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1、(10)申请公布号 CN 104121959 A (43)申请公布日 2014.10.29 C N 1 0 4 1 2 1 9 5 9 A (21)申请号 201410246616.7 (22)申请日 2014.04.24 102013007020.1 2013.04.24 DE G01F 23/14(2006.01) (71)申请人马夸特机械电子有限责任公司 地址德国魏尔海姆 (72)发明人 A齐默 T尧赫 (74)专利代理机构中国专利代理(香港)有限公 司 72001 代理人周志明 傅永霄 (54) 发明名称 用于液位测量的装置 (57) 摘要 本发明涉及一种用于测量容器(1)的液位的 测。
2、量装置(6)，确切地说尤其是液位传感器，所述 容器用于容纳流体(2)。容器(1)设有用来送入和 /或排出流体(2)的管路(3)。在管路(3)上设置 有皮托管式的滞压探针(7)。滞压探针(7)与用于 测量滞压探针(7)中的压力的压力传感器(8)连 接。可借助测得的压力获知容器(1)中的液位。 (30)优先权数据 (51)Int.Cl. 权利要求书1页 说明书4页 附图7页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书4页 附图7页 (10)申请公布号 CN 104121959 A CN 104121959 A 1/1页 2 1.一种用于测量容器(1)的液位的。
3、测量装置尤其是液位传感器，所述容器用于容纳流 体(2)，其中，容器(1)设有用来送入和/或排出流体(2)的管路(3)，其特征在于，在管路 (3)上设置有滞压探针(7)，该滞压探针尤其为皮托管式设计，滞压探针(7)与用于测量滞 压探针(7)中的压力的压力传感器(8)连接，从而可借助测得的压力获知容器(1)中的液 位。 2.如权利要求1所述的测量装置，其特征在于，滞压探针(7)基本上垂直于管路(3)的 纵向布置在管路(3)上，优选在滞压探针(7)上有至少一个尤其孔式的开口(9)，进一步优 选使得开口(9)朝向容器(1)。 3.如权利要求1或2所述的测量装置，其特征在于，滞压探针(7)由管构成，优选。
4、使得 管(7)的一端(22)固定在管路(3)上，特别是流体密封地固定在管路(3)的壁上，例如通 过焊接、钎焊、粘接等进行固定，进一步优选使得管(7)的另一端(23)穿过管路(3)，更进一 步优选使得压力传感器(8)在所述另一端(23)布置在管(7)的开口处，特别是布置在管路 (3)之外。 4.如权利要求1、2或3所述的测量装置，其特征在于，压力传感器(8)具有壳体(13)， 优选在壳体(13)中和/或上设置膜片(16)，进一步优选设置有用于使得膜片(16)复位的 弹性部件(17)，更进一步优选有个信号发生器(18)与该膜片(16)和/或弹性部件(17)作 用连接，更进一步优选有个信号接收器(1。
5、9)与信号发生器(18)配合作用。 5.如权利要求1-4中任一项所述的测量装置，其特征在于，弹性部件(17)设计成片状 板簧的形式，该板簧(17)优选具有圆形造型，进一步优选板簧(17)具有从板簧(17)的中 心朝向边缘区域螺旋形地伸展的弹簧部件，更进一步优选弹性部件(17)制成金属冲压件。 6.如权利要求1-5中任一项所述的测量装置，其特征在于，信号发生器(18)由磁体 构成，优选信号接收器(19)由位置传感器特别是霍尔传感器构成，位置传感器探测由磁体 (18)产生的磁场。 7.如权利要求1-6中任一项所述的测量装置，其特征在于，信号发生器(18)布置在弹 性部件(17)上，尤其布置在弹性部。
6、件的中心，优选信号发生器(18)与弹性部件(17)粘接。 8.如权利要求1-7中任一项所述的测量装置，其特征在于，膜片(16)和弹性部件(17) 以及信号发生器(18)和信号接收器(19)布置在壳体(13)的内部，优选该壳体(13)具有 用于把流体压力输送至膜片(16)的连接接管(14)，进一步优选连接接管(14)流体密封地 布置在滞压探针(7)的另一端(23)处。 9.一种用于尤其借助太阳能加热水(2)的装置，带有用于容纳水(2)的容器(1)，其 中，该容器(1)设置有用来输入冷水(2)和/或排出热水(2)的管路(3)，其特征在于，在管 路(3)中和/或上设置有根据前述权利要求中任一项的用于。
