DE3706048A1 - Sonde fuer die bestimmung der treibstoffmenge in treibstofftanks - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Sonde für die Bestimmung der Treibstoffmenge in Treibstofftanks aufgrund von Kapazitäts­ änderungen mit mindestens zwei Elektroden.

Es ist bekannt, den Füllstand in Treibstofftanks zu messen, indem eine Sonde aus zwei konzentrischen Rohren verwendet wird, die metallisch oder metallisiert sind. Zwischen diesen beiden Rohren oder rohrförmigen Elektroden wird die elektrische Kapazität gemessen, z.B. mit Hilfe von Wechsel­ spannungen. Bei leerem Tank befindet sich zwischen den Elektroden Luft mit einer relativen Dielektrizitätskonstanten von im wesentlichen 1. Wird nun Kraftstoff eingefüllt, der eine größere Dielektrizitätskonstante hat, so ändert sich die Di­ elektrizitätskonstante in dem Bereich des aus den Elektroden gebildeten Kondensators, in dem sich Treibstoff befindet. Dadurch ändert sich die Gesamtkapazität des Kondensators. Aus dieser Kapazitätsänderung kann dann durch berechnete oder gemessene Eichkurven der Füllstand bestimmt werden.

Der Nachteil dieser konzentrischen Rohre besteht darin, daß sie wenig oder gar nicht flexibel sind. Da Kraftstofftanks normalerweise, um bestehende Räume im Fahrzeug, Flugzeug oder dergleichen auszunutzen, keine geraden Oberflächen und keine gerade, sondern eine gewundene oder sonstwie komplizierte Form haben, können einfache gerade Sonden dieser Art nicht in den Treibstofftank eingeführt werden.

Man kann selbstverständlich in solchen Fällen gekrümmte Sonden verwenden. Dies hat aber den Nachteil, daß Sonden mit genau der gewünschten Krümmung hergestellt werden müssen. Dabei sind aber nur gewisse Krümmungen möglich. Haben die Krümmungen sehr stark unregelmäßige Form, so kann möglicherweise die Sonde gar nicht mehr in den Treibstofftank hineingesteckt werden.

Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung einer Sonde der eingangs genannten Art, die auch in sehr stark unregel­ mäßig geformten Tanks verwendet werden kann und trotzdem eine genaue Messung des Füllstandes in Treibstofftanks erlaubt.

Die erfindungsgemäße Lösung besteht darin, daß die Elektroden schraubenlinienförmig von einem flexiblen Stab abstehen.

Die Sonde besteht also nicht mehr aus zwei mehr oder weniger starren Rohren, sondern einem flexiblen Stab, auf dem schraubenlinienförmige Elektroden angeordnet sind. Eine solche Anordnung läßt sich ohne weiteres biegen und damit der Form des Tanks anpassen.

Der Stab könnte z.B. mit schraubenlinienförmigen Nuten ver­ sehen sein, in die dann schraubenlinienförmig gewundene Elektroden so eingesetzt werden, daß sie vom Stab abstehen.

Wesentlich einfache ist aber die Herstellung, wenn die Elektroden an einem oder mehreren schraubenlinienförmigen Vorsprüngen des Stabes angeordnet sind. Insbesondere können die Elektroden dabei durch chemische Abscheidung, Verdampfung oder andere bekannte Verfahren auf die Vorsprünge aufgebracht werden. Die Bereiche der Sonde, die keine Elektrode tragen sollen, werden dann vorher durch Bekleben oder dergleichen abgedeckt, so daß die Elektroden nur an den erwünschten Orten der Sonde vorhanden sind.

Eine besonders große Kapazität zwischen den Elektroden erhält man, wenn jeder schraubenlinienförmige Vorsprung im Querschnitt im wesentlichen rechteckig ist und seine Breite in Achsenrichtung des Stabes wesentlich geringer ist als seine Höhe in Radialrichtung desselben. Auf diese Weise kann der die schraubenlinienförmigen Vorsprünge haltende Stab verhältnis­ mäßig dünn gehalten werden, so daß die Sonde leicht biegbar ist. Trotzdem stehen sich verhältnismäßig große Elektroden­ flächen mit entsprechend großer Kapazität gegenüber.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform sieht man einen sich um den gesamten Stab windenden schraubenlinienförmigen Vor­ sprung vor, bei dem auf jeder Seite eine schraubenlinienför­ mige Elektrode aufgebracht ist. Die zwischen den beiden Elektroden gemessene Kapazität setzt sich dann aus einem konstanten Anteil und einem variablen Anteil zusammen. Der konstante Anteil entspricht der Kapazität zwischen den beiden Elektrodenbereichen, die auf beiden Seiten des schrauben­ linienförmigen Vorsprungs angeordnet sind; diese Kapazität ändert sich bei Befüllung nicht. Der andere, veränderliche Anteil der Kapazität beruht auf der Kapazität von Elektroden­ bereichen, die auf benachbarten Vorsprüngen angeordnet sind. Zwischen diese Bereiche der Elektroden dringt bei Befüllung Treibstoff ein, so daß dieser Anteil die Bestimmung der Treib­ stoffmenge erlaubt.

