VORRICHTUNG ZUR MESSUNG DES FÜLLSTANDS VON FLÜSSIGKEITEN |
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申请号 | EP12708269.1 | 申请日 | 2012-02-21 | 公开(公告)号 | EP2539673B1 | 公开(公告)日 | 2013-09-11 |
申请人 | Gaslock GmbH; | 发明人 | LIENENKAMP, Jörg; | ||||
摘要 | The invention relates to a device (1) which uses ultrasound to measure the filling level for liquids in a tank (2). The device (1) consists of a housing (3) in which a piezoelectric disc (4) connected to a circuit board (5) and an energy store (6) is provided. A display unit (8) is arranged in the housing (3), and on the side of the piezoelectric disc (4) that faces the tank (2), the disc is given a layer (11) consisting of elastic material. | ||||||
权利要求 | |||||||
说明书全文 | Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Messung des Füllstands von Flüssigkeiten in einem Tank mittels Ultraschall, bestehend aus einem Gehäuse, in dem eine piezoelektrische Scheibe vorgesehen ist, die mit einer Platine und einem Energiespeicher in Verbindung steht, und in dem eine Anzeigeeinheit angeordnet ist, wobei die piezoelektrische Scheibe auf ihrer dem Tank zugewandten Seite mit einer Schicht aus elastischem Material versehen ist. Vorrichtungen zur Messung des Füllstands von Flüssigkeiten sind in vielfältiger Weise bekannt. Es existieren verschiedene Methoden der Füllstandsmessung. Es existieren mechanische Füllstandsmessungen mit Hilfe von Schwimmern, Messungen mit Hilfe der Ermittlung der elektrischen Leitfähigkeit, kapazitive Messungen, optische Messungen und dergleichen. Bei der hier betrachteten Art der Füllstandsmessung handelt es sich um die Messung des Füllstands mit Hilfe von Ultraschall. Hierbei werden von einem Sensor ausgesandte Ultraschall-Impulse reflektiert. Das reflektierte Signal wird von dem Sensor erfasst. Aus der gemessenen Laufzeit des Signals ergibt sich der Füllstand des jeweiligen Mediums. Bei den bekannten Vorrichtungen zur Messung des Füllstands von Flüssigkeiten mit Hilfe von Ultraschall erfolgt in der Regel eine feste Montage der Vorrichtung an dem jeweiligen Tank. Der Montagepunkt ist üblicherweise an der Oberseite des Tanks vorgesehen. Von dort wird das Ultraschallsignal auf die in dem Tank befindliche Flüssigkeit gesandt und aus der Reflektion des Signals der Füllstand ermittelt. Es ist zudem möglich, die Vorrichtung an der Unterseite des Tanks vorzusehen. Man bedient sich in diesem Fall des gleichen Messprinzips. Nachteilig bei den bekannten Vorrichtungen ist der zusätzliche Aufwand aufgrund der Montage der Vorrichtungen. Zudem besteht nicht die Möglichkeit, die Geräte mobil einzusetzen. Dies erweist sich insbesondere nachteilig bei Tanks mit kleinen Füllmengen, die üblicherweise nicht vom Benutzer aufgefüllt, sondern vollständig ausgetauscht werden müssen. Hierzu zählt beispielsweise die Füllstandsmessung an Gasflaschen für Campingzwecke. An diesen ist eine feste Montage der Vorrichtungen aufgrund des hohen Aufwands nicht vertretbar. Zur Beseitigung dieses Problems ist aus der Hier will die Erfindung Abhilfe schaffen. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Messung des Füllstands von Flüssigkeiten in einem Tank mittels Ultraschall zu schaffen, bei der es keiner festen Montage an dem jeweiligen Tank bedarf und einen mobilen Einsatz ermöglicht, zudem einfach aufgebaut ist und welches einfach zu handhaben ist und eine sehr kompakte Bauweise aufweist. Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass das Gehäuse aus zwei Teilen besteht, die gegen die Kraft einer Feder teleskopartig gegeneinander verfahrbar sind. Mit der Erfindung ist eine Vorrichtung zur Messung des Füllstands von Flüssigkeiten in einem Tank mittels Ultraschall geschaffen, welches keiner festen Montage an dem jeweiligen Tank bedarf. Dies ist dadurch hervorgerufen, dass die Anordnung einer Schicht aus elastischem Material eine luftdichte Anordnung an dem jeweiligen Tank ermöglicht, so dass eine zuverlässige Ultraschall-Messung möglich ist. