DE3029093C2

DE3029093C2 -

Info

Publication number: DE3029093C2
Application number: DE3029093A
Authority: DE
Inventors: Eraldo Turin/Torino It Cerruti
Original assignee: Fiat Auto SpA
Current assignee: Fiat Auto SpA
Priority date: 1979-11-05
Filing date: 1980-07-31
Publication date: 1988-07-14
Also published as: DE3029093A1; IT7969147A0; IT1119954B

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Messung der in einem dichten Behälter bekannten Fassungsvermögens vorhandenen Flüssig keitsmenge mittels eines Verfahrens, bei dem zunächst zwischen dem Innenraum des Behälters und einem Raum, in dem ein konstan ter Referenzdruck herrscht, eine Druckdifferenz hergestellt wird, und sodann der flüssigkeitsfreie Raum des Behälters und der Raum, in dem der Referenzdruck herrscht, über eine Leitung mit konstantem Querschnitt miteinander in Verbindung gebracht werden und die Zeit gemessen wird, die verstreicht, bis der Druck in dem Behälter gleich dem Referenzdruck geworden ist und deren Dauer ein Maß für die in dem Behälter vorhandene Flüssig keitsmenge ist, wobei die Vorrichtung wenigstens einen in Abhängigkeit von dem in dem Innenraum des Behälters herrschen den Druck betätigbaren elektrischen Kontakt sowie Mittel zur Messung der Schließzeit des Kontakts aufweist.

Eine Vorrichtung dieser Art ist durch die DE-OS 19 31 583 bekannt.

Weiter sind Vorrichtungen zur Messung der Flüssigkeitsmenge in einem Behälter bekannt, bei denen das Flüssigkeitsniveau in dem Behälter mit einem Schwimmer ermittelt wird, dessen Position über eine mechanische Übertragungseinrichtung entweder direkt oder mittels eines elektrischen Potentiometers auf ein Anzei geinstrument übertragen wird.

Es ist außerdem eine Vorrichtung bekannt, bei der im Innenraum des Behälters zwei Metallplatten angeordnet sind, die einen elektrischen Kondensator bilden, dessen Dielektrikum sich in Abhängigkeit von dem Flüssigkeitsniveau ändert. Die Kapazität dieses Kondensators, die durch eine Spannungsmessung ermittelt wird, ist ein Maß für die in dem Behälter vorhandene Flüssig keitsmenge.

Die beiden zuletzt genannten bekannten Vorrichtungen haben den schwerwiegenden Nachteil, daß sie bei Behältern, die sich in Bewegung befinden, z. B. Benzin- oder Öltanks von Kraftfahrzeugen, wenig zuverlässige Messungen liefern.

Die eingangs genannte Vorrichtung hingegen ermöglicht eine exakte Messung der Flüssigkeitsmenge unabhängig von der Lage des Behälters. Sie macht von der Tatsache Gebrauch, daß die für den Druckausgleich erforderliche Zeit nur von dem flüssigkeitsfrei en Volumen abhängt: Wenn in einem dichten Behälter bekannter Größe, in dem sich eine Flüssigkeit befindet, eine in bezug auf einen Referenzdruck (z. B. den atmosphärischen Druck) positive oder negative Druckdifferenz erzeugt und anschließend der flüs sigkeitsfreie Teil des Behälters über eine Leitung bekannten Querschnitts mit dem Raum verbunden wird, in dem der Referenz druck herrscht, ist die bis zum Druckausgleich verstreichende Zeit eine Funktion des flüssigkeitsfreien Volumens und damit indirekt der in dem Behälter vorhandenen Flüssigkeitsmenge.

Bei der durch die eingangs erwähnte DE-OS 19 31 583 bekannten Vorrichtung ist ein erstes elektrisches Schaltmittel erforder lich, das bei einem niedrigen Referenzdruck anspricht, und ein zweites Schaltmittel, das bei einem vorgegebenen höheren Druck anspricht. Diese Schaltmittel steuern ein Absperrelement, durch das eine Auslaßöffnung des Behälters mit einer ein gasförmiges Medium fördernden Pumpeinrichtung verbindbar ist, sowie einen Zeitmeßstromkreis, in dessen Ausgang ein elektrisches Anzeige instrument liegt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der gattungsgemäßenArt so auszubilden, daß nur ein einziges elektrisches Schaltmittel zur Steuerung einer Zeitmeßeinrich tung erforderlich ist, während die für den Aufbau und den nachfolgenden Ausgleich der Druckdifferenz erforderliche Mittel rein mechanisch gesteuert werden.