7、测量容器(1)中的水位的测量 装置(6)。 权 利 要 求 书CN 104121959 A 1/4页 3 用于液位测量的装置 技术领域 0001 本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分的测量装置。 背景技术 0002 这种测量装置用于容器中的液位测量。这种测量装置尤其是液位传感器。 0003 已知在用于容纳流体例如水的容器上设置用来测量容器中流体液位的测量装置。 箱槽式设计的容器设有例如由管构成的管路，用来送入和/或排出流体。为简单起见，可以 仅通过一根安置在容器底侧的管路来装填和/或排空容器。在这里，把测量装置安置在容 器上很繁琐。 发明内容 0004 本发明的目的在于，简化地把测量装置设置。
8、在容器上。尤其仅通过一根管路来测 量液位。特别是通过任意液体箱槽上的压力来实现液位测量。尤其可以在装填和/或排空 期间连续地测量液位。 0005 所述目的在所述类型的测量装置中通过权利要求1的特征部分的特征得以实现。 0006 就本发明的测量装置而言，在管路上设置有滞压探针，其尤其为皮托管式设计。滞 压探针与用于测量滞压探针中的压力的压力传感器连接。由此可借助测得的压力获知容器 中的液位。确切地说，滞压探针中的所测压力对应于容器的液位，而该压力又相应于在容器 底侧测得的总压力。由此能实现借助滞压探针或皮托管来测量容器液位。从属权利要求所 述为本发明的其它改进。 0007 根据进一步设计，滞压探。
9、针可以基本上垂直于管路纵向进而垂直于流体流向地布 置在管路上。可以采用简单的方式在滞压探针上有至少一个开口，其尤其可以为孔式设计。 可以有利地将滞压探针适当地布置在管路上，从而开口朝向容器。采用该原理，在容器排空 时，在滞压探针的前面产生滞点，从而测得的压力相应于容器的当前液位。在装填容器时， 在滞压探针的后面出现液流脱离，从而测得的压力也相应于容器的当前液位。因而可以在 装填和/或排空期间连续地获知和/或指明容器液位。 0008 按照简单的以及成本低廉的设计，滞压探针可以由管构成。可以有益地把管的一端 固定在管路上，确切地说，特别是流体密封地固定在管路壁上。这种流体密封的固定例如可以 通过焊。
10、接、钎焊、粘接等来实现。管的另一端可以适当布置，使得它穿过管路。压力传感器可 以在所述另一端布置在管的开口处。这种装置经过优选设置，使得压力传感器位于管路之外。 0009 按照通常的方式，压力传感器可以具有用于保护它的壳体。还可以为了密封而在 壳体中和/或上设置膜片。可以按照功能可靠的方式设置有用于使得膜片复位的弹性部 件。为了产生压力信号，可以有个信号发生器与该膜片和/或弹性部件作用连接，和/或有 个信号接收器与信号发生器配合作用。 0010 为了减小压力传感器的结构高度，适宜把弹性部件设计成片状板簧的形式。该板 簧最好可以具有基本上与膜片造型对应的圆形造型。板簧具有从板簧中心朝向边缘区域螺。
11、 说 明 书CN 104121959 A 2/4页 4 旋形地伸展的弹簧部件，由此可以针对弹性部件实现特别大的复位力。这样就能保证兼有 较大弹簧力的紧凑设计。为了制造简便且成本低廉，可以把弹性部件制成金属冲压件。 0011 根据简单且成本低廉的设计，信号发生器可以由磁体构成。信号接收器可以由位 置传感器构成，其探测由磁体产生的磁场。按照成本低廉的方式，位置传感器可以是霍尔传 感器。适宜采用简单的方式将信号发生器布置在弹性部件上，确切地说，尤其布置在弹性部 件的中心。为了防止在磁体与弹簧之间的移动，可以有益地使得信号发生器与弹性部件粘 接。 0012 为了在很大程度上保护压力传感器的敏感部分免受。
