DE3707385A1

DE3707385A1 - Fuellstandsmessvorrichtung

Info

Publication number: DE3707385A1
Application number: DE19873707385
Authority: DE
Inventors: Guenter Gerlch; Peter Hauler; Walter Jansche; Peter Dipl Phys Rapps; Erich Dipl Ing Dr Zabler
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1987-03-07
Filing date: 1987-03-07
Publication date: 1988-09-15
Also published as: WO1988007175A1

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung zur Messung der Füll höhe einer in einem Behälter befindlichen Flüssigkeit nach der Gat tung des Anspruchs 1 oder des Anspruchs 2. Es ist allgemein bekann ter Stand der Technik, diese Messung mit einer Ultraschallentfer nungsmeßvorrichtung durchzuführen. Ein Ultraschallerzeuger strahlt Schallwellen in Richtung auf die Flüssigkeit ab. Die an der Ober fläche der Flüssigkeit reflektierten Schallwellen werden von einem Ultraschallaufnehmer empfangen. Wenn die Ultraschallanlage in fester räumlicher Beziehung zum Behälter steht, kann aus einer Laufzeitmes sung des Ultraschallsignals auf die Füllhöhe der Flüssigkeit im Be hälter geschlossen werden.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Messung der Füllhöhe einer in einem Behälter befindlichen Flüssigkeit hat demgegenüber den Vor teil, daß das Meßverfahren unabhängig von der Behälterform ist.

In einem ersten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrich tung sind erste, mit einem Schallwellenerzeuger verbundene, und zweite, mit einem Schallwellenaufnehmer verbundene, schalleitende Mittel vorgesehen, die in die Flüssigkeit eingetaucht sind.

In einem zweiten und dritten Ausführungsbeispiel der erfindungs gemäßen Vorrichtung sind mit dem Schallwellenerzeuger und mit dem Schallwellenaufnehmer verbundene, durch die Flüssigkeit führende, schalleitende Mittel vorgesehen.

In beiden Ausführungsbeispielen findet eine Schallwellenleitung über die Flüssigkeit zwischen den in die Flüssigkeit eingetauchten Be reichen der Schalleiter statt. Im zweiten und dritten Ausführungs beispiel ist dieser Schalleitung noch die Schalleitung im Schallei ter selbst überlagert. In allen Ausführungsbeispielen tritt eine Laufzeit- oder Phasendifferenz zwischen dem erzeugten und aufgenom menen Schallsignal auf, die in einer Auswerteschaltung ermittelt wird. Diese Differenz ist ein Maß für die Füllstandshöhe der Flüs sigkeit im Behälter, wobei die Behälterform nahezu keinen Einfluß mehr auf das Meßergebnis hat.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführen Maßnahmen sind vorteil hafte Weiterbildungen und Verbesserungen der in den beiden Ansprü chen 1 und 2 angegebenen Vorrichtung möglich. Eine Spreizung des Meßbereichs ergibt sich, wenn die Schalleiter wenigstens in dem in der Flüssigkeit liegenden Bereich eine Wendelung aufweisen. Vorzugs weise ist diese Wendelung in der Bodennähe des Behälters zur genauen Erfassung der Restflüssigkeit vorgesehen.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist besonders geeignet zur Messung der Füllstandshöhe der Flüssigkeit in einem Kraftstofftank eines Kraftfahrzeuges.

Weitere Einzelheiten und vorteilhafte Weiterbildungen der erfin dungsgemäßen Vorrichtung ergeben sich aus weiteren Unteransprüchen.

Zeichnung

Fig. 1 zeigt ein erstes, Fig. 2 zeigt ein zweites und Fig. 3 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vor richtung.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Fig. 1 zeigt eine in einem Behälter 10 befindliche Flüssigkeit 11, deren Füllhöhe zu messen ist. In die Flüssigkeit 11 sind ein erster und zweiter Schalleiter 12, 13 mit einem Abstand voneinander einge taucht. Der erste Schalleiter 12 ist mit einem außerhalb der Flüs sigkeit 11 angeordneten Schallwellenerzeuger 14 verbunden. Der zwei te Schalleiter 13 ist mit einem außerhalb der Flüssigkeit 11 ange ordneten Schallwellenaufnehmer 15 verbunden. Der in die Flüssigkeit 11 ragende Teil des ersten Schalleiters 12 trägt die Bezugszahl 16 und der des zweiten Schalleiters 13 die Bezugszahl 17. Der zwischen dem ersten und zweiten Schalleiter 12, 13 liegende Bereich in der Flüssigkeit 11 ist mit der Bezugszahl 18 versehen. Eingezeichnet ist eine erste Füllhöhe 19 sowie eine geringere Füllhöhe 20, die strich liniert eingetragen ist. Es ist ein Generator 21 vorgesehen, der ein Signal sowohl an den Schallwellenerzeuger 14 als auch an eine Aus werteeinrichtung 22 abgibt. Die Auswerteeinrichtung 22 ist weiterhin mit dem Schallwellenaufnehmer 15 und noch mit einer Anzeigeeinrich tung 23 verbunden.

