixieren des LWL in der Wandung 4.1.1 werden sodann die beiden Schenkel 5.1 und 5.2 durch die mit ebenfalls zwei Bohrungen versehene Trennwand 4.3 geführt und die Trennwand 4.3 mit dem Trägerrohr 4.1 abdichtend verbunden. Des weiteren werden die beiden Schenkel 5.1 und 5.2 im Bohrungsbereich gegenüber der Trennwand 4.3 durch weitere Abdichtungen 9 zum einen mechanisch fixiert und zum anderen wird durch dieselben der Innenraum des Trägerrohres nach außen hin ab gedichtet, so daß Flüssigkeit nicht eindringen kann.After the optical fiber has been fixed in the wall 4.1.1 , the two legs 5.1 and 5.2 are then passed through the partition wall 4.3 , which is likewise provided with two bores, and the partition wall 4.3 is sealingly connected to the carrier tube 4.1 . Furthermore, the two legs 5.1 and 5.2 are mechanically fixed in the bore area opposite the partition 4.3 by means of further seals 9 and, on the other hand, they seal the interior of the carrier tube from the outside, so that liquid cannot penetrate.

Ein derart ausgebildeter Füllstandssensor ist nun äußerst einfach und mechanisch robust aufgebaut und gegen mechanische Beschädigungen unempfindlich, da nur der halbkreisförmige Steg 5.3 des LWL mit dem sehr kleinen Abstand a über die Wandung 4.1.1 herausragt, die Schenkel 5.1 und 5.2 des LWL hingegen geschützt im Trägerrohr 4.1 liegen. Durch die Ge staltung des Füllstandssensors mit einem halbkreisförmigen Steg 5.3, dessen im Scheitelpunkt 5.3.1 angelegte Tangente 5.3.2 im Einbauzustand des Sensors in etwa lotrecht zum Flüssigkeitsspiegel 2.1 verläuft, werden nun folgende erfindungswesentlichen funktionelle Vorteile erzielt:
Sinkt der Flüssigkeitsspiegel 2.1 ab - d. h. der Steg 5.3 taucht nicht mehr in die Flüssigkeit 2 ein -, so wird durch das Herausragen des halbkreisförmigen Steges 5.3 aus der Wandung 4.1.1 mit dem kleinen Abstand a in Ver bindung mit der viskosen Flüssigkeit auf Grund deren Ober flächenspannung und Adhäsion bewirkt, daß für ausreichend lange Zeit (Millisekundenbereich) noch ein dünner Flüssig keitsfilm auf dem LWL erhalten bleibt, welcher wiederum bewirkt, daß - im Gegensatz zu einer Tropfenbildung - kein Licht aus dem LWL ausgekoppelt wird, vielmehr die Reflexion des LWL an der Meßstelle erhöht wird, weil durch diesen Flüssigkeitsfilm kleine Oberflächenporositäten des LWL - die sonst als Streuzentren wirken und zu Lichtverlusten führen - ausgeglichen werden, was somit zu einem stärkeren Signal führt. Eine Tropfenbildung wird durch die lotrechte Lage des halbkreisförmigen Steges 5.3 - also durch eine solche Lage des Steges 5.3, daß dessen im Scheitelpunkt 5.3.1 angelegte Tangente 5.3.2 lotrecht verläuft - verhindert, da dadurch ein rasches Absinken und Ablaufen von Flüssigkeits tropfen sichergestellt ist. Ferner wird infolge der Lage des Steges beim wechselnden Absinken und Ansteigen der Flüssigkeit auf Grund der besseren Scherbewegung für eine hohe Selbstreinigung des LWL gesorgt, so daß die Signal empfindlichkeit des Sensors beeinträchtigende Ablagerungen weitestgehend weggespült werden.A level sensor designed in this way is now extremely simple and mechanically robust and insensitive to mechanical damage, since only the semicircular web 5.3 of the optical fiber protrudes beyond the wall 4.1.1 with the very small distance a , while the limbs 5.1 and 5.2 of the optical fiber are protected in the Carrier tube 4.1 lie. By designing the level sensor with a semicircular web 5.3 , the tangent 5.3.2 of which is created at apex 5.3.1 and runs approximately perpendicular to the liquid level 2.1 in the installed state of the sensor, the following functional advantages essential to the invention are now achieved:
If the liquid level 2.1 drops - that is, the web 5.3 is no longer immersed in the liquid 2 -, then the semicircular web 5.3 protrudes from the wall 4.1.1 with the small distance a in connection with the viscous liquid because of it Above surface tension and adhesion causes a thin liquid film remains on the fiber for a sufficiently long time (millisecond range), which in turn has the effect that - in contrast to a drop formation - no light is coupled out of the fiber, rather the reflection of the fiber is increased at the measuring point, because this liquid film compensates for small surface porosities in the optical fiber - which otherwise act as scattering centers and lead to light losses - which leads to a stronger signal. A drop formation is prevented by the vertical position of the semicircular web 5.3 - that is, by such a position of the web 5.3 that its tangent 5.3.2 created at apex 5.3.1 runs perpendicularly, since this ensures a rapid sinking and draining of liquid drops . Furthermore, due to the position of the web when changing the sinking and rising of the liquid due to the better shear movement for a high self-cleaning of the fiber optic, so that the signal sensitivity of the sensor impairing deposits are largely washed away.

