NL1014583C2

NL1014583C2 - Device for indicating the level in an LPG tank.

Info

Publication number: NL1014583C2
Application number: NL1014583A
Authority: NL
Inventors: Xavier Allegre; Gilbert Spiesser; Daniel Bouvoir
Original assignee: Clesse Ind
Priority date: 1999-03-15
Filing date: 2000-03-08
Publication date: 2000-09-27
Also published as: FR2791131B1; PL339030A1; TR200000709A1; FR2791131A1; IT1316705B1; BE1012730A3; NL1014583A1; ITMI20000414A1; ITMI20000414A0

Description

"Inrichting voor het aangeven van het niveau in een LPG-tank""Device for indicating the level in an LPG tank"

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een inrichting voor het aangeven van het niveau in een tank met vloeibaar petroleumgas (LPG). De inrichting is met name geschikt voor het aangeven van het niveau in een 5 tank die aangebracht is in een motorvoertuig.The present invention relates to an apparatus for indicating the level in a liquid petroleum gas (LPG) tank. The device is particularly suitable for indicating the level in a tank mounted in a motor vehicle.

In een tank met LPG is het van belang de variatie van het niveau op nauwkeurige wijze te volgen. Immers mag, rekening houdend met uitzetting, de tank niet gevuld worden boven 80% van zijn totale inhoud, om redenen van 10 veiligheid. Daarnaast dient in het onderste deel de tank gegevens te leveren om bijvoorbeeld het overschakelen van de voeding van de motor op benzine mogelijk te maken.In a tank with LPG it is important to follow the variation of the level accurately. After all, taking into account expansion, the tank must not be filled above 80% of its total volume, for reasons of safety. In addition, the tank must provide data in the lower part, for example to enable switching the power supply of the engine to petrol.

Gasmeters die op dit moment bekend zijn, maken gebruik van een mechanisch systeem met vlotters, dat een 15 groot aantal nadelen met zich meebrengt, met name de onnauwkeurigheid van de meting als gevolg van speling in het mechaniek, het risico van een slechte werking van de mechanische onderdelen door vastlopen of slijtage als gevolg van het ouderworden daarvan, willekeurige varia-20 ties van de meting tijdens bewegingen van het voertuig, omdat een gastank moeilijk in compartimenten te verdelen is voor het beperken van de beweging van het fluïdum, zoals bij benzinetanks, een aanzienlijk ruimtebeslag in het inwendige van de tank, en de afwezigheid van eniger-25 lei beveiliging.Gas meters currently known employ a mechanical system with floats, which entails a large number of disadvantages, in particular the inaccuracy of the measurement due to play in the mechanism, the risk of malfunction of the mechanical parts due to seizing or wear due to aging, random variations of the measurement during vehicle movements, because a gas tank is difficult to compartmentalize to limit the movement of the fluid, such as gasoline tanks, a significant amount of space in the interior of the tank, and the absence of any slate protection.

Het is bekend om gasmeters te vormen door gebruik te maken van optische waarnemingsmiddelen, waarbij gebruik gemaakt wordt van het principe van waarneming door het verschil in de brekingsindex tussen een vloei-30 stof en een gas. Het document US-4,286,464 beschrijft een dergelijke niveau-aangeefinrichting in een tank, met name 1014583 2 een oliecarter. In dit document is er sprake van een niveau-aangeefinrichting welke een stelsel van optische sensoren omvat die in verticale richting versprongen zijn. Elke sensor omvat een lichtbron, bijvoorbeeld een 5 gallium-arsenicum LED van het P-N type, een ontvanger zoals een vlakke P-N-P fototransistor van silicium en middelen voor het uitzenden van een lichtstraal. Deze middelen zenden de straal vanaf de lichtbron naar de detector, zolang de sensor zich boven de vloeistof be-10 vindt, en de straal wordt gebroken wanneer de sensor zich in de vloeistof bevindt. Er zijn elektronische middelen aanwezig voor het doorgeven van de gegevens die door de sensoren ontvangen worden naar een meter voor het aanwijzen van het oliepeil.It is known to form gas meters using optical sensing means using the principle of sensing by the difference in the refractive index between a liquid and a gas. Document US 4,286,464 describes such a level indicating device in a tank, in particular 1014583 2 an oil sump. This document refers to a level indicator that includes a system of optical sensors offset in the vertical direction. Each sensor includes a light source, for example, a 5-gallium arsenic LED of the P-N type, a receiver such as a planar P-N-P silicon phototransistor, and means for emitting a light beam. These means transmit the beam from the light source to the detector as long as the sensor is above the liquid, and the beam is broken when the sensor is in the liquid. There are electronic means for transmitting the data received by the sensors to a meter for indicating the oil level.

15 Het doel van de uitvinding is het verschaffen van een inrichting voor het aangeven van het niveau in een tank met LPG, die een compacte constructie vertoont, die geen bewegende delen vertoont, die een grote betrouwbaarheid vertoont en die kan worden geïntegreerd met 20 extra beveiligingsfuncties, zoals het onderbreken van de vulling wanneer een bepaald niveau bereikt is, of het onmogelijk maken van het vullen wanneer de motor van het voertuig loopt.The object of the invention is to provide a device for indicating the level in a tank with LPG, which has a compact construction, which shows no moving parts, which shows a great reliability and which can be integrated with 20 extra safety functions. such as interrupting the filling when a certain level is reached, or making it impossible to fill when the vehicle's engine is running.

Daarbij wordt voorgesteld gebruik te maken van 25 optische detectoren waarbij gebruik gemaakt van het principe van waarneming van het verschil in brekingsindex tussen een vloeistof en een gas.It is proposed to use optical detectors using the principle of observing the difference in refractive index between a liquid and a gas.

Daartoe omvat de inrichting waarop de uitvinding betrekking heeft: 30 een stelsel van optische sensoren die aange bracht zijn op een drager, verticaal ten opzichte van elkaar versprongen zijn en in het inwendige van de tank zijn aangebracht, waarbij zij in hoogterichting daarvan verdeeld zijn, waarbij elke sensor een lichtbron en een 35 ontvanger omvat, en middelen voor het voeden van de lichtbronnen van de verschillende sensoren en voor het verwerken van gegevens die ontvangen zijn door de verschillende ontvan- 1 01 4R flü 3 gers en voor het doorgeven aan een meter voor het visualiseren van het niveau van het LPG.To this end, the device to which the invention pertains comprises: a system of optical sensors mounted on a support, staggered vertically relative to each other and arranged in the interior of the tank, distributed in height direction thereof, wherein each sensor comprises a light source and a receiver, and means for feeding the light sources of the different sensors and for processing data received by the different receivers and for transmitting to a meter for visualizing the level of the LPG.