Werden aber vorteilhafterweise zwei Vorsprünge vorgesehen, die wie eine zweigängige Schraubenlinie ineinander verschachtelt sind und die je eine Elektrode tragen, so wird der konstante Anteil der Kapazität sehr viel verkleinert, was die Messung erleichtert. Die Kapazität wird im wesentlichen nur noch durch Elektrodenbereiche bestimmt, zwischen denen sich Luft bzw. Treibstoff befindet.

Es können auch mehr als zwei Vorsprünge vorgesehen sein, die wie eine mehrgängige Schraubenlinie ineinander verschachtelt sind und die je eine Elektrode tragen. So könnten z.B. vier Vorsprünge, die wie eine viergängige Schraubenlinie angeordnet sind, vorgesehen sein. Jeweils einige dieser Vorsprünge werden dann für die Messung der Kapazität verbunden.

Die Sonde läßt sich besonders einfach herstellen, wenn Stab und schraubenlinienförmige Vorsprünge einstückig ausgebildet sind. Die Elektroden können dann anschließend durch die genannten chemischen Verfahren, Bedampfung und dergleichen, aufgebracht werden. Dabei bestehen der Stab und die schrauben­ linienförmigen Vorsprünge zweckmäßigerweise aus Kunststoff.

Die Sonde kann noch mit einer Oberflächenbeschichtung versehen sein, z.B. mit Polyurethanlack lackiert sein. Hierdurch kann insbesondere der Vorteil erreicht werden, daß Pilzbefall ver­ hindert wird und daß die Flüssigkeit von dieser Beschichtung abgestoßen wird, also keine Flüssigkeitstropfen bei Entleerung des Tanks zwischen den Elektroden verbleiben können, die das Meßergebnis dahingehend verfälschen, daß ein zu hoher Treib­ stoffvorrat angezeigt wird.

Damit die Sonde im Tank nicht vibriert, was ebenfalls zu Fehl­ messungen aufgrund von Kapazitätsänderungen führen könnte, kann die Sonde unter Vorspannung in den Treibstofftank eingebaut werden, also z.B. gekrümmt. Dies hat auch z.B. bei Hubschraubertanks den Vorteil, daß beim Abstürzen des Hub­ schraubers nicht die Gefahr besteht, daß eine gerade sich erstreckende Sonde bei Auftreten eines Stoßes auf der gegen­ überliegenden Seite den Tank durchsticht. Aufgrund der Krümmung würde die Sonde vielmehr in einem solchen Falle im Innern des Tanks zerbrechen.

Die Sonde kann aber auch auf wirkungsvolle Weise vor Vibrationen bewahrt werden, indem sie mit einer rohrförmigen Abdeckung versehen ist. Dabei kann insbesondere die rohr­ förmige Abdeckung flexibel gestaltet sein, z.B. schlauchförmig sein. Die Abdeckung kann dabei aus Metall bestehen oder metallisiert sein, um so zu verhindern, daß die Elektronik des Fahrzeuges oder Flugzeuges störende Signale von der Sonde abgegeben werden bzw. Fremdsignale von der Sonde aufgenommen werden, was die Messung stören könnte. Die Abdeckung hat selbstverständlich auch den weiteren Vorteil, daß sie Beschädigung der Sonde verhindert.

Abdeckung und Sonde können dabei mit ineinander eingreifenden Haltevorsprüngen/Ausnehmungen versehen sein, damit sich die Sonde innerhalb der Abdeckung nicht verschieben oder verdrehen kann.

Es hat sich als besonders zweckmäßig erwiesen, wenn der Außendurchmesser der Sonde ungefähr 20 bis 25 mm, der Stab­ durchmesser ungefähr 5 bis 10 mm und ihre Länge ungefähr 500 bis 1000 mm beträgt. Eine typische Kapazität einer solchen Sonde bewegt sich im Bereich von ungefähr 100 bis 150 pF. Als besonders vorteilhaft hat sich bei solchen Sonden die Her­ stellung von Elektroden mit Hilfe von Vakuumbedampfung mit Nickel erwiesen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand einer vorteilhaften Ausführungsform unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung beispielsweise beschrieben.

