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EP3516347A1 - Fill state measuring device with a measuring tube and cover device for the fill state measuring device - Google Patents

Fill state measuring device with a measuring tube and cover device for the fill state measuring device

Info

Publication number
EP3516347A1
EP3516347A1 EP17768129.3A EP17768129A EP3516347A1 EP 3516347 A1 EP3516347 A1 EP 3516347A1 EP 17768129 A EP17768129 A EP 17768129A EP 3516347 A1 EP3516347 A1 EP 3516347A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
measuring tube
tube
measuring
level
displacement element
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP17768129.3A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Jiri Navratil
Karl-Friedrich Pfeiffer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Vitesco Technologies GmbH
Original Assignee
CPT Group GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by CPT Group GmbH filed Critical CPT Group GmbH
Publication of EP3516347A1 publication Critical patent/EP3516347A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F23/00—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm
    • G01F23/22—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water
    • G01F23/28—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water by measuring the variations of parameters of electromagnetic or acoustic waves applied directly to the liquid or fluent solid material
    • G01F23/296—Acoustic waves

Definitions

  • Level measuring device with a measuring tube and cover device for the level measuring device
  • the invention relates to a level measuring device, such as may be provided in a motor vehicle in a fuel tank or an oil tank, for example.
  • the level measuring ⁇ device has a measuring tube in which a liquid keits level changes according to the level of the container itself. To allow air to escape from the measuring tube, a vent opening is provided at its upper end.
  • the invention also includes a covering device for such a measuring tube.
  • a level sensor especially for an ultrasound-based level sensor, it is important in a motor vehicle to provide for the measurement a calmed, partially separated from the remaining fluid space measuring volume.
  • a measuring tube which is arranged in the tank or container to be monitored and can run from a lower, open pipe end with the liquid.
  • the measuring tube is cylindrical in shape and oriented substantially vertically in the container. So that the liquid level within the measuring volume of the measuring tube also corresponds to the level outside, at least one filling opening at the lower end and at least one vent opening at the upper tube end are necessary so that the liquid can rise in the measuring tube according to the principle of communicating tubes.
  • the upper tube end of the measuring tube can be closed by a de ⁇ ckenwandung and the required at least one vent to the side, be provided transversely to the longitudinal axis of the measuring tube in an edge region or end portion of the cylindrical measuring tube itself.
  • this can lead to the formation of an air bubble at the upper tube end of the measuring tube, which are no longer displaced by the rising liquid can, but is included and thus falsifies the measurement of the level.
  • a further outer tube can be arranged around the measuring tube in order to further reduce sloshing of the liquid in the interior of the measuring tube.
  • a reason for the inclusion of an air bubble at the upper tube end of the measuring tube may be that the capillary rise height of the liquid in the end region of the tube near the vent may be higher than in the actual measuring volume inside the measuring tube itself and thus the liquid in the upstream volume of the outer tube Ent ⁇ vent opening closes before the air can be completely displaced from the end of the measuring tube.
  • the invention is based on the object, with increasing liquid level in a measuring tube, which is closed by a De ⁇ ckenwandung at the pipe end and having a vent, to ensure a reliable escape of the air.
  • a level measuring device which may for example be adapted to determine a level of a liquid fuel, for example gasoline or diesel, in a fuel tank or a level of engine oil or water in a reservoir.
  • the level measuring device has a measuring tube, which can be arranged in the manner described vertically or obliquely in a tank or container whose level is to be determined. Hereby is at the inside of the measuring tube a measurement volume ready, that is impaired or wave motion on the surface of flues ⁇ ing into the tank or container only to a reduced extent affected.
  • the level measuring device further comprises a covering device for covering an edge or tube end of the measuring tube. The covering is provided for the arranged in the ⁇ be written arrangement above the tube end of the measuring tube. By covering the pipe end is closed or covered.
  • the covering device may in this case be formed in one piece with the measuring tube, for example by forming the measuring tube with the covering device as
  • the cover device can also be designed as an attachment or cover element for the pipe end of the measuring tube and placed or mounted on the measuring tube.
  • a vent opening for venting the measuring tube is provided in an end region of the measuring tube adjoining the tube end when the liquid level rises in the measuring tube.
  • the air contained in the interior of the tube can flow out of the vent opening, while liquid flows into the measuring tube, for example, from the lower tube end of the measuring tube.
  • It can also be provided several vents. In the following, only one vent opening is described for the sake of clarity. So that is now prevented with increasing in the measuring tube liquid level an air bubble below the covering ⁇ device included and thereby the liquid level in the interior of the measuring tube is other than outside of the measuring tube, the invention provides that the waste covering device a Has extension or a displacement element. This displacement element protrudes into the measuring tube, starting from the pipe end, on which the covering device is arranged. Thus, therefore, the displacement ⁇ element is disposed in the end region within the measuring tube. The displacement element provides for better ventilation of the
  • the displacement element Due to the body or the material of the displacement element forms to a cross section perpendicular to a longitudinal axis of the measuring tube, as is a clear cross-section, ie the cross ⁇ cut, which can be occupied by air and liquid is smaller in the end portion due to the displacement member as a corresponding light cross-section of the measuring tube beyond the end region, ie, for example in the middle or generally in the region adjacent to the end region, where the displacement element is missing.
  • the displacement member may for example be shaped as a hemisphere or as a spherical segment or a cone or a truncated cone or a segment of a paraboloid or ellipsoid or shaped, and extend inwardly projecting from the Ab ⁇ covering device in the measuring tube.
  • the shape does not have to be circularly symmetrical, but it can also be provided, for example, the shape of a pyramid.
  • the displacement element can thus also be configured in the shape of a pyramid or pyramidal frustum.
  • the air displaced by the liquid rising in the meter tube does not collect as a single large bubble in the end portion of the meter tube to flow out through the vent hole, but the displacer projecting into the air bladder forms the same
  • the air bubble is first divided into a ring and, as the liquid continues to rise, it divides it into a number of smaller air bubbles, which can be more easily displaced out of the measuring volume through the ventilation opening.
  • the air volume in the end region of the measuring tube is reduced by the displacement element, so that in principle less air has to be displaced or vented at all from the end region.
  • the invention also includes advantageous developments, the characteristics of which provide additional advantages.
  • the displacement element with respect to a longitudinal axis of the measuring tube, that is configured asymmetrically with vertically arranged measuring tube of the intended riser axis of the liquid.
  • this asymmetry can be achieved for example by shearing the mold, so that, for example, an oblique cone or truncated cone is obtained.
  • It may also be provided a shape of a cylinder with an oblique face or bottom. Due to an asymmetric configuration, there is the advantage that a remaining amount of air can be directed or guided to the vent opening.
  • the displacement element does not have to fill the entire length of the measuring tube. Rather, it is preferably provided that the displacement element only in a smaller part of the total length of the measuring tube, in particular only up to a maximum of five times the distance, which has a lower edge of the vent opening facing away from the tube end toward the tube end, projects into the measuring tube. Preferably, the displacement element protrudes into the measuring tube only up to three times this distance. At least, however, preferably provided that the displacement element to the lower edge of the vent opening itself protrudes, ie, along the longitudinal axis to distance between the lower edge of the Ent ⁇ vent itself projects into the measuring tube. In this way, the displacement element can influence or adjust the surface of the liquid in the measuring tube in the manner described.
  • the displacement element may be solid
  • Injection molded part and thus be designed as part of the cover.
  • a top wall of the cover is dented or bent or expressed, so that the displacement element is designed as a bulge of the tube end closing the ceiling wall. This results in no additional material requirement.
  • the measuring tube can be surrounded by an outer tube arranged coaxially with respect to the measuring tube, so that a further volume results between the measuring tube and the outer tube, that is, a further cavity in which liquid can rise.
  • the vent of the measuring tube then opens into this cavity of the outer tube. From there it can then escape through a further vent opening from the outer tube.
  • the further vent opening in the outer tube is arranged in the circumferential direction offset by an offset angle relative to the vent opening of the measuring tube itself.
  • the offset angle is in particular greater than 90 degrees and preferably has a value in the range of 170 degrees to 180 degrees and is thus arranged opposite the vent opening of the measuring tube.
  • the level measuring device can have an ultrasonic transducer, ie an ultrasonic source which can also be operated as an ultrasonic sensor.
  • the ultrasound transducer is arranged at a described the (upper) pipe end (which has the displacement ⁇ element) opposite the other pipe end of the measuring tube, that is the lower end in the intended arrangement pipe end.
  • the ultrasonic transducer is accordingly adapted to emit ultrasound into the measuring tube towards the covering device at the other end of the tube. On the surface of the liquid contained in the measuring tube then results in a reflection effect, so by means of
  • Ultrasonic transducer is received an ultrasonic echo whose duration or time of receipt depends on the liquid level ⁇ .