Volgens de uitvinding zijn de dragers en de daarop aangebrachte sensoren ingebed in een kunsthars die 5 in hoofdzaak transparant is voor de lichtbundels die door de lichtbronnen worden uitgestraald en het naar de sensoren gekeerde oppervlak van de hars zodanig is dat een straal die uitgezonden wordt door de overeenkomstige lichtbron weerkaatst naar de bijbehorende ontvanger.According to the invention, the carriers and the sensors mounted thereon are embedded in a synthetic resin which is substantially transparent to the light beams emitted by the light sources and the surface of the resin facing the sensors is such that a beam emitted by the corresponding light source reflects to the corresponding receiver.

10 Door deze uitvoeringsvorm is het mogelijk optische sensoren te gebruiken in een tank met vloeibaar petroleumgas (LPG), waarin de omstandigheden bijzonder zwaar zijn. Door de hars kan de volledige sonde als één stijf blok worden afgedicht en wordt een uitstekende 15 elektrische isolatie verkregen tussen de onderdelen en het LPG.This embodiment makes it possible to use optical sensors in a tank with liquid petroleum gas (LPG), in which the conditions are particularly severe. The resin allows the entire probe to be sealed as one rigid block and excellent electrical insulation is obtained between the parts and the LPG.

Het niveau van het gas in de tank wordt verkregen door de gegevens die ontvangen worden door de verschillende ontvangers te verwerken, waarbij eraan wordt 20 herinnerd dat de ontvangers die zich in de gasfase bevinden elk een straal ontvangen die uitgezonden is door de overeenkomstige lichtbron, terwijl de andere ontvangers, dat wil zeggen die welke ondergedompeld zijn in het gas deze informatie niet ontvangen.The level of the gas in the tank is obtained by processing the data received by the different receivers, it is recalled that the receivers located in the gas phase each receive a beam emitted from the corresponding light source, while the other receivers, that is, those immersed in the gas, do not receive this information.

25 Volgens een uitvoeringsvorm van de inrichting wordt elke lichtbron gevormd door een diode die een lichtbundel uitstraalt in het zichtbare bereik of het infraroodbereik, en wordt elke ontvanger gevormd door een foto-elektrische cel of een fotothyristor.According to an embodiment of the device, each light source is formed by a diode that emits a light beam in the visible range or the infrared range, and each receiver is formed by a photoelectric cell or a photothyristor.

30 De gebruikte hars is bijvoorbeeld een epoxy hars. Een dergelijke hars vertoont namelijk een brekingsindex die zeer dicht bij die van LPG in de vloeibare fase gelegen is.The resin used is, for example, an epoxy resin. Namely, such a resin exhibits a refractive index very close to that of liquid phase LPG.

Wanneer een sensor zich in de gasfase bevindt, 35 wordt de uitgezonden straal weerkaatst naar de overeenkomstige ontvanger, aangezien de brekingsindex van gas, bijna 1, optisch veel kleiner is dan de brekingsindex van de hars.When a sensor is in the gas phase, the emitted beam is reflected to the corresponding receiver, since the refractive index of gas, nearly 1, is optically much smaller than the refractive index of the resin.

10 1 4583 410 1 4583 4

Wanneer de sensor zich in de vloeibare fase bevindt, wordt de straal die door de bron wordt uitgezonden in hoofdzaak verstrooid in de vloeistof, aangezien de brekingsindices van de vloeistof en de hars dichtbij 5 elkaar liggen, ongeveer 1,3 tot 1,4. Een klein deel van de straal kan echter weerkaatst worden naar de ontvanger, maar de gevoeligheid daarvan is niet zodanig dat deze door deze zwakke straal wordt geactiveerd.When the sensor is in the liquid phase, the beam emitted by the source is mainly scattered in the liquid, since the refractive indices of the liquid and the resin are close to each other, about 1.3 to 1.4. However, a small part of the beam can be reflected back to the receiver, but its sensitivity is not such that it is activated by this weak beam.

De doorsnedevorm van de harslaag welke de 10 sensoren bedekt is niet voorgeschreven, essentieel is slechts dat het optisch traject door weerkaatsing op de binnenwand van de hars de doorgifte van de straal moge-lijk maakt van de lichtbron naar de ontvanger. De lichtbron en de ontvanger van eenzelfde sensor bevinden zich 15 echter met voordeel zeer dicht bij elkaar en het oppervlak van de hars dat naar de sensor gekeerd is waartoe deze bron en deze ontvanger behoren verloopt dan evenwijdig aan de sensor en zijn drager.The cross-sectional shape of the resin layer covering the sensors is not prescribed, it is essential only that the optical path reflected by the reflection on the inner wall of the resin allows the transmission of the beam from the light source to the receiver. However, the light source and the receiver of the same sensor are advantageously very close to each other and the surface of the resin facing the sensor to which this source and this receiver belong extends parallel to the sensor and its carrier.

Bij een uitvoeringsvariant is de drager aange-20 bracht is in een huls die dient als uitwendige bescherming tegen de hars en die in hoofdzaak transparant is voor de lichtbundels die uitgezonden worden door de lichtbronnen. Deze huls is bijvoorbeeld uitgevoerd in polycarbonaat. De brekingsindex van het materiaal waarvan 25 de huls gevormd is, wordt zo gekozen dat het zo dicht mogelijk bij de brekingsindex van de hars en het LPG in de vloeibare fase ligt.In one embodiment, the carrier is mounted in a sleeve that serves as an external protection against the resin and is substantially transparent to the light beams emitted from the light sources. This sleeve is for instance made of polycarbonate. The refractive index of the material of which the sleeve is formed is selected to be as close as possible to the refractive index of the resin and the LPG in the liquid phase.