In der Figur ist eine Sonde teilweise im Schnitt gezeigt. Die Sonde weist einen zylindrischen Stab 1 auf, der mit einer zweigängigen Schraubenwindung oder Wendel versehen ist. Diese zweigänige Schraubenwindung besteht aus den schraubenlinien­ förmigen Vorsprüngen 2 und 3, die vorteilhafterweise einstückig mit dem Stab 1 aus flexiblem Material hergestellt sind.

Auf dem Vorsprung 2 ist eine Elektrode 4, auf dem Vorsprung 3 ist eine Elektrode 5 angeordnet. Die Elektroden 4 und 5 können durch Vakuumbedampfung mit Nickel erzeugt werden, nachdem vorher die Oberfläche des Stabes 1 abgedeckt ist, so daß nur die Vorsprünge 2 und 3 metallisiert werden. Die Elektroden 4 und 5 sind durch Leitungen 6 bzw. 7 mit elektronischen Schaltungen für die Messung der Kapazität und die Treibstoffanzeige verbunden.

Die Sonde ist von einer rohrförmigen Abdeckung 8 z.B. aus flexiblem Material in Form eines Schlauches versehen. Diese Abdeckung 8 ist außen noch mit einer metallischen Schicht 9 versehen, um zu verhindern, daß elektrische Störsignale von der Sonde aufgefangen werden oder abgegeben werden können. Die Abdeckung 8 weist noch Vorsprünge 10 auf, die mit entsprechen­ den Ausnehmungen 11 in den schraubenlinienförmigen Vorsprüngen 2, 3 zusammenwirken, damit sich die Sonde 1, 2, 3 nicht innerhalb der Abdeckung 8 verdrehen kann. Die Elektroden 4, 5 oder die ganze Sonde können noch mit einer nicht gezeigten Beschichtung z.B. aus Polyurethanlack versehen sein.

Claims (16)

1. Sonde für die Bestimmung der Treibstoffmenge in Treib­ stofftanks aufgrund von Kapazitätsänderungen mit min­ destens zwei Elektroden, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden (4, 5) schraubenlinienförming von einem flexiblen Stab (1) abstehen.

2. Sonde nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden (4, 5) an einem oder mehreren schraubenlinien­ förmigen Vorsprüngen (2, 3) des Stabes (1) angeordnet sind.

3. Sonde nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeder schraubenlinienförmige Vorsprung (2, 3) im Querschnitt im wesentlichen rechteckig ist und seine Breite in Achsen­ richtung des Stabes (1) wesentlich geringer ist als seine Höhe in Radialrichtung desselben.

4. Sonde nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein schraubenlinienförmiger Vorsprung (2, 3) vorgesehen ist und auf jeder Seite desselben eine schraubenlinien­ förmige Elektrode (4, 5) aufweist.

5. Sonde nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Vorsprünge (2, 3) vorgesehen sind, die wie eine zweigängige Schraubenlinie ineinander verschachtelt sind und die je eine Elektrode (4, 5) tragen.

6. Sonde nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß mehr als zwei Vorsprünge (2, 3) vorgesehen sind, die wie eine mehrgängige Schraubenlinie ineinander verschachtelt sind und die je eine Elektrode (4, 5) tragen.

7. Sonde nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß Stab (1) und schraubenlinienförmige Vor­ sprünge (2, 3) einstückig ausgebildet sind.

8. Sonde nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß Stab (1) und schraubenlinienförmige Vor­ sprünge (2, 3) aus Kunststoff bestehen.

9. Sonde nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß sie mit einer Oberflächenbeschichtung versehen ist.

10. Sonde nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß sie mit Polyurethanlack lackiert ist.

11. Sonde nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß sie mit einer rohrförmigen Abdeckung (8) versehen ist.

12. Sonde nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die rohrförmige Abdeckung (8) flexibel ist.

13. Sonde nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckung (8) aus Metall besteht.

14. Sonde nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckung (8) metallisiert ist.

15. Sonde nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekenn­ zeichnet, daß sie und die Abdeckung (8) mit ineinander eingreifenden Haltevorsprüngen/ausnehmungen (10, 11) versehen sind.

16. Sonde nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekenn­ zeichnet, daß ihr Außendurchmesser 20-25 mm, der Stab­ durchmesser 5-10 mm und ihre Länge 500-1000 mm beträgt.