DieseAufgabe wird durch eine Vorrichtung gelöst, die gekenn zeichnet ist durch
einen Hohlkörper,
einen in diesem Hohlkörper verschiebbaren Kolben mit zwei durch eine Stange miteinander verbundenen Abschnitten unter schiedlichen Durchmessers, die im Innern des Hohlkörpers eine an den durchmessergrößeren Abschnitt angrenzende erste Kammer, ferner eine an den durchmesserkleineren Abschnitt angrezende zweite Kammer sowie eine zwischen den beiden Abschnitten lie gende mittlere Kammer begrenzen, wobei die erste Kammer ständig mit dem Raum in Verbindung steht, in dem der konstan te Referenzdruck herrscht,
an dem Hohlkörper angebrachte Öffnungen, über die die erste Kammer und die mittlere Kammer mit dem Innenraum des Behälters oberhalb des freien Flüssig keitsspiegel und die zweite Kammer sowohl mit dem Innenraum des Behälters oberhalb des freien Flüssig keitsspiegels als auch auch mit einem zeiten Raum verbindbar sind, in dem ein Druck herrscht, der kleiner ist als der Referenzdruck,
sowie elastische Mittel zur Vorspannung des Kolbens in eine erste, in Richtung der ersten Kammer gelegene Endlage, in der die beiden Abschnitte des Kolbens die Öffnungen, über die die erste Kammer und die mittlere Kammer mit dem Innenraum des Behälters verbindbar sind, abgedeckt sind und die Öffnungen, über die die zweite Kammer mit dem Innenraum des Behälters und mit dem zweiten Raum verbindbar ist, frei liegen,
wobei der Kolben in eine in Richtung der zweiten Kammer gelegene zweite Endlage bewegbar ist, in der sein durchmesser kleinerer Abschnitt die Öffnungen zur Verbindung der zweiten Kammer mit dem Innenraum des Behälters und mit dem zweiten Raum abdeckt und die Öffnungen zur Verbindung der ersten Kammer und der mittleren Kammer mit dem Innenraum des Behälters frei liegen, und
wobei der elektrische Kontakt derart mit dem Kolben gekoppelt ist, daß er geschlossen ist, wenn dieser sich in der zweiten Endlage befindet.

Im folgenden sei die Erfindung anhand der in der Zeich nung dargestellten Vorrichtung näher erläutert:

Diese Vorrichtung umfaßt einen Hohlkörper 1, in dessen Innern ein Verteilerkolben verschiebbar ist. Dieser Verteilerkolben beinhaltet eine Stange 2, die einen Bereich 3 größeren Durchmessers mit einem Bereich 4 kleineren Durchmessers verbindet. Die beiden Bereiche 3 und 4 des Kolbens be grenzen im Innern des Hohlkörpers 1 eine erste Endkammer 1 a, die an dem Bereich 3 angrenzt, eine zweite Endkammer 1 b, die an den Bereich 4 angrenzt sowie eine mittleren Kammer 1 c.

