KR102288601B1 - 충전 레벨을 결정하기 위한 장치 - Google Patents

Abstract

댐핑컵, 상기 댐핑컵 내에 수직으로 연장되고, 그 하단 말단 영역에 구비된 초음파 컨버터를 가지는 측정 섹션 및 적어도 하나의 대기실을 포함하고, 안정 구조물이 적어도 하나의 대기실의 적어도 일부에 구비하고, 본 발명에 따르면, 상기 안정 구조물을 포함하는 대기실의 일부는 상부를 향하여 넓은 면적에 걸쳐 개방되고, 벤팅 채널을 통하여 상기 장치의 상단 영역의 벤트와 연결된다.

Description

충전 레벨을 결정하기 위한 장치{DEVICE FOR DETERMINING A FILLING LEVEL}

본 발명은, 댐핑컵, 상기 댐핑컵 내에 수직으로 연장되고, 그 하단 말단 영역에 구비된 초음파 컨버터를 가지는 측정 섹션 및 적어도 하나의 대기실을 포함하되, 안정 구조물이 적어도 하나의 대기실의 적어도 일부에 구비되는, 컨테이너의 충전 레벨을 결정하기 위한 장치에 관한 것이다.

이러한 종류의 장치는 가령, DE 10 2010 011 492 A1 및 DE 10 2008 027 969 A1로부터 알수 있다. 엔진내의 오일 레벨은 보통 초음파 센서를 사용하여 체크된다. 이들은, 공기와 오일(오일 대신 다른 액체도 측정될 수 있음)과 같은 두 매체 사이의 경계 표면에서 반사되는 음파를 발산하고, 다시 초음파 센서에 의해 수신된다. 장치를 포함하는 컨테이너 내의 충전 레벨은 기록된 음파의 이동 시간으로부터 결정될 수 있다. 그러나, 특히 자동차의 경우 엔진이 실행될 때, 오일은 거품 상태에 있고, 음파는 오일 내의 가스 버블로부터 반사되기 때문에, 오일의 충전 레벨을 결정하는 것은 불가능하진 않아도, 매우 어렵다.

판독결과를 평가할 수 있기 위하여, 두 매체, 즉, 가스와 오일 사이에, 분명한 경계 표면이 필요하다. 소위 댐핑컵이 이러한 목적을 위해 유용하다. 댐핑컵(그 내부에 구비된 초음파 컨버터의 측정 섹션을 가짐)내에서, 측정될 액체는 안정되고, 측정될 오일 또는 그 밖의 액체와의 연결은 오직 댐핑컵 내의 작은 오프닝을 통해서이다. 댐핑컵을 컨테이너와 연결하는 이 작은 오프닝을 통하여, 적은 가스 버블만이 댐핑컵 내로 들어간다. 댐핑컵 내의 충전 레벨은 댐핑컵 외부의 충전 레벨과 일치한다. 이전에 많은 양을 탈기(degas) 시켰던 안정 구조물을 통과한 오일은 컨테이너 내의 액체와 실제 측정 섹션 사이에 구비된 대기실에 수용된다. 따라서, 충전 레벨이 변하기 때문에, 거의 버블이 없는 오일이 대기실에서 측정 섹션으로 흐를 수 있다.

우선, 본 발명은, 액체를 더욱 광범위하게 탈기시켜서, 액체의 충전 레벨을 측정될 수 있게 하는 상기와 같은 종류의 장치를 제안하기 위한 요구사항에 기초한다. 이러한 요구사항에 대한 해결책은 특허 청구항 1의 특징부를 가진 장치에 영향을 받을 수 있다. 본 발명의 더욱 이로운 개선부는 종속항에 기술된다.

