Die vorliegende Erfindung betrifft eine Messvorrichtung zum Bestimmen des Füllstandes eines Füllgutes in einem Behälter. Füllstandsmessgeräte zum Messen des Füllstandes von Flüssigkeiten und Schüttgütern sind bekannt. Es sind verschiedenste Messverfahren bekannt, die auf die physikalischen Eigenschaften des Füllgutes abgestimmt sind. So sind mechanische Füllstandsmessgeräte, wie z.B. ein entsprechender Schwimmer, Messgeräte, die eine Leitfähigkeitsmessung durchführen, Messgeräte, die eine kapazitive Messung durchführen, optische Messgeräte, Ultraschallmessgeräte, Mikrowellenmessgeräte usw. bekannt.

Die meisten Messverfahren sind relativ aufwendig und mit hohen Kosten verbunden. Darüber hinaus müssen die physikalischen Eigenschaften des Füllgutes bekannt sein.

Soll jedoch bspw. der Füllstand einer unbekannten Flüssigkeit in einem Flüssigkeitsvorratsbehäl- ter, wie z.B. einem Kanister, bestimmt werden, so sind die meisten bekannten Messverfahren nur mit hohem Aufwand zu implementieren und nicht geeignet, um den Füllstand in handelsüblichen Vorratskanistern zu messen.

Zur Messung des Füllstandes in Vorratskanistern ist es bereits bekannt, ein Schwimmerelement an einer in dem Kanister angeordneten Sauglanze zu befestigen, der am unteren Ende der Sauglanze befestigt ist und mit dem aufgrund der Auftriebskräfte des Schwimmerelementes in der Flüssigkeit ein Unterschreiten eines Minimalwertes der Füllmenge zuverlässig detektiert werden kann.

Eine kontinuierliche Messung des Füllstandes ist mit der beschriebenen Sauglanze nicht möglich.

Darüber hinaus hängt der Auftrieb und damit die Position des Schwimmers von der Dichte der im Kanister befindlichen Flüssigkeit ab. Eine exakte Aussage über den Füllstand kann daher nur getroffen werden, wenn die Dichte der Flüssigkeit bekannt ist. Es gibt eine Vielzahl von Dosieranlagen, bei denen mit Hilfe einer Pumpe, wie z.B. einer Dosiermembranpumpe, die unterschiedlichsten Flüssigkeiten in vorgegebener Menge bereitgestellt werden. Voraussetzung für die Bereitstellung ist, dass die zu dosierende Flüssigkeit der Pumpe in ausreichender Menge zur Verfügung steht. Dosiermembranpumpen werden für eine Vielzahl von unterschiedlichen Flüssigkeiten mit unterschiedlichen physikalischen Eigenschaften verwendet.

Diese Pumpen weisen in der Regel einen Sauganschluss auf, welcher mit einem entsprechenden Flüssigkeitsvorrat verbunden ist. Der Flüssigkeitsvorrat kann beispielsweise durch einen Flüssigkeitskanister gebildet werden, in dem die zu dosierende Flüssigkeit enthalten ist und in der eine Sauglanze angeordnet ist, über die von der Pumpe Flüssigkeit angesaugt werden kann. Um die Füllstandshöhe innerhalb des Kanisters zu bestimmen, ist jedoch die genaue Kenntnis der physikalischen Eigenschaften der zu dosierenden Flüssigkeit notwendig. Daher muss das Messgerät jeweils individuell auf die zu dosierende Flüssigkeit abgestimmt werden. Dies ist aufwendig und häufig von dem Endanwender nicht zu bewerkstelligen. Falschmessungen sind daher eher die Re- gel als die Ausnahme.