  • a control device is set up to determine the liquid level in the measuring tube by means of the ultrasound transducer. This can be done in a manner known in the art.
  • the displacement element By means of the displacement element, it is now ensured that in the case of a measuring tube completely or more than 95 percent full of liquid, no incorrect level is measured, as could result from a trapped air bubble.
  • the displacement element can be used to specifically align the echo by forming and / or aligning a surface of the displacement element facing the ultrasonic transducer.
  • the shape of the displacement element is designed such that the ultrasonic measurement signal is reflected back to the ultrasonic transducer by the displacement element, for example, as a truncated cone with the ultrasonic transducer of the surface is configured.
  • a reflection of the ultrasonic measuring signal is executed away from the ultrasonic transducer ⁇ by the displacement element, for example, as a pointed cone or with respect to the ultra sound transducer ⁇ obliquely oriented surface is configured.
  • the covering device can be designed with the displacement element as an additional component for a measuring tube. Accordingly, the invention also individually provides the cover device for the level measuring device designed in this way.
  • This cover can therefore be configured as a lid or cap for the measuring tube.
  • the cover device is thus designed as a cover element for placement on a pipe end of a measuring tube of the level measuring device, the cover device having a top wall for covering or closing the pipe end.
  • this ceiling wall has the displacement element or is configured as such, which therefore projects into the end region of the measuring tube adjoining the pipe end in the state of the covering device placed on the pipe end.
  • the level measuring device is designed in particular for a motor vehicle in order to determine a level of a fuel tank or an oil tank or other liquid container in the manner described.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of an embodiment of the fill level measuring device according to the invention in the installed state
  • Fig. 2 is schematic representation of a longitudinal section of an end portion of a measuring tube of the level measuring ⁇ device of FIG. 1;
  • Fig. 3 is a schematic representation of a cross section of the
  • FIG. 4 shows a schematic illustration of a longitudinal section of a covering device of the level measuring device of FIG. 1; 5 shows schematic representations of longitudinal sections of possible displacement elements which may be provided in the end region of the measuring tube by the covering device.
  • the exemplary embodiment explained below is a preferred embodiment of the invention.
  • the described components of the embodiment each represent individual features of the invention that are to be considered independently of one another, which also each independently further develop the invention and thus also individually or in a different combination than the one shown as part of the invention.
  • the described embodiment can also be supplemented by further features of the invention already described.
  • Fig. 1 shows symbolizes a motor vehicle 10, in which a tank or container 11 may be 12 for a liquid.
  • the liquid 12 may be, for example, a fuel or an oil or water.
  • a level measuring device 14 may be provided in the container 11, which may have a tube system 15 that may have one or more coaxial tubes which the liquid 12 can flow in, for example through a lower inlet opening 16.
  • the level measuring device 14 may further comprise an ultrasonic transducer 17, which may be controlled by a control device 18.
  • the control device 18 can have, for example, a microcontroller or microprocessor.
  • the ultrasonic transducer 17 may be formed, for example, on the basis of a piezoelectric element.
  • the control device 18 a Blast ultrasound into the pipe system 15.
  • In the pipe system 15 is a liquid surface of the liquid in the pipe system 15 12 produces an echo which can be detected by means of the ultra sound transducer ⁇ 17th Based on the running time can be determined by the controller 18 of the level 13. For arranging the level measuring device 14 in the container 11, this can in a container bottom 19 a
  • FIG. 2 shows a longitudinal section, which is indicated in Fig. 1 by II and passes through a central axis or tube axis or longitudinal axis 22 of the tubes of the pipe system 15.
  • FIG. 3 illustrates a cross section which is formed perpendicular to the longitudinal axis 22 and whose course of the sectional axis III in FIG. 1 is shown schematically.
  • the pipe system 15 may have a measuring tube 23 and an outer tube 24 arranged coaxially therewith.
  • An upper edge or an upper tube end 25 of flow tube 23 may be closed by a covering ⁇ device 26, that is, for example, a lid or end wall of the measuring tube 23.
  • the cover 26 may in this case restriction member has a projection or extension, or a positive displacement comprise 27, which protrudes into the measuring tube 23.
  • the region of the measuring tube 23 penetrated along the longitudinal axis 22 by the displacement element 27 constitutes an edge region or end region 25 ⁇ of the measuring tube 23.
  • a vent 29 is provided which flow the air 28 along a Strö ⁇ tion direction 30 from the measuring tube 23 into the outer tube 24 can.
  • the outer tube 24 Located opposite the vent opening 29 of the measuring tube 23, the outer tube 24 can have a further vent opening 31, through which the air can flow out of the outer tube 24 into an environment 33 of the level measuring device 14 along a flow direction 32.
  • the offset angle measured with respect to the longitudinal axis 22 is 180 degrees (arrangement opposite) in the example shown.
  • the displacement element 27 prevents an air bubble of the air 28 is included in the measuring tube 23 with increasing level 13.
  • the displacement element 27 can ensure or cause by a wetting effect or capillary effect that in the illustrated in Fig. 2, first in a region 29 opposite the vent opening 34, the air 28 located there is urged towards the vent opening 29 and only then with increasing liquid ⁇ keits-level suppressed in a region 35 at the vent hole 29, the air located there, the measuring tube 23, or is discharged.
  • the displacement element 27 is a clear cross section 36, in which the air 28 can collect in the end portion 25 ⁇ of the measuring tube 23, smaller than in the underlying portion of the measuring tube 23 itself, where the cross section 37 is defined by the entire inner diameter of the measuring tube 23 (see Fig. 3).
  • the displacement element 27 may, starting from the pipe end 25 have a penetration depth 38 into the measuring tube 23, which is at most five times compared to a distance 39 of a lower edge 40 of the vent opening 29 from the pipe end 25, so that the measurement of the level 13 at a lower level of 13 the displacement element 27 is unimpaired.
  • the lower edge 40 is the edge of the vent ⁇ opening 29 facing away from the tube end 25.
  • FIG. 2 further illustrates how ultrasound U can be emitted through the ultrasound transducer 17 into the measuring tube 23 along the longitudinal axis 22 and an echo U x of the ultrasound U back can get to the ultrasonic transducer 17.
  • 4 illustrates how the covering device 26 with the displacement element 27 can be provided by a cover element which can be placed or mounted on the measuring tube 23.
  • a top wall 41 of the cover element may be dented in such a way that the displacement element 27 results.
  • it may be configured in the manner illustrated in FIG. 2 as a solid injection molded part.
  • the cover 26 may also be configured as part of the wall of the measuring tube 23 itself.
  • FIG. 5 illustrates how different shapes A, B, C, D, E, F of the displacement element 27 can affect the course of the echo of the ultrasonic signal on the one hand and the guidance or displacement of the air 28 on the other hand.
  • the views of the longitudinal sections show various, ⁇ playable geometries that may be provided at the upper end of the tube 25 of the measuring tube 23: A cone, B hemisphere, C Ke stump, E cylinder with oblique bottom / front side, E and F oblique cone with different Orientation relative to the vent 29.
  • there is no significant difference between a conical shape and a pyramid shape (whether square base or other page number, eg 3, 6 or 8 sides), neither functional nor in manufacture.
  • the displacement element 27 can thus also be configured in the shape of a pyramid or truncated pyramid.
  • the shapes A, B, C are symmetrical with respect to the longitudinal axis 22, while the shapes D, E, F are asymmetrical with respect to the longitudinal axis 22.
  • the displacement behavior can be adjusted.
  • the example shows how an inclusion of an air bubble in a measuring tube of a level measuring device can be avoided by the invention.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
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Abstract

The invention relates to a fill state measuring device (14) with a measuring tube (23) and a cover device (26) for covering a tube end (25) of the measuring tube (23). A ventilation opening (29) for ventilating the measuring tube (23) in the event of a rising liquid fill state (13) in the measuring tube (23) is provided in a measuring tube (23) end region (25') adjoining the tube end (25). According to the invention, the cover device (26) has a displacement element (27) which protrudes into the measuring tube (23) from the tube end (25) and is arranged in the end region (25') such that an inner measuring tube (23) cross-section (36), which can be occupied by air (28) and liquid (12), in the end region (25') is smaller than a corresponding measuring tube (23) cross-section (37) beyond the end region (25').

