ITTO990783A1 - Dispositivo sensore capacitivo del livello di un liquido dielettrico - Google Patents

Description

DESCRIZIONE dell'invenzione industriale dal titolo: "Dispositivo sensore capacitivo del livello di un liquido dielettrico"

DESCRIZIONE

La presente invenzione riguarda un dispositivo sensore capacitivo del livello di un liquido dielettrico, in particolare del carburante nel serbatoio di un veicolo.

Lo scopo della presente invenzione è di realizzare un dispositivo sensore capacitivo di livello contraddistinto da una buona precisione di misura al variare delle caratteristiche dielettriche del liquido e di altri parametri suscettibili di modificare la geometria del dispositivo.

Questo ed altri scopo vengono realizzati secondo l'invenzione con un dispositivo sensore capacitivo di livello le cui caratteristiche salienti sono definite nell'annessa rivendicazione 1.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi dell'invenzione appariranno dalla descrizione dettagliata che segue, effettuata a puro titolo di esempio non limitativo, con riferimento ai disegni allegati, nei quali:

la figura 1 è una vista in pianta dall'alto di un dispositivo sensore capacitivo di livello secondo l'invenzione; e

le figure da 2 a 4 sono viste sezionate rispettivamente secondo le linee II-II, III-III e IV-IV della figura 1.

Nei disegni un dispositivo sensore capacitivo di livello secondo l'invenzione è complessivamente indicato con 1.

Nella realizzazione illustrata, il dispositivo sensore 1 comprende un elemento di estremità superiore 2 ed un elemento di estremità inferiore 3, realizzati ad esempio di materia plastica stampata.

Nella realizzazione illustrata, fra gli elementi di estremità 2 e 3 del dispositivo si estendono tre condensatori elettrici, rispettivamente indicati con Cl, C2 e C3.

Il condensatore Cl, nel seguito definito condensatore di misura, comprende una coppia di armature metalliche cilindriche coassiali 4 e 5, rispettivamente interna ed esterna (figura 3).

Nella realizzazione illustrata l'armatura interna 4 del condensatore di misura CI protrude superiormente oltre il bordo dell'armatura esterna 5, per i motivi che verranno descritti nel seguito.

Le estremità dell'armatura interna 4 sono chiuse a tenuta, rispettivamente dall'elemento di estremità superiore 2 e dall'elemento di estremità inferiore 3. La regione interna a tale armatura 4 è vuota.

Fra le armature 4 e 5 è definita un'intercapedine anulare 6, mantenuta operativamente in condizione di comunicazione idraulica ed aerea con la regione interna al serbatoio T cui il dispositivo sensore 1 è associato. Nelle figure da 2 a 4 il serbatoio T è solo parzialmente illustrato. In particolare di tale serbatoio è rappresentata una porzione della parete superiore W, ad una cui apertura 7 è connesso a tenuta l'elemento di estremità superiore 2 del dispositivo sensore di livello.

Come si vede nella figura 3, attraverso un passaggio 9 realizzato nell'elemento di estremità superiore 2 l 'intercapedine 6 del condensatore di misura CI comunica con la regione 8 sovrastante il livello L del liquido nel serbatoio T. Inferiormente, l'intercapedine 6 comunica con la parte inferiore della regione interna al serbatoio T, attraverso uno o più passaggi 10 realizzati nell'elemento di estremità inferiore 3 del dispositivo sensore. Nel funzionamento, il livello istantaneo del liquido nell'intercapedine 6 del condensatore di misura Cl risulta sostanzialmente uguale al livello L di tale liquido nel serbatoio T, come mostrato nella figura 3. Il od i passaggi 10 possono avere sezione calibrata, determinata in modo che il livello del liquido nell'intercapedine 6 segua in modo smorzato le variazioni del livello nel serbatoio T.

Il condensatore C2, che verrà ora descritto, definisce una capacità di riferimento e comprende anch'esso una coppia di armature metalliche cilindriche coassiali 12 e 13, che sono preferibilmente uguali alle armature 4 e rispettivamente 5 del condensatore Cl, e che si estendono anch'esse fra gli elementi di estremità 2 e 3 del dispositivo sensore.

L'intercapedine 14 definita fra le armature 12 e 13 del condensatore di riferimento C2 è mantenuta operativamente ripiena di liquido.

Nella realizzazione esemplificativamente illustrata, il sensore di livello è un sensore di livello di carburante per il serbatoio di un veicolo provvisto di un impianto di alimentazione del carburante con un condotto di aspirazione o mandata, che porta il carburante dal serbatoio al motore, ed un condotto di ritorno al serbatoio, per riconvogliare nel serbatoio il carburante non utilizzato dal motore. In un tale sensore di livello del carburante, l'armatura interna 12 del condensatore di riferimento C2 è convenientemente collegata superiormente a detto condotto di ritorno, attraverso un raccordo di collegamento 15 (figura 2) dell'elemento terminale superiore 2 del dispositivo sensore.

