DE3706048C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Sonde für die Bestimmung der Treibstoffmenge in Treibstofftanks aufgrund von Kapazitäts­ änderungen mit mindestens zwei schraubenlinienförmigen Elektroden.

Es ist bekannt, den Füllstand in Treibstofftanks zu messen, indem eine Sonde aus zwei konzentrischen Rohren verwendet wird, die metallisch oder metallisiert sind. Zwischen diesen beiden Rohren oder rohrförmigen Elektroden wird die elektrische Kapazität gemessen, z. B. mit Hilfe von Wechsel­ spannungen. Bei leerem Tank befindet sich zwischen den Elektroden Luft mit einer relativen Dielektrizitätskonstanten von im wesentlichen 1. Wird nun Kraftstoff eingefüllt, der eine größere Dielektrizitätskonstante hat, so ändert sich die Dielektrizitätskonstante in dem Bereich des aus den Elektroden gebildeten Kondensators, in dem sich Treibstoff befindet. Dadurch ändert sich die Gesamtkapazität des Kondensators. Aus dieser Kapazitätsänderung kann dann durch berechnete oder gemessene Eichkurven der Füllstand bestimmt werden.

Eine Sonde dieser Art ist in US 30 50 999 beschrieben. Bei ihr bildet die innere Oberfläche des äußeren Rohres die erste Elektrode; auf einen Teil der äußeren Oberfläche des inneren Rohres ist die bandförmige zweite Elektrode schraubenlinienförmig aufgebracht. Ebenfalls schraubenlinienförmige isolierende Abstandshalter zwischen innerem und äußerem Rohr stellen einen konstanten Abstand zwischen den beiden konzentrischen Rohren sicher, damit die Kapazität des von den Elektroden gebildeten Kondensators nicht durch Abstandsänderungen zwischen ihnen variiert.

Der Nachteil dieser konzentrischen Rohre besteht darin, daß sie wenig oder gar nicht flexibel sind. Da Kraftstofftanks normalerweise, um bestehende Räume im Fahrzeug, Flugzeug oder dergleichen auszunutzen, keine geraden Oberflächen und keine gerade, sondern eine gewundene oder sonstwie komplizierte Form haben, können einfache gerade Sonden dieser Art nicht in den Treibstofftank eingeführt werden.

Man kann selbstverständlich in solchen Fällen gekrümmte Sonden verwenden. Dies hat aber den Nachteil, daß Sonden mit genau der gewünschten Krümmung hergestellt werden müssen. Dabei sind aber nur gewisse Krümmungen möglich. Haben die Krümmungen sehr stark unregelmäßige Form, so kann möglicherweise die Sonde gar nicht mehr in den Treibstofftank hineingesteckt werden.

Es sind daher Versuche unternommen worden, eine gewisse Flexibilität einer solchen Sonde zu bewirken.

So ist aus DE 32 35 534 C2 eine Sonde bekannt, die nur noch aus einem Rohr besteht, an dessen Innenwand schraubenlinienförmig isolierende Haltestege angebracht sind, die eine bandförmige Elektrodenfolie in einem gewissen Abstand von der Innenwand des Rohres halten. Der Verzicht auf das zweite innere Rohr erhöht die Flexibilität einer solchen Sonde etwas, doch sind der Biegbarkeit durch dann erfolgendes Reißen oder Krumpeln der Elektrodenfolie weiterhin enge Grenzen gesetzt.

Aus DE 33 21 559 A1 ist ein Lösungsversuch bekannt, bei dem sich das äußere Rohr nur innerhalb gewisser "Knautschzonen" verbiegen läßt, um eine Deformierung der Elektrodenfolie zu vermeiden.

Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung einer Sonde der eingangs genannten Art, die auch in sehr stark unregelmäßig geformten Tanks verwendet werden kann und trotzdem eine genaue Messung des Füllstandes in Treibstofftanks erlaubt.

Die erfindungsgemäße Lösung besteht darin, daß die Elektroden an einem oder mehreren schraubenlinienförmigen Vorsprüngen eines flexiblen Stabes angeordnet sind und von dem Stab abstehen, und daß jeder schraubenlinienförmige Vorsprung im Querschnitt im wesentlichen rechteckig ist und seine Breite in Achsenrichtung des Stabes wesentlich geringer ist als seine Höhe in Radialrichtung desselben.

Die Sonde besteht also nicht mehr aus mehr oder weniger starren Rohren, sondern einem flexiblen Stab, auf dem schrauben­ linienförmige Vorsprünge mit Elektroden angeordnet sind. Eine solche Anordnung läßt sich ohne weiteres biegen und damit der Form des Tanks anpassen. Sehr einfach ist auch die Herstellung, da die Elektroden an dem oder den schraubenlinienförmigen Vorsprüngen des Stabes angeordnet sind, insbesondere durch chemische Abscheidung, Verdampfung oder andere bekannte Verfahren, auf die Vorsprünge aufgebracht sind. Die Bereiche der Sonde, die keine Elektrode tragen sollen, werden dann vorher durch Bekleben oder dergleichen abgedeckt, so daß die Elektroden nur an den erwünschten Orten der Sonde vorhanden sind. Dabei erhält man aufgrund des im wesentlichen rechteckigen Querschnitts der Vorsprünge eine besonders große Kapazität zwischen den Elektroden.