Description

Beschreibung description
Füllstandsmessvorrichtung mit einem Messrohr und Abdeckvorrichtung für die Füllstandsmessvorrichtung Level measuring device with a measuring tube and cover device for the level measuring device
Die Erfindung betrifft eine Füllstandsmessvorrichtung, wie sie z.B. in einem Kraftfahrzeug in einem Kraftstofftank oder einem Ölbehälter bereitgestellt sein kann. Die Füllstandsmess¬ vorrichtung weist ein Messrohr auf, in welchem ein Flüssig- keits-Füllstand sich entsprechend dem Füllstand des Behälters selbst verändert. Damit Luft aus dem Messrohr entweichen kann, ist an dessen oberen Ende eine Entlüftungsöffnung vorgesehen. Zu der Erfindung gehört auch eine Abdeckvorrichtung für ein solches Messrohr . The invention relates to a level measuring device, such as may be provided in a motor vehicle in a fuel tank or an oil tank, for example. The level measuring ¬ device has a measuring tube in which a liquid keits level changes according to the level of the container itself. To allow air to escape from the measuring tube, a vent opening is provided at its upper end. The invention also includes a covering device for such a measuring tube.
Für einen Füllstandssensor, speziell für einen Ultraschallbasierten Füllstandssensor, ist es in einem Kraftfahrzeug wichtig, für die Messung ein beruhigtes , teilweise vom restlichen Fluidraum abgetrenntes Messvolumen bereitzustellen. Dies wird mittels eines Messrohrs erreicht, welches in dem zu überwachenden Tank oder Behälter angeordnet wird und von einem unteren, offenen Rohrende mit der Flüssigkeit volllaufen kann. Normalerweise ist das Messrohr dazu zylinderförmig und im Wesentlichen vertikal in dem Behälter ausgerichtet. Damit der Flüssigkeits-Füllstand innerhalb des Messvolumens des Messrohrs auch dem Füllstand außerhalb entspricht, sind mindestens eine Befüllöffnung am unteren Ende und mindestens eine Entlüftungsöffnung am oberen Rohrende notwendig, damit die Flüssigkeit nach dem Prinzip der kommunizierenden Röhren in dem Messrohr aufsteigen kann. For a level sensor, especially for an ultrasound-based level sensor, it is important in a motor vehicle to provide for the measurement a calmed, partially separated from the remaining fluid space measuring volume. This is achieved by means of a measuring tube, which is arranged in the tank or container to be monitored and can run from a lower, open pipe end with the liquid. Normally, the measuring tube is cylindrical in shape and oriented substantially vertically in the container. So that the liquid level within the measuring volume of the measuring tube also corresponds to the level outside, at least one filling opening at the lower end and at least one vent opening at the upper tube end are necessary so that the liquid can rise in the measuring tube according to the principle of communicating tubes.
Das obere Rohrende des Messrohrs kann dabei von einer De¬ ckenwandung verschlossen sein und die benötigte zumindest eine Entlüftungsöffnung zur Seite, quer zur Längsachse des Messrohrs in einen Randbereich oder Endbereich des zylindersförmigen Messrohrs selbst vorgesehen sein. Hierdurch kann es aber am oberen Rohrende des Messrohrs zur Bildung einer Luftblase kommen, die von der steigenden Flüssigkeit nicht mehr verdrängt werden kann, sondern eingeschlossen wird und somit die Messung des Füllstands verfälscht. The upper tube end of the measuring tube can be closed by a de ¬ ckenwandung and the required at least one vent to the side, be provided transversely to the longitudinal axis of the measuring tube in an edge region or end portion of the cylindrical measuring tube itself. However, this can lead to the formation of an air bubble at the upper tube end of the measuring tube, which are no longer displaced by the rising liquid can, but is included and thus falsifies the measurement of the level.
Verstärkt werden kann dieser Effekt noch dadurch, dass um das Messrohr ein weiteres Außenrohr angeordnet sein kann, um ein Schwappen der Flüssigkeit im Inneren des Messrohrs noch weiter zu verringern. Ein Grund für den Einschluss einer Luftblase am oberen Rohrende des Messrohrs kann sein, dass die kapillare Steighöhe der Flüssigkeit im Endbereich des Rohres nahe der Entlüftungsöffnung höherer sein kann als im eigentlichen Messvolumen im Inneren des Messrohrs selbst und somit die Flüssigkeit im vorgelagerten Volumen des Außenrohrs die Ent¬ lüftungsöffnung verschließt, bevor die Luft vollständig aus dem Endbereich des Messrohrs verdrängt werden kann. This effect can be further enhanced by the fact that a further outer tube can be arranged around the measuring tube in order to further reduce sloshing of the liquid in the interior of the measuring tube. A reason for the inclusion of an air bubble at the upper tube end of the measuring tube may be that the capillary rise height of the liquid in the end region of the tube near the vent may be higher than in the actual measuring volume inside the measuring tube itself and thus the liquid in the upstream volume of the outer tube Ent ¬ vent opening closes before the air can be completely displaced from the end of the measuring tube.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei steigendem Flüssigkeit-Füllstand in einem Messrohr, das durch eine De¬ ckenwandung am Rohrende verschlossen und eine Entlüftungsöffnung aufweist, für ein zuverlässiges Entweichen der Luft zu sorgen. The invention is based on the object, with increasing liquid level in a measuring tube, which is closed by a De ¬ ckenwandung at the pipe end and having a vent, to ensure a reliable escape of the air.
Die Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Pa¬ tentansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Er¬ findung sind durch die abhängigen Patentansprüche, die folgende Beschreibung sowie die Figuren beschrieben. The problem is solved by the subject matters of the independent Pa ¬ tentansprüche. Advantageous further developments of the invention are ¬ described by the dependent claims, the following description and the figures.
Durch die Erfindung ist eine Füllstandsmessvorrichtung bereitgestellt, die zum Beispiel dazu eingerichtet sein kann, einen Füllstand eines flüssigen Kraftstoffs, zum Beispiel Benzin oder Diesel, in einem Kraftstofftank oder einen Füllstand eines Motoröls oder Wassers in einem Vorratsbehälter zu ermitteln. Die Füllstandsmessvorrichtung weist ein Messrohr auf, welches in der beschriebenen Weise senkrecht oder schräg in einem Tank oder Behälter angeordnet sein kann, dessen Füllstand ermittelt werden soll. Hierdurch steht im Inneren des Messrohrs ein Messvolumen bereit, das von Wellenbewegungen an der Oberfläche der Flüs¬ sigkeit in dem Tank oder Behälter nur in vermindertem Maße beeinträchtigt oder betroffen ist. Die Füllstandsmessvorrichtung weist des Weiteren eine Abdeckvorrichtung zum Abdecken eines Randes oder Rohrendes des Messrohrs auf. Die Abdeckvorrichtung ist für das in der be¬ schriebenen Anordnung oben angeordnete Rohrende des Messrohrs vorgesehen. Durch die Abdeckvorrichtung ist das Rohrende verschlossen oder abgedeckt. Die Abdeckvorrichtung kann hierbei einteilig mit dem Messrohr ausgebildet sein, zum Beispiel durch Ausbilden des Messrohrs mit der Abdeckvorrichtung als By the invention, a level measuring device is provided, which may for example be adapted to determine a level of a liquid fuel, for example gasoline or diesel, in a fuel tank or a level of engine oil or water in a reservoir. The level measuring device has a measuring tube, which can be arranged in the manner described vertically or obliquely in a tank or container whose level is to be determined. Hereby is at the inside of the measuring tube a measurement volume ready, that is impaired or wave motion on the surface of flues ¬ ing into the tank or container only to a reduced extent affected. The level measuring device further comprises a covering device for covering an edge or tube end of the measuring tube. The covering is provided for the arranged in the ¬ be written arrangement above the tube end of the measuring tube. By covering the pipe end is closed or covered. The covering device may in this case be formed in one piece with the measuring tube, for example by forming the measuring tube with the covering device as
Spritzguss-Bauteil . Die Abdeckvorrichtung kann aber auch als Aufsatz oder Deckelelement für das Rohrende des Messrohrs ausgestaltet und auf das Messrohr aufgesetzt oder aufmontiert sein . Injection molding component. However, the cover device can also be designed as an attachment or cover element for the pipe end of the measuring tube and placed or mounted on the measuring tube.