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht eine mobile Handhabung. Folglich ist dem Benutzer des jeweiligen Gastanks die Möglichkeit gegeben, lediglich bei Bedarf die Vorrichtung an den jeweiligen Tank anzuhalten und den Flüssigkeitsstand zu ermitteln. Die erfindungsgemäße Vorrichtung bietet eine zuverlässige und einfache Möglichkeit der Füllstandsmessung. Die zweiteilige Gestaltung des Gehäuses sowie deren teleskopartig gegeneinander verfahrbare Anordnung führen zudem zu einer einfachen Bedienbarkeit und kompakten Bauweise. Bevorzugt ist die Anzeigeeinheit von einer LED-Leuchte gebildet. Die Verwendung einer LED-Leuchte ist zum einen geeignet, eine zuverlässige Anzeige zu schaffen, zum anderen haben LED-Leuchten einen geringen Energiebedarf, so dass die Funktionsdauer der Vorrichtung erhöht ist. In Weiterbildung der Erfindung ist mindestens ein Gehäuseteil aus transparentem Material hergestellt. Vorteilhaft ist die Anzeigeeinheit innenliegend in dem Gehäuseteil angeordnet. Bei dieser Ausgestaltung kann auf das Vorsehen eines zusätzlichen Sichtfensters oder einer Öffnung im Gehäuse für die Sichtbarmachung der Anzeigeeinheit verzichtet werden. Vielmehr sind die Signale der Anzeigeeinheit durch den transparenten Gehäuseteil erkennbar. In anderer Weiterbildung der Erfindung sind in dem Gehäuse an der Platine zwei Magnete angeordnet. Die Magnete üben eine Haltekraft auf den Tank aus, sodass die Vorrichtung dauerhaft an dem Tank angebracht werden kann, ohne hierfür zusätzliche Halteeinrichtungen vorsehen zu müssen. Gleichzeitig ermöglicht die Haltekraft der Magnete, dass die Gummischicht fest auf den Tank gepresst wird, wodurch die erforderliche Schallankopplung gewährleistet ist. Andere Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung sind in den übrigen Unteransprüchen angegeben. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend im Einzelnen beschrieben. Es zeigen:
Die als Ausführungsbeispiel gewählte Vorrichtung 1 zur Messung des Füllstands von Flüssigkeiten in einem Tank 2 basiert auf dem Ultraschall-Messprinzip. Die Vorrichtung 1 besteht aus einem Gehäuse 3 aus Kunststoff, in dem eine piezoelektrische Scheibe 4 vorgesehen ist. Die Scheibe 4 ist aus Keramik hergestellt. Das Gehäuse besteht im Ausführungsbeispiel nach den Im Ausführungsbeispiel nach An dem Gehäuseteil 32 ist seitlich eine Klemmeinrichtung 36 vorgesehen, die sich axial entlang des Gehäuses 3 erstreckt. An dem dem Gehäuseteil 32 abgewandten, freien Ende, welches sich außerhalb des Gehäuseteils 32 befindet, ist die piezo-elektrische Scheibe 4 angeordnet. Sie weist einen Durchmesser auf, der demjenigen des freien Endes des Gehäuseteils 31 entspricht. Die Scheibe 4 steht in Verbindung mit einer Platine 5. Auf der Platine 5 ist eine Auswerteeinheit vorgesehen. Darüber hinaus ist auf der Platine eine Anzeigeeinheit 8 angeordnet, die im Ausführungsbeispiel von einer LED-Leuchte gebildet ist. Die Anordnung von mehreren LED-Leuchten ist ebenfalls möglich. Die Scheibe 4 steht darüber hinaus in Kontakt mit einem Energiespeicher 6, bei dem es sich im Ausführungsbeispiel um eine Batterie handelt. Der Energiespeicher 6 ist im Ausführungsbeispiel nach Auf ihrer dem Tank 2 zugewandten Seite ist die Scheibe 4 mit einer Schicht 11 aus elastischem Material versehen. Bei der Schicht 11 handelt es sich vorzugsweise um eine Gummischicht. Auch eine Schicht aus thermoplastischen Elastomeren ist möglich. Die Schicht 11 schließt beim Anlegen der Vorrichtung 1 an den Tank 2 Lufteinschlüsse aus, so dass eine fehlerfreie Betätigung der Vorrichtung 1 möglich ist. Es ist dadurch die bei Ultraschall-Messsonden erforderliche Trockenankopplung gewährleistet. Die Schicht 11 kann in Abwandlung des Ausführungsbeispiels auch napfartig ausgebildet sein, sodass sie das dem Gehäuseteil 32 abgewandte Ende des Gehäuseteils 31 bereichsweise umgibt. Das Gehäuseteil 31 stützt sich über die Platine 5 an seinem einen Ende gegen die Feder 12 ab. Im Ausführungsbeispiel nach Im Ausführungsbeispiel nach Die piezo-elektrische Scheibe 4 ist auf einer Metallplatte 10 angeordnet. Mit Hilfe der Metallplatte 10 ist die Sende- und Empfangsfläche der Vorrichtung im Verhältnis zur Größe der piezo-elektrischen Scheibe 4 wesentlich