用于檢測(cè)容器中的液體的液位的液位傳感器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于檢測(cè)容器中的液體的液位的液位傳感器，其具有超聲波發(fā)射器和超聲波接收器、用于布置在容器中的內(nèi)管、包圍內(nèi)管的外管以及向上覆蓋內(nèi)管和外管的頂蓋，該內(nèi)管布置在超聲波發(fā)射器和超聲波接收器的上部，以使得處于容器中的液體在內(nèi)管中形成液柱，該液柱的高度能夠利用超聲波發(fā)射器和超聲波接收器來(lái)檢測(cè)，其中頂蓋具有與內(nèi)管連接的內(nèi)管狀部段、與外管連接的外管狀部段、用于內(nèi)管狀部段的內(nèi)通風(fēng)孔以及用于外管狀部段的外通風(fēng)孔。
【專利說(shuō)明】用于檢測(cè)容器中的液體的液位的液位傳感器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于檢測(cè)容器中的液體液位的、具有超聲波發(fā)射器和超聲波接收器的液位傳感器。這種液位傳感器使用在不同的應(yīng)用領(lǐng)域中并且用于不同的液體。借助超聲波發(fā)射器發(fā)射超聲波，該超聲波由液體與鄰接介質(zhì)的界面反射。反射的超聲波被超聲波接收器來(lái)接收。借助適當(dāng)?shù)姆治隼缁诔暡ǖ膫鞑r(shí)間可以測(cè)定容器中的液體的液位。由于液體運(yùn)動(dòng)或在液體的表面上起沫引起的界面變形會(huì)妨礙這個(gè)測(cè)量方法。因此已知的是，在液體內(nèi)使用所謂的穩(wěn)定管(Beruhigungsrohre),其抑制界面運(yùn)動(dòng)并且抑制起沫。
【背景技術(shù)】
[0002]特別是當(dāng)在機(jī)動(dòng)車(chē)中的油箱中測(cè)量液位時(shí)出現(xiàn)所述的問(wèn)題，因?yàn)樵谛旭偲陂g油在油箱中持續(xù)地來(lái)回晃動(dòng)并且此外趨于起沫，可能由于車(chē)輛的震動(dòng)而加劇。因此對(duì)于使用在機(jī)動(dòng)車(chē)中的這種油箱中而言已知了具有權(quán)利要求1的前序部分的特征的液位傳感器。這種已知的布置局部地在圖4中示出。該布置具有用于布置在油箱中的內(nèi)管18，該內(nèi)管布置在超聲波發(fā)射器和接收器的上部。處于油箱中的油在內(nèi)管18中形成液柱，利用超聲波發(fā)射器和接收器來(lái)檢測(cè)該液柱的高度。內(nèi)管18由外管20包圍。頂蓋22向上覆蓋內(nèi)管18和外管20。內(nèi)管18用于引導(dǎo)超聲波。通過(guò)兩個(gè)布置在彼此之中的管18，20有效地使在內(nèi)管18中的液柱與位于其上的空氣的上界面穩(wěn)定。此外通過(guò)頂蓋22防止油在行駛期間從上方濺入在內(nèi)管18或外管20中，這進(jìn)一步穩(wěn)定了界面并且消除了起沫。
[0003]在這個(gè)已知的布置中，內(nèi)管18和外管20的下端部有效地位于容器的最深點(diǎn)附近。內(nèi)管18和外管20的上端部以及頂蓋22位于待檢測(cè)的最高的液位之上。因此內(nèi)管18和外管20的長(zhǎng)度必須與相應(yīng)的使用情況恰好相匹配。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]由此出發(fā)，本發(fā)明的目的在于，提供一種具有權(quán)利要求1的前序部分的特征的液位傳感器，該液位傳感器可以更簡(jiǎn)單并更加成本低廉地與不同的使用情況和裝配狀況相匹配。
[0005]該目的通過(guò)具有權(quán)利要求1的特征的液位傳感器來(lái)實(shí)現(xiàn)。有利的設(shè)計(jì)方案在相關(guān)的附屬權(quán)利要求中給出。
[0006]液位傳感器用于檢測(cè)容器中的液體的液位，并且具有