De huls vertoont bij voorkeur een U-vormige doorsnede. Elke been van de U vertoont dan bijvoorbeeld 30 aan zijn binnenvlak een in langsrichting verlopende groef, waarbij de twee groeven bedoeld zijn voor het opnemen van de drager met de sensoren zodanig dat deze evenwijdig verloopt met de basis van de huls. Zo wordt de drager van de sensoren perfekt in de huls gepositioneerd 35 en wordt een goede evenwijdigheid bereikt tussen de basis van de vlakke huls en de vlakke drager van de sensoren. Natuurlijk kunnen ook andere oppervlakken dan vlakke oppervlakken overwogen worden voor de basis en de drager, 1 0 1 4583 5 maar de vlakke vorm heeft het voordeel dat deze eenvoudiger te realiseren is.The sleeve preferably has a U-shaped cross-section. Each leg of the U then has, for example, a longitudinal groove on its inner surface, the two grooves being intended to receive the carrier with the sensors so that it runs parallel to the base of the sleeve. The carrier of the sensors is thus perfectly positioned in the sleeve and a good parallelism is achieved between the base of the flat sleeve and the flat carrier of the sensors. Of course, surfaces other than flat surfaces can also be considered for the base and the support, but the flat shape has the advantage that it is easier to realize.

Teneinde de sonde aan te passen aan de tank waarin zich de LPG bevindt, zijn de drager, de hars en 5 eventueel de huls stotend bevestigd in een bevestigings-kop die ingericht is om in de tank bevestigd te worden.In order to adapt the probe to the tank in which the LPG is located, the carrier, the resin and, optionally, the sleeve are butt-mounted in a mounting head adapted to be mounted in the tank.

De bevestigingskop is bijvoorbeeld een metalen kop die voorzien is van toroïdale pakking en is met behulp van schroeven in de tank bevestigd. Zo kan deze kop gemon-10 teerd worden op de gebruikelijke plaats voor een traditionele mechanische gasmeter met vlotters, onder tussenkomst van vier aan de tank bevestigde schroeven.The mounting head is, for example, a metal head fitted with toroidal gasket and secured in the tank with screws. For example, this head can be mounted in the usual location for a traditional mechanical gas meter with floats, using four screws attached to the tank.

Om de elektrische verbinding tussen de sensoren van de sonde en de buitenzijde van de tank te waarborgen, 15 is een isolerende draaddoorvoer met voordeel aangebracht in de bevestigingskop.To ensure the electrical connection between the sensors of the probe and the outside of the tank, an insulating wire lead-through is advantageously arranged in the mounting head.

Volgens een met voordeel toe te passen uitvoeringsvorm van de inrichting, wordt de drager waarop de sensoren aangebracht zijn, gevormd door een gedrukte 20 schakeling.According to an advantageous embodiment of the device, the carrier on which the sensors are mounted is formed by a printed circuit.

Volgens een voorkeursuitvoering van de inrichting, omvatten de middelen voor het voeden van de lichtbronnen en het verwerken van de gegevens een microprocessor of 25 een microcontroller.According to a preferred embodiment of the device, the means for powering the light sources and processing the data comprise a microprocessor or a microcontroller.

Omdat de niveaumeetinrichting uitsluitend discrete, dat wil zeggen niet-continue metingen afgeeft, verdient het de voorkeur te voorkomen dat de naald van de meter stapsgewijs daalt bij elke verandering in de toe-30 stand van de sensor. Daartoe voeren de middelen voor het verwerken van de gegevens een afvlakking van de verplaat-singswaarde van de meter uit tussen de metingen die overeenkomen met twee aangrenzende sensoren, door het simuleren van tussengelegen meetpunten tussen twee reële 35 meetpunten door interpolatie van een gemiddeld gasverbruik gedurende een gemiddelde tijdsduur.Since the level measuring device delivers only discrete, ie, non-continuous measurements, it is preferable to prevent the needle of the meter from dropping step by step with every change in the state of the sensor. To this end, the means for processing the data smooths the displacement value of the meter between the measurements corresponding to two adjacent sensors, by simulating intermediate measuring points between two real measuring points by interpolating an average gas consumption during a average duration.

Teneinde te voorkomen dat elke willekeurige verandering van de toestand van de sensoren, die niet het 1014583 6 werkelijke niveau van de vloeistof weergeeft, wordt aangegeven, bijvoorbeeld als gevolg van het verdampen van druppeltjes, golfvorming als gevolg van bewegingen van het voertuig of de helling van het voertuig, omvatten de 5 middelen voor het verwerken van de gegevens een filtering van veranderingen van de toestand van de sensoren doordat deze een waarde bevatten van de tijdsduur gedurende welke de waarneming niet mag veranderen teneinde als geldig aangenomen te worden. Deze tijdsduur kan een relatief 10 korte tijd zijn, met een duur in de orde van enkele seconden, afhankelijk van de gevraagde mate van gevoeligheid.In order to prevent any arbitrary change in the condition of the sensors, which does not reflect the actual level of the fluid, is indicated, for example, due to droplet evaporation, wave formation due to vehicle movement, or the slope of the vehicle. the vehicle, the means for processing the data includes filtering changes in the state of the sensors by containing a value of the length of time during which the observation must not change in order to be considered valid. This period of time can be a relatively short time, with a duration of the order of a few seconds, depending on the degree of sensitivity requested.

Volgens een met voordeel toegepast kenmerk van de uitvinding zijn in het geval van het uitrusten van een 15 tank voor een motorvoertuig de middelen voor het verwerken van gegevens verbonden met enerzijds het contactslot van de elektrische voeding van de motor van het voertuig en is anderzijds een elektrisch bediende klep aangebracht in de toevoerinrichting voor de tank, teneinde het openen 20 van de elektrisch bediende klep uitsluitend toe te laten wanneer de motor stilstaat en het niveau lager is dan een bepaald niveau in de orde van 80% van de maximale vulling van de tank, dat overeenkomt met de positie van de hoogst geplaatste sensor.According to an advantageous feature of the invention, in the case of equipping a tank for a motor vehicle, the means for processing data are connected on the one hand to the ignition switch of the electrical supply of the engine of the vehicle and on the other hand to an electrical actuated valve arranged in the tank supply device, so as to allow the opening of the electrically operated valve only when the engine is stopped and the level is below a certain level of the order of 80% of the maximum filling of the tank, corresponding to the position of the highest placed sensor.