Der Hohlkörper 1 besitzt drei Öffnungen 6 a, 7 a und 8 a, deren Öffnen und Schließen durch den Verteilerkolben steuerbar ist. Diese Öffnungen dienen zur Verbindung der drei Kammern 1 a, 1 c und 1 b mit drei Leitungen 6, 7 und 8, die mit dem Innern eines nicht dargestellten dichten Be hälters bekannter Kapazität verbunden sind, dessen Flüs sigkeitsinhalt gemessen werden soll. Die Leitungen 6, 7 und 8 stehen mit demjenigen Teil des Behälters in Ver bindung, der nicht von der Flüssigkeit eingenommen ist. Der Hohlkörper 1 besitzt ferner eine Öffnung 9 a, deren Öffnen und Schließen von dem Bereich 4 des Kolbens steu erbar ist und die zur Verbindung der Kammer 1 b mit einer Leitung 9 dient. Über eine in dem Körper 1 angebrachte Öffnung 5 steht die Kammer 1 a ständig mit einem Raum, beispielsweise mit der Atmosphäre in Verbindung, in wel chem ein konstanter Referenzdruck herrscht. Die Leitung 9 hingegen ist mit einem Raum verbunden, in welchem ein Druck herrscht, der geringer ist als der genannte Re ferenzdruck. Falls der zu kontrollierende Behälter der Kraftstoffbehälter eines Automobils ist, kann der mit der Leitung 9 verbundene Raum beispielsweise der Ansaug krümmer des Fahrzeugmotors sein.

Im Innern der Kammer 1 c befindet sich zwischen dem den größeren Durchmesser aufweisenden Bereich 3 des Kolbens und einer Wandung des Hohlkörpers 1 eine Schraubenfeder 11. Diese spannt den Kolben in eine in Richtung der er sten Endkammer 1 a gelegene erste Endlage vor. Wenn der Kolben sich in dieser Endlage befindet, sind die Öffnun gen 6 a und 7 a von den Bereichen 3 bzw. 4 des Kolbens ab gedeckt, während die Öffnungen 8 a und 9 a frei sind, so daß der Innenraum des zu kontrollierenden Behälters über die Leitung 8, die Öffnung 8 a, die Kammer 1 b, die Öff nung 9 a und die Leitung 9 mit dem Raum in Verbindung steht, in welchem der Unterdruck herrscht. Da der auf die der Kammer 1 b benachbarte Stirnfläche des Bereiches 4 des Kolbens wirkende Druck kleiner ist als der Druck, der auf die der Kammer 1 a benachbarte Stirnfläche des Be reiches 4 des Kolbens einwirkt, greift an dem Kolben ins gesamt eine Kraft an, die ihn (in bezug auf die Zeichnung) gegen die Wirkung der Schraubenfeder 11 nach unten zu drücken versucht. Wenn der Unterdruck in der Leitung 9 ausreichend ist, verschiebt diese Kraft den Kolben gegen die Wirkung der Feder 11 tatsächlich nach unten.

Während dieser Verschiebung nach unten gibt der den klei nen Durchmesser aufweisende Bereich 4 des Kolbens die Öff nung 7 a zunächst teilweise und anschließend völlig frei, so daß der in der Leitung 9 herrschende Unterdruck sich über die Kammer 1 b, die Leitung 8, den Innenraum des Be hälters und die Leitung 7 dem Innenraum der mittleren Kammer 1 c mitteilt.

Bei seiner Verschiebung nach unten erreicht der Kolben schließlich eine zweite Endlage, die in Richtung auf die zweite Endkammer 1 b gelegen ist. In dieser zweiten End lage sind die Öffnungen 8 a und 9 a von dem den kleineren Durchmesser aufweisenden Bereich 4 des Kolbens abgedeckt, während die Öffnungen 6 a und 7 a frei liegen.

Auf diese Weise wird der Innenraum des Behälters von der Leitung 9, in welcher der Unterdruck herrscht, abgetrennt, während die Kammer 1 c, in der ebenfalls Unterdruck herrsch te, über die Leitung 7, das Innere des Behälters, die Lei tung 6, die Öffnung 6 a, die Kammer 1 a und die Öffnung 5 mit dem Raum verbunden wird, in welchem der Referenzdruck, beispielsweise atmosphärischer Druck, herrscht. Infolge dessen gelangen der Innenraum des Behälters und die mitt lere Kammer 1 c allmählich auf atmosphärischen Druck und der Kolben wird von der Schraubenfeder 11 in seine erste Endlage zurückgeführt.