Zum Entweichen-Lassen von Luft ist in einem an das Rohrende angrenzenden Endbereich des Messrohrs eine Entlüftungsöffnung zum Entlüften des Messrohrs bei in dem Messrohr steigendem Flüssigkeit-Füllstand vorgesehen. Mit anderen Worten kann die im Inneren des Rohres enthaltene Luft aus der Entlüftungsöffnung ausströmen, während Flüssigkeit in das Messrohr zum Beispiel vom unteren Rohrende des Messrohrs her einströmt. Es können auch mehrere Entlüftungsöffnungen vorgesehen sein. Im Folgenden ist der Übersichtlichkeit halber nur eine Entlüftungsöffnung beschrieben . Damit nun verhindert ist, dass bei in dem Messrohr steigendem Flüssigkeit-Füllstand eine Luftblase unterhalb der Abdeck¬ vorrichtung eingeschlossen und hierdurch der Flüssigkeits-Füllstand im Inneren des Messrohrs ein anderer als außerhalb des Messrohrs ist, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Ab- deckvorrichtung einen Fortsatz oder ein Verdrängungselement aufweist. Dieses Verdrängungselement ragt in das Messrohr hinein und zwar ausgehend von dem Rohrende, an welchem die Abdeckvorrichtung angeordnet ist. Damit ist also das Verdrängungs¬ element in dem Endbereich innerhalb des Messrohrs angeordnet. Das Verdrängungselement stellt für die bessere Entlüftung desTo allow air to escape, a vent opening for venting the measuring tube is provided in an end region of the measuring tube adjoining the tube end when the liquid level rises in the measuring tube. In other words, the air contained in the interior of the tube can flow out of the vent opening, while liquid flows into the measuring tube, for example, from the lower tube end of the measuring tube. It can also be provided several vents. In the following, only one vent opening is described for the sake of clarity. So that is now prevented with increasing in the measuring tube liquid level an air bubble below the covering ¬ device included and thereby the liquid level in the interior of the measuring tube is other than outside of the measuring tube, the invention provides that the waste covering device a Has extension or a displacement element. This displacement element protrudes into the measuring tube, starting from the pipe end, on which the covering device is arranged. Thus, therefore, the displacement ¬ element is disposed in the end region within the measuring tube. The displacement element provides for better ventilation of the
Messrohrs an der Unterseite der oberen Abschlussfläche oder der Abdeckvorrichtung somit eine zusätzliche Geometrie dar, die einen Großteil der Abschlussfläche, d.h. des Querschnitts des Rohrendes, abdeckt und in das Messvolumen, d.h. in das Messrohr, hineinragt . Messrohrs on the underside of the upper end surface or the cover thus an additional geometry is that a large part of the end surface, ie the cross section of the Pipe end, covering and in the measuring volume, ie in the measuring tube protrudes.
Bildet man einen Querschnitt senkrecht zu einer Längsachse des Messrohrs, so ist aufgrund des Körpers oder des Materials des Verdrängungselements ein lichter Querschnitt, also der Quer¬ schnitt, der von Luft und Flüssigkeit eingenommen werden kann, in dem Endbereich aufgrund des Verdrängungselements kleiner als ein korrespondierender lichter Querschnitt des Messrohrs jenseits des Endbereichs, also z.B. in der Mitte oder allgemein in dem an den Endbereich angrenzenden Bereich, wo das Verdrängungselement fehlt. Das Verdrängungselement kann zum Beispiel als eine Halbkugel oder als ein Kugelsegment oder ein Kegel oder ein Kegelstumpf oder ein Segment eines Paraboloids oder Ellipsoids ausgeformt oder geformt sein und von der Ab¬ deckvorrichtung ausgehend in das Messrohr hineinragen. Die Form muss dabei nicht kreissymmetrisch sein, sondern es kann zum Beispiel auch die Form einer Pyramide vorgesehen sein. Das Verdrängungselement kann somit auch pyramidenförmig oder py- ramidenstumpfförmig ausgestaltet sein. Due to the body or the material of the displacement element forms to a cross section perpendicular to a longitudinal axis of the measuring tube, as is a clear cross-section, ie the cross ¬ cut, which can be occupied by air and liquid is smaller in the end portion due to the displacement member as a corresponding light cross-section of the measuring tube beyond the end region, ie, for example in the middle or generally in the region adjacent to the end region, where the displacement element is missing. The displacement member may for example be shaped as a hemisphere or as a spherical segment or a cone or a truncated cone or a segment of a paraboloid or ellipsoid or shaped, and extend inwardly projecting from the Ab ¬ covering device in the measuring tube. The shape does not have to be circularly symmetrical, but it can also be provided, for example, the shape of a pyramid. The displacement element can thus also be configured in the shape of a pyramid or pyramidal frustum.
Aufgrund des Verdrängungselements sammelt sich die von der in dem Messrohr aufsteigenden Flüssigkeit verdrängte Luft nicht als eine einzelne große Blase im Endbereich des Messrohrs, um von dort durch die Entlüftungsöffnung auszuströmen, sondern das in die Luftblase hineinragende Verdrängungselement formt diese Due to the displacement member, the air displaced by the liquid rising in the meter tube does not collect as a single large bubble in the end portion of the meter tube to flow out through the vent hole, but the displacer projecting into the air bladder forms the same
Luftblase zunächst in einen Ring und bei weiter steigender Flüssigkeit unterteilt sie sie in eine Mehrzahl kleinerer Luftblasen, die leichter aus dem Messvolumen durch die Ent- lüftungsöffnung verdrängt werden können. Zudem ist durch das Verdrängungselement das Luftvolumen im Endbereich des Messrohrs verringert, sodass prinzipiell weniger Luft überhaupt aus dem Endbereich verdrängt oder entlüftet werden muss. Zudem ergibt sich an dem Verdrängungselement ein Kapillareffekt aufgrund von Adhäsionskräften oder den Benetzungseffekt , der zwischen der Innenwandung des Messrohrs und dem Verdrängungselement zum Tragen kommt, wodurch die Verdrängung der Luft aus dem Endbereich begünstigt wird, da die Flüssigkeit sich auch an dem Ver¬ drängungselement zum Rohrende hin aufrichtet. The air bubble is first divided into a ring and, as the liquid continues to rise, it divides it into a number of smaller air bubbles, which can be more easily displaced out of the measuring volume through the ventilation opening. In addition, the air volume in the end region of the measuring tube is reduced by the displacement element, so that in principle less air has to be displaced or vented at all from the end region. In addition, there is a capillary effect on the displacement element due to adhesion forces or the wetting effect, which comes between the inner wall of the measuring tube and the displacement element to bear, whereby the displacement of the air from the end is favored, since the liquid also straightens up on the Ver ¬ urging element to the pipe end.
Zu der Erfindung gehören auch vorteilhafte Weiterbildungen, durch deren Merkmale sich zusätzliche Vorteile ergeben. The invention also includes advantageous developments, the characteristics of which provide additional advantages.
Bevorzugt ist das Verdrängungselement bezüglich einer Längsachse des Messrohrs, d.h. bei senkrecht angeordnete Messrohr der bestimmungsgemäßen Steigachse der Flüssigkeit, asymmetrisch ausgestaltet. In Bezug auf die beschriebene Form einer Halbkugel oder eines Kugelsegments oder eines Kegels oder eines Kegel¬ stumpfs oder eines Segment eines Paraboloids oder Ellipsoids kann diese Asymmetrie zum Beispiel durch eine Scherung der Form erreicht werden, sodass sich zum Beispiel ein schräger Kegel oder Kegelstumpf ergibt. Es kann auch eine Form eines Zylinders mit schräger Stirnfläche oder Unterseite vorgesehen sein. Durch eine asymmetrische Ausgestaltung ergibt sich der Vorteil, dass eine verbleibende Luftmenge zu der Entlüftungsöffnung hin geleitet oder geführt werden kann. Preferably, the displacement element with respect to a longitudinal axis of the measuring tube, that is configured asymmetrically with vertically arranged measuring tube of the intended riser axis of the liquid. With respect to the described shape of a hemisphere or of a spherical segment or a cone or a truncated ¬ cone or a segment of a paraboloid or ellipsoid, this asymmetry can be achieved for example by shearing the mold, so that, for example, an oblique cone or truncated cone is obtained. It may also be provided a shape of a cylinder with an oblique face or bottom. Due to an asymmetric configuration, there is the advantage that a remaining amount of air can be directed or guided to the vent opening.
Ein weiterer Vorteil ergibt sich, wenn ein Abstand des Verdrängungselements zu der Entlüftungsöffnung größer ist als ein Abstand des Verdrängungselements zu einer der Entlüftungsöffnung gegenüber liegenden Wand des Messrohrs. Dies kann mit der beschriebenen asymmetrischen Form erreicht werden. Es wird der Vorteil erreicht, dass zwischen dem Verdrängungselement und der Entlüftungsöffnung keine Engstelle vorhanden ist, an welcher durch den beschriebenen Kapillareffekt die Luft im Messrohr abgeschnürt oder am Austreten aus der Entlüftungsöffnung ge- hindert werden könnte. Stattdessen entsteht durch den Kapil¬ lareffekt zunächst eine Verdrängung des Luftvolumens an der gegenüberliegenden Wand des Messrohrs und von dort ausgehend bei weiter steigendem Flüssigkeits-Füllstand ein Verdrängungseffekt der Luft in Richtung zu Entlüftungsöffnung hin. Another advantage arises when a distance of the displacement element to the vent opening is greater than a distance of the displacement element to one of the vent opening opposite wall of the measuring tube. This can be achieved with the described asymmetrical shape. The advantage is achieved that there is no constriction between the displacement element and the vent at which the described capillary effect could cause the air in the measuring tube to be pinched off or prevented from escaping from the vent opening. Instead, caused by the Kapil ¬ lareffekt first a displacement of the air volume on the opposite wall of the measuring tube and from there starting at a further increasing liquid level, a displacement effect of the air toward the vent out.
