专利名称：用于测量起沫介质的装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于通过超声波传感器测量容器中填充位的装置，其中对超声波传感器附设具有至少一个前室的缓冲杯(DSmpfungsbecher)，该前室具有到容器的入口和到缓冲杯的出口。
背景技术：
为了获得发动机中的油位，大多使用超声波传感器。超声波传感器发出超声波，该超声波在两个介质、例如气体与油之间(其中代替油也可以测量其它液体)的界面上反射并且再由超声波传感器接收。然后由测得的超声波移动时间可以获得容器中的填充位，容器具有装置。在运行中的发动机、尤其是汽车中的发动机的情况下难以甚至根本不能获得油的填充位，因为油剧烈地起沫并且在油中的气泡上反射声波。因此检测的数值是非常强烈分散的。但是对于可评价的测量需要在介质气体与油之间明确的界面。为了克服强烈分散数值的问题，对超声波传感器附设缓冲装置，例如所谓的缓冲杯。在这个包围超声波传感器测量路径的缓冲杯内部使要被测量的液体平静并且只通过缓冲杯到容器的一个小开口与其连接。通过缓冲杯到容器的小开口使更少的气泡进入到缓冲杯中。在此缓冲杯中的填充位对应于缓冲杯外部的液位。文献DE 10 2008 027 969 Al和WO 2008/009277A1示出这种缓冲杯的继续改进。
在两个文献中对缓冲杯附设预容积，这个预容积用于使要被测量的液体、例如起沫油排气， 由此在缓冲杯的测量路径中流入相对无气泡的液体。在此这样构成预容积，使液体在一个平面中通过设置在腔室中的结构导引到缓冲杯的入口。但是测试证实，发动机中的起沫油在转数突然跃变时、例如从3000到4000或5000 转/分钟时非常快速地通流已知的预容积和腔室，不存在使预容积中的起沫油可以排气的可能性。因此导致气泡加入到缓冲杯的测量路径中并且妨碍填充位的正确显示。因为这些气泡只能缓慢地从缓冲杯的测量路径中逸出，已知的传感器在转数跃变后长时间也不检测容器中的实际填充位，尽管在缓冲杯外部存在可测量的填充位。在其中不能正确测得填充位的时间称为不工作时间(Totzeit)并且可能导致容器中太低填充位的误报告。这个问题尤其在很长时间的动态行驶方式时出现，因为在这里由于长的不工作时间(在其间不能获得实际的填充位)不再可能计算平均值，这在结果上由于不真实的误报告通过“错误处理”可导致更大的损害。
发明内容
本发明的目的是，实现一个上述类型的装置，在其中这样构成前室，使得在具有突然转数跃变和强烈起沫油的动态行驶方式的情况下也可以可靠地确定容器中的填充位。这个目的通过具有权利要求1特征的装置得以实现。本发明的有利改进方案在从属权利要求中描述。
用于通过超声波传感器测量容器中填充位的装置，其中对超声波传感器附设具有至少一个前室的缓冲杯，该前室具有到容器的入口和到缓冲杯的出口，按照本发明的特征在于，所述前室具有至少两个水平上下放置的平面，其中每个平面具有几何结构，并且这样构成平面的几何结构，使平面被液体反向地相互通流。填充位测量装置的构造有两个平面的前室保证了，使强烈起沫的且以高速进入到前室中的液体、例如汽车发动机中的油在前室中被缓和并且在前室中排气。这一方面通过相对于具有仅一个平面的前室更长的路径在前室中实现，另一方面由此使两个平面反向地相互通流。在此使液体首先在从一个平面过渡到另一平面时剧烈地旋流，液体的流速特别强烈地被减小。由此可以如此有效地在前室中抑制在液体中包围的气泡并且从起沫的液体中逸出。有利地使所述平面这样相互耦联，使所述平面被液体从上向下通流。在此充分利用，起沫液体的密度低于没有气泡的液体密度并且在液体中含有的气体致力于向上。在前室中可以如此以简单的方式逸出在排气时从液体中排出的且向上流动的气体并且从前室中散出。因此对两个平面的上部平面附设在前室中的入口。优选对下部平面只附设一个到上部平面的连接口和一个到测量路径的入口的出口。如果从下向上通流前室的平面，气体可以聚集在前室内部的顶点上并且不排出并且进入缓冲杯的测量路径中。所述前室的平面的几何结构对于如何通流各个平面以及流入介质的有效排气是否可以是重要的。