vergrößert, so dass die Sende- und Empfangsfläche ebenfalls vergrößert ist. Auf ihrer der Scheibe 4 abgewandten und damit dem Tank 2 zugewandten Seite ist die Metallplatte 10 mit einer Schicht 11 aus elastischem Material versehen. Die Gummischicht 11 schließt beim Anlegen der Vorrichtung 1 an den Tank 2 Lufteinschlüsse aus, so dass eine fehlerfreie Betätigung der Vorrichtung 1 möglich ist. Es ist dadurch die bei Ultraschall-Messsonden erforderliche Schallankopplung gewährleistet. Die Metallplatte 10 ist mit der Platine 5 mittels Federn 12 verbunden. Die Federn 12 bewirken eine zuverlässige Verbindung zwischen der Metallplatte 10 und der Platine 5, so dass die Sende- und Empfangsqualität dauerhaft gewährleistet ist. Benachbart zu den Federn 12 sind in dem Gehäuse 3 an der Platine 5 zwei Magnete 13 angeordnet. Die Magnete 13 dienen zur Befestigung der Vorrichtung 1 an dem Tank 2. Mit den Magneten 13 ist die Möglichkeit geschaffen, die Vorrichtung 1 an dem Tank 2 dauerhaft anzuordnen. Bei der Benutzung der erfindungsgemäßen Vorrichtungen 1 zur Messung des Füllstands von Flüssigkeiten wird die Vorrichtung 1 an die Wand 21 des Tanks 2 angelegt, wie dies in den Figuren dargestellt ist. Die Vorrichtung 1 kommt in dieser Position mit ihrer Schicht 11 großflächig mit der Wand 21 des Tanks 2 in Kontakt. Wie den Figuren zu entnehmen ist, befinden sich zwischen der Schicht 11 und der Wand 21 keine Lufteinschlüsse. Es ist dadurch die für die Ultraschall-Messung der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 erforderliche Trockenschallankopplung vorhanden ist. Diese ermöglicht ein zuverlässiges Senden und Empfangen der Ultraschall-Signale. Nach dem Aufsetzen der Vorrichtung 1 nach den Ausführungsbeispielen der Soweit die jeweilige Vorrichtung 1 in einem Bereich des Tanks 2 angesetzt ist, in der sich keine Flüssigkeit befindet, wird der Schall von diesem unmittelbar reflektiert. Die ausgesendeten Schallimpulse werden daher nach einer äußerst kurzen Laufzeit wieder vom Empfänger der Vorrichtung empfangen. Über die Platine 5 mit ihrer Auswerteeinheit wird dies in der Anzeigeeinheit 8 durch ein Signal angezeigt. Im Ausführungsbeispiel wird dies in Form eines roten Leuchtsignals der vorgesehenen LED dargestellt. Ist dagegen die Vorrichtung 1 in einem Bereich angesetzt, in dem sich eine Flüssigkeit befindet, also im Ausführungsbeispiel unterhalb des mit 22 gekennzeichneten Füllstands der Flüssigkeit, werden die von der Vorrichtung 1 ausgesandten Ultraschall-Signale durch die Flüssigkeit transportiert. Von der der Vorrichtung 1 gegenüberliegenden Wand des Tanks 2 werden die Schallimpulse dann reflektiert und durch die Flüssigkeit wieder zurück transportiert, bis sie von der Vorrichtung 1 empfangen werden. Die Laufzeit, bis zu der die ausgesendeten Signale wieder von der Vorrichtung empfangen werden, ist daher deutlich größer, als in dem oben beschriebenen Fall. Auch diese empfangenen Signale werden an die auf der Platine befindliche Auswerteeinheit weitergeleitet, die die größere Laufzeit erkennt. Die Auswerteeinheit steuert die Anzeigeeinheit 8 an, um ein entsprechendes Signal auszulösen, welches im Ausführungsbeispiel durch eine grün leuchtende LED angezeigt wird. Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung lässt sich in einfacher Weise der Füllstand mit Flüssigkeit auch kleiner Tanks anzeigen. Die genaue Bestimmung des Füllstands erfolgt, indem die Vorrichtung 1 auf die Wand 21 des Tanks 2 aufgesetzt wird und unter der auf die Vorrichtung 1 ausgeübten Kraft beziehungsweise Einschalten der Betätigungseinrichtung 7 die Vorrichtung 1 entlang der Wand 21 aufbeziehungsweise abwärts bewegt wird. Bei Erreichen des Füllstands wechselt die Anzeigeeinheit das Signal, so dass der Benutzer erkennt, auf welcher Höhe sich der Füllstand sich befindet. Aufgrund der Einfachheit und platzsparenden Bauweise ist die Vorrichtung mobil einsetzbar, so dass sie zum Beispiel in einer Tasche transportierbar ist und somit insbesondere bei Camping-Einsätzen ständig mitgeführt werden kann. Durch die Klemmeinrichtung 36 in den Ausführungsbeispielen der |