Das Verdrängungselement muss nicht die gesamte Länge des Messrohrs ausfüllen. Vielmehr ist bevorzugt vorgesehen, dass das Verdrängungselement nur in einen kleineren Teil der Gesamtlänge des Messrohrs, insbesondere nur bis zu maximal dem Fünffachen des Abstands, den eine dem Rohrende abgewandten Unterkante der Entlüftungsöffnung zum Rohrende hin aufweist, in das Messrohr hineinragt. Bevorzugt ragt das Verdrängungselement nur bis zum dreifachen dieses Abstands in das Messrohr hinein. Mindestens ist aber bevorzugt vorgesehen, dass das Verdrängungselement bis zu der Unterkante der Entlüftungsöffnung selbst hineinragt, also entlang der Längsachse bis Abstand der Unterkante der Ent¬ lüftungsöffnung selbst in das Messrohr hineinragt. Hierdurch kann das Verdrängungselement die Oberfläche der Flüssigkeit im Messrohr in der beschriebenen Weise beeinflussen oder einstellen . The displacement element does not have to fill the entire length of the measuring tube. Rather, it is preferably provided that the displacement element only in a smaller part of the total length of the measuring tube, in particular only up to a maximum of five times the distance, which has a lower edge of the vent opening facing away from the tube end toward the tube end, projects into the measuring tube. Preferably, the displacement element protrudes into the measuring tube only up to three times this distance. At least, however, preferably provided that the displacement element to the lower edge of the vent opening itself protrudes, ie, along the longitudinal axis to distance between the lower edge of the Ent ¬ vent itself projects into the measuring tube. In this way, the displacement element can influence or adjust the surface of the liquid in the measuring tube in the manner described.
Um an der Abdeckvorrichtung das Verdrängungselement am Rohrende bereitzustellen, kann das Verdrängungselement als massivesIn order to provide the displacement element at the end of the tube on the cover, the displacement element may be solid
Spritzgussteil und damit als Bestandteil der Abdeckvorrichtung ausgestaltet sein. Alternativ dazu kann vorgesehen sein, dass eine Deckenwandung der Abdeckvorrichtung eingebeult oder verbogen oder ausgedrückt wird, sodass das Verdrängungselement als Ausbuchtung der das Rohrende verschließenden Deckenwandung ausgestaltet ist. Hierdurch ergibt sich kein zusätzlicher Materialbedarf . Injection molded part and thus be designed as part of the cover. Alternatively, it can be provided that a top wall of the cover is dented or bent or expressed, so that the displacement element is designed as a bulge of the tube end closing the ceiling wall. This results in no additional material requirement.
Wie bereits ausgeführt, kann das Messrohr von einem koaxial zu dem Messrohr angeordneten Außenrohr umgeben sein, so dass sich zwischen dem Messrohr und dem Außenrohr ein weiteres Volumen ergibt, also ein weiterer Hohlraum, in welchem Flüssigkeit aufsteigen kann. Die Entlüftungsöffnung des Messrohrs mündet dann also in diesen Hohlraum des Außenrohrs . Von dort kann es dann durch eine weitere Entlüftungsöffnung aus dem Außenrohr entweichen. Hierbei ist dann bevorzugt vorgesehen, dass die weitere Entlüftungsöffnung im Außenrohr in Umfangsrichtung um einen Versatzwinkel versetzt zu der Entlüftungsöffnung des Messrohrs selbst angeordnet ist. Der Versatzwinkel ist insbesondere größer als 90 Grad und weist bevorzugt einen Wert im Bereich von 170 Grad bis 180 Grad auf und ist somit der Entlüftungsöffnung des Messrohrs gegenüber angeordnet. Hierdurch ist der beschriebene Beruhigungseffekt der Oberfläche der Flüssigkeit im Messrohr maximiert . As already stated, the measuring tube can be surrounded by an outer tube arranged coaxially with respect to the measuring tube, so that a further volume results between the measuring tube and the outer tube, that is, a further cavity in which liquid can rise. The vent of the measuring tube then opens into this cavity of the outer tube. From there it can then escape through a further vent opening from the outer tube. In this case, it is then preferably provided that the further vent opening in the outer tube is arranged in the circumferential direction offset by an offset angle relative to the vent opening of the measuring tube itself. The offset angle is in particular greater than 90 degrees and preferably has a value in the range of 170 degrees to 180 degrees and is thus arranged opposite the vent opening of the measuring tube. As a result, the described Sedation effect of the surface of the liquid in the measuring tube maximized.
Um nun im Messrohr den Flüssigkeit-Füllstands zu messen, kann die Füllstandsmessvorrichtung einen Ultraschallwandler aufweisen, d.h. eine Ultraschallquelle, die auch als Ultraschallsensor betrieben werden kann. Der Ultraschallwandler ist an einem dem beschriebenen (oberen) Rohrende (welches das Verdrängungs¬ element aufweist) gegenüber angeordneten weiteren Rohrende des Messrohrs angeordnet, also dem in der bestimmungsgemäßen Anordnung unteren Rohrende. Der Ultraschallwandler ist entsprechend dazu eingerichtet, Ultraschall in das Messrohr hin zu der Abdeckvorrichtung an dem anderen Rohrende abzustrahlen. An der Oberfläche der in dem Messrohr befindlichen Flüssigkeit ergibt sich dann ein Reflexionseffekt, sodass mittels desIn order to measure the liquid level in the measuring tube, the level measuring device can have an ultrasonic transducer, ie an ultrasonic source which can also be operated as an ultrasonic sensor. The ultrasound transducer is arranged at a described the (upper) pipe end (which has the displacement ¬ element) opposite the other pipe end of the measuring tube, that is the lower end in the intended arrangement pipe end. The ultrasonic transducer is accordingly adapted to emit ultrasound into the measuring tube towards the covering device at the other end of the tube. On the surface of the liquid contained in the measuring tube then results in a reflection effect, so by means of
Ultraschallwandlers ein Ultraschall-Echo empfangen wird, dessen Laufzeit oder Empfangszeit von dem Flüssigkeit-Füllstand ab¬ hängt. Eine Steuereinrichtung ist dazu eingerichtet, den Flüssigkeit-Füllstand in dem Messrohr mittels des Ultra- schallwandlers zu ermitteln. Dies kann in einer aus dem Stand der Technik bekannte Weise geschehen. Durch das Verdrängungselement ist dabei nun sichergestellt, dass bei vollständig oder über 95 Prozent mit Flüssigkeit gefülltem Messrohr kein falscher Füllstand gemessen wird, wie er sich aufgrund einer einge- schlossenen Luftblase ergeben könnte. Des Weiteren kann das Verdrängungselement dazu genutzt werden, gezielt das Echo auszurichten, indem eine dem Ultraschallwandler zugewandte Oberfläche des Verdrängungselements entsprechend geformt und/oder ausgerichtet ist. Es kann vorgesehen sein, dass die Form des Verdrängungselements derart ausgestaltet ist, dass das Ultraschall-Messsignal hin zum Ultraschallwandler zurückreflektiert wird, indem das Verdrängungselement zum Beispiel als Kegelstumpf mit zum Ultraschallwandler weisen der Oberfläche ausgestaltet ist. Alternativ dazu kann vorgesehen sein, dass eine Reflexion des Ultraschall-Messsignals von dem Ultraschall¬ wandler weg hingerichtet wird, indem das Verdrängungselement beispielsweise als spitzer Kegel oder bezüglich des Ultra¬ schallwandlers schräg ausgerichtete Fläche ausgestaltet ist. Wie bereits ausgeführt, kann die Abdeckvorrichtung in einer Ausführungsform mit dem Verdrängungselement als Zusatz-Bauteil für ein Messrohr ausgestaltet sein. Entsprechend sieht die Erfindung auch einzeln die derart ausgestaltet beschriebene Abdeckvorrichtung für die Füllstandsmessvorrichtung vor. Diese Abdeckvorrichtung kann also als Deckel oder Kappe für das Messrohr ausgestaltet sein. Die Abdeckvorrichtung ist also als Deckelelement zum Aufsetzen auf ein Rohrende eines Messrohrs der Füllstandmessvorrichtung ausgestaltet, wobei die Abdeckvor- richtung eine Deckenwandung zum Abdecken oder Verschließen des Rohrendes aufweist. Diese Deckenwandung weist erfindungsgemäß das Verdrängungselement auf oder ist als solches ausgestaltet, welches also im auf das Rohrende aufgesetzten Zustand der Abdeckvorrichtung in einen an das Rohrende angrenzenden End- bereich des Messrohrs hineinragt. Ultrasonic transducer is received an ultrasonic echo whose duration or time of receipt depends on the liquid level ¬ . A control device is set up to determine the liquid level in the measuring tube by means of the ultrasound transducer. This can be done in a manner known in the art. By means of the displacement element, it is now ensured that in the case of a measuring tube completely or more than 95 percent full of liquid, no incorrect level is measured, as could result from a trapped air bubble. Furthermore, the displacement element can be used to specifically align the echo by forming and / or aligning a surface of the displacement element facing the ultrasonic transducer. It can be provided that the shape of the displacement element is designed such that the ultrasonic measurement signal is reflected back to the ultrasonic transducer by the displacement element, for example, as a truncated cone with the ultrasonic transducer of the surface is configured. Alternatively, it can be provided that a reflection of the ultrasonic measuring signal is executed away from the ultrasonic transducer ¬ by the displacement element, for example, as a pointed cone or with respect to the ultra sound transducer ¬ obliquely oriented surface is configured. As already stated, in one embodiment the covering device can be designed with the displacement element as an additional component for a measuring tube. Accordingly, the invention also individually provides the cover device for the level measuring device designed in this way. This cover can therefore be configured as a lid or cap for the measuring tube. The cover device is thus designed as a cover element for placement on a pipe end of a measuring tube of the level measuring device, the cover device having a top wall for covering or closing the pipe end. According to the invention, this ceiling wall has the displacement element or is configured as such, which therefore projects into the end region of the measuring tube adjoining the pipe end in the state of the covering device placed on the pipe end.