댐핑컵, 상기 댐핑컵 내에 수직으로 연장되고, 그 하단 말단 영역에 구비된 초음파 컨버터를 가지는 측정 섹션 및 적어도 하나의 대기실을 포함하고, 안정 구조물이 적어도 하나의 대기실의 적어도 일부에 구비하고, 본 발명에 따르면, 상기 안정 구조물을 포함하는 대기실의 일부는 상부를 향하여 개방되고, 벤팅 채널을 통하여 상기 장치의 상단 영역의 벤트와 연결된다. 이에 의해, 안정 구조물은 윗 방향으로 통기(vent)될 수 있다. 넓은-면적 벤팅은 장치 상부(top)에서, 안정 구조물이 50% 이상 개방되어서, 이 전체 영역에서 나타나는 가스 버블이 윗 방향으로 탈출할 수 있다는 것을 의미한다. 안정 구조물 내에서 증가하는 충전 압력 때문에, 가벼운 공기 버블은 균일하게 올라가서 탈출할 수 있다. 안정 구조물은 대기실 내의 흐름 속도를 늦추는 기하학적 구조물로 이해한다. 특히, 복수의 와인딩(winding)을 가진 구불구불한 모양의 흐름 경로를 정의하는 기하 구조물이 있다. 이들 와인딩은 적어도 3 팩터, 바람직하게는 적어도 5 팩터만큼 대기실 보다 작은 것이 바람직하다.

바람직하게는, 안정 구조물을 포함하는 대기실의 일부는 상부를 향하여 완전히 개방된다. 따라서, 대기실의 일부는 본질적으로 수직으로 정렬된 구조물을 포함한다. 한 편으로는, 전환점(turning point)가 있고, 다른 한 편으로는, 대기실의 일부에 정렬되는 구조물이 있는데, 이는 구불구불한 모양의 흐름 경로가 컨테이너의 액체를 위해 형성되는 것이 바람직하게 정렬된다. 따라서, 유일하게 수평으로 정렬된 구조물은 바닥 영역(floor region)인 것이 바람직하다. 그러므로, 대기실의 일부는 "천장이 없는(without a ceiling)", 즉, 상부를 향하여 완전히 개방되도록 디자인되는 것이 바람직하다.

바람직하게는, 대기실은 제1 대기실 및 제2 대기실을 포함하도록 구성된다. 제1 대기실은 흡입구 및 안정 구조물을 포함한다. 제2 대기실은 제1 대기실 및 측정 섹션과 연결된다. 따라서, 제2 대기실은 제1 대기실과 측정 섹션 사이에 구비되어서, 탈기(degas)되어서, 요구되는 바와 같이, 측정 섹션을 방출되는 액체를 수용하는 역할을 한다.

본 발명의 바람직한 디자인에서, 제1 대기실은 링모양으로 측정 섹션을 둘러싼다. 일면에 흡입구(inlet opening)가 존재하고, 반대면에 토출구(outlet opening)가 존재한다. 상기 토출구는 제2 대기실을 향하는 것이 바람직하다. 그러나, 원칙적으로, 본원에서 기술되는 제1 대기실만 포함하는 장치를 구성할 수 있다. 이러한 경우에, 토출구는 측정 섹션의 하단 영역에 직접 이어질 것이다. 제1 대기실이 대칭식으로 구성되는 한, 흡입구와 토출구는 서로 정확히 반대편에 놓인다. 따라서, 액체는 원하는 방향을 가지지 않는다. 이것은 흐름이 제1 대기실의 전체 부피를 통과한다는 것을 의미한다. 안정 구조물은 별모양의 내부 영역 및 외부에서 별모양의 내부 영역의 자유 영역으로 뻗어나간 돌출부를 포함하는 것이 바람직하다. 이에 의해, 전체적으로 구불구불한 모양의 구성물이 된다. 액체는 원형 횡단면의 중앙으로 흐르다가 다시 둘레의 방향으로 외부로 교대로 흐른다. 바람직하게는, 별모양의 내부 영역은, 외부로 돌출되고, 각각 그 사이내로 돌출되는, 5개 및 10개의 손가락 모양의 구조물을 포함한다. 토출구는 두 개의 외부로 돌출되는 손가락 사이의 영역에 구비되는 것이 바람직하다. 이 영역에서, 외부에서 돌출되는 돌출부는 없다. 바람직하게는, 별모양의 내부 영역은 외부로 돌출되는 홀수개의 손가락을 포함하되, 흡입구는 이들 손가락 중 하나에 정확히 향하는 것이 바람직하다. 반대면에, 토출구는 두 손가락 사이에 구비된다.