Fig. 2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Diejenigen Teile der Fig. 2, die mit den in Fig. 1 gezeigten Teilen übereinstimmen, tragen in der Fig. 2 dieselben Be zugszahlen wie in Fig. 1. Der Unterschied zwischen der Vorrichtung gemäß Fig. 1 und der gemäß Fig. 2 besteht in der unterschiedlichen Ausgestaltung der Schalleiter. Es ist ein durchgehender, in die Flüssigkeit 11 ragender Schalleiter 30 vorgesehen, der den außerhalb der Flüssigkeit 11 angeordneten Schallwellenerzeuger 14 mit dem ebenfalls außerhalb der Flüssigkeit 11 angeordneten Schallwellenauf nehmer 15 verbindet. Im bodennahen Bereich 31 des Behälters 10 weist der Schalleiter 30 eine Wendelung 32 auf. Der in der Flüssigkeit 11 liegende Bereich des Schalleiters 30 trägt die Bezugszahl 33. Die übrige Vorrichtung stimmt mit der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung überein.

Fig. 3 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Diejenigen Teile der Fig. 3, die mit den in Fig. 2 gezeigten Teilen übereinstimmen, tragen dieselben Bezugszahlen wie in Fig. 2. Der Unterschied zwischen der Vorrichtung gemäß Fig. 2 und der gemäß Fig. 3 besteht in der unterschiedlichen Ausgestal tung der Wendelung 34. Die Wendelung 34 ist derart ausgeführt, daß der Schalleiter 30 nach Art einer Doppelwendel in die Flüssigkeit 11 eintaucht. Die übrige Vorrichtung stimmt mit der in Fig. 2 gezeig ten Vorrichtung überein.

Die Vorrichtung gemäß Fig. 1 arbeitet folgendermaßen:

Der Generator 21 erzeugt ein, vorzugsweise im Ultraschallbereich liegendes Signal, das der Schallwellenerzeuger in Schwingungen um setzt, die über den ersten Schalleiter 12 in die Flüssgikeit 11 ge leitet werden. Der in die Flüssigkeit 11 ragende Teil 16 des ersten Schalleiters 12 überträgt die Schwingung auf die Flüssigkeit 11. Im Bereich 18 findet eine Schalleitung zwischen dem in die Flüssigkeit 11 ragenden Bereich 16 des ersten Schalleiters 12 und dem in die Flüssigkeit 11 ragenden Teil 17 des zweiten Schalleiters 12 statt. Der Schallwellenaufnehmer 15 setzt die empfangenen Schallwellen in ein elektrisches Signal um, das, ebenso wie das ursprüngliche, vom Generator 21 abgegebene Signal, der Auswerteeinrichtung 22 zugeführt wird. In der Auswerteeinrichtung 22 wird eine Phasen- oder Laufzeit differenz zwischen dem ursprünglichen und dem empfangenen Signal er mittelt, die geeignet umgeformt, und in der Anzeigeeinrichtung 23 als Maß für die Füllhöhe der Flüssigkeit 11 im Behälter 10 ange zeigt wird. Die Phasen- bzw. Laufzeitdifferenz ist geringer, wenn sich die Flüssigkeit 11 bei der ersten Füllhöhe 19 befindet und ent sprechend größer, wenn sie bei der geringeren Füllhöhe 20 liegt. Der erste und zweite Schalleiter 12 ist vorzugsweise drahtförmig ausge bildet. In den in die Flüssigkeit 11 ragenden Bereichen 16, 17 der beiden Schalleiter 12, 13 kann auch eine flächenartige Ausbildung der beiden Schalleiter 12, 13 vorgesehen sein. Eine Wendelung eines der beide Schalleiter 12, 13 oder beider Schalleiter 12, 13 in be stimmten Bereichen in der Flüssigkeit 11 führt zu einer Spreizung des Meßbereichs.