Auf diese Weise kann auch der die schraubenlinienförmigen Vorsprünge haltende Stab verhältnismäßig dünn gehalten werden, so daß die Sonde leicht biegbar ist. Trotzdem stehen sich verhältnismäßig große Elektrodenflächen mit entsprechend großer Kapazität gegenüber.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform sieht man einen sich um den gesamten Stab windenden schraubenlinienförmigen Vorsprung vor, bei dem auf jeder Seite eine schraubenlinienförmige Elektrode aufgebracht ist. Die zwischen den beiden Elektroden gemessene Kapazität setzt sich dann aus einem konstanten Anteil und einem variablen Anteil zusammen. Der konstante Anteil entpricht der Kapazität zwischen den beiden Elektrodenbereichen, die auf beiden Seiten des schrauben­ linienförmigen Vorsprungs angeordnet sind; diese Kapazität ändert sich bei Befüllung nicht. Der andere, veränderliche Anteil der Kapazität beruht auf der Kapazität von Elektroden­ bereichen, die auf benachbarten Vorsprüngen angeordnet sind. Zwischen diese Bereiche der Elektroden dringt bei Befüllung Treibstoff ein, so daß dieser Anteil die Bestimmung der Treib­ stoffmenge erlaubt.

Werden aber vorteilhafterweise zwei Vorsprünge vorgesehen, die wie eine zweigängige Schraubenlinie ineinander verschachtelt sind und die je eine Elektrode tragen, so wird der konstante Anteil der Kapazität sehr viel verkleinert, was die Messung erleichtert. Die Kapazität wird im wesentlichen nur noch durch Elektrodenbereiche bestimmt, zwischen denen sich Luft bzw. Treibstoff befindet.

Es können auch mehr als zwei Vorsprünge vorgesehen sein, die wie eine mehrgängige Schraubenlinie ineinander verschachtelt sind und die je eine Elektrode tragen. So könnten z. B. vier Vorsprünge, die wie eine viergängige Schraubenlinie angeordnet sind, vorgesehen sein. Jeweils einige dieser Vorsprünge werden dann für die Messung der Kapazität verbunden.

Die Sonde läßt sich besonders einfach herstellen, wenn Stab und schraubenlinienförmige Vorsprünge einstückig ausgebildet sind. Die Elektroden können dann anschließend durch die genannten chemischen Verfahren, Bedampfung und dergleichen, aufgebracht werden. Dabei bestehen der Stab und die schrauben­ linienförmigen Vorsprünge zweckmäßigerweise aus Kunststoff.

Die Sonde kann noch mit einer Oberflächenbeschichtung versehen sein, z. B. mit Polyurethanlack lackiert sein. Hierdurch kann insbesondere der Vorteil erreicht werden, daß Pilzbefall verhindert wird und daß die Flüssigkeit von dieser Beschichtung abgestoßen wird, also keine Flüssigkeitstropfen bei Entleerung des Tanks zwischen den Elektroden verbleiben können, die das Meßergebnis dahingehend verfälschen, daß ein zu hoher Treib­ stoffvorrat angezeigt wird.

Damit die Sonde im Tank nicht vibriert, was ebenfalls zu Fehl­ messungen aufgrund von Kapazitätsänderungen führen könnte, kann die Sonde unter Vorspannung in den Treibstofftank eingebaut werden, also z. B. gekrümmt. Dies hat auch z. B. bei Hubschraubertanks den Vorteil, daß beim Abstürzen des Hubschraubers nicht die Gefahr besteht, daß eine gerade sich erstreckende Sonde bei Auftreten eines Stoßes auf der gegen­ überliegenden Seite den Tank durchsticht. Aufgrund der Krümmung würde die Sonde vielmehr in einem solchen Falle im Innern des Tanks zerbrechen.

Die Sonde kann aber auch auf wirkungsvolle Weise vor Vibrationen bewahrt werden, indem sie mit einer rohrförmigen Abdeckung versehen ist. Dabei kann insbesondere die rohrförmige Abdeckung flexibel gestaltet sein, z. B. schlauchförmig sein. Die Abdeckung kann dabei aus Metall bestehen oder metallisiert sein, um so zu verhindern, daß an die Elektronik des Fahrzeuges oder Flugzeuges störende Signale von der Sonde abgegeben werden bzw. Fremdsignale von der Sonde aufgenommen werden, was die Messung stören könnte. Die Abdeckung hat selbstverständlich auch den weiteren Vorteil, daß sie eine Beschädigung der Sonde verhindert.

Abdeckung und Sonde können dabei mit ineinander eingreifenden Haltevorsprüngen/Ausnehmungen versehen sein, damit sich die Sonde innerhalb der Abdeckung nicht verschieben oder verdrehen kann.