Die erfindungsgemäße Füllstandsmessvorrichtung ist insbesondere für ein Kraftfahrzeug ausgestaltet, um in der beschriebenen Weise einen Füllstand eines Kraftstofftanks oder eines Ölbehälters oder eines anderen Flüssigkeitsbehälters zu ermitteln. The level measuring device according to the invention is designed in particular for a motor vehicle in order to determine a level of a fuel tank or an oil tank or other liquid container in the manner described.
Im Folgenden ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Hierzu zeigt: Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Füllstandsmessvorrichtung im eingebauten Zustand; In the following an embodiment of the invention is described. 1 shows a schematic representation of an embodiment of the fill level measuring device according to the invention in the installed state;
Fig. 2 schematische Darstellung eines Längsschnitts eines Endbereichs eines Messrohrs der Füllstandsmess¬ vorrichtung von Fig. 1 ; Fig. 2 is schematic representation of a longitudinal section of an end portion of a measuring tube of the level measuring ¬ device of FIG. 1;
Fig. 3 eine schematische Darstellung eines Querschnitts des Fig. 3 is a schematic representation of a cross section of the
Endbereich von Fig. 2 ;  End portion of Fig. 2;
Fig. 4 eine schematische Darstellung eines Längsschnitts einer Abdeckvorrichtung der Füllstandsmessvorrichtung von Fig. 1; Fig. 5 schematische Darstellungen von Längsschnitten möglicher Verdrängungselemente, die in den Endbereich des Messrohrs durch die Abdeckvorrichtung bereitgestellt sein können. 4 shows a schematic illustration of a longitudinal section of a covering device of the level measuring device of FIG. 1; 5 shows schematic representations of longitudinal sections of possible displacement elements which may be provided in the end region of the measuring tube by the covering device.
Bei dem im Folgenden erläuterten Ausführungsbeispiel handelt es sich um eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung. Bei dem Ausführungsbeispiel stellen die beschriebenen Komponenten der Ausführungsform jeweils einzelne, unabhängig voneinander zu betrachtende Merkmale der Erfindung dar, welche die Erfindung jeweils auch unabhängig voneinander weiterbilden und damit auch einzeln oder in einer anderen als der gezeigten Kombination als Bestandteil der Erfindung anzusehen sind. Des Weiteren ist die beschriebene Ausführungsform auch durch weitere der bereits beschriebenen Merkmale der Erfindung ergänzbar. The exemplary embodiment explained below is a preferred embodiment of the invention. In the exemplary embodiment, the described components of the embodiment each represent individual features of the invention that are to be considered independently of one another, which also each independently further develop the invention and thus also individually or in a different combination than the one shown as part of the invention. Furthermore, the described embodiment can also be supplemented by further features of the invention already described.
In den Figuren sind funktionsgleiche Elemente jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen. Fig. 1 zeigt symbolisiert ein Kraftfahrzeug 10, in welchem sich ein Tank oder Behälter 11 für eine Flüssigkeit 12 befinden kann. Bei der Flüssigkeit 12 kann es sich zum Beispiel um einen Kraftstoff oder ein Öl oder Wasser handeln. Zum Ermitteln oder Messen eines Flüssigkeits-Füllstands oder kurz Füllstands 13 des Behälters 11 in Bezug auf die Flüssigkeit 12 kann bei dem Behälter 11 eine Füllstandsmessvorrichtung 14 bereitgestellt sein, welche ein Rohrsystem 15 aufweisen kann, dass ein Messrohr oder mehrere koaxiale Rohre aufweisen kann, in welche die Flüssigkeit 12 zum Beispiel durch eine untere Eintrittsöffnung 16 hineinfließen kann. In the figures, functionally identical elements are each provided with the same reference numerals. Fig. 1 shows symbolizes a motor vehicle 10, in which a tank or container 11 may be 12 for a liquid. The liquid 12 may be, for example, a fuel or an oil or water. For determining or measuring a liquid level or short level 13 of the container 11 with respect to the liquid 12, a level measuring device 14 may be provided in the container 11, which may have a tube system 15 that may have one or more coaxial tubes which the liquid 12 can flow in, for example through a lower inlet opening 16.
Die Füllstandsmessvorrichtung 14 kann des Weiteren einen Ultraschallwandler 17 aufweisen, der durch eine Steuereinrichtung 18 gesteuert werden kann. Die Steuereinrichtung 18 kann hierzu zum Beispiel einen MikroController oder Mikroprozessor aufweisen. Der Ultraschallwandler 17 kann beispielsweise auf der Basis eines piezoelektrischen Elements gebildet sein. Mittels des Ultraschallwandlers 17 kann die Steuereinrichtung 18 einen Ultraschall in das Rohrsystem 15 abstrahlen. In dem Rohrsystem 15 erzeugt eine Flüssigkeitsoberfläche der in dem Rohrsystem 15 befindlichen Flüssigkeit 12 ein Echo, das mittels des Ultra¬ schallwandlers 17 erfasst werden kann. Anhand der Laufzeit kann durch die Steuereinrichtung 18 der Füllstands 13 ermittelt werden. Zum Anordnen der Füllstandsmessvorrichtung 14 in dem Behälter 11 kann dieser in einem Behälterboden 19 eine The level measuring device 14 may further comprise an ultrasonic transducer 17, which may be controlled by a control device 18. For this purpose, the control device 18 can have, for example, a microcontroller or microprocessor. The ultrasonic transducer 17 may be formed, for example, on the basis of a piezoelectric element. By means of the ultrasonic transducer 17, the control device 18 a Blast ultrasound into the pipe system 15. In the pipe system 15 is a liquid surface of the liquid in the pipe system 15 12 produces an echo which can be detected by means of the ultra sound transducer ¬ 17th Based on the running time can be determined by the controller 18 of the level 13. For arranging the level measuring device 14 in the container 11, this can in a container bottom 19 a
Durchgangsöffnung 20 aufweisen, durch welche hindurch das Rohrsystem 15 in den Behälter 11 hineinragen kann. Mittels einer Dichtung 21 kann die Durchgangsöffnung 20 flüssigkeitsdicht verschlossen sein. Eine Längsachse des Messrohrs des Rohrsystems 15 ist bevorzugt senkrecht zum Behälterboden 19 und/oder der Flüssigkeitsoberfläche der Flüssigkeit 12 ausgerichtet. Im Folgenden ist anhand von Fig. 2 und Fig. 3 das Rohrsystem 15 der Füllstandsmessvorrichtung 14 genauer beschrieben. Hierzu zeigt Fig. 2 einen Längsschnitt, der in Fig. 1 durch II gekennzeichnet ist und durch eine Mittelachse oder Rohrachse oder Längsachse 22 der Rohre des Rohrsystems 15 geht. Fig. 3 ver- anschaulicht einen Querschnitt, der senkrecht zur Längsachse 22 gebildet ist und dessen Verlauf der Schnittachse III in Fig. 1 schematisch dargestellt ist. Through opening 20, through which the pipe system 15 can protrude into the container 11. By means of a seal 21, the passage opening 20 may be closed liquid-tight. A longitudinal axis of the measuring tube of the pipe system 15 is preferably aligned perpendicular to the container bottom 19 and / or the liquid surface of the liquid 12. The pipe system 15 of the level measuring device 14 will be described in greater detail below with reference to FIGS. 2 and 3. For this purpose, Fig. 2 shows a longitudinal section, which is indicated in Fig. 1 by II and passes through a central axis or tube axis or longitudinal axis 22 of the tubes of the pipe system 15. FIG. 3 illustrates a cross section which is formed perpendicular to the longitudinal axis 22 and whose course of the sectional axis III in FIG. 1 is shown schematically.