[0007]-超聲波發(fā)射器和超聲波接收器，
[0008]-用于布置在容器中的內(nèi)管，該內(nèi)管布置在超聲波發(fā)射器和超聲波接收器的上部，以使得處于容器中的液體在內(nèi)管中形成液柱，該液柱的高度能夠利用超聲波發(fā)射器和超聲波接收器來(lái)檢測(cè)，
[0009]-包圍內(nèi)管的外管，以及
[0010]-向上方覆蓋內(nèi)管和外管的頂蓋,其中
[0011]-頂蓋具有與內(nèi)管連接的內(nèi)管狀部段、與外管連接的外管狀部段、用于內(nèi)管狀部段的內(nèi)通風(fēng)孔以及用于外管狀部段的外通風(fēng)孔。
[0012]超聲波由超聲波發(fā)射器發(fā)射并且穿過(guò)容納在內(nèi)管中的液柱。該超聲波在液柱的上端部處、在與位于其上的介質(zhì)的界面處反射，在相反的方向上重新穿過(guò)液柱并且被超聲波接收器接收。借助適合的分析裝置可以確定液柱的高度，特別是由超聲波的傳播時(shí)間來(lái)進(jìn)行確定。
[0013]頂蓋的內(nèi)管狀部段向上與內(nèi)管連接，液柱因此可以在液體的液位處于內(nèi)管的上端部之上時(shí)通過(guò)這個(gè)端部向上延伸出并進(jìn)入頂蓋中。在這種情況下，液柱由內(nèi)管和內(nèi)管狀部段包圍，并且內(nèi)管和內(nèi)管狀部段共同使得界面期望地穩(wěn)定并且實(shí)現(xiàn)引導(dǎo)超聲波。因?yàn)閮?nèi)管狀部段與內(nèi)管連接，在超聲波測(cè)量方面得出和在相應(yīng)較長(zhǎng)設(shè)計(jì)的內(nèi)管與通常無(wú)內(nèi)管狀部段的頂蓋連接時(shí)相同的關(guān)系。因此相對(duì)于通常的方法不需要改變這種測(cè)量方法、特別是發(fā)射和分析超聲波信號(hào)。
[0014]超聲波發(fā)射器和超聲波接收器可以具有一個(gè)唯一的聲波變換器，該聲波變換器不僅用于將電信號(hào)變換為超聲波，并且還用于將反射的超聲波變換為電信號(hào)，并且因此作為組合的發(fā)射器和接收器工作。
[0015]內(nèi)管和外管可以是柱狀的。它們可以具有圓形的、矩形的或多邊形的橫截面。在內(nèi)管和外管之間可以形成環(huán)隙。兩個(gè)管可以特別是圓柱狀的并且彼此同中心地布置。
[0016]頂蓋布置在內(nèi)管和外管的上部并且向上方覆蓋這兩個(gè)管。該頂蓋具有內(nèi)管狀部段，其橫截面在形狀和大小上可以相應(yīng)于內(nèi)管。此外頂蓋具有外管狀部段，其橫截面在形狀和大小上可以相應(yīng)于外管。這兩個(gè)管狀部段與兩個(gè)提到的管連接，從而內(nèi)管的內(nèi)腔向上延伸通過(guò)內(nèi)管狀部段的內(nèi)腔。同樣在內(nèi)管和外管之間的間隙向上延伸通過(guò)在內(nèi)管狀部段和外管狀部段之間的間隙。
[0017]因此在內(nèi)管的內(nèi)部可以形成液柱，在內(nèi)管的內(nèi)腔和環(huán)繞的容器內(nèi)腔之間存在一個(gè)連接。這個(gè)連接例如可以以內(nèi)管上的通孔形式形成在內(nèi)管的下端部附近，例如形成在內(nèi)管的柱狀壁上?？商鎿Q地，具有這種作用的通孔可以設(shè)計(jì)在下方與內(nèi)管連接的殼體部件中。這種通孔可以使內(nèi)管的內(nèi)腔直接與在內(nèi)管和外管之間的間隙連接。
[0018]外管的內(nèi)腔一方面與容器的環(huán)繞的內(nèi)腔連接，因此液體可以從容器流入在內(nèi)管和外管之間的間隙中。為此通孔可以在外管中形成在外管的下端部附近?？商鎿Q地可以在鄰接的殼體部件上構(gòu)造通孔。
[0019]頂蓋的用于內(nèi)管狀部段的內(nèi)通風(fēng)孔確保的是，位于容器中的液體之上的介質(zhì)可以流入上管狀部段和內(nèi)管或由此排出，從而在內(nèi)管中的和必要時(shí)在與該內(nèi)管連接的內(nèi)管狀部段中的液柱可以相應(yīng)于容器中的液位上升或下降。
