DE9307684U1

DE9307684U1 - Tankfahrzeug

Info

Publication number: DE9307684U1
Application number: DE9307684U
Authority: DE
Original assignee: Ultrakust Electronic GmbH
Current assignee: Ultrakust Electronic GmbH
Priority date: 1993-05-19
Filing date: 1993-05-19
Publication date: 1994-09-29
Anticipated expiration: 2003-05-20

Description

Die Erfindung betrifft ein Tankfahrzeug mit zumindest einem Tank, der wenigstens einen Zufluß und einen Abfluß sowie wenigstens einen im Bereich des geodätisch tiefsten Punkt des Tanks vorgesehenden Restmengensensors aufweist, welcher eine Anzeigevorrichtung beaufschlagt.

Derartige allgemein bekannte Restmengensensoren für Tankfahrzeuge sollen sicherstellen, daß der Tank restlos entleert worden ist, bevor der Tank wieder neu befüllt wird. Hierdurch soll verhindert werden, daß sich die neu eingefüllte Flüssigkeit mit möglicherweise noch vorhandenen Resten der vorher im Tank befindlichen Flüssigkeit vermischt. Wenn das Tankfahrzeug beispielsweise zunächst verbleiten Kraftstoff transportiert hat, so darf ein anschließend eingefüllter unverbleiter Kraftstoff nicht mit Resten von verbleitem Kraftstoff vermischt werden, da sonst der unverbleite Kraftstoff für den Betrieb von Katalysator-Fahrzeugen unbrauchbar wird.

Bekannte Restmengensensoren arbeiten nach dem optischen Prinzip. Dabei wird eine Lichtquelle verwendet, deren Licht in ein Glasprisma eingekoppelt wird. Solange die Oberfläche dieses Prismas, oder auch einer Kuppel, nicht von einer

Flüssigkeit benetzt wird, wird dieses Licht auf einen entsprechend angeordneten Detektor reflektiert, der damit anzeigt, daß keine Flüssigkeit mehr im Tank ist. Wird das Prisma jedoch von Flüssigkeit benetzt, so wird die Strahlung durch den veränderten Brechungsindex absorbiert und damit eine noch vorhandene Restmenge signalisiert.

Dieser bekannte optische Restmengensensor wird üblicherweise an der tiefsten Stelle des Ablaufsystems derart angeordnet, daß er von unten in das entsprechende Ablaufrohr hineinragt. Wurde nun der Tank entleert, so fließt im Laufe der Zeit die noch an der Tankwandung haftende Flüssigkeit ab und sammelt sich am tiefsten Punkt, dort wo der Sensor angeordnet ist. Diese angesammelte Restmenge, die häufig nur 1 bis 2 Liter beträgt, beeinflußt jedoch den optischen Restmengensensor derart, daß dieser einen nicht leeren Tank meldet, obwohl die verbliebene Restmenge einen vernachlässigbaren Bruchteil des Tankvolumens darstellt. Der Sensor kann nicht feststellen, ob das von ihm erkannte Restvolumen relevant oder irrelevant ist.

Ein weiteres Problem bei den bekannten Restmengensensoren ist die Ansammlung von Ablagerungen auf der Oberfläche des Prismas, die mit der Zeit sogar zur Versprödung des Materials, zu sogenanntem Erblinden führen können. Hierdurch kommt es ebenfalls zu Fehlmeldungen, so daß der Sensor nach längerer Einsatzzeit gereinigt oder gar ausgewechselt werden muß. Auch ein sich im Bereich des Prismas bildender Sumpf sorgt für Fehlmeldungen.

Ein weiteres Problem der bekannten optischen Restmengensensoren tritt bei sehr tiefen Temperaturen, beispielsweise unter minus 20 ⁰C, auf. Dann nämlich kann die im Tank vor-

handene Flüssigkeit, beispielsweise der Kraftstoff, versulzen, wobei Kraftstoff in einen paraffinähnlichen Zustand übergeht, der zu einer Verkrustung an der Oberfläche des Sensors bzw. im Bereich einer ihn umgebenden Schutzkappe führt. Dadurch wird auch bei geleertem Tank eine Restmenge gemeldet.

Der konstruktive Aufbau derartiger bekannter optischer Restmengensensoren erfordert es, daß die Sensorfläche in die im Tank vorhandene Flüssigkeit und damit in den Innenraum des Tanks hineinragt, damit wenigstens minimale Restmengen toleriert werden können. Dies wiederum beeinträchtigt jedoch das Abströmverhalten durch die entstehende Verringerung des Rohrquerschnitts in diesem Bereich.