바람직하게는, 벤팅 채널은 제1 대기실 위에서 링 모양으로 측정 섹션을 둘러싼다. 바람직하게는, 외벽이 전체 길이에 걸쳐 측정 섹션 주위에 구비되고, 안정 구조물을 포함하는 제1 대기실을 수용하는 하단 부분은 높이의 절반 미만이고, 측정 섹션의 높이의 절반 이상인 것이 바람직한 상단 부분은 횡단면으로 환형인 벤팅 채널을 둘러싼다. 따라서, 횡단면으로 상단 부분에서, 본 발명에 따른 장치는 이중-벽 파이프 방식으로 디자인되는데, 측정 섹션은 내부 파이프에 구비되고, 벤팅 채널은 두 벽 사이에 형성된다.

본 발명의 또 다른 실시예 - 독립된 발명적 특성이고, 상기 상부-개방 안정 구조물과 관련된 상기 기술된 발명을 사용하지 않음 - 에서, 댐핑컵의 측정 섹션의 상단 말단 영역은 특별한 방식으로 디자인된다. 측정 섹션의 벽의 상단 말단부는, 상부로부터 아래 방향으로 연장되는 환형 쉴드의 하단 말단부와 비교하여 더 높은 것이 바람직하고, 상기 환형 쉴드는 측정 섹션의 벽을 벤드와 분리시키고, 이러한 것도 발명으로서 권리를 가진다. 결과적으로, 외부로부터 벤트로 들어가는 임의의 거품은 상부로부터 아래 방향으로 연장되는 환형 쉴드에 의해 외부로 향하고, 말단부가 더 높이 놓인 측정 섹션으로 침투하지 못한다.

상단 영역에서, 장치는 벤트를 포함하는 분리 가능한 캡을 포함하는 것이 바람직하다. 상기 캡은, 캡 내의 모든 방향으로 연장되는 측정 섹션상에 구비된다. 바람직하게는, 측정 섹션은 상단 영역, 즉, 캡 내부에서 좁혀지도록 디자인된다.

본 발명의 또 다른 바람직한 디자인에서, 벤트는 벤팅 채널과 직접 연결된다. 벤트 내로 이르게 되는 임의의 오일 거품은 직접적으로 아래 방향으로 이어지게 되어, 상기 기술된 디자인 때문에, 벤트로부터 벤팅 채널(매우 부피가 커서, 임의의 거품을 수용하기 위한 저장소로서의 역할을 함)내로 이어지게 되어서, 거품이 측정 섹션으로 들어가는 것을 방지한다. 게다가, 벤트 아래에, 측정 캡의 벽을 둘러싸는 수용 공간이 존재한다. 수용 공간은 특히 캡의 영역 내에 존재한다.

본 발명의 또 다른 바람직한 디자인에서, 측정 섹션은 그 최저부에 원뿔대형 모양이다. 이는 버블이 측정 섹션의 최버부의 영역 내에 또는 측정 섹션과 대기실 사이의 천이부에에 수집되거나 그 영역에 부착되지 못하게 하기 위함이다. 원뿔대형 디자인 때문에, 평면은 상부를 향하여 테이퍼되도록 형성되고, 가스 버블은 상부를 향하여 달아나서, 측정 섹션을 통하여 상부 방향으로 탈기된다. 따라서, 에어 포켓이 형성되지 않는다.

게다가, 본 발명은 엔진, 특히 자동차 엔진은 물론 자동차에 관한 것이고, 이는 각각 상기 기술된 장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이제, 본 발명은 도면에 도시된 바람직한 실시예에 의해 자세히 설명될 것이고, 이후의 자세한 사항은 개략적으로 도시된다.
도 1은 본 발명에 따른 장치의 기본 구성을 도시한다.
도 2는 댐핑컵의 사시도를 도시한다.
도 3은 댐핑컵의 횡단면도를 도시한다.
도 4는 제1 대기실의 영역에서 댐핑컵의 상단면도를 도시한다.
도 5는 캡을 가진 댐핑컵의 상단 영역의 횡단면도를 도시한다.