[0020]這樣布置外通風(fēng)孔，即液體上方的介質(zhì)可以從在內(nèi)管和外觀之間的間隙或從在上方與該間隙連接的、在內(nèi)管狀部段和外管狀部段之間的間隙排出或者流入該區(qū)域，從而液體水平面可以在所述區(qū)域中與容器的液位相匹配。
[0021]通過(guò)使內(nèi)管和外管延伸通過(guò)頂蓋的內(nèi)管狀部段和外管狀部段使，由此在不改變內(nèi)管和外管的長(zhǎng)度的情況下可以通過(guò)以下方式獨(dú)立地調(diào)整液位傳感器及其外部尺寸和可用的液位區(qū)域的總長(zhǎng)度，即改變頂蓋的內(nèi)管狀部段和外管狀部段的長(zhǎng)度。因此可能的是，對(duì)于不同的確定尺寸的液位傳感器而言只是使用不同的頂蓋，而能夠以標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度使用剩余的部件、特別是內(nèi)管和外管。因此僅僅需要調(diào)整一個(gè)唯一的部件。此外這個(gè)部件是相對(duì)緊湊的，從而用于具有適合尺寸的頂蓋的制造和模具成本顯著地小于在使用傳統(tǒng)頂蓋時(shí)在制造長(zhǎng)度適合準(zhǔn)確的、與應(yīng)用情況相匹配的內(nèi)管和外管時(shí)產(chǎn)生的相應(yīng)成本。
[0022]在一個(gè)設(shè)計(jì)方案中，內(nèi)管狀部段和/或外管狀部段的長(zhǎng)度大于內(nèi)管的內(nèi)直徑。所述的長(zhǎng)度也可以大于內(nèi)管的外徑或外管的內(nèi)直徑或外管的外徑。在這種情況中，內(nèi)管狀部段和/或外管狀部段具有相當(dāng)大的長(zhǎng)度，從而這樣延長(zhǎng)內(nèi)管和外管，以便得出擴(kuò)大的測(cè)量區(qū)域。通過(guò)使用具有相應(yīng)長(zhǎng)的內(nèi)和外管狀部段的頂蓋可以這樣縮短內(nèi)管和外管，以使得該內(nèi)管和外管自身可用在需要非常緊湊的液位傳感器的應(yīng)用中。由此實(shí)現(xiàn)對(duì)于不同的應(yīng)用情況在最大程度上使用相同的部件。
[0023]在一個(gè)設(shè)計(jì)方案中，內(nèi)通風(fēng)孔使內(nèi)管狀部段的內(nèi)部與內(nèi)管狀部段和外管狀部段之間的間隙連接。間隙可以設(shè)計(jì)為環(huán)隙狀的、特別是圓環(huán)間隙狀的?？商鎿Q地，內(nèi)通風(fēng)孔使管狀部段的內(nèi)部直接與容器的環(huán)繞的內(nèi)腔、例如在頂蓋上方連接。通過(guò)連接到所述的間隙，同時(shí)確保了有效的通風(fēng)并且達(dá)到對(duì)液柱的上界面的進(jìn)一步穩(wěn)定。
[0024]在一個(gè)設(shè)計(jì)方案中，內(nèi)通風(fēng)孔設(shè)計(jì)在內(nèi)管狀部段的壁上。該壁可以例如是柱狀的。以這種方式實(shí)現(xiàn)了特別簡(jiǎn)單的連接。
[0025]在一個(gè)設(shè)計(jì)方案中，內(nèi)管狀部段的內(nèi)直徑與內(nèi)管的內(nèi)直徑相等。以這種方式，在內(nèi)管和內(nèi)管狀部段的內(nèi)部的液位相應(yīng)時(shí)形成具有均勻橫截面的液柱，這有利于超聲波在內(nèi)管和內(nèi)管狀部段之間的連接位置不受阻礙的傳播。
[0026]在一個(gè)設(shè)計(jì)方案中，內(nèi)管狀部段在其下端部具有套筒，內(nèi)管的上端部裝入到該套筒中。套筒可以與內(nèi)管狀部段一體地設(shè)計(jì)。該套筒形成縱向部段，該縱向部段的內(nèi)直徑大于內(nèi)管狀部段。特別是套筒的內(nèi)直徑可以與內(nèi)管的內(nèi)直徑相匹配，從而內(nèi)管可以配合準(zhǔn)確地并且?guī)缀趸蛲耆后w密封地裝入到套筒中。內(nèi)管當(dāng)然也可以粘合在套筒中或者以其他的方式與該套筒密封地連接，例如借助密封件或者通過(guò)旋緊或焊接。