Andere bekannte Restmengensensoren arbeiten nach dem kapazitiven Prinzip und haben im Betrieb ähnliche Probleme mit Ablagerungen und bei Kälte mit der erhöhten Viskosität des Produktes.

Bedingt auch durch die Bauart müssen beide Sensortypen, um den Schwellwert auf eine gewünschte Restmenge einzustellen, mechanisch mehr oder weniger weit in den Rohrinnenraum verschoben werden. Dies erfordert entsprechend aufwendige mechanische Verschiebevorrichtungen, die sicher arretierbar und bei allen auftretenden Drücken zuverlässig dicht sein müssen. Trotzdem sind der Einstellbarkeit durch mechanische Randbedingungen Grenzen gesetzt, was zu sehr genauer Bestimmung des Montageortes zwingt.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Tankfahrzeug der eingangs genannten Gattung zu schaffen, bei dem eine genauere Bestimmung der im Tank vorhandenen Restmenge, insbesondere im Hinblick auf das Vorhandensein von einer vernachlässigbaren Restmenge, ermöglicht ist.

Diese Aufgabe wird gemäß dem kennzeichenden Teil des Anspruchs 1 dadurch gelöst, daß der Restmengensensor einen Ultraschallsensor mit einer aktiven Oberfläche umfaßt.

Durch das Vorsehen des Ultraschallsensors ist es möglich, auch kleinste Restmengen zu detektieren, wobei feststellbar ist, wie groß die noch vorhandene Restmenge ist. Insbesondere ist dadurch feststellbar, ob die Restmenge unterhalb oder oberhalb eines tolerierbaren Volumens liegt.

Vorzugsweise weist der Ultraschallsensor zumindest eine im wesentlichen plane Oberfläche auf, welche bevorzugt die aktive Oberfläche des Ultraschallsensors ist.

In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist der Ultraschallsensor in der Wandung des Abflusses im Bereich der Abflußöffnung vorgesehen, wobei die aktive Oberfläche des Ultraschallsensors bevorzugt bündig mit der Innenseite der Wandung verläuft. Durch den bündigen Einbau des Ultraschallsensors in die Wandung werden Störungen der strömenden Flüssigkeit vermieden. Auch kann der Ultraschallsensor in der Wandung des Tanks, bevorzugt im unteren Bodenbereich, vorgesehen sein, wobei bevorzugt die aktive Oberfläche des Ultraschallsensors bündig mit der Innenseite der Wandung verläuft.

Bei einer vorteilhaften Weiterbildung bestehen die in den Innenraum des Tanks oder des Abflusses weisenden Bereiche des Ultraschallsensors, insbesondere die aktive Oberfläche, aus einem korrosionsbeständigen Material. Das korrosionsbeständige Material kann bevorzugt ein korrosionsbeständiges Metall, vorzugsweise ein Edelstahl, sein.

Bevorzugt umfaßt die Anzeigevorrichtung eine Auswerteeinrichtung sowie ein Anzeigenelement. Besitzt die Auswerteeinrichtung dabei eine elektronische Schaltung, die eine

kontinuierliche Bestimmung der Füllhöhe der Restmenge gestattet, so ist die Feststellung einer noch vorhandenen Restmenge besonders genau. Beispielsweise können durch eine derartige Elektronik Füllhöhen von 20 cm bis hinab zu 2 cm detektiert werden, wobei eine kontinuierliche Bestimmung der Füllhöhe und damit der Restmenge erfolgt. Dabei ist die vertikale Abstrahlrichtung des Sensors ein entscheidendes Merkmal. Dies setzt eine horizontale Montage des Sensorkopfes voraus.

Weitere vorteilhafte Ausbildungen sind in den verbleibenden Ansprüchen angegeben.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Beispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert; in dieser zeigt:

Fig. 1 ein Tankfahrzeug mit einem aus drei Kammern bestehenden Tank,

Fig. 2 die Anordnung eines Restmengensensors im Bereich einer vorderen oder mittleren Kammer entsprechend der Einzelheit X in Fig. 1 und

Fig. 3 die Anordnung eines Restmengensensors im Bereich der hinteren Kammer des Tankfahrzeugs entsprechend der Einzelheit Y aus Fig. 1.