Ausgehend von dem beschriebenen Stand der Technik ist es daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Messvorrichtung der eingangs genannten Art anzugeben, die einfach und kostengünstig zu realisieren ist und eine weitgehend kontinuierliche Bestimmung des Füllstandes eines unbekannten Füllgutes in einem Behälter erlaubt.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass die Messvorrichtung zumindest einen ersten Messsensor, einen zweiten Messsensor und einen dritten Messsensor aufweist, wobei die Messsensoren jeweils ein Messsensorsignal abgeben und in einer Höhenrichtung voneinander be- abstandet sind, sodass der erste Messsensor in Höhenrichtung weiter oben als die anderen Messsensoren angeordnet ist, der zweite Messsensor in Höhenrichtung zwischen den beiden anderen Messsensoren angeordnet ist und der dritte Messsensor in Höhenrichtung weiter unten als die beiden anderen Messsensoren angeordnet ist, wobei eine Auslesevorrichtung mit mindestens drei Messeingängen zum Auslesen der Messsensorsignale vorgesehen ist, wobei jedes Messsensor- signal von Materialeigenschaften eines benachbart zu dem jeweiligen Messsensor angeordneten Füllgutes abhängt, wobei eine Kalibriereinrichtung vorgesehen ist, welche eine Berechnung eines von einem Messsensor, welcher in Höhenrichtung nicht ganz oben oder ganz unten positioniert ist, erfassten Füllstandes auf Basis eines erfassten Messsensorsignals des weiter oben angeordneten Messsensors und/oder des weiter unten angeordneten Messsensors vornimmt.

Bei ruhenden Behältern verläuft die Höhenrichtung vertikal. Allerdings kann im Falle von bewegten Behältern die Höhenrichtung auch außerhalb der Vertikalen liegen. Die Höhenrichtung wird durch die auf das Füllgut wirkende resultierende Kraft, z. B. die Summe aus Gewichtskraft und Zentrifugalkraft, bestimmt.

Die erfindungsgemäße Messvorrichtung ist selbstkalibrierend. Der Erfindung liegt die Annahme zu Grunde, dass jeder Messsensor einen Erfassungsbereich aufweist und ein Messsignal liefert, das von dem Anteil des Erfassungsbereiches abhängt, der unterhalb der Füllstandshöhe im Behälter angeordnet ist. Kennt man den Messsignalwert für einen vollständig außerhalb des Füllgutes angeordneten Messsensor und den Messsignalwert für einen vollständig innerhalb des Füllgutes angeordneten Messsensors so lässt sich aus dem Messsignal eines nur teilweise innerhalb des Fü II- gutes angeordneten Messsensor mit Hilfe einer Interpolation die exakte Füllstandshöhe ermitteln.

Im einfachsten Fall weist die Mess Vorrichtung drei Messsensoren auf, die in unterschiedlichen Höhen zueinander angeordnet sind. Die Selbstkalibrierung erfolgt beispielsweise, sobald der Füllstand im Erfassungsbereich des mittleren Messsensors liegt, sodass dieser mittlere Messsensor ein variierendes Messsignal detektiert. Hierbei wird angenommen, dass der Füllstand im Laufe der Zeit abnimmt, so dass immer derjenige Messsensor ein variierendes Messsignal bereitstellt, in dessen Erfassungsbereich die Oberfläche des Füllgutes liegt.

Erfasst der zweite Messsensor ein variierendes Signal kann davon ausgegangen werden, dass der erste Messsensor, der in Höhenrichtung oberhalb des zweiten Messsensors liegt, oberhalb des Füllstands liegt, während der dritte Messsensor, der in Höhenrichtung weiter unten als der zweite Messsensor liegt, vollständig innerhalb des Füllgutes angeordnet ist. Damit liegen zwei Kalibrierwerte vor, nämlich ein Kalibrierwert für den Fall, dass der Sensor vollständig außerhalb des Füllgutes angeordnet ist, und ein Kalibrierwert für den Fall, dass der Sensor vollständig innerhalb des Füllgutes angeordnet ist. Der zweite Messsensor wird nur teilweise innerhalb des Füllgutes angeordnet sein, während ein anderer Teil über den Füllstand des Füllgutes hinausragt.