도 1은 본 발명에 따른 장치(device, 1)의 요소의 기본 도면을 나타낸다. 본 발명에 따른 장치(1)는 컨테이너(container, 2) 내에 구비되어, 이 컨테이너(2) 내의 액체의 충전 레벨(filling level, 3)을 측정한다. 장치(1)는 제1 대기실(first antechamber, 6) 및 제2 대기실(second antechamber, 7)로 구성된 대기실(antechaber, 5)를 포함한다. 초음파 컨버터(ultrasound converter, 8)는 대기실(5), 여기서, 제2 대기실(7) 내에 구비되고, 이 컨버터는, 수직 윗 방향으로 연장된 측정 섹션(4) 아래에 구비되고, 윗 방향으로 초음파를 발산하며, 상기 초음파는 액체와 가스 사이의 충전 레벨(3)에 의해 형성된 경계 표면에서 반사된다. 숫자 9는 장치(1)의 본질적 부분을 나타내는 댐핑컵을 표시한다. 댐핑컵(9)은, 상단에 댐핑컵(9)을 닫고, 댐핑컵에 맞춰지며, 벤트(12)를 포함하는 캡(10)을 포함한다.

도 2에서, 댐핑컵(9)은 사시도로 나타난다. 제2 대기실(7)은 여기에 도시되지 않으나, 캡(10)은 도시된다. 댐핑컵(9)의 하단 영역에서, 제1 대기실(6)은 댐핑컵(9)의 높이의 대략 1/3 정도로 연장된다. 댐핑컵(9)의 상단 2/3에서, 댐핑컵(9)은 태이퍼링되고, 이 영역, 즉, 외벽(outer wall, 11) 밑에서, 벤팅 채널(15)이 구비되고, 이는 제1 대기실(6)과 벤트(12)를 연결시킨다. 캡(10) 상에서, 비스듬이 위치된 멤브레인(membrane, 13)이 인식될 수 있고, 이는 초음파 방사에 대해 침투적이어서, 또한 댐핑컵 위로 충전 레벨을 측정할 수 있도록 한다. 댐핑컵(9)의 하단 영역에서, 흡입구(inlet opening, 14)는 액체(특히 오일)이 컨테이너에서 댐핑컵(9)으로 들어가도록 인식될 수 있다.

도 3은 댐핑컵(9)을 횡단면도 나타낸다. 댐핑컵(9)은, 채널(chnnel, 17)을 그 중앙에 가진 베이스판(base plate, 23)을 포함하고, 상기 채널은 제2 대기실(7)(미도시)과 측정 섹션(4) 사이의 연결부를 형성한다. 초음파 컨버터(8)에 의해 생성된 초음파는 이 채널(17)을 통하여 측정 섹션(4)으로 들어간다. 베이스판(23) 상에 위치된 외벽(outer wall, 11)은 댐핑컵의 외부를 형성하고, 하부 영역에, 흡입구(14)를 포함한다. 흡입구(14)는 안정 구조물이 형성된 제1 대기실(6)의 영역으로 이어진다. 이는 본원에서 수평선으로 표시된다. 제1 대기실(6)의 안정 구조물(30)에서, 토출구(outlet opening, 16)가 구비되어, 제1 대기실(6)과 제2 대기실(7) 사이의 연결부를 형성하고, 상기 연결부는 베이스판(23) 밑에 구비되며 본원에서는 도시되지 않는다. 측정 섹션(4)은 원뿔대(truncated cone, 18)으로 형성된 바닥으로부터 올라와 있고, 이는 경사진 측면으로 시작하여 측정 섹션(4)으로 변화한다. 원뿔대 모양은 공기 버블이 여기에 잡히는 것을 방지하여, 장치(1)의 연속적인 작동을 확보한다. 원뿔대(18)는 단지 하나의 장소에서 중단되는데, 즉, 상기 원뿔대는, 토출구(16)가 원뿔대(18)를 통하여 아래 방향으로 제2 대기실로 가는 곳에 있는 리세스(recess)를 포함한다. 안정 구조물(30)을 포함하는 제1 대기실(6)은 원뿔대(18) 상에 구비된다. 안정 구조물은 댐핑컵(9)의 높이의 대략 20% 내지 40% 에 걸쳐 연장된다. 말단 영역, 즉, 제1 대기실(6)의 상단 말단 영역에서, 댐핑컵(9)은 테이퍼된다. 천이부(transition, 19)에서, 외벽(11)은 두 개의 마주보는 라운딩으로 테이퍼링되면서, 윗 방향으로 연장된다. 벽(11)의 내부는 내벽(inner wall, 24)에 의해 종단되는 측정 섹션(4)이 있다. 내벽(24)과 외벽(11) 사이에, 횡단면으로 환형인, 제1 대기실(6) 위의 영역이 있는데, 상기 영역은 상단으로부터 아래 방향으로 연장되는 환형 갭이고, 이는 벤팅 채널(venting channel, 15)을 형성한다. 상기 벤팅 채널(15)은 댐핑컵(9)의 상단 말단 영역만큼 연장된다. 측정 섹션(4)의 말단 영역(20)은 테이퍼링 방식으로 형성된다. 캡(10)의 근처에 놓인 상단 영역 내의 내벽(24)은 안쪽으로 경사진다. 이 상단 영역 내의 외벽(11)은 캡(10)을 수용하는 역할을 하는 오버행(overhang, 22)을 포함한다.