Wenn sich der Kolben in seiner zweiten in Richtung der Kammer 1 b gelegenen Endlage befindet, bewirkt er das Schließen eines aus zwei Kontaktstücken bestehenden elek trischen Kontaktes 13 und damit die Aktivierung einer elektronischen Anordnung 14 zur Messung der Zeitspanne, in der der Kontakt 13 geschlossen ist, d. h. der Zeit, die erforderlich ist, um den im Innern des Behälters herr schenden Druck dem Atmosphärendruck anzugleichen.

Die Messung der Zeitspanne, in welcher der Kolben in sei ner zweiten Endlage verweilt, entspricht damit einer Mes sung desjenigen Volumenteiles des Innenraumes des Behäl ters, der nicht von der Flüssigkeit eingenommen ist. Da das gesamte Fassungsvermögen des Behälters bekannt ist, läßt sich infolgedessen die in dem Behälter vorhandene Flüssigkeitsmenge bestimmen.

Durch eine Messung der Schließzeit des Kontaktes 13 kann die in dem Behälter vorhandene Flüssigkeitsmenge bei spielsweise mittels einer digitalen Anzeige sichtbar ge macht werden.

Die elektronische Anordnung 14 ist eine Schaltung bekann ter Bauart. Sie verwendet beispielsweise ein UND-Glied, das mit einem Eingang an den Ausgang eines Oszillators angeschlossen ist und dessen anderem Eingang während der Zeit in der der Kontakt 13 geschlossen ist, ein Signal zu geführt wird. Das UND-Glied läßt die Signale des Oszilla tors nur während der Zeitspanne passieren, in welcher an seinem anderen Eingang das genannte Signal anliegt. Die Signale des Oszillators können mit einem üblichen Zähler gezählt werden, das Zählergebnis kann mittels bekannter Einrichtungen angezeigt werden.

Wenn man die in zwei aufeinanderfolgenden Messungen ermittel ten Flüssigkeitsmengen speichert und auf die zwischen den Messungen liegende Zeit bezieht, kann man leicht den Flüs sigkeitsverbrauch pro Zeiteinheit ermitteln.

Die vorangehend beschriebene Vorrichtung besitzt ferner eine Sicherheitseinrichtung, die die Verbindung mit der Leitung 9 unterbricht, falls der in dieser herrschende Unterdruck zu groß wird.

Zu diesem Zweck ist der den geringeren Durchmesser aufwei sende Bereich 4 des Kolbens mit einem Durchgang 4 a verse hen, der die Kammer 1 b und eine Öffnung 10 miteinander verbindet, die in dem Hohlkörper 1 angebracht ist und als Entlüftungsöffnung mit der Atmosphäre in Verbindung steht. Der Durchgang 4 a ist von einer Kugel 15 verschlossen, die mittels eines Ringes 16 in ihrer Position gehalten wird.

Wenn der Unterdruck in der Leitung 9 Werte erreicht, die für den Behälter eine Gefahr darstellen, wird die Kugel 15 unter Verformung des Ringes 16 in die Kammer 1 b ge saugt und verschließt die Öffnung 9 a und unterbricht da mit die Verbindung zwischen der Leitung 9 und dem Innen raum des Behälters. Gleichzeitig wird über die Leitung 8, die Öffnung 8 a, die Kammer 1 b, den Durchgang 4 a und die Öffnung 10 eine Verbindung zwischen dem Innenraum des Be hälters und der Atmosphäre hergestellt.

Wenn der Druck in dem Behälter nach einer Messung wieder den Wert des atmosphärischen Druckes angenommen hat und der Verteilerkolben von der Feder 11 in ihre erste Endla ge zurückgeführt wird, schließen die Öffnungen 6 a und 7 a wieder, während die Öffnungen 8 a und 9 a öffnen. Damit steht die Vorrichtung für einen neuen Meßzyklus zur Ver fügung.