12、有害影响，可以把膜片和/或 弹性部件以及信号发生器和/或信号接收器布置在壳体内部。该壳体于是可以具有连接接 管，用于把待测流体压力或流体输送至膜片。连接接管可以有益地流体密封地布置在滞压 探针的另一端处。 0013 本发明的测量装置尤其适合于应用在用于加热水的装置中。这种装置尤其可以是 用于借助太阳能来加热水的装置。该装置包括用于容纳水的容器，其中，该容器设置有用来 输入冷水和/或排出热水的管路。于是把本发明的用于测量容器中的水位的测量装置布置 在管路中和/或上。 0014 针对本发明的测量装置的一种特别优选的设计，说明如下。 0015 在一定的布置情况下，可以利用滞压探针或皮托管来获知任一箱。
13、槽中的液位。给 可装填的和/或可排空的管设置有滞压探针或皮托管。该探针中的所测压力相应于箱槽的 液位。滞压探针或皮托管的原理由流量测量本已公知。在此，由(通过皮托管测得的)总 压力减去(通过压力计测得的)静态压力算得流速。 0016 在箱槽底侧测得的总压力相应于箱槽中的液位。借助皮托管或滞压探针测得的压 力因而相应于箱槽中的液位。皮托管可以垂直于流向安置。管上的孔朝向箱槽。采用这种 原理，在排空时，在探针前面产生滞点，测得的压力在这种情况下相应于当前的液位。在装 填箱槽时，在探针后面产生液流脱离，在这种情况下测得的压力也相应于当前的液位。因而 可以在装填和/或排空期间连续地指明液位。 0017。
14、 采用本发明实现的优点尤其在于，利用本发明的装置可以在容器的装填和/或 排空期间连续地获知液位。诸如容器的装填和/或排空速度的影响因素对液位测量没 有影响。在安置了皮托管及压力传感器的情况下，可以采用容器底侧的现有调整机构 (Adaption)来测量液位，确切地说，这独立于其是装填和/或排空调整机构。 附图说明 0018 附图中示出了本发明的一个实施例及各种不同的改进和设计，下面对其予以详 述。其中： 0019 图1示出用于给建筑物供应太阳能加热的水的系统； 0020 图2为图1的液位传感器的放大图； 0021 图3为容器装填示意图； 0022 图4为容器排空示意图； 0023 图5为在装填和。
15、排空容器时压力传感器的特性曲线图； 0024 图6为图1的压力传感器的放大图； 说 明 书CN 104121959 A 3/4页 5 0025 图7为沿着图6的线7-7剖切的剖视图；和 0026 图8为图7的详细剖切立体图。 具体实施方式 0027 在图1中可看到用于容纳流体2的容器1，确切地说，该容器1当前用于容纳可太 阳能加热的水2(太阳能热水器)。为了加热水2，在容器1中设有用于热载体的与太阳能 收集器连接的盘管状的管21。容器1设有一个唯一的由管构成的管路3，用来送入和/或 排出流体2。管路3也通过可控的磁性阀4与用于建筑物的供水系统5连接。因而通过对 磁性阀4的相应控制即可给容器1装。
16、填来自供水系统5的冷水2。靠太阳能加热的位于容 器1中的热水2可以相应地馈送给建筑物中的供水系统5。 0028 在容器1上设置有用来测量容器1中的流体2的液位的测量装置6，下面也将其简 称为液位传感器。液位传感器6包括皮托管式滞压探针7和压力传感器8，滞压探针设置在 管路3上，压力传感器与滞压探针7连接，用来测量滞压探针7中的压力。这样就可借助所 测压力获知容器1中的液位。在这里，在容器1底侧测得的总压力相应于容器1中的液位。 借助滞压探针7测得的压力因而相应于容器1中的液位。 0029 在图2中可看到液位传感器6的详细设计情况。滞压探针7基本上垂直于管路3 的纵向，进而垂直于管路3中流体2的。
17、流向。滞压探针7当前由管构成。在滞压探针7的 管上有至少一个开口9，其确切形式为孔。开口9在此朝向容器1。管7的一端22固定在 管路3上，确切地说，流体密封地固定在管路3的壁上。适宜于固定的方式为，使得管7的 端部22与管路3焊接、钎焊、粘接等。管7的另一端23在相对的位置穿透管路3的壁。在 所述另一端23，压力传感器8设置在管7的开口处，确切地说，设置在管路3之外。 0030 采用这种原理，在按照流体2的流向10排空时，会在滞压探针7的前面产生滞点。 所测压力在此相应于容器1中的当前液位。在按照流体2的流向11装填容器1时，在滞压 探针7的后面产生液流脱离。在此所测压力也相应于容器1中的当前。
