DE3703629A1

DE3703629A1 - Fluid level indicator

Info

Publication number: DE3703629A1
Application number: DE19873703629
Authority: DE
Inventors: Peter Dr Ing Knoll; Franz Pachner
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1987-02-06
Filing date: 1987-02-06
Publication date: 1988-08-18
Anticipated expiration: 2007-02-07
Also published as: IT8819248A0; IT1216729B; FR2610720A1; DE3703629C2; FR2610720B1

Abstract

In a fluid level indicator (10), two fibre optic lines (13, 14) are arranged as closely next to one another as possible. The lines (13, 14) do not have any protective coating (15) in this area. One line (13) is connected to a radiation source (16) and the other line (14) is connected to a radiation receiver (17). If the fluid (11) has a refractive index nF > 1, radiation can be extracted from a line (13) in the immersed state and pass into the other line (14). As a function of the level of the fluid, a different quantity of radiation is detected at the receiver (17). With the aid of the fluid indicator (10) continuous monitoring of the level of the fluid is possible. <IMAGE>

Description

State of the art

Die Erfindung geht aus von einem Füllstandsanzeiger für Flüssigkei ten nach der Gattung des Anspruchs 1. Bei einem derartigen bekannten Füllstandsanzeiger weist der Lichtleiter an seiner Mantelfläche meh rere nach außen weisende Erhöhungen auf. An diesen Erhöhungen kann Licht aus dem Lichtleiter austreten, sobald die jeweilige Erhöhung in die Flüssigkeit eintaucht. Je mehr Erhöhungen sich in der Flüs sigkeit befinden, desto mehr Licht wird ausgekoppelt und desto weniger Licht gelangt zum Empfänger. Dieser Füllstandsanzeiger hat aber den Nachteil, daß nur bestimmte, abhängig von der Anzahl der Erhöhungen vorgegebene Füllstände detektiert werden können. Es ist deshalb nur eine quasidigitale Überwachung eines Flüssigkeitstandes möglich.The invention is based on a level indicator for liquids ten according to the preamble of claim 1. In such a known The light guide has fill level indicators on its outer surface outward increases. At these increases can Light emerge from the light guide as soon as the respective increase immersed in the liquid. The more increases are in the rivers the more light is emitted and the more less light reaches the receiver. This level indicator has but the disadvantage that only certain, depending on the number of Predetermined fill levels can be detected. It is therefore only a quasi-digital monitoring of a liquid level possible.

Advantages of the invention

Der erfindungsgemäße Füllstandsanzeiger mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß der Füllstandsanzeiger kontinuierlich und ohne Zwischenschritte die Pe gelhöhe einer Flüssigkeit bestimmt. Es kann jede beliebige Füll standshöhe detektiert werden. Der Aufbau des Füllstandsanzeigers ist besonders einfach. Es können preisgünstige Standardbauteile verwen det werden. Die Lichtleiter sind nahezu beliebigen Behälterformen anpaßbar, da die Lichtleiter mit großem Radius biegbar sind, und dadurch sich das Meßergebnis durch ausgekoppelte Strahlung nur ge ringfügig verändert. Je mehr Flüssigkeit sich in einem Behälter be findet, desto größer ist die Lichtmenge am Empfänger. Die Lichtmenge geht also konform mit der Füllstandshöhe und vereinfacht dadurch die Auswertung.The level indicator according to the invention with the characteristic Features of the main claim has the advantage that the Level indicator continuously and without intermediate steps gel height of a liquid determined. It can be any fill stand height can be detected. The structure of the level indicator is particularly easy. Inexpensive standard components can be used be det. The light guides are almost any container shape adaptable, since the light guides can be bent with a large radius, and thereby the measurement result by coupled radiation ge only changed slightly. The more liquid there is in a container finds, the greater the amount of light at the receiver. The amount of light goes compliant with the level and thereby simplifies Evaluation.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vor teilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Merkmale möglich.The measures listed in the subclaims provide for partial training and improvements in the main claim specified features possible.