Claims

1. Vorrichtung zur Messung der in einem dichten Behälter bekannten Fassungsvermögens vorhandenen Flüssigkeitsmenge mittels eines Verfah rens, bei dem
zunächst zwischen dem Innenraum des Behälters und einem Raum, in dem ein konstanter Referenzdruck herrscht, eine Druck differenz hergestellt wird, und
und sodann der flüssigkeitsfreie Raum des Behälters und der Raum, in dem der Referenzdruck herrscht, über eine Leitung mit konstantem Querschnitt miteinander in Verbindung gebracht werden und die Zeit gemessen wird, die verstreicht, bis der Druck in dem Behälter gleich dem Referenzdruck geworden ist und deren Dauer ein Maß für die in dem Behälter vorhandene Flüssig keitsmenge ist,
wobei die Vorrichtung wenigstens einen in Abhängigkeit von dem in dem Innenraum des Behälters herrschenden Druck betätig baren elektrischen Kontakt sowie Mittel zur Messung der Schließzeit des Kon takts aufweist,
gekennzeichnet durch
einen Hohlkörper (1),
einen in diesem Hohlkörper (1) verschiebbaren Kolben mit zwei durch eine Stange (2) miteinander verbundenen Abschnitten (3, 4) unterschiedlichen Durchmessers, die im Innern des Hohl körpers (1) eine an den durchmessergrößeren Abschnitt (3) angrenzende erste Kammer (1 a), ferner eine an den durchmesser kleineren Abschnitt (4) angrenzende zweite Kammer (1 b) sowie eine zwischen den beiden Abschnitten liegende mittlere Kammer (1 c) begrenzen, wobei die erste Kammer (1 a) ständig mit dem Raum in Verbindung steht, in dem der konstante Referenzdruck herrscht,
an dem Hohlkörper (1) angebrachte Öffnungen (6, 7), über die die erste Kammer (1 a) und die mittlere Kammer (1 c) mit dem Innenraum des Behälters oberhalb des freien Flüssigkeitsspiegels und die zweite Kammer (1 b) sowohl mit dem Innenraum des Behälters oberhalb des freien Flüssigkeitsspiegels als auch auch mit einem zweiten Raum (9) verbindbar sind, in dem ein Druck herrscht, der kleiner ist als der Referenzdruck,
sowie elastische Mittel (11) zur Vorspannung des Kolbens (3, 4) in eine erste, in Richtung der ersten Kammer (1 a) gele gene Endlage, in der die beiden Abschnitte (3, 4) des Kolbens die Öffnungen (6 a, 7 a), über die die erste Kammer (1 a) und die mittlere Kammer (1 c) mit dem Innenraum des Behälters verbindbar sind, abgedeckt sind und die Öffnungen (8 a, 9 a), über die die zweite Kammer (1 b) mit dem Innenraum des Behälters und mit dem zweiten Raum (9) verbindbar ist, frei liegen,
wobei der Kolben (3, 4) in eine in Richtung der zweiten Kammer (1 b) gelegene zweite Endlage bewegbar ist, in der ein durchmesserkleinerer Abschnitt (4) die Öffnungen (8 a, 9 a) zur Verbindung der zweiten Kammer (1 b) mit dem Innenraum des Behäl ters und mit dem zweiten Raum (9) abdeckt und die Öffnungen (6 a, 7 a) zur Verbindung der ersten Kammer (1 a) und der mittle ren Kammer (1 c) mit dem Innenraum des Behälters frei liegen, und
wobei der elektrische Kontakt (13) derart mit dem Kolben (3, 4) gekoppelt ist, daß er geschlossen ist, wenn dieser sich in der zweiten Endlage befindet.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß eine Sicherheitseinrichtung (4 a, 15, 16, 10) vorgesehen ist, mittels derer die Verbindung zwi schen der zweiten Endkammer (1 b) und dem zweiten Raum (9) auftrennbar ist, wenn der im Innern des letzteren herrschende Druck unter einen vorbestimmten Grenzwert absinkt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß derBehälter der Kraftstoffbehälter eines Automobils ist, daß der zweite Raum von dem An saugkrümmer des Fahrzeugmotors gebildet ist und daß der konstante Referenzdruck der atmosphärische Druck ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß die elastischen Mittel von einer Schrau benfeder (11) gebildet sind, die in der mittleren Kam mer (1 c) zwischen dem den größeren Durchmesser aufwei senden Bereich (3) des Kolbens und einer Wandung des Hohlkörpers (1) angeordnet ist.