25 In de inrichting volgens de uitvinding zijn dus essentiële beveiligingsfuncties geïntegreerd. Opgemerkt wordt dat bij de momenteel bestaande apparatuur de onderbreking van het vullen op mechanische wijze wordt uitgevoerd onder tussenkomst van een vlotter, met dezelfde 30 nadelen als die hiervoor beschreven zijn in het geval van de gasmeter.Essential security functions are thus integrated in the device according to the invention. It is noted that in the currently existing equipment, the interruption of filling is performed mechanically through a float, with the same drawbacks as described above in the case of the gas meter.

Teneinde de inrichting een uitmuntende beveiliging te geven, vertonen de gegevensverwerkingsmiddelen bijvoorbeeld een testfunctie voor alle optische sensoren, 35 alsmede de verschillende elektronische onderdelen die gevoelig zijn voor eventuele verstoringen.In order to provide the device with excellent security, the data processing means exhibit, for example, a test function for all optical sensors, as well as the various electronic components that are sensitive to possible disturbances.

Om redenen van veiligheid worden in geval van storing van de sensor voor de maximale vulling de func- 1014583 7 ties daarvan automatisch overgedragen aan de direkt daaronder gelegen sensor, of wordt de elektrisch bediende vulklep in de gesloten stand gehouden.For safety reasons, in the event of failure of the maximum fill sensor, its functions are automatically transferred to the sensor directly below, or the electrically operated fill valve is held in the closed position.

De gegevensverwerkingsmiddelen, die een micro-5 controller of een microprocessor omvatten, kunnen eveneens worden toegepast voor het beperken van de elektrische energie die gebruikt wordt tijdens perioden van niet-gebruik, dat wil zeggen wanneer het voertuig stilstaat, of het in de vulstand gestuurd houden van de 10 elektrisch bediende klep. Het is mogelijk een interface te vormen tussen deze gegevensverwerkingsmiddelen en het elektronisch benzine-injectiesysteem teneinde de prestaties en de beveiliging van het voertuig te verbeteren.The data processing means, comprising a micro-5 controller or a microprocessor, can also be used to limit the electrical energy used during periods of non-use, i.e. when the vehicle is stationary, or keep it in the filling position of the 10 electrically operated valve. It is possible to form an interface between these data processing resources and the electronic petrol injection system in order to improve the performance and security of the vehicle.

In elk geval is de uitvinding beter te begrij-15 pen aan de hand van de navolgende beschrijving, onder verwijzing naar de bijgevoegde schematische tekening, waarbij bij wijze van niet-beperkend voorbeeld de uitvoeringsvormen van de inrichting zijn weergegeven.In any case, the invention is better understood by reference to the following description, with reference to the accompanying schematic drawing, which illustrate, by way of non-limiting example, the embodiments of the device.

Fig. 1 is een aanzicht van een LPG-tank voor 20 een voertuig, die is uitgerust met een inrichting volgens de uitvinding, alsmede de verbinding daarvan met de verschillende onderdelen van het voertuig,Fig. 1 is a view of a vehicle LPG tank equipped with a device according to the invention and its connection to the various parts of the vehicle,

Fig.,2 en 3 zijn twee dwarsdoorzichten door een optische sensor, respectievelijk buiten en in het LPG 25 volgens de lijnen II-II en III-III in fig. 1,Fig. 2 and 3 are two cross-views through an optical sensor, respectively outside and in the LPG 25 according to the lines II-II and III-III in Fig. 1,

Fig. 4 en 5 zijn twee aanzichten respectievelijk in de uiteengenomen toestand en de gemonteerde toestand van een niveau-aangeefinrichting volgens de uitvinding, 30 Fig. 6 is een perspectivisch aanzicht met uiteengenomen delen van een inrichting volgens de uitvinding en een bijbehorende bevestigingskop,Fig. 4 and 5 are two views, respectively, in the disassembled state and in the assembled state of a level indicating device according to the invention, FIG. 6 is an exploded perspective view of a device according to the invention and an associated mounting head,

Fig. 7 is een dwarsdoorsnede door een sensor, en 35 Fig. 8 is een perspectivisch aanzicht met uiteengenomen onderdelen op vergrote schaal van het vrije uiteinde van de inrichting van fig. 6.Fig. 7 is a cross section through a sensor, and FIG. 8 is an enlarged perspective exploded view of the free end of the device of FIG. 6.

1014583 81014583 8

Fig. 1 toont een LPG-tank 2 die bedoeld is om aangebracht te worden in een motorvoertuig. Het vloeibare gas dat zich in de tank bevindt is aangeduid met het verwijzingscijfer 3, en daarboven bevindt zich een volu-5 megas 4. De tank is voorzien van een vulinrichting 5, die op zich bekend is, waarin een solenoïde 6 is opgenomen die een klep 7 bedient waardoor als functie van de stand daarvan het vullen van de tank al dan niet mogelijk gemaakt wordt.Fig. 1 shows an LPG tank 2 intended to be installed in a motor vehicle. The liquid gas contained in the tank is indicated by the reference numeral 3, and above this is a volume 5 megas 4. The tank is provided with a filling device 5, known per se, which contains a solenoid 6 which has a operates valve 7, which makes it possible to fill the tank as a function of its position.