Insbesondere durch die Ausbildung des Leiters nach Anspruch 5 ist es möglich, bei stark schwappenden Flüssigkeiten zu messen, d.h. bei Flüssigkeiten, deren Flüssigkeitspegel sich ständig schnell verän dert, wobei aber die gesamte Flüssigkeitsmenge praktisch konstant bleibt. Durch die besondere Ausbildung ist eine Art Integration über die sich ändernden Flüssigkeitsstände möglich.In particular, by the formation of the conductor according to claim 5 possible to measure with heavily sloshing liquids, i.e. at Liquids whose fluid levels are constantly changing rapidly changes, but the total amount of liquid is practically constant remains. The special training is a kind of integration the changing liquid levels possible.

drawing

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung darge stellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigenAn embodiment of the invention is shown in the drawing represents and explained in more detail in the following description. It demonstrate

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Lichtleiter und einen Flüssigkeitsbehälter und die Fig. 2 bis 4 je eine Abwandlung des Lichtleiters. Fig. 1 shows a longitudinal section through a light guide and a liquid container and FIGS. 2 to 4 each a modification of the light guide.

Description of the embodiment

In Fig. 1 ist mit 10 ein Füllstandsanzeiger bezeichnet, mit dessen Hilfe die Höhe einer Flüssigkeit 11 in einem Behälter 12 bestimmt werden kann. Der Füllstandsanzeiger 10 besteht aus zwei faserop tischen Leitersträngen 13, 14, die direkt nebeneinander angeordnet sind. Im Bereich, in dem sich die beiden Leiterstränge 13, 14 gegen überstehen, weisen die Leiter keinen Schutzmantel 15 auf. Dieser Mantel 15 dient insbesondere im Anfangsbereich der Leiterstränge 13, 14 dazu, um die Leiterstränge vor mechanischen Verletzungen oder dem Angriff durch aggressive Medien zu schützen. Ferner verhindert er auch den Austritt der eingekoppelten Strahlung. Der Bereich mit dem Schutzmantel 15 soll bei normalem Gebrauch nicht in die Flüssigkeit eintauchen.In Fig. 1, 10 denotes a level indicator, with the aid of which the height of a liquid 11 in a container 12 can be determined. The level indicator 10 consists of two fiber optic conductor strands 13 , 14 which are arranged directly next to each other. In the area in which the two conductor strands 13 , 14 face each other, the conductors have no protective jacket 15 . This jacket 15 is used in particular in the initial region of the conductor strands 13 , 14 in order to protect the conductor strands from mechanical injuries or the attack by aggressive media. It also prevents the launched radiation from escaping. The area with the protective jacket 15 should not be immersed in the liquid during normal use.

Die Strahlung wird durch eine Strahlungsquelle 16 in den Leiter strang 13 eingespeist und durch einen Strahlungsempfänger 17 am Ende des Leiterstrangs 14 detektiert. Als Strahlungsquelle 16 wird eine im infraroten oder im sichtbaren Licht emittierende Lumineszenzdiode (LED) verwendet. Falls die Enden der beiden Leiterstränge 13, 14 nahe genug beieinander angeordnet sind, kann auch ein sogenannter Reflexlichtsensor verwendet werden.The radiation is fed through a radiation source 16 into the conductor strand 13 and detected by a radiation receiver 17 at the end of the conductor strand 14 . A luminescence diode (LED) emitting in infrared or visible light is used as radiation source 16 . If the ends of the two conductor strands 13 , 14 are arranged close enough to one another, a so-called reflected light sensor can also be used.

Ferner befindet sich an den in die Flüssigkeit 11 ragenden Enden 18, 19 beider Leiterstränge 13, 14 eine reflektierende Schicht 20. Diese Schicht 20 kann z.B. ein Spiegel sein, um die Verluste an optischer Strahlung möglichst gering zu halten. Die Schicht 20 kann getrennt für jedes Ende 18, 19 oder gemeinsam ausgebildet sein.Furthermore, there is a reflective layer 20 at the ends 18 , 19 of both conductor strands 13 , 14 projecting into the liquid 11 . This layer 20 can be a mirror, for example, in order to keep the losses of optical radiation as low as possible. Layer 20 may be formed separately for each end 18 , 19 or together.