Es ist dann möglich, aufgrund des mittels des zweiten Messsensors detektierten Signales und der beiden Kalibrierwerte eine Berechnung des exakten Füllstandes durchzuführen.

Beispielsweise könnte ein Behälter, in dem der Füllstand eines Füllgutes gemessen wird, eine Höhe von 30 cm aufweisen. Der erste Messsensor könnte so positioniert sein, dass sein Erfassungsbereich die obersten 10 cm des Behälters erfasst. Der zweite Messsensor könnte den Bereich zwischen 10 cm und 20 cm erfassen, während der dritte Messsensor die untersten 10 cm erfasst.

Ist nun der Behälter vollständig mit Füllgut befüllt, so sind alle drei Messsensoren mit Füllgut bedeckt und sollten, für den Fall, dass die Messsensoren identisch ausgebildet sind, im Wesentlichen das gleiche Messsignal detektieren. Sinkt nun der Füllstand des Füllgutes ab, so wird der erste Messsensor ein variierendes Messsignal empfangen, dass sich von dem Messsignal des zweiten und dritten Sensors unterscheidet. Das Messsignal des zweiten oder dritten Sensors kann als Kalibrierwert für einen vollständig innerhalb des Füllgutes angeordneten Messsensor verwendet wer- den.

Grundsätzlich genügt hier die Verwendung eines einzigen Messsignals, bspw. des Messsignals des dritten Messsensors, es können jedoch auch mehrere Messsignale ermittelt und die Ergebnisse gemittelt werden.

In dieser Situation kann keine Selbstkalibration stattfinden, da der Kalibrierwert für einen vollständig außerhalb des Füllgutes angeordneten Messsensor nicht automatisch ermittelt werden kann.

Allerdings wäre es möglich, den Kalibrierwert für einen vollständig außerhalb des Füllgutes ange- ordneten Messsensor, bevor der Behälter mit Füllgut befüllt oder bevor der Messsensor im Behälter angeordnet wird, zu ermitteln.

Sobald der Füllstand soweit abgesunken ist, dass der erste Messsensor vollständig außerhalb des Füllgutes liegt, kann der fehlende Kalibrierwert gemessen werden und den vorher verwendeten Kalibrierwert ersetzen.

Wird beispielsweise für einen Messsensor, der vollständig außerhalb des Füllgutes angeordnet ist, ein Messsignal von 1 V erfasst und für einen Messsensor, der vollständig innerhalb des Füllgutes angeordnet ist, ein Messsignal von 2 V erfasst, so können diese beiden Werte als Kalibrierwerte verwendet werden, um eine Füllstandsinformation aus dem variierenden Messsignal abzuleiten. Wird beispielsweise an dem zweiten Messsensor ein Messsignal von 1 ,5 V erfasst, so kann man - basierend auf einer linearen Interpolation - davon ausgehen, dass dieser Messsensor zur Hälfte innerhalb des Füllgutes angeordnet ist und der Füllstand bei 15 cm liegt (10 cm + 50% x 10 cm). Es muss nicht unbedingt eine lineare Interpolation vorgenommen werden. Die Art der Interpolation hängt von dem verwendeten Messsensor ab, da nicht alle Messsensoren eine lineare Abhängigkeit des Messsignals von der Füllstandshöhe aufweisen.