为了实现尽可能简单的结构设定为，所述几何结构在前室的至少一个平面中通过转向元件预给。这些转向元件可以以多种方式构成。以简单的方式使转向元件通过一个侧面铰接在前室平面的壁体上。背离壁体的侧面形成在前室中的自由端并且有利的特征在于，至少一个转向元件朝向自由端圆形地加粗，由此再次改善前室内部的流动特性。按照一个改进方案设置在平面中的转向元件形成几何结构，其特征在于，所述几何结构在至少一个平面中构造为蜿蜒体(MSander)。这个蜿蜒体通过轮流地在围绕缓冲杯的测量路径导引的前室的对置的壁体上设置的转向元件⑴mlenkelement)构成。因此由此在前室中形成的通道具有对应于转向元件数量的弯折(Windimg)，其中通过每个弯折实现流速的降低。由此最佳地利用在前室中供使用的空间并且尽可能长地构成在在前室中的入口与到测量路径入口的出口之间的通道的路径长度。在蜿蜒体的一个实施例中设定，至少一个平面具有多于一个的蜿蜒体，并且蜿蜒体在平面中相互分开。在此蜿蜒体的分开如此理解，流入的液体在各平面的入口区域中划分成至少两个通道，它们仅仅在各个平面的出口上被再次共同导引，其中每个通道构成蜿蜒体。通过将流入的液体划分成分流实现了使液体在更短的路径内部被缓和。在共同导引分流时还实现液体的进一步旋流，它还能够更好地排气。在另一实施例中所述几何结构优选由各个栅栏构成，它们相互错开地设置在至少一个平面中。通过这个布置使流入的液体分布在平面的整个表面上，并且多次地转向、划分和共同导引。因此给出了液体的持续旋流。此外V形的转向元件适合作为栅栏。持续的旋流同样产生具有几何结构的实施例，它在至少一个平面中具有圆拱 (Dome)。依赖于圆拱的数量和形状转向和旋流流入的液体，其中更多数量的圆拱比更少的圆拱更强烈地影响液体的流动。另一实施例设定，所述几何结构在至少一个平面中构成螺旋线(Spirale)。在这里如同蜿蜒体结构，在前室的入口与出口之间实现尽可能长的路径，它甚至没有或只具有很少的伸进流体通道中的转向元件，但是同样能够实现长的通道路径。不仅在作为蜿蜒体的实施中而且在其它实施中还可以设定，对所述前室附设第二出口，它在流动方向上直接设置在前室到容器的入口后面和前室的弯折前面。通过第二出口可以排出突然流入到前室中的液体。在此重要的是，已经位于前室中的液体比流入的液体更缓慢。由此使强烈起沫的液体、例如发动机中的油总体上更少地进入前室中，由此作为积极的效果在前室中更少的气泡必须从液体中逸出，由此使流入到测量路径的液体没有气泡。为了充分利用这个优点使第二出口直接设置在上部平面中的入口后面，由此已经在真正的前室前面导出大部分特别快速流入的且强烈起沫的液体。为了不使也强烈起沫的液体通过前室中的这个第二出口挤入到前室中，设定所述第二出口通到导出装置中、尤其导出管中，它平行于缓冲杯中的测量路径设置并且具有排气口。通过与缓冲杯平行布置，尤其当导出装置置靠在缓冲杯的测量路径上时，实现了紧凑的结构形式。因为在超声波传感器的缓冲杯中的测量路径为了正确地测量填充位必需垂直于水平线对准，与其平行设置的导出装置也垂直于水平线对准并且有利地具有基本对应于测量路径高度的高度。在确定转数或确定转数范围中激励缓冲杯并且处于震荡中。在此在缓冲杯内部可以产生抽吸(Sog)，它加强了液体流入到装置中。通过导出装置平行于缓冲杯测量路径的布置以及与测量路径相同的高度实现了不仅在测量路径而且在缓冲杯的导出装置中都产生抽吸。代替在已知的缓冲杯中通过前室进入到测量路径中，也可以使流入的液体在产生抽吸时通过导出装置排出。这还通过布置第二出口与导出装置靠近于前室中的入口和位于前室中的介质的惯性得到促进。这个导出装置也可以是旁路、竖道或通道，前提是，保证没有液体可以从上面进入到导出装置中。为了避免不仅导出装置而且测量路径不期望地挤入液体和油起沫，设定为，在导出装置和测量路径的上端部区域中布置遮蔽元件，它优选构造成罩(Kappe)。这个遮蔽元件可以在多个部分中(对于各个遮蔽元件具有各一个缓冲杯排气口或者根据两个排气口的类似高度)由测量路径和导出装置构造成共同部分。本发明还涉及发动机、尤其是汽车发动机或汽车，它们的特征分别在于，它们具有如上所述的装置。