Das Rohrsystem 15 kann ein Messrohr 23 und ein zu diesem koaxial angeordnetes Außenrohr 24 aufweisen. Ein oberer Rand oder ein oberes Rohrende 25 des Messrohrs 23 kann durch eine Abdeck¬ vorrichtung 26 verschlossen sein, also zum Beispiel einen Deckel oder eine Stirnwand des Messrohrs 23. Die Abdeckvorrichtung 26 kann hierbei einen Vorsprung oder Fortsatz oder ein Verdrän- gungselement 27 aufweisen, welches in das Messrohr 23 hineinragt. Der entlang der Längsachse 22 von dem Verdrängungselement 27 durchdrungene Bereich des Messrohrs 23 stellt einen Randbereich oder Endbereich 25 λ des Messrohrs 23 dar. Damit Luft 28 bei steigendem Füllstand 13 der Flüssigkeit 12 aus dem Messrohr 23 entweichen kann, ist eine Entlüftungsöffnung 29 bereitgestellt, durch welche die Luft 28 entlang einer Strö¬ mungsrichtung 30 aus dem Messrohr 23 in das Außenrohr 24 strömen kann. Der Entlüftungsöffnung 29 des Messrohrs 23 gegenüber angeordnet kann das Außenrohr 24 eine weitere Entlüftungsöffnung 31 aufweisen, durch welche entlang einer Strömungsrichtung 32 die Luft aus dem Außenrohr 24 in eine Umgebung 33 der Füllstandsmess- Vorrichtung 14 ausströmen kann. Der bezüglich der Längsachse 22 gemessene Versatzwinkel beträgt in dem gezeigten Beispiel 180 Grad (Anordnung gegenüber) . The pipe system 15 may have a measuring tube 23 and an outer tube 24 arranged coaxially therewith. An upper edge or an upper tube end 25 of flow tube 23 may be closed by a covering ¬ device 26, that is, for example, a lid or end wall of the measuring tube 23. The cover 26 may in this case restriction member has a projection or extension, or a positive displacement comprise 27, which protrudes into the measuring tube 23. The region of the measuring tube 23 penetrated along the longitudinal axis 22 by the displacement element 27 constitutes an edge region or end region 25 λ of the measuring tube 23. In order for the air 28 to escape from the measuring tube 23 when the liquid level 12 of the liquid 12 rises, a vent 29 is provided which flow the air 28 along a Strö ¬ tion direction 30 from the measuring tube 23 into the outer tube 24 can. Located opposite the vent opening 29 of the measuring tube 23, the outer tube 24 can have a further vent opening 31, through which the air can flow out of the outer tube 24 into an environment 33 of the level measuring device 14 along a flow direction 32. The offset angle measured with respect to the longitudinal axis 22 is 180 degrees (arrangement opposite) in the example shown.
Durch das Verdrängungselement 27 ist verhindert, dass eine Luftblase der Luft 28 bei steigendem Füllstand 13 in dem Messrohr 23 eingeschlossen wird. Das Verdrängungselement 27 kann durch einen Benetzungseffekt oder Kapillareffekt dafür sorgen oder bewirken, dass in der in Fig. 2 veranschaulichten Weise zunächst in einem der Entlüftungsöffnung 29 gegenüberliegenden Bereich 34 die dort befindliche Luft 28 hin zu der Entlüftungsöffnung 29 gedrängt wird und erst danach bei weiter steigendem Flüssig¬ keits-Füllstand in einem Bereich 35 an der Entlüftungsöffnung 29 die dort befindliche Luft aus dem Messrohr 23 drückt oder abgeführt wird. By the displacement element 27 prevents an air bubble of the air 28 is included in the measuring tube 23 with increasing level 13. The displacement element 27 can ensure or cause by a wetting effect or capillary effect that in the illustrated in Fig. 2, first in a region 29 opposite the vent opening 34, the air 28 located there is urged towards the vent opening 29 and only then with increasing liquid ¬ keits-level suppressed in a region 35 at the vent hole 29, the air located there, the measuring tube 23, or is discharged.
Durch das Verdrängungselement 27 ist ein lichter Querschnitt 36, in welchem sich im Endbereich 25 λ des Messrohrs 23 die Luft 28 sammeln kann, kleiner als im darunter befindlichen Bereich des Messrohrs 23 selbst, wo der Querschnitt 37 durch den gesamten Innendurchmesser des Messrohrs 23 definiert ist (siehe Fig. 3) . Das Verdrängungselement 27 kann ausgehend vom Rohrende 25 eine Eindringtiefe 38 in das Messrohr 23 aufweisen, die im Vergleich zu einem Abstand 39 einer Unterkante 40 der Entlüftungsöffnung 29 vom Rohrende 25 höchstens das fünffache beträgt, sodass die Messung des Füllstands 13 bei einem geringeren Füllstand 13 von dem Verdrängungselement 27 unbeeinträchtigt ist. Die Unterkante 40 ist die dem Rohrende 25 abgewandte Kante der Entlüftungs¬ öffnung 29. Fig. 2 veranschaulicht des Weiteren, wie Ultraschall U durch den Ultraschallwandler 17 in das Messrohr 23 entlang der Längsachse 22 abgestrahlt werden kann und ein Echo Ux des Ultraschalls U zurück zum Ultraschallwandler 17 gelangen kann. Fig. 4 veranschaulicht, wie die Abdeckvorrichtung 26 mit dem Verdrängungselement 27 durch ein auf das Messrohr 23 aufsetzbares oder montiertes Deckelelement bereitgestellt werden kann. Eine Deckenwandung 41 des Deckelelements kann derart eingebeult sein, dass sich das Verdrängungselement 27 ergibt. Alternativ dazu kann es in der in Fig. 2 veranschaulichten Weise als massives Spritzgussteil ausgestaltet sein. By the displacement element 27 is a clear cross section 36, in which the air 28 can collect in the end portion 25 λ of the measuring tube 23, smaller than in the underlying portion of the measuring tube 23 itself, where the cross section 37 is defined by the entire inner diameter of the measuring tube 23 (see Fig. 3). The displacement element 27 may, starting from the pipe end 25 have a penetration depth 38 into the measuring tube 23, which is at most five times compared to a distance 39 of a lower edge 40 of the vent opening 29 from the pipe end 25, so that the measurement of the level 13 at a lower level of 13 the displacement element 27 is unimpaired. The lower edge 40 is the edge of the vent ¬ opening 29 facing away from the tube end 25. FIG. 2 further illustrates how ultrasound U can be emitted through the ultrasound transducer 17 into the measuring tube 23 along the longitudinal axis 22 and an echo U x of the ultrasound U back can get to the ultrasonic transducer 17. 4 illustrates how the covering device 26 with the displacement element 27 can be provided by a cover element which can be placed or mounted on the measuring tube 23. A top wall 41 of the cover element may be dented in such a way that the displacement element 27 results. Alternatively, it may be configured in the manner illustrated in FIG. 2 as a solid injection molded part.
Anstelle des gezeigten Deckelelements kann die Abdeckvorrichtung 26 auch als Teil der Wandung des Messrohrs 23 selbst ausgestaltet sein . Instead of the cover element shown, the cover 26 may also be configured as part of the wall of the measuring tube 23 itself.