Selbst wenn der Anwender den Schritt des Bestimmens des Kalibrierwertes für einen vollständig außerhalb des Füllgutes angeordneten Messsensor auslässt, kann die Messvorrichtung verwendet werden. In diesem Fall kann die Messvorrichtung so lange der Füllstand sich im Erfassungsbereich des am weitesten oben angeordneten Messsensors befindet, einen abgespeicherten mittleren Kalibrierwert oder den zuletzt bekannten Kalibrierwert verwenden. Die Genauigkeit der Messung wird dann so lange vermindert sein, wie sich der Füllstand im Bereich des obersten Messsensors befindet. Sobald der Füllstand in den Erfassungsbereich eines tiefergelegenen Messsensors absinkt, kann mit der erfindungsgemäßen Messvorrichtung der Kalibrierwert für einen außerhalb des Füllstandes angeordneten Messsensors und der Kalibrierwert für einen vollständig innerhalb des Füll- Standes angeordneten Messsensors bestimmt werden und das Messsignal durch geeignete Interpolation in eine Füllstandshöhe umgerechnet werden.

Die beschriebene Vorrichtung arbeite unabhängig von dem verwendeten Füllgutmaterial, da die entsprechenden Kalibrierwerte jedes Mal neu bestimmt werden.

In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Messsensoren kapazitive Messsensoren, die jeweils eine Messelektrode aufweisen, mit denen die Kapazität zwischen der Messelektrode und einer Referenzelektrode gemessen werden kann, wobei besonders bevorzugt alle Messsensoren dieselbe Referenzelektrode verwenden. Alternativ könnten auch andere Messsensoren, wie z.B. resistive, induktive oder optische Sensoren verwendet werden.

Mit Hilfe der kapazitiven Messsensoren wird die Änderung der elektrischen Kapazität zwischen den Elektroden detektiert, wenn diese von einem Medium umgeben werden. Diese Änderung wird von der Dielektrizitätskonstante des Füllgutes bestimmt.

Da diese Messung erfolgen kann, wenn eine der beiden Messelektroden geerdet ist, können alle Messsensoren dieselbe Referenzelektrode verwenden. Üblicherweise werden kapazitive Messsensoren zur kontinuierlichen Füllstandsmessung nur dann eingesetzt, wenn die Dielektrizitätskonstante des Füllgutes bekannt und innerhalb der zu erwartenden Messbedingungen konstant bleibt.

Mit der erfindungsgemäßen Messvorrichtung kann der Füllstand mit kapazitiven Messsensoren jedoch auch dann bestimmt werden, wenn die Dielektrizitätskonstante unbekannt ist oder sich während der Messung, z.B. aufgrund einer Temperaturveränderung, verändert. Dadurch, dass die ent- sprechenden Kalibrierwerte für einen vollständig innerhalb des Füllstandes angeordneten Messsensors und einen vollständig außerhalb des Füllstandes angeordneten Messsensors während der Messung aktualisiert werden können, ist die Kenntnis der Elektrizitätskonstante nicht notwendig. Auch eine allmähliche Änderung der Dielektrizitätskonstante stellt das vorgeschlagene Messverfahren nicht in Frage. Zwar ändern sich dadurch die erhaltenen Messsignale, da jedoch jederzeit aktuelle Kalibrierwerte zur Verfügung stehen, kann trotzdem der Füllstand exakt bestimmt werden. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind alle Messsensoren auf einer Linie hintereinander angeordnet. Zwar ist es möglich, die Messsensoren nicht vertikal übereinander anzuordnen, sondern bspw. in verschiedenen Ecken des Behälters, so lange die einzelnen Messsensoren in unterschiedlicher Höhe angeordnet sind. Wenn die Messsensoren auf einer Linie angeordnet, bspw. an einer Behälterwand, so ist der Einfluss eines möglicherweise nicht vollständig geradestehenden Behälters auf das Messergebnis geringer. Am besten sind alle Messsensoren vertikal übereinander angeordnet.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind die einzelnen Messsensoren derart angeord- net, dass die von den einzelnen Messsensoren erfassten Messbereiche sich in Höhenrichtung aneinander anschließen. Um eine kontinuierliche Füllstandsmessung zu gewährleisten sollten die von den Messsensoren erfassten Messbereiche die gesamte mögliche Füllstandshöhe in dem Behälter abdecken. Darüber hinaus ist es von Vorteil, wenn sich die erfassten Messbereiche nicht überlappen. Für den Fall, dass sich die erfassten Messbereiche überlappen, ist es von Vorteil, wenn mehr als 3 Messsensoren vorgesehen sind, da diejenigen Messsensoren, in deren erfassten Messbereich sich die aktuelle Füllstandshöhe befindet, nicht für die Kalibriermessung verwendet werden können.