下面借助于在附图中优选的实施例进一步解释本发明。附图中图1示意性图示在分成两个平面的前室中的装置中的流动方向，图2以俯视图示意性图示在图1的装置上部平面中的流动方向，图3以俯视图示意性图示在图1的装置下部平面中的流动方向，图4以透视图示出了按照本发明的装置的分解图，其中前室分成两个平面，图5以俯视示出按照在前室的平面中本发明的装置的截面图，图6以俯视图示出前室实施例的平面，前室具有两个平面和设置在平面中的转向元件，图7以俯视图示出前室第二实施例的平面，前室具有两个平面和设置在平面中的转向元件，图8以俯视图示出前室第三实施例的平面，前室具有两个平面和设置在平面中的转向元件，图9以俯视图示出前室第四实施例的平面，前室具有两个平面和设置在平面中的螺旋结构，图10以俯视图示出前室第五实施例的平面，前室具有两个平面和许多设置在平面中的圆拱，图11以截面图示出具有导出装置的装置的另一实施例。
具体实施例方式按照本发明的用于确定容器中填充位的装置1的前室6具有上部平面和下部平面 13，14，其中两个平面13，14反向地相互通流。图1至图3示出流入的液体在装置1中的流动方向。该装置1在图1中在底部区域中具有超声波传感器3。这个超声波传感器3设置在装置1的底座元件5上。在超声波传感器3的中心设置缓冲杯2，其中缓冲杯2在内部具有测量路径4。这个测量路径4在填充的容器中根据液体在容器中的尤其油在汽车油箱中的填充位而被占用。超声波传感器3和测量路径4在一条直线中上下地设置，其中超声波传感器3发送产生的声波到缓冲杯2的测量路径4中。为了得到正确的测量值，使超声波传感器3和测量路径4垂直于水平线设置。前室6安置在底座元件5上。这个前室分成上部平面13和下部平面14。上部平面13具有入口 7并且下部平面14具有出口 16，其中两个平面通过设置在隔离元件22中的连接口 15相互连接。首先通流上部平面13，然后通流下部平面14。 在图2和图3中示出上部平面13和下部平面14中的流动方向。在缓冲杯2的测量路径4的上端部区域中所述装置1具有遮蔽元件10。这个遮蔽元件10构造成罩，它覆盖测量路径4的排气口，其中在遮蔽元件10本身中设有外部的排气装置，它能够使测量路径4排气。通过遮蔽元件10使油沫或其它起沫的液体难以挤入到测量路径4中。图2示出了以箭头表示的在上部平面13中的流动方向。在液体通过入口 7流到前室6中之后，液体通过在上部平面13中预给的几何结构逆时针方向一次地围绕缓冲杯2 的测量路径4导引。然后液体通过连接口 15进入到在图3中所示的下部平面14中。在下部平面14中液体通过预给的几何结构顺时针地再一次围绕缓冲杯2的测量路径4流到出口 16。在此重要的是，流动方向在图3所示的下部平面14中与在图2中所示的上部平面 13中相反。在平面13，14中的几何结构分别通过阻塞元件23预给。这个阻塞元件23设置在各平面中的开口之间并且保证了流入的液体一次地围绕测量路径4被导引。然后液体从出口 16流到测量路径4中，如同在图1中看到的那样。在图4中示出按照本发明装置的实施例。在此所述装置1在视图中通过底部区域向上示出，由此两个平面的下部平面14示出为在上部平面13上部。底部元件21向下封闭前室并且具有到前室的出口 16和到测量路径4中的入口 17。在这个底部元件21上安置下部平面14，它通过隔离元件22中的连接口 15与上部平面13连接。底部元件21和前室6 的隔离元件22在此分别构造为在前室6的平面13，14下面或之间的板。
在所示的缓冲杯2中示出前室6到容器的入口 7的外部部分，它与前室6的上部平面13中的配合开口共同作用。两个平面13，14具有几何结构，它在每个平面中一次地围绕装置1的测量路径4导引并且通过伸到通道18中的转向元件11构造为蜿蜒体。为了阐述蜿蜒体结构在图5中再一次示出上部平面13的几何结构和流入液体在前室6中的由此有条件的导引。在前室6的中心设置测量路径4，它被前室6包围。通过前室6的这个构造形成通道18，它一次地围绕测量路径4被导引。这个通道18将到容器的入口 7与到缓冲杯2的测量路径4的入口 17的出口 16连接。