10 De niveau-aangeefinrichting omvat een staaf 8, die in de uitvoeringsvorm die in de tekening weergegeven is, verticaal aangebracht is in het inwendige van de tank. Deze staaf is voorzien van een stelsel van sensoren 9, waarvan elk een lichtbron 10 omvat, die bijvoorbeeld 15 wordt gevormd door een diode welke een lichtstraal uitzendt in het zichtbare bereik of het infrarood bereik, en een ontvanger 12 die gevormd wordt door een foto-elek-trische cel of een fotothyristor. De staaf 8 wordt bijvoorbeeld gevormd door een gedrukte schakeling. De ver-20 schillende sensoren 9 zijn bevestigd op de staaf 8 die dient als drager en zijn ingebed in een kunsthars 13 welke een brekingsindex vertoont die zeer dicht bij de brekingsindex van het vloeibare gas gelegen is. In de uitvoeringsvorm als weergegeven in figuren 2 en 3 verlo-25 pen de optische assen van de lichtbron 10 en de bijbehorende ontvanger 12 evenwijdig. De bron 10 en de ontvanger bevinden zich zeer dicht bij elkaar en het naar de sensor 9 gekeerde oppervlak van de hars 13 verloopt evenwijdig aan de drager 8 die gevormd wordt door de vlakke bedrukte 30 schakeling. Zo wordt door weerkaatsing de lichtstraal van de bron 10 doorgegeven aan de ontvanger 12. Wanneer een sensor zich in de gasfase 4 bevindt, vindt er zoals weergegeven in fig. 2, een nagenoeg totale weerkaatsing plaats van de lichtbundel 10 naar de ontvanger 12, in de 35 zin dat de brekingsindex van het gas 4 zeer veel kleiner is dan de brekingsindex van de hars. Wanneer daarentegen een sensor beschouwd wordt als weergegeven in fig. 3, die overeenkomt met de doorsnedelijn III-III in fig. 1, en 1014583 9 die ondergedompeld is in het vloeibare gas, wordt het grootste deel van de lichtstraal die uitgezonden worden door de bron 12 in het inwendige van het vloeibare gas 3 gebroken, in de zin dat de brekingsindex van de vloeistof 5 en die van de hars 13 zeer dicht bij elkaar liggen.The level indicating device comprises a rod 8, which in the embodiment shown in the drawing is arranged vertically in the interior of the tank. This rod is provided with a system of sensors 9, each of which comprises a light source 10, which is formed, for example, by a diode which emits a light beam in the visible range or the infrared range, and a receiver 12, which is formed by a photo- electric cell or a photothyristor. The rod 8 is formed, for example, by a printed circuit. The different sensors 9 are mounted on the rod 8 which serves as a support and are embedded in a synthetic resin 13 which has a refractive index very close to the refractive index of the liquid gas. In the embodiment as shown in Figures 2 and 3, the optical axes of the light source 10 and the associated receiver 12 run parallel. The source 10 and the receiver are very close to each other, and the surface of the resin 13 facing the sensor 9 is parallel to the support 8 formed by the flat printed circuit. For example, the light beam from the source 10 is transmitted to the receiver 12 by reflection. When a sensor is in the gas phase 4, as shown in Fig. 2, an almost total reflection takes place from the light beam 10 to the receiver 12, in the sense that the refractive index of the gas 4 is very much less than the refractive index of the resin. On the other hand, when a sensor is considered as shown in Fig. 3, which corresponds to section line III-III in Fig. 1, and 1014583 9 immersed in the liquid gas, most of the light beam emitted by the source 12 are broken into the interior of the liquid gas 3, in the sense that the refractive index of the liquid 5 and that of the resin 13 are very close to each other.

Door de analyse van de signalen die afgegeven worden door de verschillende ontvangers 12 van de sensoren 9 kan door het bepalen van het die sensoren die ondergedompeld zijn en die welke dat niet zijn het niveau 10 van de vloeistof gemeten worden. Zoals te zien in de figuren 4 tot 8, bestaat een oplossing voor het uitvoeren van de niveau-aangeefinrichting uit het inbrengen van een staaf 8, die voorzien is van de sensoren 9 in het inwendige van een huls 16 die een U-vormige goot bepaald. Deze 15 huls 16 wordt vervolgens gevuld met een kunststof die transparant is voor de lichtbundels, waardoor de sensoren 9 alsmede de bijbehorende middelen voor het voeden en opnemen van gegevens daarvan perfekt geïsoleerd worden ten opzichte van de vloeibare en gasvormige fluïda die 20 zich in de tank 2 bevinden. Dit kunststof materiaal is bijvoorbeeld een epoxyhars.By analyzing the signals delivered by the different receivers 12 of the sensors 9, by determining the ones which are immersed and those which are not, the level of the liquid can be measured. As can be seen in Figures 4 to 8, a solution for performing the level indicating device is to insert a rod 8, which is provided with the sensors 9 into the interior of a sleeve 16 defining a U-shaped trough . This sleeve 16 is then filled with a plastic which is transparent to the light beams, whereby the sensors 9 as well as the associated means for feeding and recording data thereof are perfectly isolated from the liquid and gaseous fluids contained in the tank 2. This plastic material is, for example, an epoxy resin.

De huls 16 is een geprofileerd onderdeel dat een U-vormige doorsnedevorm vertoont. Deze huls vertoont derhalve twee benen 23 en een basis 24. Aan de binnenzij-25 de van elk been 23 is een groef 25 gevormd die zich in langsrichting uitstrekt over de totale lengte van de huls 16. De twee groeven 25 zijn zodanig dat hierin de drager 8 in de vorm van een gedrukte schakeling verschoven en geleid kan worden, en de vlakke gedrukte schakeling 30 evenwijdig geplaatst kan worden aan de basis 24 van de huls. Deze laatste is bijvoorbeeld uitgevoerd in polycar-bonaat. De gedrukte schakeling 8 wordt zodanig in de huls 16 geschoven, dat de sensoren 9 naar de basis van de huls gekeerd zijn en perfekt evenwijdig daarmee verlopen.The sleeve 16 is a profiled part that has a U-shaped cross-sectional shape. This sleeve therefore has two legs 23 and a base 24. On the inner side of each leg 23, a groove 25 is formed which extends longitudinally over the entire length of the sleeve 16. The two grooves 25 are such that the carrier 8 in the form of a printed circuit can be slid and guided, and the flat printed circuit 30 can be placed parallel to the base 24 of the sleeve. The latter is made, for example, in polycarbonate. The printed circuit 8 is slid into the sleeve 16 such that the sensors 9 face the base of the sleeve and run perfectly parallel thereto.

35 Wanneer deze montage is uitgevoerd, wordt de huls stotend aangebracht in een bevestigingskop 26. Het gaat hierbij om een metalen bevestigingskop die tezamen met een hier niet getoonde toroïdale pakking opgenomen 1014583 10 wordt op de plaats die normaliter voorzien is voor het opnemen van een traditionele mechanische gasmeter met vlotter, onder tussenkomst van vier schroeven die bevestigd zijn in de tank. Deze metalen kop 26 neemt de druk-5 krachten op die het gevolg zijn van de druk van het LPG in de tank 2. In de bevestigingskop 26 is een uitsparing 27 aangebracht die de vorm heeft van de huls, zodanig dat de huls tegen translatie vastgehouden wordt tijdens het drukken van de gasdruk. Er is een haakopening 32 voorzien 10 voor het bevestigen van de huls 16 op de bevestigingskop 26.35 When this mounting is done, the sleeve is butted in a mounting head 26. This is a metal mounting head which, together with a toroidal gasket, not shown here, is inserted 1014583 10 in the location normally provided to accommodate a traditional mechanical gas meter with float, using four screws mounted in the tank. This metal head 26 absorbs the compressive forces resulting from the pressure of the LPG in the tank 2. The mounting head 26 has a recess 27 in the shape of the sleeve, such that the sleeve is retained against translation during pressure of the gas pressure. A hook opening 32 is provided 10 for attaching the sleeve 16 to the mounting head 26.