Mit Vorteil ist die Kalibriereinrichtung derart ausgebildet, dass sie eine Berechnung eines von ei- nem Messsensor, der nicht ganz oben oder ganz unten positioniert ist, erfassten Füllstandes auf Basis einer Mittelung der Messsensorsignale der in Höhenrichtung weiter unten angeordneten Messsensoren und/oder auf Basis einer Mittelung der Messsensorsignale der in Höhenrichtung weit oben angeordneten Messsensoren vornimmt. Des Weiteren ist es von Vorteil, wenn bei der Mittelung das Messsensorsignal des in Höhenrichtung nach oben unmittelbar benachbarten Messsensors nicht berücksichtigt wird, wobei vorzugsweise auch das Messsensorsignal des in Höhenrichtung nach unten unmittelbar benachbarten Messsensors bei der Mittelung nicht berücksichtigt wird. Der Messsensor, der gerade nicht mehr zumindest teilweise innerhalb des Füllgutes angeordnet ist, kann insbesondere bei der Verwen- dung eines flüssigen Füllgutes noch mit diesem benetzt sein, was die Messung verfälschen kann. Daher kann, insbesondere dann, wenn genügend darüber liegende Messsensoren zur Verfügung stehen, das Messsignal dieses Messsensors bei der Kalibrierwertbestimmung unberücksichtigt bleiben. Generell ist es von Vorteil, wenn die unmittelbar benachbarten Messsensoren bei der Bestimmung der Kalibrierwerte nicht berücksichtigt werden, da es in der Praxis schwierig ist, eine Überlappung der Erfassungsbereiche benachbarter Messsensoren vollständig zu vermeiden. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind mindestens zwei Segmentsensoren vorgesehen, welche in Höhenrichtung voneinander beabstandet angeordnet sind, wobei jeder Segmentsensor einen Segmenterfassungsbereich hat, der in Höhenrichtung die Messerfassungsbereiche von mindestens zwei Messsensoren abdeckt, wobei die Ausleseeinrichtung mindestens zwei Seg- mentmesseingänge zum Auslesen der Segmentsensorsignale aufweist, wobei zumindest zwei Messsensoren, deren Messerfassungsbereich in unterschiedlichen Segmenterfassungsbereichen liegen mit demselben Messeingang der Ausleseeinrichtung verbunden sind, und eine Kontrollvorrichtung vorgesehen ist, welche bei einer erfassten Veränderung eines Signales an einem Messeingang der Ausleseeinrichtung bestimmt, an welchem Segmentmesseingang ebenfalls ein vari- ierendes Signal erfasst wird und daraus die Information ableitet, welcher Messsensor die Veränderung des Signals an dem Messeingang verursacht hat.

Grundsätzlich lässt sich die Messvorrichtung kostengünstiger realisieren, wenn möglichst geringe elektrische Kapazitäten ausgemessen werden müssen. Dies gelingt jedoch nur, wenn viele Mess- sensoren verwendet werden, da dann die zu erwartende elektrische Kapazität geringer ist. Mit jedem zusätzlichen Messsensor muss jedoch auch die Auslesevorrichtung derart erweitert werden, dass sie den zusätzlichen Messsensor auslesen kann.

Normalerweise muss die Auslesevorrichtung für jeden Messsensor einen eigenen Messeingang bereitstellen.