La regione 16 interna all'armatura 12 comunica inferiormente con l'intercapedine 14, attraverso passaggi 17 realizzati nell'elemento terminale inferiore 3 del dispositivo sensore.

Nel complesso, le armature 12 e 13 del condensatore di riferimento C2 formano un sifone, ed il bordo superiore dell'armatura esterna 13, situato ad un livello leggermente più basso della sommità dell'armatura 12, funge da soglia di tracimazione o stramazzo per il carburante di ritorno dal motore al serbatoio T. Tale carburante di ritorno nel funzionamento raggiunge la regione 16 interna all'armatura 12, attraverso il raccordo 15, quindi fluìsce attraverso i passaggi 17 e perviene all'intercapedine 14, e tracima quindi nel serbatoio T scavalcando il bordo superiore dell'armatura esterna 13 e passando attraverso uno o più passaggi 18 predisposti nell'elemento terminale superiore 2.

Le armature esterne 5 e 13 dei condensatori di misura CI e di riferimento C2 sono mantenute equipotenziali, ad esempio a mezzo di uno strato conduttore di collegamento 19 portato dalla faccia superiore dell'elemento terminale inferiore 3 e che interconnette tali armature. Il collegamento equipotenziale di dette armature può peraltro essere realizzato in altro modo, ad esempio presso l'elemento terminale superiore 2.

Le armature interne 4 e 12 di tali condensatori sono invece accessibili elettricamente dall'esterno, attraverso terminali di collegamento indicati con 20 e 21 nelle figure 1 e 2.

La figura 2 mostra in particolare la modalità di connessione del terminale 21 con l'armatura interna 12 del condensatore di riferimento C2, realizzata a mezzo di una vite metallica di collegamento 23. Il terminale di collegamento 20 è connesso all’armatura interna 3 del condensatore CI in modo analogo.

Naturalmente, altre modalità di collegamento per sé note possono essere utilizzate in luogo di quella sopra descritta ed illustrata nei disegni.

Nel funzionamento, la capacità elettrica del condensatore CI varia al variare del livello L del liquido nel serbatoio T, e dunque nell'intercapedine 6 di tale condensatore.

Tale capacità elettrica dipende, oltre che dalla geometria di detto condensatore, anche dalla costante dielettrica del liquido, la quale è suscettibile di variare per effetto di parametri esterni, quali la temperatura, od una variazione delle caratteristiche chimiche/fisiche del liquido stesso. Tali variazioni sono suscettibili di influenzare negativamente l'accuratezza della misura del livello.

Il condensatore di riferimento C2 consente di misurare una capacità di riferimento, essenzialmente influenzata soltanto dalle variazioni delle caratteristiche dielettriche del liquido. La capacità elettrica del condensatore C2 può allora essere vantaggiosamente utilizzata come riferimento per compensare le variazioni della capacità misurata del condensatore di misura CI dovute alle variazioni delle caratteristiche dielettriche del liquido.

Come si è detto in precedenza, la capacità elettrica del condensatore di misura CI dipende anche dalla geometria delle sue armature. Per effetto di variazioni di parametri ambientali, quali ad esempio la temperatura, tale geometria - che in prima approssimazione potrebbe essere ritenuta invariante - è in realtà variabile e pertanto suscettibile di influenzare negativamente l'accuratezza della determinazione del livello. Così, ad esempio, vma sensibile variazione della temperatura può portare ad una variazione della distanza fra le armature..

Al fine di compensare gli effetti delle variazioni-geometriche della capacità di misura, il dispositivo sensore di livello 1 può vantaggiosamente comprendere un secondo condensatore di riferimento, quale quello indicato con C3 nella figura 4.

Il condensatore di riferimento C3 comprende anch'esso due armature metalliche cilindriche coassiali 24 e 25, rispettivamente interna ed esterna, fra le quali è definita un'intercapedine 26. Tale intercapedine è sigillata, sia superiormente in corrispondenza dell'elemento terminale superiore 2, sia inferiormente in corrispondenza dell'elemento terminale inferiore 3 del dispositivo sensore.

Preferibilmente le armature 24 e 25 sono anch'esse uguali alle armature 4, 12 e rispettivamente 5, 13 dei condensatori CI e C3. L'intercapedine 26 è piena d’aria.

Nel funzionamento, la capacità elettrica del condensatore di riferimento C3 non risente delle variazioni delle caratteristiche del liquido contenuto nel serbatoio. Piuttosto, tale capacità elettrica risulta eventualmente indicativa delle variazioni della capacità di misura (condensatore Cl) imputabili essenzialmente a variazioni geometriche del condensatore di misura indotte da variazioni di parametri ambientali quali la temperatura.