Een isolerende draaddoorvoer 28 waarin metalen stiften 29 gestoken zijn, wordt gemonteerd in de bevestigingskop 26, die een doorgang vertoont welke uitkomt bij 15 de stiften. Zo steken de mannelijke stiften vanuit de kop 26 naar buiten uit de tank. Ze worden verbonden met een elektronische kast 17 die hierna beschreven wordt. Deze koppeling met de elektronische kast 17 wordt bijvoorbeeld uitgevoerd met behulp van een contrasteker die hier niet 20 getoond is, of met draden die aan de uitstekende stiften gesoldeerd worden en vervolgens met epoxyhars geïmpregneerd worden om het geheel te verzegelen.An insulating wire lead-through 28 into which metal studs 29 are inserted is mounted in the mounting head 26, which has a passage leading to the studs. For example, the male pins protrude out of the tank from the head 26. They are connected to an electronic box 17 described below. This coupling to the electronic box 17 is carried out, for example, by means of a socket not shown here, or with wires soldered to the protruding pins and then impregnated with epoxy resin to seal the whole.

Na het samenbouwen van alle onderdelen wordt de sonde horizontaal gelegd om geïmpregneerd te worden met 25 epoxyhars door het eenvoudig uitschenken daarvan met behulp van de zwaartekracht. Deze hars is met zorg gekozen, zodanig dat deze transparant is voor de uitgezonden straling en compatibel is met LPG, waarbij tegelijkertijd goede mechanische sterkte-eigenschappen, elektrische 30 isolatie-eigenschappen en warmtebestendigheid na polymerisatie worden bewaard. Zoals weergegeven in fig. 8 wordt, om het uitschenken van de hars mogelijk te maken, aan het uiteinde van de huls 16 dat zich het verst van de bevestigingskop 26 bevindt een deksel 30 aangebracht 35 waardoor het uiteinde van de huls op vloeistofdichte wijze wordt afgedicht. Er bestaat speling tussen de drager 8 en het deksel 30, teneinde het mogelijk te maken 1 Π 1 11 dat de epoxyhars van de ene naar de andere zijde van de drager 8 stroomt.After assembling all parts, the probe is placed horizontally to be impregnated with epoxy resin by simply pouring it out using gravity. This resin has been carefully chosen to be transparent to the emitted radiation and compatible with LPG, while retaining good mechanical strength properties, electrical insulation properties and heat resistance after polymerization. As shown in Fig. 8, to enable pouring of the resin, a cover 30 is applied to the end of the sleeve 16 farthest from the mounting head 26, thereby sealing the end of the sleeve in a liquid-tight manner. . There is clearance between the carrier 8 and the lid 30 to allow the epoxy resin to flow from one side of the carrier 8 to the other.

Het zo gevormde kanaal wordt volledig horizontaal geïmpregneerd. Na polymerisatie wordt door de hars 5 het geheel als één stijf blok afgedicht, en wordt de elektrische stroom elektrisch geïsoleerd van het LPG. Verder wordt door de hars een volmaakte afdichting van de huls en van de draaddoorvoer aan de kop van de sonde gewaarborgd.The channel thus formed is impregnated completely horizontally. After polymerization, the resin 5 seals the whole as one rigid block, and the electric current is electrically isolated from the LPG. Furthermore, the resin ensures perfect sealing of the sleeve and of the wire lead-through at the head of the probe.

10 Door dit proces van het uitschenken in horizon tale richting wordt de vorming van microbelletjes in de hars sterk beperkt, welke belletjes de optische baan van een lichtstraal die door een lichtbron 10 van de sensor 9 uitgezonden wordt zouden kunnen beïnvloeden.This horizontal pouring process greatly limits the formation of microbubbles in the resin, which could affect the optical path of a light beam emitted from a light source 10 of the sensor 9.

15 Aangezien de lichtbronnen 10 zich zeer dicht bij de ontvangers 12 bevinden, dient de basis 24 van de huls 16 vlak te zijn. De afstand tussen de sensoren 9 en de basis 24 van de huls, dat wil zeggen de dikte van de harslaag 13 welke de sensoren bedekt, dient geminimali-20 seerd te worden, teneinde de optische baan tot het vlakke oppervlak zo min mogelijk te doen afbuigen.Since the light sources 10 are very close to the receivers 12, the base 24 of the sleeve 16 should be flat. The distance between the sensors 9 and the base 24 of the sleeve, ie the thickness of the resin layer 13 covering the sensors, should be minimized in order to minimize deflection of the optical path to the flat surface .

Teneinde de doorgifte van de optische stralen zo min mogelijk te verstoren, is het denkbaar de huls weg te nemen, om zo uitsluitend een blok hars 13 over te 25 houden dat de drager 8 en de sensoren 9 omsluit. Immers, door de aanwezigheid van de huls, zelfs wanneer de brekingsindex van de hars en van het materiaal dat de huls vormt zeer dicht bij elkaar liggen (ongeveer 1,5 tot 1,6) en de aanwezigheid van een dioptrie tussen de hars en de 30 huls leiden tot afbuiging van de lichtstralen. Het verdient derhalve de voorkeur deze dioptrie weg te laten. Zo wordt een uitvoeringsvorm verkregen als weergegeven in fig. 7, waar in dwarsdoorsnede een sonde getoond is zonder huls. Dit leidt dus zoals getoond in fig. 2 en 3 35 tot een drager 8 welke sensoren 9 draagt die ingebed zijn in een blok hars 13.In order to disturb the transmission of the optical beams as little as possible, it is conceivable to remove the sleeve, so as to only have a block of resin 13 which encloses the carrier 8 and the sensors 9. After all, due to the presence of the sleeve, even when the refractive index of the resin and of the material forming the sleeve are very close to each other (about 1.5 to 1.6) and the presence of a diopter between the resin and the 30 sleeves lead to deflection of the light rays. It is therefore preferable to omit this diopter. Thus, an embodiment is shown as shown in Fig. 7, where a probe without sleeve is shown in cross section. Thus, as shown in Figs. 2 and 3, this leads to a support 8 which carries sensors 9 embedded in a block of resin 13.