在此多个转向元件11在前室 6的通道18中形成阻碍。安装的转向元件11导致弯折，围绕该弯折转向并缓和流入的液体。这些转向元件交替地与通道18的对置壁体连接。由此使液体在这个实施例中的流动可以与蜿蜒体相比较。在此弯折的数量对应于在前室6中安装的转向元件11的数量。转向元件11的自由端还设有圆形的加粗件(Verdickimg) 12。由于通道18的构造使由液体要通流的路径在前室 6中尽可能地长。下部平面14的几何结构的构造与上部平面13的几何结构相同，只是在通道18端部上的入口 7区域中设置出口 16来代替入口 7。图5还具有出口 8，它过渡到导出装置9中。在图11中示出相应的导出装置9。在各种情况下出口 8都靠近于入口 7设置。如果容器配有装置1并且接收要被测量的液体，尤其是汽车发动机中的油，则装置1的前室6和测量路径4填充液体。在具有按照本发明的装置1的汽车发动机运行时在发动机室中液体通过持续的循环起沫。起沫的液体首先通过上部平面13流到连接口 15，通过该连接口液体进入到下部平面14中。在通流前室6之前，通过由转向元件11形成的通道18的几何结构降低了流速并且气泡可以从起沫的液体中逸出。在从上部平面13过渡到下部平面14时液体通过在平面 13和14中的反向流动附加地旋流，由此改善了气泡与起沫的溶解，由此在大流量和快速流入量时也可以保证在测量路径4中的完全无气泡的液体。然后液体从下部平面14通过出口 16进入到入口 17并且进入到缓冲杯2的测量路径4中，在那里通过由超声波传感器3 发出的声波实现填充位的测量。通过在测量路径4的上端部区域中和在遮蔽元件10中的排气装置可以使位于测量路径4中的气体在上升的填充位时逸出并且在下降的填充位时再次挤入到测量路径4中。在此在测量路径4中存在的填充位对应于容器中的填充位。在图6至10中示出具有两个平面13，14的前室6的其它实施例。在此图6至10 分别并排地以俯视图示出上部平面13和下部平面14。此外在图6至10的各个视图中可以看到上部平面13中的入口 7、在上部平面13与下部平面14之间的连接口 15、在下部平面 14中的出口 16以及测量路径4。由前室平面中的结构构造给出图6至10之间的差别。图6示出相互平行对准的转向元件11，它们从前室壁伸到前室6的内部中并且形成通道18，该通道在各自平面中构造成蜿蜒体，其中两个平面13，14如图2和图3中所示的那样反向地相互通流。在图7的前室结构中转向元件11形成栅栏(Barrieren)，它们将流入的液体分布在上部平面13和下部平面14的整个表面沈上。各个转向元件11在这个实施例中分别V 形地构成并且这样设置在平面13，14中，使开口在各个转向元件11之间相互错开地对准。与图6类似，在图8的实施例中仍然平行的转向元件11设置在平面13，14中，其中在这里在两个平面13，14的每个平面中构成两个分开的通道18，所述通道在各自的平面 13，14中的开口上分别分开或共同导引。这些开口在上部平面13中是入口 7和连接口 15 以及在下部平面14中是连接口 15和出口 16。为了分开在各自平面中的通道18，附加地对于转向元件11设有另一元件25，从该另一元件再走出(abgehen)转向元件11。通过从该另一元件25走出的附加转向元件11在通道18中分别实现蜿蜒结构。图9示出前室平面中的螺旋结构。代替在前室6中布置多个转向元件11和产生具有多个弯折的蜿蜒结构，在这里通过连续的导向元件20构成通道19，在其中流入的液体螺旋形地可以围绕缓冲杯2的测量路径4被导引。在此液体在上部平面13中从外向内并且在下部平面14中与上部平面13相反地从内向外通流前室6。在图10的实施例中没有导向元件20或转向元件11。流入液体在自由平面沈上的缓和和分布通过设置在平面13，14中的多个圆拱M被影响，流入的液体必需围绕所述圆拱流动。在图11中的实施例中与图1 一样使底座元件5安置在前室6上，其中对前室6附设第二出口 8。这个第二出口 8设置在前室6的最高点上并且导引到导出装置9中，该导出装置平行于缓冲杯2的测量路径4对准，置靠在缓冲杯2上地设置在外部并且基本具有测量路径4的高度。在导出装置9和缓冲杯2的测量路径4的上端部区域中所述装置1仍然具有遮蔽元件10，该遮蔽元件过度张紧测量路径4和导出装置9的排气口。通过导出装置9使在填充位突然变化时尤其在动态行驶方式和转数跃变时流入到前室6中的液体通过出口 8输送到导出装置9中。通过在前室6中液体的相反于流入的液体的更大阻力和更大惯性保证了，使流入的液体不进入到测量路径4中。在低转数和中等的转数升高时液体与之相反还通过在前室6中构成的通道18流动到出口 16和缓冲杯2 的测量路径4的入口 17。