In Fig. 1 ist schematisch ein Tankfahrzeug 1 dargestellt, das einen Tank 2 aufweist, der in drei Kammern unterteilt ist. Der Tank 2 besitzt an seiner Oberseite drei Zuflüsse 3, 3', 3'', die jeweils einer Kammer zugeordnet sind. An seiner Unterseite ist der Tank 2 mit drei Abflüssen 4, 4', 4^TI versehen, die ebenfalls jeweils einer Kammer zugeordnet sind. Der vordere Abfluß 4 und der mittlere Abfluß 4' be-

finden sich unterhalb des Fahrzeuges, während sich der hintere Abfluß 4'' am rückwärtigen Ende des Tanks befindet.

Fig. 2 zeigt eine teilweise geschnittene Ansicht der Einzelheit X in Fig. 1, nämlich dem Bereich des Abflusses 4 der vordersten Kammer. Die Wandung 20 des Tanks 2 ist an der Tankunterseite mit einem Bodenventil 43 und einer Abflußöffnung 23 versehen, an die der mit einem Auslaßventil 42 versehene Abfluß 4 angeschlossen ist. Der Abfluß 4 verläuft als abgeknicktes Rohr ausgehend von der Abflußöffnung 23 zunächst vertikal nach unten und knickt dann in die Horizontale ab, so daß der Abfluß 4 im Bereich des Anschlusses an den Tank 2 ein Abflußknie bildet. Im Abfluß 4 ist an der tiefsten Stelle in dessen Wandung 40 vor dem Auslaßventil 42 ein Ultraschall-Restmengensensor 5 eingesetzt. Die aktive Fläche 50 des Ultraschallsensors 5 verläuft dabei im wesentlichen bündig mit der Innenfläche 41 der Wandung 40.

Der Ultraschallsensor 5 ist über Leitungen 62, 63 mit einer Auswerteeinrichtung 60 einer Anzeigevorrichtung 6 verbunden. Die Auswerteeinrichtung empfängt ein vom Ultraschallsensor 5 geliefertes, die Füllhöhe des Restvolumens wiedergebendes Signal und ermittelt daraus die Spiegelhöhe des Restvolumens oberhalb des Ultraschallsensors 5. Aufgrund dieser Spiegelhöhe und gespeicherter geometrischer Daten des Abflusses 4 und des Tanks 2 wird von der Auswerteeinrichtung 60 weiterhin das Restvolumen ermittelt, und ein dieses wiedergebendes Signal wird über Leitungen 64, 65 an ein Anzeigeelement 61 weitergegeben. Dieses Anzeigeelement kann in der einfachsten Ausführung eine Signaleinrichtung, wie eine Signalleuchte, sein, es kann aber auch ein das Restvolumen oder die Füllstandshöhe der Restmenge optisch oder akustisch repräsentativ wiedergebendes Anzeigeelement sein.

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Fig. 3 zeigt den Bereich des Ausflusses 4'' am rückwärtigen Ende des Tanks 2 entsprechend der Einzelheit Y in Fig. 1. Bezüglich der Fig. 2 gleichartige, jedoch nur dem Abfluß 4^TT zugeordnete Elemente sind in Fig. 3 mit gleichen Bezugszeichen, jedoch doppelt gestrichen, bezeichnet.

Der Ultraschallsensor 5'' ist an der unteren Seite des Tanks 2 in dessen Wandung 20 im Bereich der Abflußöffnung 23'' so angebracht, daß seine aktive Oberfläche 50'' bündig mit der Innenfläche 21 des Tanks 2 abschließt. Auf diese Weise ragen keine Teile des Ultraschallsensors 5'' in den Innenraum 22 des Tankes hinein. Der Ultraschallsensor 5'¹ ist auf gleiche Weise mit einer Anzeigevorrichtung 6'' verbunden, so wie dies im Zusammenhang mit der Fig. 2 beschrieben worden ist. Auch die Funktionsweise der Anzeigevorrichtung 6'' entspricht der der im Zusammenhang mit Fig. 2 beschriebenen Anzeigevorrichtung 6.

Durch geeignete Anordnung des Sensors 5 und durch das Vorsehen einer entsprechenden elektronischen Schaltung ist die Auswerteeinrichtung 60 in der Lage, Änderungen des Füllgrades der Rohrleitung und/oder Flüssigkeitsbewegungen zu erkennen.

Mittels eines zusätzlich vorgesehenen Neigungssensors kann eine Schräglage des Fahrzeuges erfaßt werden. Diese Schräglage kann von der Auswerteinrichtung 60 derart ausgewertet werden, daß die bestimmten Pegelstände den tatsächlich vorhandenen Restmengen zugeordnet werden.