도 4는 댐핑컵(9)의 하단 부분의 상단면도를 도시한다. 상면도는 특히 플랜지라고 불리는 베이스판(23)을 도시한다. 이는 원형 모양이다. 외벽(11)은 액체(특히, 오일)가 안정 구조물(30)을 가진 대기실(6) 내로 들어가는 흡입구(14)를 포함한다. 여기서, 안정 구조물(30)은 전체 7 개의 외부로 뾰족한 손가락(outward-pointing finger, 25)을 가진 별-모양의 영역(star-shaped region, 27)으로 형성된다. 이들은 측정 섹션(4)을 둘러싸는 내벽(24)으로부터 시작하여 연장된다. 돌출부(projection, 26)는 외부에서 이들 손가락(25) 사이의 공간으로 연장된다. 따라서, 구불구불한 경로가 손가락(25)과 돌출부(26) 사이에서 형성되고, 액체는 흡입구(14)로부터, 이와 정확히 반대편의 토출구(16)까지 그 길을 따라야 한다. 이렇게 형성된 구불구불한 구조물은 반대 방향으로 작동하여, 전체 부피가 안정 섹션으로서의 역할을 하도록 하며, 올라가는 충전 압력은 가벼운 공기 버블을 위로 일정하게 구동할 수 있도록 한다. 액체 교환과 관련된 흡입구(14)는 바람직한 방향을 가지지 않는다. 그러므로, 액체 레벨이 떨어질 때, 액체(특히, 댐핑컵(9)으로부터의 오일)는 컨테이너(2)로 흡입구(14)을 통하여 다시 되돌아 온다.

도 3으로부터 이어지는 도 5는 캡(10) 및 댐핑컵(9)의 상단 영역의 횡단면도를 도시한다. 벽(24)의 상단 말단 영역(20)은 윗 방향으로 테이퍼되고, 캡(10)의 영역만큼 연장된다. 캡(10)은 그 내부에 구비된 벤트(12)를 가지고, 측정 섹션(4) 및 안정 구조물(30)으로부터의 가스는 윗 방향으로 탈출할 수 있다. 오일 레벨이 올라갈 때, 오일 거품이 벤트(12)를 통해 캡(10)으로 들어가서, 댐핑컵(9) 및 측정 섹션(4)으로 들어갈 위험이 있다. 이는 바람직하지 않다. 이를 위해, 에두르는 환형 쉴드(annular shield, 28)가 캡(10) 내에 구비되고, 이 쉴드는 캡(10)의 상단 영역으로부터 아래 방향으로 연장되는 것을 막는다. 환형 쉴드(28)의 하단 말단은 벽(11)의 상단 말단 영역(20)의 상단 말단부(21) 아래에서 종결된다. 이는 벤트(12)를 통해 들어가는 오일 거품이 처음에 쉴드(28)에 의해 쉴드 아래의 수용 공간(29)으로 향하도록 하는 것을 보장한다. 이것이 측정 섹션(4)의 상단 말단 영역(20)의 내부로 올라가서, 측정 섹션(4)에 도달하기 전에, 이 오일 거품은 또한 벤팅 채널(15)로 들어가서 거기에 수용될 수 있다. 이런 식으로, 측정 섹션(4)내로의 유입을 막는다.