Die Ausführungsbeispiele gemäß den Fig. 2 und 3 arbeiten folgen dermaßen:

Die vom Schallwellenerzeuger 14 ausgehende Schallwelle gelangt über den durch die Flüssigkeit 11 führenden Schalleiter 30 auf den Schallwellenaufnehmer 15. Dieser Schallschwingung wird eine zweite, zwischen den in der Flüssigkeit 11 liegenden Bereichen 33 des Schalleiters 30 stattfindende Schalleitung überlagert, wobei sich je nach Flüssigkeitshöhe die Phasenlage der durch die Flüssigkeit 11 übertragenen Schwingung, bezogen auf das ursprüngliche Signal, ver ändert. Diese Phasen- oder Laufzeitänderung wird in der schon be schriebenen Weise in der Auswerteeinrichtung 22 ermittelt und mit der Anzeigeeinrichtung 23 in geeigneter Weise als Maß für die Füll höhe der Flüssigkeit im Behälter 10 angezeigt. In Fig. 2 weist der Schalleiter 30 im bodennahen Bereich 31 des Behälters 10 eine Wen delung 32 auf. Mit dieser Wendelung ergibt sich eine Spreizung des Meßbereichs bei der Füllstandsmessung der Restflüssigkeit. In Fig. 3 weist der Schalleiter 30 ebenfalls eine Wendelung 34 auf. Diese Wendelung erstreckt sich in vertikaler Richtung in der Flüssigkeit 11. Die in Fig. 3 gezeigte Wendelung 34 ist derart ausgeführt, daß der mit dem Schallwellenerzeuger 14 verbundene, in die Flüssigkeit 11 hineinführende Teil des Schalleiters und der, mit dem Schallwel lenaufnehmer 15 verbundene, aus der Flüssigkeit 11 herausführende Teil des Schalleiters, parallel zueinander mit einem bestimmten Ab stand gewendelt sind. Mit der Wendelung 34 ergibt sich eine Sprei zung des Meßbereichs in vertikaler Richtung, die in einer konkreten Anwendung, vorzugsweise in einem bestimmten Niveaubereich der Flüs sigkeit 11 ausgebildet ist.

In einem weiteren Ausführungsbeispiel, das weitgehend mit dem in Fig. 3 gezeigten Ausführungsbeispiel übereinstimmt, ist der Schal leiter 30 in zwei Teile 12, 13 nach Fig. 1 aufgeteilt. Der Schal leiter 30 nach Fig. 3 ist dazu beispielsweise im bodennahen Bereich 31 des Behälters 10 durchtrennt, so daß zwei Teile 12, 13 entstehen.

Die Spreizung des Meßbereichs bei der Messung der Füllhöhe der Rest flüssigkeit ist vorteilhaft, wenn die erfindungsgemäße Vorrichtung beispielsweise als Füllstandsanzeige für den Kraftstoff im Tank ei nes Kraftfahrzeugs verwendet wird.

Claims

1. Vorrichtung zur Messung der Füllhöhe einer in einem Behälter be findlichen Flüssigkeit, mit wenigstens einem Schallwellenerzeuger und mit wenigstens einem Schallwellenaufnehmer, mit einer Auswerte einrichtung zum Erfassen einer Laufzeitdifferenz zwischen der er zeugten und deraufgenommenen Schallwelle, dadurch gekennzeichnet, daß erste, mit dem Schallwellenerzeuger (14) verbundene, und zweite, mit dem Schallwellenaufnehmer (15) verbundene, in die Flüssigkeit (11) ragende, schalleitende Mittel (12, 13) vorgesehen sind.

2. Vorrichtung zur Messung der Füllhöhe einer in einem Behälter be findlichen Flüssigkeit, mit wenigstens einem Schallwellenerzeuger und mit wenigstens einem Schallwellenaufnehmer, mit einer Auswerte einrichtung zum Erfassen einer Laufzeitdifferenz zwischen einer er zeugten und der aufgenommenen Schallwelle, dadurch gekennzeichnet, daß in die Flüssigkeit (11) ragende, schalleitende Mittel (30) vor gesehen sind, die mit dem Schallwellenerzeuger (14) und mit dem Schallwellenaufnehmer (15) verbunden sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die schalleitenden Mittel (12, 13, 30) drahtförmig ausgebildet sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die schalleitenden Mittel (12, 13, 30) wenigstens in den in die Flüssigkeit (11) ragenden Bereichen (16, 17, 33) flächig ausgebildet sind.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, daß in einem in der Flüssigkeit (11) liegenden Bereich der schalleitenden Mittel (12, 13, 30) eine Wendelung (32, 34) vor gesehen ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Wen delung (32) im bodennahen Bereich (31) des Behälters (10) angeordnet ist.

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeich net durch die Verwendung als Füllstandsanzeige für einen Kraft stofftank eines Kraftfahrzeugs.