Claims

1. Fiber-optic fill level sensor for sensing the fill level of viscous liquids in a container, with a U-shaped bend, provided with a cladding optical waveguide, in one leg of which light can be fed from an illumination device and via the other leg of which light can be coupled out into a light detector , wherein the jacket of the light waveguide is removed in its U-shaped bending area and the two legs through holes in a wall - with respect to this provided with seals - are such that the semicircular web of the U-shaped area connecting the two legs is little protrudes beyond the surface of the wall and can, depending on the fill level, be immersed in a liquid - in which case the light detector device emits a signal dependent on the fill level -, characterized in that the two bores ( 4.1.2, 4.1.3 ) are in the - in the operational state of the sensor ( 1 ) approximately perpendicular to the liquid it mirror ( 2.1 ) - wall ( 4.1.1 ) one above the other with an approximately the diameter ( 2 r ₁ ) of the semicircular web ( 5.3 ) corresponding distance - which corresponds approximately to 6 times the diameter of the optical waveguide ( 5 ) - and the two Legs ( 5.1, 5.2 ) are guided through the bores ( 4.1.2, 4.1.3 ) in such a way that a tangent ( 5.3.2 ) applied at the apex ( 5.3.1 ) of the semicircular web ( 5.3 ) is also approximately perpendicular to the liquid level ( 2.1 ) runs and from the wall ( 4.1.1 ) has a distance (a) less than or equal to the radius (r ₁ ) of the web ( 5.3 ), while the legs ( 5.1, 5.2 ) on the other - liquid-free - side of the wall ( 4.1.1 ) via a bend ( 5.4, 5.5 ), the radius (r ₂ , r ₃ ) of which is 8 to 15 times the diameter of the optical waveguide ( 5 ), are continued approximately parallel to the wall ( 4.1.1 ).

2. Fiber optic level sensor according to claim 1, characterized in that the wall ( 4.1.1 ) is part of a carrier ( 4 ) of the sensor ( 1 ), which is designed as a carrier tube ( 4.1 ) with an end plate ( 4.2 ), and that Bores ( 4.1.2, 4.1.3 ) are arranged in the wall ( 4.1.1 ) in the vicinity of the end plate ( 4.2 ).

3. Fiber optic level sensor according to claim 1, characterized in that the radius (r ₂ , r ₃ ) of the bend ( 5.4, 5.5 ) of the legs ( 5.1, 5.2 ) corresponds to 10 times the diameter of the optical waveguide.

4. Fiber-optic fill level sensor according to claim 1 or claim 2, characterized in that the sheathed legs ( 5.1, 5.2 ) of the optical waveguide ( 5 ) following the region of the bend ( 5.4, 5.5 ) still free from the sheath ( 5.6 ) via further seals ( 9 ) and for mechanical fixation through a partition ( 4.3 ) of the sensor carrier ( 4 ).

5. Fiber-optic fill level sensor according to claim 1, characterized in that the U-shaped bending area freed from the jacket ( 5.6 ) extends the optical waveguide ( 5 ) in the through the bores ( 4.1.2, 4.1.3 ) of the wall ( 4.1.1 ) guided portion is provided with a silver layer ( 7 ) on which the seals ( 8 ) come to rest.

6. Fiber optic fill level sensor according to claim 5, characterized in that the legs ( 5.1, 5.2 ) are also provided in the region of their bend ( 5.4, 5.5 ) up to the coated optical waveguide region with a silver layer ( 7 ).

7. Fiber optic level sensor according to claim 1, characterized in that the optical waveguide ( 5 ) consists of glass or quartz.

8. Fiber optic level sensor according to claim 1, characterized in that the seals ( 8, 9 ) are formed by an adhesive.