18、液位。因而可以在按 照流向11的装填期间和/或在按照流向10的排空期间连续地指明液位。这还在图3和图 4中示意性地示出。 0031 在图3中示出了容器1的装填情况。当装填容器1时，开口9(泄压孔)位于背离 液流的一侧。液流不能跟随滞压探针7的轮廓变化，并与探针轮廓脱离(脱离点参见图3)。 因而直接在滞压探针7的后面，确切地说，在泄压孔9处，引起与方向无关的静态压力，其体 现了容器1的当前液位。 0032 在图4中示出了容器1的排空情况。在这种情况下，滞压探针7处于同样的液流 中。液流因而直接在滞压探针7的前面阻滞，由此产生所谓的滞点(见图4)。液流在滞点 处完全静止，在此可借助压力传感器8来测。
19、量总压力，其体现了容器1的当前液位。 0033 压力传感器8产生电压，其值对应于所测压力。在图5中示范性地示出了通过压 力传感器8获知的电压值12，其因而对应于相应测得的压力。可以实现在按照流向11的装 填期间和在按照流向10的排空期间连续地测量液位。 0034 在图6中示出了压力传感器8的详细设计情况。压力传感器8具有壳体13。该壳 体13具有用于把流体压力输送至压力传感器8的连接接管14。连接接管14为此流体密封 地设置在滞压探针7的另一端23上。通过压力传感器8测得的压力作为电压值12在位于 说 明 书CN 104121959 A 4/4页 6 壳体13上的电接头15上被输出。 0035。
20、 如参照图7还可看到，在壳体13中和/或上设置有膜片16。此外设置有用于使得 膜片16复位的弹性部件17。有个信号发生器18与膜片16和/或弹性部件17作用连接。 最后，还有个信号接收器19与信号发生器18配合作用。当前，信号发生器18由磁体构成， 而信号接收器19由位置传感器构成，该位置传感器能探测由磁体18产生的磁场。确切地 说，位置传感器19特别是由霍尔传感器构成。信号接收器19设置在位于壳体13中的印制 电路板20上。 0036 根据图8，弹性部件17为片状板簧式设计。板簧17具有圆形造型。板簧17还具 有弹簧部件，其从板簧17的中心朝向边缘区域螺旋形地伸展。板簧17用金属制成冲压件。。
21、 信号发生器18设置在弹性部件17上，确切地说，设置在其中心。在此，信号发生器18与弹 性部件17粘接。膜片16和弹性部件17以及信号发生器18和信号接收器19设置在壳体 13内部，以便得到免受外来影响的防护。如已述，连接接管14用于把流体2或流体压力输 送至膜片16。 0037 本发明并不局限于所介绍的且示出的实施例。确切地说，本发明也涵盖了本领域 的在权利要求书所限定的发明范围内的所有改进。这种测量装置6因而不仅可以在太阳能 热水器的容器1上用于测量容器1中的水位，而且可以在其它应用中用于液位测量。 0038 附图标记清单 0039 1： 容器 0040 2： 流体/水 0041 3： 管。
22、路 0042 4： 磁性阀 0043 5： 供水系统 0044 6： 测量装置/液位传感器 0045 7： 滞压探针/管 0046 8： 压力传感器 0047 9： (滞压探针上的)开口/泄压孔 0048 10： (排空情况下的)流向 0049 11： (装填情况下的)流向 0050 12： 电压值 0051 13： (压力传感器的)壳体 0052 14： 连接接管 0053 15： 电接头 0054 16： 膜片 0055 17： 弹性部件/板簧 0056 18： 信号发生器/磁体 0057 19： 信号接收器/位置传感器 0058 20： 印制电路板 0059 21： 管 0060 22、23： (管的)端部 说 明 书CN 104121959 A 1/7页 7 图1 说 明 书 附 图CN 104121959 A 2/7页 8 图2 说 明 书 附 图CN 104121959 A 3/7页 9 图3 图4 说 明 书 附 图CN 104121959 A 4/7页 10 图5 说 明 书 附 图CN 104121959 A 10 5/7页 11 图6 说 明 书 附 图CN 104121959 A 11 6/7页 12 图7 说 明 书 附 图CN 104121959 A 12 7/7页 13 图8 说 明 书 附 图CN 104121959 A 13 。