Zoals in fig. 1 getoond, is de staaf 8 verbonden met een elektronische kast 17. Deze kast is met name 1 0 1 458 3 12 verbonden met de accu 18 van het voertuig, met het contactslot 19 welke de elektrische voeding van de motor regelt, en met de benzinemeter 20 die opgenomen is in het dashboard van het voertuig, alsmede met het elektronisch 5 injectiesysteem van de motor 22. De elektronische kast, welke een microprocessor of een microcontroller kan omvatten, zorgt voor de voeding van de dioden 10 welke de lichtbronnen vormen, uitgaande van de accu 18. De kast 17 verzorgt verschillende functies voor het verwerken van de 10 gegevens in de zin van het aflezen van het niveau van het vloeibaar gas in het inwendige van de tank en in de zin van de beveiliging van de installatie.As shown in fig. 1, the rod 8 is connected to an electronic box 17. This box is in particular connected to the vehicle battery 18, with the ignition switch 19 which controls the electrical supply of the engine , and with the fuel gauge 20 contained in the dashboard of the vehicle, as well as with the electronic injection system of the engine 22. The electronic box, which may comprise a microprocessor or a microcontroller, supplies the diodes 10 which supply the light sources, starting from the battery 18. The cabinet 17 performs various functions for processing the data in the sense of reading the level of the liquid gas in the interior of the tank and in the sense of the security of the installation.

Zo is daar het feit dat de sonde uitsluitend discontinue metingen afgeeft. Teneinde te voorkomen dat 15 de wijzer van de meter 20 stapsgewijs omlaag beweegt bij elke verandering van de toestand van de sensor, wordt een afvlakking uitgevoerd, waardoor een continue daling van de wijzer mogelijk gemaakt wordt, door de tussengelegen metingen tussen twee werkelijke meetpunten te simuleren 20 met behulp van interpolatie van een gemiddeld gasverbruik gedurende een gemiddelde tijdsduur. Deze afvlakking wordt weer aangepast bij de verandering in de toestand van elke sensor.So there is the fact that the probe delivers only discontinuous measurements. In order to prevent the pointer of the meter 20 from descending step by step with each change of the sensor state, a smoothing is performed, allowing a continuous drop of the pointer, by simulating the intermediate measurements between two actual measuring points 20 using interpolation of an average gas consumption over an average period of time. This smoothing is again adjusted with the change in the state of each sensor.

De kast 17 zorgt ook voor het filteren van de 25 instantane toestandsveranderingen van de sensoren, door rekening te houden met een bepaalde tijdsduur gedurende welke de waarneming niet mag variëren om als geldig beschouwd te worden.The box 17 also filters the instantaneous state changes of the sensors by taking into account a certain period of time during which the observation must not vary to be considered valid.

De het laagst gelegen sensor levert, wanneer 30 dezer niet langer onder de vloeistof staat, aan de elektronische kast 17 een signaal waardoor deze, bijvoorbeeld de automatische omschakeling van de voeding van de motor op benzine tot stand kan brengen.When this sensor is no longer under the liquid, the lowest sensor supplies the electronic box 17 with a signal through which it can effect, for example, the automatic switching of the motor's power supply to petrol.

Om redenen van veiligheid en met name om een 35 toename van de druk van de gasfase mogelijk te maken bij toenemende temperatuur, dient de vulgraad van de tank nooit groter te zijn dan 80% van het totale volume daarvan. Het is derhalve mogelijk een sensor voor het maxima- 1014583 13 le niveau aan te brengen, die wanneer deze geactiveerd wordt door de aanwezigheid van een vloeistofniveau, een signaal stuurt naar de elektronische kast waardoor deze de solenoïde 6 kan bedienen, teneinde de vulinrichting te 5 doen afsluiten. De elektronische kast 17 is ook verbonden met het contactslot 19, teneinde te voorkomen dat de tank gevuld kan worden wanneer de motor van het voertuig nog loopt.For safety reasons and in particular to allow an increase in the pressure of the gas phase with increasing temperature, the filling degree of the tank should never exceed 80% of its total volume. It is therefore possible to provide a sensor for the maximum level 1014583 13th which, when activated by the presence of a liquid level, sends a signal to the electronic box enabling it to operate the solenoid 6, in order to activate the filling device. do shutdown. The electronic box 17 is also connected to the ignition lock 19, in order to prevent the tank from being filled when the vehicle's engine is still running.

De sensoren 9 zijn aangebracht met tussenruim-10 ten die zorgvuldig gekozen zijn, afhankelijk van de vorm van de tank. Zij bevinden zich dus dichter bij elkaar nabij de bodem van de tank, teneinde de nauwkeurigheid van de meting te verhogen, wanneer het vloeistofniveau de "reserve" nadert. Bovendien kan door deze onregelmatige 15 plaatsing van de sensoren het elektronisch deel van de verwerking van het signaal identiek gehouden worden, ongeacht het type tank. De eigenlijke optische sonde (de in hars ingebedde sensoren 9) is specifiek voor elk type tank, terwijl de module voor de verwerking van het sig-20 naai (interpretatie van de metingen, afvlakking, besturing van de bedieningselementen, signalering op het dashboard ...) gemeenschappelijk is voor alle modellen, waardoor de vervaardigingskosten aanzienlijk worden verminderd.The sensors 9 are arranged at intervals carefully selected depending on the shape of the tank. Thus, they are located closer together near the bottom of the tank to increase the accuracy of the measurement as the liquid level approaches the "reserve". Moreover, due to this irregular placement of the sensors, the electronic part of the processing of the signal can be kept identical, regardless of the type of tank. The actual optical probe (the resin-embedded sensors 9) is specific to each type of tank, while the sig-20 sew processing module (interpretation of measurements, flattening, control of the controls, signaling on the dashboard .. .) is common to all models, significantly reducing manufacturing costs.