Dies kann jedoch die Auslesevorrichtung aufwendig und damit teuer machen. Durch die erfindungsgemäße Anordnung von Segmentsensoren, die einen Segmenterfassungsbereich haben, die mehrere Messerfassungsbereiche von den Messsensoren abdecken, ist es möglich, die Mess- Signale mehrerer Messsensoren mit demselben Messeingang der Ausleseeinrichtung auszulesen. Die Auslesevorrichtung misst dann jedoch lediglich ein kombiniertes Messsignal. Wird an diesem Messeingang eine Variation, d.h. eine Veränderung des Füllstandes festgestellt, so kann anhand des an diesem Messeingang erfassten Signals zunächst nicht festgestellt werden, welcher der an diesem Messeingang angeschlossener Messsensor für die Variation des Messsignals verantwort- lieh ist.

Dies erfolgt jedoch mit Hilfe der parallelen Erfassung der Segmentsensoren. Mit Hilfe der Segmentsensoren kann erfasst werden, in welchem Segment, dass von einem Segmentsensor erfasst wird, eine Veränderung des Messsignales stattfindet. Derjenige Messsensor, der in dem entspre- chenden Segment angeordnet ist, ist dann für die Variation des Messsignals verantwortlich, sodass mit Hilfe der Segmentsensoren die tatsächliche Füllstandshöhe bestimmt werden kann. In einer bevorzugten Ausführungsform sind alle Messsensoren gleich ausgebildet. Es ist dann unter gleichen Bedingung mit nahezu gleichen Messsignalen zu rechnen, d.h. alle vollständig benetzten Messsensoren liefern nahezu gleiche Messsignalwerte. In der Praxis hat sich herausgestellt, dass es trotz gleicher Abmessungen der einzelnen Messsensoren kleine Variationen in den erhaltenen Messwerten geben kann. So gibt es Sensoren, die im unbenetzten Zustand ein überdurchschnittlich hohes Messsignal liefern. Allerdings hat sich gezeigt, dass diese Messsensoren auch im vollständig benetzten Zustand einen überdurchschnittlich hohen Messwert liefern, die Differenz zwischen dem Messwert im vollständig benetzten Zustand und dem Messwert im vollständig unbenetzten Zustand jedoch im Wesentlichen konstant bleibt.

Mit anderen Worten ist die Varianz der Differenzen zwischen den Messsignalen für den vollständig benetzten Zustand und den vollständig unbenetzten Zustand deutlich kleiner als die Varianz der Messsignale für den vollständig benetzten Zustand oder die Varianz der Messsignale für den voll- ständig unbenetzten Zustand.

Daher kann in einer bevorzugten Ausführungsform die Kalibriereinrichtung die Differenz zwischen dem Messsignal für den vollständig benetzten Zustand und dem Messsignal für den vollständig unbenetzten Zustand eines Messsensors als Kalibrierwert verwenden. Alternativ kann auch die mittlere Differenz zwischen dem Messsignal für den vollständig benetzten Zustand und dem Messsignal für den vollständig unbenetzten Zustand aller Messsensoren, für welche diese Information vorliegt als Kalibrierwert verwendet werden. Sobald an einem Messsensor eine Signalveränderung detektiert wird, wird davon ausgegangen, dass sich der Füllstand im Erfassungsbereich dieses Messsensors befindet.