Ist die Auswerteeinrichtung 60 mit einer elektronischen Schaltung versehen, die die Schall-Laufzeit des vom Sensor abgegebenen Signals messen kann, so ist eine Detektierung der Art der Flüssigkeit (z.B. Diesel oder Benzin) durchführbar. Eine derartige Information über die Art der Flüssigkeit kann zur Kontrolle von manuellen Betätigungsvor-

gangen verwendet werden, urn beispielsweise unerwünschte Produktvermischungen zu verhindern.

Ist die Auswerteeinrichtung 60 derart ausgestaltet, daß das Laufzeitecho des vom Sensor abgegebenen Signals meßbar ist, so kann zwischen einem komplett bis zum Bodenventil gefüllten und einem teilweise entleerten, aber im Bereich des Sensors noch komplett gefüllten Rohr unterschieden werden. Auf diese Weise können unerwünschte Produktentnahmen zuverlässig erkannt werden.

Claims

1. Tankfahrzeug mit zumindest einem Tank, der wenigstens einen Zufluß und einen Abfluß sowie wenigstens einen im Bereich des geodätisch tiefsten Punktes des Tanks vorgesehenen Restmengensensor aufweist, welcher eine Anzeigevorrichtung beaufschlagt, dadurch gekennzeichnet, daß der Restmengensensor einen Ultraschallsensor (5) mit einer aktiven Oberfläche (50) umfaßt.

2. Tankfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ultraschallsensor (5) zumindest eine im wesentlichen plane Oberfläche aufweist.

3. Tankfahrzeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die plane Oberfläche die aktive Oberfläche (50) des Ultraschallsensors (5) ist.

4. Tankfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Ultraschallsensor (5) in der Wandung (20) des Tanks (2) vorgesehen ist.

5. Tankfahrzeug nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, daß der Ultraschallsensor in der Wandung (20) im unteren Bodenbereich des Tanks (2) vorgesehen ist.

6. Tankfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß der Ultraschallsensor (5) in der Wandung (40) des Abflusses (4) im Bereich der Abflußöffnung (23) vorgesehen ist.

7. Tankfahrzeug nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die aktive Oberfläche (50) des Ultraschallsensors (5) bündig mit der Innenseite (21; 41) der Wandung (20; 40) verläuft.

8. Tankfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die in den Innenraum (22) des Tanks (2) oder der Abflußöffnung (4) weisenden Bereiche des Ultraschallsensors (5), insbesondere die aktive Oberfläche (50), aus einem korrosionsbeständigen Material bestehen.

9. Tankfahrzeug nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet, daß das korrosionsbeständige Material ein korrosionsbeständiges Metall ist.

10. Tankfahrzeug nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet, daß das korrosionsbeständige Metall ein Edelstahl ist.

- 11 -

11. Tankfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeigevorrichtung (6) eine Auswerteeinrichtung (60) sowie ein Anzeigeelement (61) umfaßt.

12. Tankfahrzeug nach Anspruch 11,
dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteeinrichtung (60) eine elektronische Schaltung umfaßt, die eine kontinuierliche Festlegung der Restmenge gestattet.

13. Tankfahrzeug nach Anspruch 11 oder 12 dadurch gekennzeichnet, daß der Ultraschallsensor (5) derart angeordnet ist, daß mittels der Auswerteeinrichtung (60) Änderungen des Füllgrades der Rohrleitung und/oder Flüssigkeitsbewegungen erkennbar sind.

14. Tankfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennz eichnet, daß ein Neigungssensor vorgesehen ist, der eine Schräglage des Tankfahrzeugs erfaßt und daß die Auswerteeinrichtung eine elektronische Schaltung umfaßt, die aufgrund der vom Neigungssensor ermittelten Schräglage und der ermittelten Pegelstände eine Bestimmung der Restmenge gestattet.

15. Tankfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteeinrichtung eine elektronische Schaltung umfaßt, die über eine Messung der Schall-Laufzeit eines vom Sensor abgegebenen Signals die Art der im Tank vorhandenen Flüssigkeit bestimmt und daß ein die Art der Flüssigkeit wiedergebendes Signal an eine Kontrolleinrichtung zur Kontrolle von manuellen Betätigungsvorgängen weitergeleitet wird.

16. Tankfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,

daß die Auswerteeinrichtung eine elektronische Schaltung umfaßt, die eine Messung des Laufzeitechos eines vom Sensor abgegebenen Signals gestattet und diesen
Meßwert jeweils einem Referenzwert für ein komplett
bis zum Bodenventil gefülltes und für ein teilweise
entleertes, aber im Bereich des Sensors noch komplett gefülltes Rohr zuordnet, so daß unerwünschte Produktentnahmen zuverlässig erkennbar sind.