25 Door de elektronische kast 17 wordt tenslotte een automatische controle van de sensoren geboden, waarbij een signaal wordt afgegeven wanneer één van de sensoren een storing vertoont. Wanneer de sensor voor de maximale vulling een storing vertoont, worden de functies 30 daarvan direkt overgedragen op de sensor die zich daar rechtstreeks onder bevindt. Bij een andere mogelijkheid, kan de microcontroller of de microprocessor elke hernieuwde vulling onmogelijk maken zolang de sensor kapot is, door de elektrisch bediende klep in de gesloten stand 35 te houden.Finally, the electronic box 17 provides an automatic control of the sensors, wherein a signal is issued when one of the sensors shows a malfunction. When the maximum fill sensor malfunctions, its functions are transferred directly to the sensor located directly below it. Alternatively, the microcontroller or microprocessor can prevent any refill as long as the sensor is broken by holding the electrically operated valve in the closed position.

Door het stilzetten van de motor wordt bereikt dat de elektrisch bediende klep die onderdeel vormt van de vulinrichting gedurende een tijd t geopend wordt.Shutting down the motor ensures that the electrically operated valve that forms part of the filling device is opened for a time t.

1014583 141014583 14

Wanneer de sensor voor de maximale vulling op 80% of de startmotor niet bediend worden gedurende die tijd t, wordt de elektrisch bediende klep gesloten door een tijdvertragingsinrichting.When the maximum fill sensor at 80% or the starter motor is not operated during that time t, the electrically operated valve is closed by a time delay device.

5 Zoals duidelijk is uit het voorgaande, biedt de uitvinding een aanzienlijke verbetering ten opzichte van de stand van de techniek, door een inrichting te verschaffen voor het aangeven van het niveau in een LPG-tank met een compacte constructie, welke geen bewegende delen 10 vertoont, welke niet beïnvloed wordt door normale verschillen in druk of temperatuur van 0 tot 30 bar en van -20°C tot +65°C, waarbij desondanks een uitstekende nauwkeurigheid en uitmuntende betrouwbaarheid worden gewaarborgd .As is apparent from the foregoing, the invention offers a significant improvement over the prior art by providing a device for indicating the level in an LPG tank of a compact construction, which does not have any moving parts. , which is not affected by normal pressure or temperature differences from 0 to 30 bar and from -20 ° C to + 65 ° C, nevertheless ensuring excellent accuracy and excellent reliability.

15 Het zal duidelijk zijn dat de uitvinding niet beperkt is tot de enkele uitvoeringsvorm van de inrichting die hiervoor bij wijze van voorbeeld beschreven zijn, maar dat deze daarentegen alle varianten omvat. Zo kan met name het aantal sensoren anders zijn, kan de 20 plaatsing daarvan in het inwendige van de tank anders gekozen zijn, of kan de vorm van de huls die bij de sensoren behoort anders gekozen worden, zonder dat daarbij uitgegaan wordt buiten het kader van de uitvinding.It will be clear that the invention is not limited to the single embodiment of the device described above by way of example, but that it covers all variants. In particular, the number of sensors can be different, the placement thereof in the interior of the tank can be chosen differently, or the shape of the sleeve associated with the sensors can be chosen differently, without departing from the scope of the invention.

1 0 t 4 5 fl .41 0 t 4 5 fl. 4

Claims

Device for indicating the level in an LPG tank, comprising: a system of optical sensors (9) mounted on a carrier, staggered vertically relative to each other and in the interior of the tank (2) arranged in their height direction, each sensor comprising a light source (10) and a receiver (12), and means (17) for powering the light sources of the different sensors (9) and for processing data received by the different receivers (12) and passing to a meter (20) for visualizing the level of the LPG, characterized in that the carriers and the sensors mounted thereon are embedded in a synthetic resin (13) which is substantially transparent to the light beams emitted by the light sources (10) and the surface of the resin facing the sensors (9) is such that a beam emitted by the corresponding 1 light source (10) bounces off the corresponding receiver (12).

Level indicating device according to claim 1, characterized in that the resin used is an epoxy resin.

Display device according to either of Claims 1 and 2, characterized in that the carrier (8) is arranged in a sleeve (16) which serves as an external protection against the resin (13) and which is substantially transparent to the light beams emitted by the 30 light sources (10).

Level indicating device according to claim 3, characterized in that the sleeve (16) is made of polycarbonate.

Level indicating device according to one of claims 3 or 4, characterized in that the sleeve (16) has a U-shaped cross section, and each leg (23) of the U 1 0 1 4583 has a longitudinal direction on its inner surface. tapering groove (25), the two grooves being for receiving the carrier (8) with the sensors (9) such that it is parallel to the base (24) of the sleeve.

Level indicating device according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the carrier (8), the resin (13) and optionally the sleeve (16) are butt-mounted in a mounting head (26) adapted to 10 the tank (2) must be attached.

Level indicating device according to claim 6, characterized in that the mounting head (26) is a metal head provided with toroidal gasket and secured in the tank (2) with screws.

Level indicating device according to one of claims 6 or 7, characterized in that an insulating wire lead-through (28) is arranged in the mounting head (26).

Level indicating device according to one of claims 1 to 8, characterized in that the carrier (8) is formed by a printed circuit.

Level indicating device according to any one of claims 1-9, characterized in that the means (17) for powering the light sources and processing the data comprises a microprocessor or a microcontroller.

11. Level indicating device according to any one of claims 1-10, characterized in that the means (17) for processing the data performs a smoothing of the displacement value of the meter (20) between the measurements corresponding to two adjacent sensors (9), by simulating intermediate measuring points between two real measuring points by interpolating an average gas consumption over an average period of time.

Level display device according to any one of claims 1-11, characterized in that the means (17) for processing the data comprises filtering changes in the state of the sensors (9) by having a value contain the length of time during which the observation must not change in order to be considered valid.

Level display device according to any one of claims 1 to 12, characterized in that in the case of equipping a tank (2) for a motor vehicle, the means (17) for processing data are connected on the one hand to the ignition switch (19) of the electrical supply of the vehicle engine and, on the other hand, an electrically operated valve (6) is arranged in the tank supply device, in order to allow opening of the electrically operated valve only when the engine is stopped and the level is below a certain level on the order of 80% of the maximum fill 15 of the tank, which corresponds to the position of the highest placed sensor.

Level display device according to any one of claims 1 to 13, characterized in that the means (17) for processing the data perform a test function for the sensors with a specific period.

Level indicating device according to claim 14, characterized in that in the event of a malfunction in the sensor for the maximum filling (9), its functions are automatically passed on to the sensor directly below it, or filling of the tank is impossible. is made by keeping the electrically operated valve in the closed position. 1014583