Fig. 5 veranschaulicht beispielhaft, wie durch unterschiedliche Formen A, B, C, D, E, F des Verdrängungselements 27 der Verlauf des Echos des Ultraschallsignals einerseits und die Führung oder Verdrängung der Luft 28 andererseits beeinträchtigt werden kann. Die Ansichten der Längsschnitte zeigen verschiedene, bei¬ spielhafte Geometrien, die am oberen Rohrende 25 des Messrohrs 23 bereitgestellt sein können: A Kegel, B Halbkugel, C Ke- gelstumpf, E Zylinder mit schräger Unterseite/Stirnseite, E und F schräge Kegel mit unterschiedlicher Ausrichtung bezüglich der Entlüftungsöffnung 29. Im Rahmen der Erfindung ist es kein wesentlicher Unterschied zwischen einer Kegelform und einer Pyramidenform (sei es mit quadratischer Grundfläche oder einer anderen Seitenzahl, z.B. 3, 6 oder 8 Seiten), weder funktional noch in der Herstellung. Das Verdrängungselement 27 kann somit auch pyramidenförmig oder pyramidenstumpfförmig ausgestaltet sein . Die Formen A, B, C sind bezüglich der Längsachse 22 symmetrisch, während die Formen D, E, F bezüglich der Längsachse 22 asymmetrisch ausgestaltet sind. Hierbei kann durch Einstellen eines mittleren Abstands 42 des Verdrängungselements 27 von der Entlüftungsöffnung 29 im Verhältnis zu einem mittleren Abstand 43 des Verdrängungselements 27 zu einer gegenüberliegenden Wand 44 sowie durch Festlegen der Verdrängungsgeometrie A,...,F das Verdrängungsverhalten eingestellt werden. Insgesamt zeigt das Beispiel, wie durch die Erfindung ein Einschluss einer Luftblase in einem Messrohr einer Füllstandsmessvorrichtung vermieden werden kann. By way of example, FIG. 5 illustrates how different shapes A, B, C, D, E, F of the displacement element 27 can affect the course of the echo of the ultrasonic signal on the one hand and the guidance or displacement of the air 28 on the other hand. The views of the longitudinal sections show various, ¬ playable geometries that may be provided at the upper end of the tube 25 of the measuring tube 23: A cone, B hemisphere, C Ke stump, E cylinder with oblique bottom / front side, E and F oblique cone with different Orientation relative to the vent 29. Within the scope of the invention, there is no significant difference between a conical shape and a pyramid shape (whether square base or other page number, eg 3, 6 or 8 sides), neither functional nor in manufacture. The displacement element 27 can thus also be configured in the shape of a pyramid or truncated pyramid. The shapes A, B, C are symmetrical with respect to the longitudinal axis 22, while the shapes D, E, F are asymmetrical with respect to the longitudinal axis 22. Here, by setting a mean distance 42 of the displacement element 27 from the vent opening 29 in relation to a mean distance 43 of the displacement element 27 to an opposite wall 44 and by setting the displacement geometry A, ..., F, the displacement behavior can be adjusted. Overall, the example shows how an inclusion of an air bubble in a measuring tube of a level measuring device can be avoided by the invention.

Claims

Patentansprüche claims
1. Füllstandsmessvorrichtung (14) mit einem Messrohr (23) und einer Abdeckvorrichtung (26) zum Abdecken eines Rohrendes (25) des Messrohrs (23) , wobei in einem an das Rohrende (25) an¬ grenzenden Endbereich (25 λ) des Messrohrs (23) eine Entlüf¬ tungsöffnung (29) zum Entlüften des Messrohrs (23) bei in dem Messrohr (23) steigendem Flüssigkeits-Füllstand (13) vorgesehen ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Abdeckvorrichtung (26) ein Verdrängungselement (27) aufweist, welches von dem Rohrende (25) ausgehend in das Messrohr (23) hinein ragt und in dem Endbereich (25 λ) angeordnet ist, so dass ein lichter, von Luft (28) und Flüssigkeit (12) einnehmbarer Querschnitt (36) des Messrohrs (23) in dem Endbereich (25 λ) kleiner ist als ein korrespondierender Querschnitt (37) des Messrohrs (23) jenseits des Endbereichs (25 λ). 1. fill level measuring device (14) with a measuring tube (23) and a covering device (26) for covering a pipe end (25) of the measuring tube (23), wherein in one of the pipe end (25) at ¬ adjacent end portion (25 λ ) of the measuring tube (23) a breather ¬ tion opening (29) for venting the measuring tube (23) in the measuring tube (23) rising liquid level (13) is provided, characterized in that the covering device (26) has a displacement element (27) which starting from the pipe end (25) protrudes into the measuring tube (23) and in the end region (25 λ ) is arranged so that a light, of air (28) and liquid (12) einnehmbarer cross-section (36) of the measuring tube (23 ) in the end region (25 λ ) is smaller than a corresponding cross-section (37) of the measuring tube (23) beyond the end region (25 λ ).
2. Füllstandsmessvorrichtung (14) nach Anspruch 1, wobei eine Form des Verdrängungselements (27) einer Halbkugel (B) oder einem Kugelsegment oder einem Kegel (A) oder einem Kegelstumpf (C) oder einem Segment eines Paraboloids oder Ellipsoids entspricht oder pyramidenförmig oder pyramidenstumpfförmig ausgestaltet ist. 2. level measuring device (14) according to claim 1, wherein a shape of the displacement element (27) of a hemisphere (B) or a spherical segment or a cone (A) or a truncated cone (C) or a segment of a paraboloid or ellipsoid corresponds or pyramidal or truncated pyramidal is designed.
3. Füllstandsmessvorrichtung (14) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Verdrängungselement (27) bezüglich einer3. level measuring device (14) according to any one of the preceding claims, wherein the displacement element (27) with respect to a
Längsachse (22) des Messrohrs (23) asymmetrisch (D, E, F) ausgestaltet ist. Longitudinal axis (22) of the measuring tube (23) asymmetrically (D, E, F) is configured.
4. Füllstandsmessvorrichtung (14) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Abstand (42) des Verdrängungselements (27) zu der Entlüftungsöffnung (29) größer ist als ein Abstand (43) des Verdrängungselements (27) zu einer der Entlüftungsöffnung (29) gegenüberliegenden Wand (44) des Messrohrs (23). 4. level measuring device (14) according to any one of the preceding claims, wherein a distance (42) of the displacement element (27) to the vent opening (29) is greater than a distance (43) of the displacement element (27) to one of the vent opening (29) opposite Wall (44) of the measuring tube (23).
5. Füllstandsmessvorrichtung (14) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Verdrängungselement (27) nur bis zu maximal dem Fünffachen des Abstands (39) einer dem Rohrende (25) ab¬ gewandten Unterkante (40) der Entlüftungsöffnung (29) zum Rohrende (25) und/oder mindestens bis zu dem Einfachen des Abstands (39) in das Messrohr (23) hinein ragt. 5. level measuring device (14) according to one of the preceding claims, wherein the displacement element (27) only up to a maximum of five times the distance (39) of the pipe end (25) from ¬ facing lower edge (40) of the vent opening (29) Pipe end (25) and / or at least until the simplicity of the distance (39) into the measuring tube (23) protrudes.
6. Füllstandsmessvorrichtung (14) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Verdrängungselement (27) als massives6. level measuring device (14) according to any one of the preceding claims, wherein the displacement element (27) as a solid
Spritzgussteil oder als Ausbuchtung einer das Rohrende (25) verschließenden Deckenwandung (41) ist. Injection molded part or as a bulge of the pipe end (25) closing the ceiling wall (41).
7. Füllstandsmessvorrichtung (14) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Messrohr (23) von einem koaxial dazu angeordneten Außenrohr (24) umgeben ist, welches eine weitere in Umfangsrichtung um einen Versatzwinkel versetzte weitere Entlüftungsöffnung (31) aufweist. 7. level measuring device (14) according to one of the preceding claims, wherein the measuring tube (23) by a coaxially arranged outer tube (24) is surrounded, which has a further circumferentially offset by an offset angle further vent opening (31).
8. Füllstandsmessvorrichtung (14) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Ultraschallwandler (17) an einem dem Rohrende (25) gegenüber angeordneten weiteren Rohrende des Messrohrs (23) angeordnet ist und eine Steuereinrichtung (18) dazu eingerichtet ist, den Flüssigkeits-Füllstand (13) in dem Messrohr (23) mittels des Ultraschallwandlers (17) zu ermitteln. 8. level measuring device (14) according to any one of the preceding claims, wherein an ultrasonic transducer (17) is arranged at a pipe end (25) opposite the other pipe end of the measuring tube (23) and a control device (18) is adapted to the liquid level (13) in the measuring tube (23) by means of the ultrasonic transducer (17) to determine.
9. Abdeckvorrichtung (26) für eine Füllstandmessvorrichtung (14) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Abdeckvorrichtung (26) als Deckelelement zum Aufsetzen auf ein Rohrende (25) eines Messrohrs (23) der Füllstandmessvorrichtung (14) ausgestaltet ist und wobei die Abdeckvorrichtung (26) eine Deckenwandung (41) zum Abdecken des Rohrendes (25) aufweist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die De¬ ckenwandung (41) als Verdrängungselement (27) ausgestaltet ist, welches im auf das Rohrende (25) aufgesetzten Zustand der9. covering device (26) for a level measuring device (14) according to one of the preceding claims, wherein the covering device (26) as a cover element for placement on a pipe end (25) of a measuring tube (23) of the level measuring device (14) is configured and wherein the covering device (26) has a top wall (41) for covering the pipe end (25), characterized in that the de ¬ ckenwandung (41) is designed as a displacement element (27) which in the mounted on the pipe end (25) state of
Abdeckvorrichtung (26) in einen an das Rohrende (25) angrenzenden Endbereich (25 λ) des Messrohrs (23) hinein ragt. Cover device (26) projects into an end region (25 λ ) of the measuring tube (23) which adjoins the tube end (25).
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