[0027]在一個(gè)設(shè)計(jì)方案中，套筒在內(nèi)管的上端部上將通風(fēng)孔封閉。在通常的傳感器中可以在內(nèi)管的上端部設(shè)置這種通風(fēng)孔，該通風(fēng)孔與通常的頂蓋相結(jié)合來(lái)確保內(nèi)管的通風(fēng)。如果這種內(nèi)管要與根據(jù)本發(fā)明的頂蓋組合，應(yīng)該封閉這個(gè)通封口。通風(fēng)功能由在頂蓋中的內(nèi)通風(fēng)孔來(lái)承擔(dān)。在所述的設(shè)計(jì)方案中，以套管的簡(jiǎn)單方式來(lái)封閉在內(nèi)管的上端部的通風(fēng)孔，而不需要為此調(diào)整內(nèi)管。
[0028]在一個(gè)設(shè)計(jì)方案中，在外管狀部段和外管之間設(shè)計(jì)插接連接。例如外管狀部段可以具有另一個(gè)套管，外管可以插入到該套管中。這也可以使外管狀部段的內(nèi)直徑與外管的外徑、或者使管狀部段的外徑與外管的內(nèi)直徑這樣相匹配，即兩個(gè)所述的部分可以無(wú)問(wèn)題地彼此插入。插接連接可以通過(guò)粘合或焊接或擰緊來(lái)固定。附加地可以設(shè)置密封件，以便液體密封地形成該連接。
[0029]在一個(gè)設(shè)計(jì)方案中，頂蓋由塑料一件式地制成。例如注塑方法適用于此。
[0030]在一個(gè)設(shè)計(jì)方案中，超聲波發(fā)射器和接收器布置在殼體中，該殼體與內(nèi)管連接和并且與外管連接。對(duì)于這種連接，殼體具有用于內(nèi)管的容納部和用于外管的容納部，兩個(gè)管可以裝入到該容納部中。在內(nèi)管和殼體之間的連接和/或在外管和殼體之間的連接可以設(shè)計(jì)為支承式的，從而內(nèi)管和/或外管通過(guò)與殼體的連接固定地布置在容器中。以這種方式，殼體形成用于內(nèi)管和外管的承載體。整個(gè)液位傳感器連同其殼體中的超聲波發(fā)射器和接收器以及固定在該殼體上的內(nèi)管和固定在該殼體上的外管可以形成預(yù)安裝的單元，必要時(shí)包括頂蓋。這簡(jiǎn)化了在容器中的液位傳感器安裝。
[0031]上述目的同樣通過(guò)具有根據(jù)權(quán)利要求1至10中任一項(xiàng)所述的液位傳感器的容器來(lái)實(shí)現(xiàn)。容器和液位傳感器必要時(shí)可以形成預(yù)安裝的單元。
[0032]在另一個(gè)設(shè)計(jì)方案中，容器是用于機(jī)動(dòng)車(chē)的油箱，特別是貯油槽。
[0033]在一個(gè)設(shè)計(jì)方案中，本發(fā)明提出一種機(jī)動(dòng)車(chē)，其具有根據(jù)權(quán)利要求11或12所述的帶液位傳感器的容器。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0034]下面根據(jù)在三個(gè)附圖中示出的實(shí)施例詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明。附圖中:
[0035]圖1示出根據(jù)本發(fā)明安裝在容器中的液位傳感器的示意性的、簡(jiǎn)化的橫截面視圖，
[0036]圖2同樣以簡(jiǎn)化的、示意性的視圖示出了圖1中的液位傳感器的上端部的細(xì)節(jié)圖，
[0037]圖3沿著在圖2中以A-A標(biāo)出的截面示出了圖2中的液位傳感器的端蓋的橫截面圖，
[0038]圖4是以簡(jiǎn)化的、示意性的視圖示出的根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的液位傳感器的一部分?！揪唧w實(shí)施方式】