Befindet sich der Füllstandsanzeiger 10 außerhalb der Flüssigkeit 11, so kann keine in den Leiterstrang 13 eingekoppelte Strahlung den Leiterstrang 13 verlassen und in den Leiterstrang 14 und somit zum Empfänger 17 gelangen. Die die Leiterstränge 13, 14 umgebende Luft hat die Brechzahl n _L=1, die wie ein den Leiter umgebender Mantel wirkt und einen Austritt der Strahlung verhindert.The level indicator 10 is located outside of the fluid 11, so no power coupled into the conductor strand 13 radiation can leave the wire bundle 13 and pass into the conductor strand 14, and thus to the receiver 17th The air surrounding the conductor strands 13 , 14 has a refractive index n _L = 1, which acts like a jacket surrounding the conductor and prevents the radiation from escaping.

Sobald der Flüssigkeitsanzeiger 10 in die Flüssigkeit eintaucht, ändert sich die Brechzahl des die Leiterstränge 13, 14 umgebenden Mediums. Hat die Flüssigkeit 11 eine Brechzahl von n _F<1 kann die eingespeiste Strahlung teilweise durch die Flüssigkeit aus dem Lei terstrang 13 austreten und in den Leiterstrang 14 eingekoppelt wer den. Je tiefer somit der Flüssigkeitsanzeiger 10 in die Flüssigkeit eintaucht, desto mehr Strahlung kann in den Leiterstrang 13 gelan gen, da die die Strahlung auskoppelnden Oberflächenbereiche des Lei terstrangs 13 bzw. 14 größer werden. Die am Empfänger 17 ankommende Strahlungsmenge ist somit ein Maß für die Höhe des Flüssigkeits stands.As soon as the liquid indicator 10 is immersed in the liquid, the refractive index of the medium surrounding the conductor strands 13 , 14 changes. If the liquid 11 has a refractive index of n _F <1, the radiation that is fed in can partially escape through the liquid from the conductor strand 13 and be coupled into the conductor strand 14 . Thus, the deeper the liquid indicator 10 dips into the liquid, the more radiation can pass into the conductor strand 13 since the surface regions of the conductor strand 13 and 14 which couple out the radiation become larger. The amount of radiation arriving at the receiver 17 is thus a measure of the level of the liquid.

Es ist aber auch möglich, daß zwischen den beiden Leitern ein gerin ger Abstand besteht, in der sich die Flüssigkeit 11 befindet. Dabei ist aber darauf zu achten, daß der Abstand zwischen den beiden Lei tersträngen möglichst gering ist, da dadurch der Meßeffekt größer und besser ist. Dabei ist es aber nur notwendig, den Schutzmantel 15 auf der dem anderen Leiterstrang zugewandten Seite zu entfernen.But it is also possible that there is a small distance between the two conductors in which the liquid 11 is located. However, it should be ensured that the distance between the two conductor strands is as small as possible, since this makes the measuring effect larger and better. However, it is only necessary to remove the protective sheath 15 on the side facing the other conductor strand.

Statt mit nur zwei Leitersträngen können, wie in Fig. 2 darge stellt, auch zwei Bündel mit mehreren faseroptischen Leitersträngen 24 einander gegenüber angeordnet sein. Hier können die Bündel auf den einander abgewandten Seiten zusätzlich noch einen Schutzmantel aufweisen.Instead of having only two conductor strands, as shown in FIG. 2, two bundles with a plurality of fiber-optic conductor strands 24 can also be arranged opposite one another. Here, the bundles can additionally have a protective jacket on the sides facing away from one another.

Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 sind die faseroptischen Leiter als zwei Halbschalen 27, 28 eines Lichtleiterrohrs ausgebildet. Zwi schen den beiden Halbschalen 27, 28 muß sich ein geringer Abstand "d" befinden, damit die Flüssigkeit 11 auch ins Innere des Lichtlei terrohrs eindringen kann. Nur dadurch ist eine Auskopplung der in die eine Halbschale 27 eingespeiste Strahlung und eine Einkopplung in die andere Halbschale 28 möglich.In the exemplary embodiment according to FIG. 3, the fiber-optic conductors are designed as two half-shells 27 , 28 of an optical fiber tube. Between the two half-shells 27 , 28 there must be a small distance "d" so that the liquid 11 can penetrate into the interior of the Lichtlei terrohrs. This is the only way to decouple the radiation fed into one half-shell 27 and to couple it into the other half-shell 28 .

Besonders vorteilhaft ist die in Fig. 4 dargestellte konzentrische Anordnung aus einem Leiterrohr 30 und einem darin befindlichen Lei terstab 31. Damit die Flüssigkeit in den Zwischenraum 32 zwischen dem Leiterrohr 30 und dem Leiterstab 31 gelangen kann, sind Aus- und Einströmöffnungen vorgesehen. Durch besonders enge Dimensionierung dieser Öffnungen bzw. des Zwischenraums 32 ist eine integrierende Messung bei sich rasch ändernden Flüssigkeitsoberflächen möglich. Falls die Flüssigkeit 11 schwappt und sich der Flüssigkeitsstand ständig schnell bei aber nahezu gleichbleibender Flüssigkeitsmenge verändert, ist bei herkömmlich bekannten Lösungen keine genaue Mes sung möglich. Durch entsprechende enge Dimensionierung verändert sich der Flüssigkeitspegel im Zwischenraum 32 nicht so rasch, wie in der Umgebung des Füllstandsanzeigers. Er bestimmt also immer einen Mittelwert, der unabhängig von den raschen zeitlichen Änderungen der Flüssigkeitsoberfläche ist.The concentric arrangement shown in FIG. 4, consisting of a conductor tube 30 and a conductor rod 31 located therein, is particularly advantageous. Outflow and inflow openings are provided so that the liquid can get into the intermediate space 32 between the conductor tube 30 and the conductor rod 31 . Due to the particularly narrow dimensioning of these openings or the intermediate space 32 , an integrating measurement is possible with rapidly changing liquid surfaces. If the liquid spills 11 and the fluid level is constantly changing fast in but almost constant amount of liquid in conventionally known solutions no exact Mes is sung possible. The liquid level in the intermediate space 32 does not change as quickly as in the vicinity of the level indicator due to the correspondingly narrow dimensions. It therefore always determines an average value that is independent of the rapid changes in the surface of the liquid over time.

Claims

1. Level indicator ( 10 ) for liquids ( 11 ) with a in a container ( 12 ) substantially from top to bottom extend the fiber optic conductor ( 13 , 14 ), which is provided with a radiation transmitter ( 16 ), so that from the Receiver beam amount the filling level can be read, characterized in that the fiber optic table consists of at least two strands ( 13 , 14 ) which are arranged as close as possible to one another, that the strands have no protective jacket ( 15 ) at least in this area and a first strand ( 13 ) the radiation transmitter ( 16 ) and another strand ( 14 ) the radiation receiver ( 17 ).

2. Level indicator according to claim 1, characterized in that the strands ( 13 , 14 ) are arranged directly on one another.

3. Level indicator according to claim 1, characterized in that a plurality of strands ( 24 ) are combined to form a bundle and the bundles are arranged close to one another.

4. Level indicator according to claim 1, characterized in that the strands are designed as half-shells ( 27 , 28 ) and there is a small distance between the half-shells ( 27 , 28 ).

5. Level indicator according to claim 1, characterized in that a first strand is designed as a conductor tube ( 30 ) and a two-th strand is a conductor rod ( 31 ) and that the conductor tube ( 30 ) has a plurality of inlet and outlet openings.

6. Level indicator according to one of claims 1 to 5, characterized in that the strands at their ends in the liquid ( 11 ) have a radiation-reflecting layer ( 20 ).

7. Level indicator according to one of claims 1 to 6, characterized in that the radiation transmitter ( 16 ) is a luminescent diode (LED) emitting in the infrared or in the visible range.