权利要求
1.用于通过超声波传感器测量容器中填充位的装置，其中对超声波传感器附设具有至少一个前室的缓冲杯，该前室具有到容器的入口和到缓冲杯的出口，其特征在于，所述前室 (6)具有至少两个水平上下放置的平面(13，14)，其中每个平面(13，14)具有几何结构，并且这样构成平面(13，14)的几何结构，使平面(13，14)被液体反向地相互通流。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述平面(13，14)被液体从上向下通流。
3.如权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述几何结构在前室(6)的平面(13， 14)的至少一个中通过转向元件(11)预给。
4.如上述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，至少一个转向元件(11)朝向自由端圆形地加粗。
5.如上述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述几何结构在至少一个平面 (13，14)中构造为蜿蜒体。
6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，平面(13，14)的至少一个具有多于一个的蜿蜒体，并且所述蜿蜒体在平面(13，14)中相互分开。
7.如权利要求1至4中任一项所述的装置，其特征在于，所述几何结构由各个栅栏形成，它们相互错开地设置在平面(13，14)的至少一个中。
8.如权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述几何结构在平面(13，14)的至少一个中具有圆拱04)。
9.如权利要求1或3所述的装置，其特征在于，所述几何结构在至少一个平面(13，14) 中构造为螺旋线。
10.如上述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，对所述前室(6)附设第二出口 (8)，该第二出口在流动方向上直接设置在前室(6)到容器的入口(7)后面以及在前室(6) 的弯折前面。
11.如上述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述第二出口(8)通到导出装置(9)中、尤其导出管中，其平行于缓冲杯O)中的测量路径(4)设置。
12.油润滑的发动机，其特征在于，所述发动机具有如权利要求1至11中任一项所述的装置⑴。
13.汽车，其特征在于，所述汽车具有如权利要求1至11中任一项所述的装置(1)。
全文摘要
一个装置，用于通过超声波传感器测量容器中的填充位，其中对超声波传感器附设具有至少一个前室的缓冲杯，该前室具有到容器的入口和到缓冲杯的出口并且具有几何结构，它至少一次地围绕缓冲杯的中心点导引液体，其特征在于，所述前室具有至少两个水平上下放置的平面，其中每个平面具有几何结构，并且这样构成平面的几何结构，使平面被液体反向地相互通流。由此延长要通流到前室的路径并且使流入的介质附加地旋流。由此有效地滞留快速流入到前室里面的起沫的介质并且能够在进入到超声波传感器测量路径之前排气。
文档编号G01F23/296GK102279033SQ20111007692
公开日2011年12月14日 申请日期2011年3月16日 优先权日2010年3月16日
发明者D·赫森坎帕, I·措伊克, S·托内维茨基, T·尼曼, T·屈克 申请人:赫拉胡克公司