[0039]圖4已經(jīng)在開(kāi)頭描述過(guò)并且示出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的液位傳感器的一部分。
[0040]圖1示出其總體上以10標(biāo)出的液位傳感器，該液位傳感器安裝在容器14中。液體12處于容器14中。
[0041]液位傳感器10在其下端部具有集成在殼體中的超聲波發(fā)射器和接收器16。在附圖中僅僅示意性地示出的殼體從下方裝入到容器的開(kāi)口 38中。在殼體和容器14的底部之間布置有環(huán)繞的密封件40，從而使容器14的開(kāi)口 38在裝入液位傳感器10時(shí)被液體密封地封閉。
[0042]液位傳感器10的上部布置在容器14的內(nèi)部并且在液體12的所示的液位處向上從液體中伸出。在圖2中能夠更好地看出該上部的細(xì)節(jié)。
[0043]圖2示出液位傳感器10的內(nèi)管18和外管20。內(nèi)管18和外管20向下延伸直到超聲波發(fā)射器和接收器16的殼體，其中在內(nèi)管18和外管20的下端部附近存在孔，液體12可以通過(guò)該孔流入內(nèi)管18和外管20之間的間隙并且流入內(nèi)管18。這在圖2中沒(méi)有詳細(xì)描述。
[0044]此外圖2示出頂蓋22，該頂蓋由塑料一件式地制成，并且具有內(nèi)管狀部段24和外管狀部段26。內(nèi)管狀部段24向上與內(nèi)管18連接。此外內(nèi)管狀部段24具有內(nèi)通風(fēng)孔28，該內(nèi)通風(fēng)孔設(shè)計(jì)在臨近內(nèi)管狀部段24的上端部的柱狀壁上，并且使內(nèi)管狀部段24的內(nèi)部與在頂蓋22的內(nèi)管狀部段24和外管狀部段26之間的間隙32連接。
[0045]在外管狀部段26的壁上，在其上端部附近布置有外通風(fēng)孔30，該外通風(fēng)孔使在內(nèi)管狀部段24和外管狀部段26之間的間隙32與容器14的內(nèi)腔連接。
[0046]內(nèi)管狀部段24和外管狀部段26從頂蓋22的盤(pán)狀部段42向下伸出，從而不僅使內(nèi)管狀部段24而且使外管狀部段26完全被盤(pán)狀部段42覆蓋。
[0047]外管狀部段26的內(nèi)直徑這樣與外管20的外徑相匹配，即，外管20能夠裝入外管狀部段26中。
[0048]內(nèi)管狀部段24的內(nèi)直徑相應(yīng)于內(nèi)管18的內(nèi)直徑，從而在頂蓋22的所示的、安裝的狀態(tài)下，得到由內(nèi)管18和內(nèi)管狀部段24形成的、貫通的、光滑的柱狀面，該面有利于在液柱內(nèi)部的不受阻礙的傳播。此外在內(nèi)管狀部段24上設(shè)計(jì)有套筒34，內(nèi)管18裝入到該套管中。為此套筒34的內(nèi)直徑與內(nèi)管18的外徑相匹配。
[0049]此外，圖2示出在內(nèi)管18的上端部上的通風(fēng)孔36，該通風(fēng)孔由套筒34來(lái)封閉。
[0050]圖3以圖2中用A-A標(biāo)出的截面在橫截面中不出內(nèi)管狀部段24和外管狀部段26的同中心的布置。環(huán)隙狀的間隙32位于內(nèi)管狀部段24和外管狀部段26之間。
【權(quán)利要求】