Es hat sich als besonders zweckmäßig erwiesen, wenn der Außendurchmesser der Sonde ungefähr 20 bis 25 mm, der Stab­ durchmesser ungefähr 5 bis 10 mm und ihre Länge ungefähr 500 bis 1000 mm beträgt. Eine typische Kapazität einer solchen Sonde bewegt sich im Bereich von ungefähr 100 bis 150 pF. Als besonders vorteilhaft hat sich bei solchen Sonden die Herstellung von Elektroden mit Hilfe von Vakuumbedampfung mit Nickel erwiesen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand einer vorteilhaften Ausführungsform unter Bezugnahme auf die Zeichnung beispielsweise beschrieben.

In der Figur ist eine Sonde teilweise im Schnitt gezeigt. Die Sonde weist einen zylindrischen Stab 1 auf, der mit einer zweigängigen Schraubenwindung oder Wendel versehen ist. Diese zweigängige Schraubenwindung besteht aus den schraubenlinien­ förmigen Vorsprüngen 2 und 3, die vorteilhafterweise einstückig mit dem Stab 1 aus flexiblem Material hergestellt sind.

Auf dem Vorsprung 2 ist eine Elektrode 4, auf dem Vorsprung 3 ist eine Elektrode 5 angeordnet. Die Elektroden 4 und 5 können durch Vakuumbedampfung mit Nickel erzeugt werden, nachdem vorher die Oberfläche des Stabes 1 abgedeckt ist, so daß nur die Vorsprünge 2 und 3 metallisiert werden. Die Elektroden 4 und 5 sind durch Leitungen 6 bzw. 7 mit elektronischen Schaltungen für die Messung der Kapazität und die Treibstoffanzeige verbunden.

Die Sonde ist mit einer rohrförmigen Abdeckung 8 z. B. aus flexiblem Material in Form eines Schlauches versehen. Diese Abdeckung 8 ist außen noch mit einer metallischen Schicht 9 versehen, um zu verhindern, daß elektrische Störsignale von der Sonde aufgefangen werden oder abgegeben werden können. Die Abdeckung 8 weist noch Vorsprünge 10 auf, die mit entsprechenden Ausnehmungen 11 in den schraubenlinienförmigen Vorsprüngen 2, 3 zusammenwirken, damit sich die Sonde 1, 2, 3 nicht innerhalb der Abdeckung 8 verdrehen kann. Die Elektroden 4, 5 oder die ganze Sonde können noch mit einer nicht gezeigten Beschichtung, z. B. aus Polyurethanlack, versehen sein.

Claims (14)

1. Sonde für die Bestimmung der Treibstoffmenge in Treibstofftanks aufgrund von Kapazitätsänderungen mit mindestens zwei schraubenlinienförmigen Elektroden, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden (4, 5) an einem oder mehreren schraubenlinienförmigen Vorsprüngen (2, 3) eines flexiblen Stabes (1) angeordnet sind und von dem Stab (1) abstehen, und daß jeder schraubenlinienförmige Vorsprung (2, 3) im Querschnitt im wesentlichen rechteckig ist und seine Breite in Achsenrichtung des Stabes (1) wesentlich geringer ist als seine Höhe in Radialrichtung desselben.

2. Sonde nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein schraubenlinienförmiger Vorsprüng (2, 3) vorgesehen ist, der auf jeder Seite eine schraubenlinienförmige Elektrode (4, 5) aufweist.

3. Sonde nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Vorsprünge (2, 3) vorgesehen sind, die wie eine zweigängie Schraubenlinie ineinander verschachtelt sind und die je eine Elektrode (4, 5) tragen.

4. Sonde nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehr als zwei Vorsprünge (2, 3) vorgesehen sind, die wie eine mehrgängige Schraubenlinie ineinander verschachtelt sind und die je eine Elektrode (4, 5) tragen.

5. Sonde nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß Stab (1) und schraubenlinienförmige Vorsprünge (2, 3) eisntückig ausgebildet sind.

6. Sonde nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß Stab (1) und schraubenlinienförmige Vorsprünge (2, 3) aus Kunststoff bestehen.

7. Sonde nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß sie mit einer Oberflächenbeschichtung versehen ist.

8. Sonde nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß sie mit Polyurethanlack lackiert ist.

9. Sonde nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß sie mit einer rohrförmigen Abdeckung (8) versehen ist.

10. Sonde nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die rohrförmige Abdeckung (8) flexibel ist.

11. Sonde nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckung (8) aus Metall besteht.

12. Sonde nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckung (8) metallisiert ist.

13. Sonde nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekenn­ zeichnet, daß sie und die Abdeckung (8) mit ineinander eingreifenden Haltevorsprüngen/ausnehmungen (10, 11) versehen sind.

14. Sonde nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekenn­ zeichnet, daß ihr Außendurchmesser 20 bis 25 mm, der Stabdurchmesser 5 bis 10 mm und ihre Länge 500 bis 1000 mm beträgt.