상기 기술되고, 청구항의 모든 특징은 독립항의 특징과 임의적, 선택적으로 결합될 수 있다. 그러므로, 본 발명의 개시는 기술되고 청구된 특징의 조합에 제한되지 않고, 본 발명의 의미 있는 모든 특징 조합이 개시된 것으로 간주된다.

Claims (12)

1. 충전 레벨을 결정하기 위한 장치에 있어서, 상기 장치는 댐핑컵(9), 상기 댐핑컵(9) 내에 수직으로 연장되고, 그 하단 말단 영역에 구비된 초음파 컨버터(8)를 가지는 측정 섹션(4) 및 적어도 하나의 대기실(6, 7)을 포함하고, 안정 구조물(30)이 적어도 하나의 대기실(6, 7)의 적어도 일부에 구비되며,
   상기 안정 구조물(30)을 포함하는 대기실(6)의 일부는 상부를 향하여 개방되고, 벤팅 채널(15)을 통하여 상기 장치의 상단 영역의 벤트(12)와 연결되도록 디자인되고,
   상기 측정 섹션(4) 벽(24)의 상단 말단부(21)가 상부로부터 아래 방향으로 연장되는 환형 쉴드(28)의 하단 말단부 보다 높으며, 측정 섹션(4) 벽(24) 상측 말단 영역(20)을 벤트(12)로부터 분리시킴을 특징으로 하는 충전 레벨을 결정하기 위한 장치.
2. 제 1 항에 있어서, 안정 구조물(30)을 포함하는 대기실의 일부는 상부를 향하여 개방되도록 디자인된 것을 특징으로 하는 충전 레벨을 결정하기 위한 장치.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 대기실(5)은 제1 대기실(6) 및 흡입구(14)를 포함하고, 제1 대기실(6)과 측정 섹션(4)과 연결되는 제2 대기실(7)을 포함하는 것을 특징으로 하는 충전 레벨을 결정하기 위한 장치.
4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 제1 대기실(6)은 링모양으로 측정 섹션(4)을 둘러싸며, 흡입구(14)는 일면에 존재하고, 토출구(16)는 반대면에 존재하는 것을 특징으로 하는 충전 레벨을 결정하기 위한 장치.
5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 안정 구조물은 외부로 뾰족한 손가락(outward-pointing finger, 25)을 가진 별모양의 내부 영역(27) 및 외부에서 별모양의 내부 영역의 자유 영역으로 뻗어나간 돌출부(26)를 포함하는 것을 특징으로 하는 충전 레벨을 결정하기 위한 장치.
6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 벤팅 채널(15)은 단면적에서 링모양으로 제 1 대기실(6) 위에서 측정 섹션(4)을 둘러싸는 것을 특징으로 하는 충전 레벨을 결정하기 위한 장치.
7. 삭제
8. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 장치(1)는 상단 영역에서 벤트(12)를 포함하는 분리 가능한 캡(10)을 포함하는 것을 특징으로 하는 충전 레벨을 결정하기 위한 장치.
9. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 수용 공간(29)은, 벽(24)의 상단 말단 영역(20)을 둘러싸는 벤트(12) 아래에 존재하는 것을 특징으로 하는 충전 레벨을 결정하기 위한 장치.
10. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 측정 섹션(4)은 상기 측정 섹션의 최저부가 원뿔대(18) 모양인 것을 특징으로 하는 충전 레벨을 결정하기 위한 장치.
11. 자동차 엔진에 있어서, 상기 엔진은 청구항 제1항 또는 제2항에 따른 장치(1)를 포함하는 것을 특징으로 하는 엔진.
12. 자동차에 있어서, 상기 자동차는 청구항 제1항 또는 제2항에 따른 장치(1)를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차.

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