1.一種用于檢測(cè)容器(16)中的液體(12)的液位的液位傳感器(10)，具有 -超聲波發(fā)射器和超聲波接收器(16)， -用于布置在所述容器(14)中的內(nèi)管(18)，所述內(nèi)管布置在所述超聲波發(fā)射器和所述超聲波接收器(16)的上部，以使得處于所述容器(14)中的所述液體(12)在所述內(nèi)管(18)中形成液柱，所述液柱的高度能夠利用所述超聲波發(fā)射器和所述超聲波接收器(16)來(lái)檢測(cè)， -包圍所述內(nèi)管(18)的外管(20),以及 -向上方覆蓋所述內(nèi)管(18)和所述外管(20)的頂蓋(22)，其特征在于， -所述頂蓋(22)具有與所述內(nèi)管(18)連接的內(nèi)管狀部段(24)、與所述外管(20)連接的外管狀部段(26)、用于所述內(nèi)管狀部段(24)的內(nèi)通風(fēng)孔(28)以及用于所述外管狀部段(26)的外通風(fēng)孔(30)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液位傳感器(10)，其特征在于，所述內(nèi)管狀部段(24)和/或所述外管狀部段(26)的長(zhǎng)度大于所述內(nèi)管(18)的內(nèi)直徑。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的液位傳感器(10)，其特征在于，所述內(nèi)通風(fēng)孔(28)使所述內(nèi)管狀部段(24)的內(nèi)部與在所述內(nèi)管狀部段(24)和所述外管狀部段(26)之間的間隙(32)連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的液位傳感器(10)，其特征在于，所述內(nèi)通風(fēng)孔(28)設(shè)計(jì)在所述內(nèi)管狀部段(24)的壁上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的液位傳感器(10)，其特征在于，所述內(nèi)管狀部段(24)的內(nèi)直徑與所述內(nèi)管(18)的內(nèi)直徑相等。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的液位傳感器(10)，其特征在于，所述內(nèi)管狀部段(24)在所述內(nèi)管狀部段的下端部具有套筒(34)，所述內(nèi)管(18)的上端部裝入到所述套筒中。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的液位傳感器(10)，其特征在于，所述套筒(34)在所述內(nèi)管(18)的所述上端部處將通風(fēng)孔(36)封閉。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的液位傳感器(10)，其特征在于，在所述外管狀部段(26)和所述外管(20)之間設(shè)計(jì)有插接連接。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的液位傳感器(10)，其特征在于，所述頂蓋(22)由塑料一件式地制成。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至9中任一項(xiàng)所述的液位傳感器(10)，其特征在于，所述超聲波發(fā)射器和所述超聲波接收器(16)布置在殼體中，所述殼體與所述內(nèi)管(18)連接和并且與所述外管(20)連接。
11.一種具有根據(jù)權(quán)利要求1至10中任一項(xiàng)所述的液位傳感器(10)的容器(14)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的容器(14)，其特征在于，所述容器(14)是用于機(jī)動(dòng)車(chē)的油箱。
13.—種機(jī)動(dòng)車(chē)輛，具有根據(jù)權(quán)利要求11或12所述的帶液位傳感器(10)的容器(14)。
【文檔編號(hào)】G01F23/296GK103959021SQ201280058932
【公開(kāi)日】2014年7月30日 申請(qǐng)日期:2012年12月6日 優(yōu)先權(quán)日:2011年12月8日
【發(fā)明者】維格哈德·耶格, 卡爾-弗里德里克·普菲菲爾, 克勞斯·韋伯 申請(qǐng)人:大陸汽車(chē)有限責(zé)任公司