L'armatura esterna 25 del condensatore di riferimento C3 è anch'essa mantenuta equipotenziale con le armature esterne degli altri condensatori Cl e C2, ad esempio a mezzo del rivestimento conduttore 19 dell'elemento terminale inferiore 3, che la contatta .

L'armatura interna 24 del condensatore C3. è invece elettricamente accessibile dall'esterno, ad esempio attraverso un organo terminale di collegamento 27 '(figure 1 e 4) connesso a tale armatura, ad esempio a mezzo di una vite di materiale metallico 28 (figura 4).

Convenientemente, ma non necessariamente, l'armatura interna 24 del condensatore di riferimento C3 può essere utilizzata come condotto di aspirazione o mandata per il prelievo del liquido dal serbatoio T. In tal caso, come mostrato nella figura 4, l'estremità inferiore di tale armatura comunica con la parte inferiore della regione interna al serbatoio attraverso un passaggio 29 predisposto nell'elemento terminale inferiore 3 del dispositivo sensore, mentre l'estremità superiore di tale armatura è collegabile al motore a mezzo di una condotto di mandata (non illustrato) e di un raccordo quale quello indicato con 29 nelle figure 1 e 4.

In aggiunta, od in alternativa, il condotto di aspirazione o mandata del carburante può essere collegato al passaggio interno all'armatura 4 del condensatore di misura C1, il quale passaggio deve allora necessariamente essere in comunicazione con la regione interna al serbatoio T.

Naturalmente, fermo restando il principio del trovato, le forme di attuazione ed i particolari di realizzazione potranno essere ampiamente variati rispetto a quanto è stato descritto ed illustrato a puro titolo di esempio non limitativo, senza per questo uscire dall'ambito dell'invenzione come de finito nelle annesse rivendicazioni.

Claims (7)

1. RIVENDICAZIONI 1. Dispositivo sensore capacitivo del livello (L) di un liquido dielettrico, in particolare del carburante nel serbatoio (T) di un veicolo, comprendente un condensatore elettrico di misura (Cl) con una prima coppia di armature cilindriche coassiali (4, 5) fra cui è definita un'intercapedine (6) mantenuta operativamente in condizione di comunicazione idraulica ed aerea con la regione interna al serbatoio (T), in modo tale per cui il livello istantaneo del liquido in detta intercapedine (6) è sostanzialmente uguale al livello (L) del liquido nel serbatoio (T); e un (primo) condensatore elettrico di riferimento (C2), comprendente una seconda coppia di armature cilindriche coassiali (12, 13) fra le quali è definita un'ulteriore intercapedine (14) mantenuta operativamente ripiena di detto liquido.
2. 2. Dispositivo sensore capacitivo secondo la rivendicazione 1, per il serbatoio del carburante di un veicolo provvisto di un impianto di alimentazione includente un condotto di aspirazione o mandata del carburante che va dal serbatoio (T) al motore, e con un condotto di ritorno per riconvogliare al serbatoio (T) il carburante non utilizzato dal motore; caratterizzato dal fatto che l'armatura interna (12) del (primo) condensatore di riferimento (C2) è superiormente collegata a detto condotto di ritorno e, insieme con l'armatura esterna (13), definisce un sifone destinato ad essere attraversato dal carburante di ritorno verso il serbatoio (T).
3. 3. Dispositivo sensore capacitivo secondo la rivendicazione 1 o 2, caratterizzato dal fatto che il condensatore di misura (Cl) ed il (primo) condensatore di riferimento (C2) sono geometricamente sostanzialmente uguali fra loro.
4. 4. Dispositivo sensore capacitivo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che comprende inoltre un secondo condensatore elettrico di riferimento (C3) con un'ulteriore coppia di armature cilindriche coassiali (24, 25) fra le quali è definita un'intercapedine (26) piena d'aria e sigillata.
5. 5. Dispositivo sensore capacitivo di livello secondo le rivendicazioni 2 e 4, caratterizzato dal fatto che l'armatura interna (24) del secondo condensatore di riferimento (C3) è collegata superiormente al suddetto condotto di aspirazione o mandata del carburante.
6. 6. Dispositivo sensore capacitivo di livello secondo le rivendicazioni 2 e 4, oppure 5, in cui il passaggio definito entro l'armatura interna (4) del condensatore di misura (Cl) è collegato superiormente a detto condotto di aspirazione o mandata del carburante, e inferiormente alla regione interna al serbatoio (T).
7. 7. Dispositivo sensore capacitivo del livello di un liquido dielettrico, in particolare del carburante nel serbatoio di un veicolo, sostanzialmente secondo quanto descritto ed illustrato, e per gli scopi specificati.