Daher können für alle oberhalb dieses Messsensors angeordneten Messsensoren die jeweiligen Messsignale für den vollständig unbenetzten Zustand gemessen und gespeichert werden. In gleicher Weise können für alle unterhalb dieses Messsensors angeordneten Messsensoren die jeweiligen Messsignale für den vollständig benetzten Zustand gemessen und gespeichert werden. Sinkt der Füllstand weiter ab, wird irgendwann ein Messsensor von dem vollständig benetzten Zustand in den vollständig unbenetzten Zustand übergehen, so dass dann für diesen Sensor sowohl das Messsignal für den vollständig unbenetzten Zustand als auch das Messsignal für den vollständig benetzten Zustand vorliegt und die Differenz errechnet und gespeichert werden kann. Sobald diese Differenz bekannt ist, können für die tiefer liegenden Messsensoren die zu erwartenden Messsig- nale für den unbenutzten Zustand errechnet werden (= gemessenes Messsignal für den vollständig benetzten Zustand ±gemessene Differenz) und diese zusammen mit dem gemessenen Messsignal für den vollständig benetzten Zustand als Kalibrierwerte verwendet werden. Wie bereits eingangs erwähnt, können die Sensoren bspw. an der Behälterwand angebracht werden. Dies hat jedoch zur Folge, dass jeder Behälter mit einer entsprechenden Mess Vorrichtung ausgestattet werden müsste. Dazu müsste entweder die Messvorrichtung in jedem Behälter mon- tiert werden oder der Behälter bereits mit einer entsprechenden Messvorrichtung hergestellt werden.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist daher vorgesehen, dass ein Ansaugrohr zum Ansaugen von Füllgut mit einem sich entlang des Ansaugrohres erstreckenden Füllgutkanals in einem Kanaleingang zum Ansaugen von Füllgut und einem Kanalausgang zur Abgabe von Füllgut bereitgestellt wird, an dem eine Messvorrichtung der beschriebenen angeordnet ist. Solche Ansaugrohre werden häufig verwendet, wenn bestimmte Dosiermedien über eine Pumpe, wie z.B. eine Dosiermembranpumpe, einem Fördersystem in einer bestimmten Dosierung zugeführt werden sollen. Hierzu wird ein Dosiergutvorrat, in der Regel in Form eines Kunststoffkanisters, bereit- gestellt, in dem ein Ansaugrohr befestigt wird, um das Dosiermedium anzusaugen.

Weist das Ansaugrohr eine entsprechende Messvorrichtung auf, kann diese mit einer entsprechenden Verarbeitungseinrichtung, wie z.B. der Dosiermembranpumpe verbunden werden, sodass die Verarbeitungseinrichtung den tatsächlichen Füllstand innerhalb des Vorratska nisters kennt und rechtzeitig einen Austausch des Kanisters signalisiert oder die Pumpe und damit die Dosierung abschaltet, um ein Dosieren von Luft zu verhindern.

In einer bevorzugten Ausführungsform weist das Ansaugrohr ein sich parallel zu dem Füllgutkanal erstreckenden Messkanal auf, wobei die Messvorrichtung in dem Messkanal angeordnet ist. Dabei kann in dem Füllgutkanal ein Rückschlagventil angeordnet sein, welches derart angeordnet ist, dass es, wenn der Druck im Füllgutkanal geringer als ein Umgebungsdruck ist, den Kanaleingang öffnet, und, wenn der Druck im Füllgutkanal größer als der Umgebungsdruck ist, den Kanaleingang verschließt. Mit Vorteil ist am kanaleingangseitigen Ende des Ansaugrohrs ein Ansaugteil angeordnet und mit dem Kanaleingang verbunden, in dem zumindest ein sich von der Umfangsfläche des Ansaugrohrs bis zu dem Füllgutkanal erstreckende Öffnung vorgesehen ist, wobei vorzugsweise eine Vielzahl sich von der Umfangsfläche des Ansaugrohrs bis zu dem Füllgutkanal erstreckende Öffnungen in dem Ansaugteil vorgesehen sind.

Durch diese Öffnungen wird das Füllgut seitlich in das Ansaugrohr bzw. den Füllgutkanal angesaugt, sodass das Ansaugrohr bis zum Boden des Behälters geführt werden kann und dennoch sichergestellt ist, dass Füllgut angesaugt werden kann. Das Ansaugteil kann als separates Bauteil am Ansaugrohr befestigt werden oder mit diesem einstückig ausgebildet sein.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform erstreckt sich die Mess Vorrichtung kanaleingang- seitig über das Ansaugrohr hinaus und zwar am besten parallel zu dem Ansaugteil. Dabei kann das Ansaugteil einen Anschlag für die Messvorrichtung aufweisen, der derart angeordnet ist, dass die Bewegung der Messvorrichtung innerhalb des Messkanals begrenzt wird.

Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung werden deutlich anhand der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung sowie der zugehörigen Figuren. Es zeigen:

Figur 1 eine schematische Darstellung einer Messsensoranordnung einer ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform,

Figur 2 eine schematische Darstellung einer Messsensoranordnung einer zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsform,

Figur 3 eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Ansaugrohrs,

Figur 4 eine perspektivische Explosionsansicht der in Figur 3 gezeigten Ausführungsform,

Figur 5 eine Detailschnittansicht der Ausführungsform der Figuren 3 und 4 und

Figur 6 eine vergrößerte Explosionsansicht des Details von Figur 5.

In Figur 1 ist eine Ausführungsform einer Messsensoranordnung gezeigt. Die Messsensoranordnung umfasst in dem gezeigten Beispiel 24 Messelektroden 1-24, die in einer Reihe parallel zu einer Ground-Elektrode 100 angeordnet sind. Die einzelnen Messelektroden sind in unterschied li- chen Höhen angeordnet. Am besten werden die Messelektroden vertikal übereinander angeordnet. Diese Messanordnung kann zur Bestimmung eines Füllstandes in einem Behälter verwendet werden. Beispielhaft ist in Figur 1 eine Flüssigkeitsoberfläche im Bereich der Messelektrode 13 angedeutet und die Füllstandshöhe h eingezeichnet. Versuche haben gezeigt, dass die Messelektroden am besten eine Elektrodenfläche zwischen 30 und 50 mm ² aufweisen.

Zur Bestimmung der Füllstandshöhe h werden die elektrischen Kapazitäten zwischen jeder der Messelektroden 1-24 und der Ground-Elektrode 100 gemessen. Dies kann über einen integrierten Schaltkreis erfolgen. Beispielsweise sind Schaltkreise bekannt, die für die Auswertung von kapazitiven Tasten verwendet werden. Die Auswertung der Messsignale kann auch über andere Schaltungen, wie zum Beispiel analoge Auswerteschaltungen, realisiert werden, jedoch ermöglicht die Nutzung der bekannten ICs eine enorme Kostenersparnis und eine erhebliche Verringerung des benötigten Bauraums, da diese ICs in sehr großen Stückzahlen zu niedrigen Preisen zur Verfügung stehen. Die bekannten ICs stellen die Kapazitätswerte und gegebenenfalls weitere Informationen über einen digitalen Bus zur Verfügung. Dies hat den Vorteil, dass an den Bus mehrere ICs und somit mehrere Sensoren angeschlossen werden können. Die Sensoren können dadurch in sehr flexibler Art hintereinander geschaltet werden, wodurch auf einfache Weise unterschiedliche Längen für unterschiedliche Kanisterhöhen realisiert werden können und die gemessenen Kapazitätswerte nicht durch die Länge der Leitungen verfälscht werden.

Der Sensor weist in der gezeigten Ausführungsform weiterhin eine Auswerteeinheit auf, die einen MikroController enthält, welcher die Kalibrierwerte speichern kann.

Bei der gezeigten Ausführungsform sind alle Sensoren in gleicher Weise ausgebildet, sodass alle Sensoren im unbenetzten Zustand, das heißt, wenn sie außerhalb des Füllgutes angeordnet sind, im Wesentlichen den gleichen Messwert haben. Das Gleiche gilt auch für vollständig benetzte Messsensoren, das heißt Messsensoren, die vollständig innerhalb des Füllgutes angeordnet sind. Auch diese liefern allesamt im Wesentlichen das gleiche Messsignal.

In der in Figur 1 gezeigten Ausführungsform kann eine Kalibrierung erfolgen, sobald eine Änderung des Füllstandes und somit eine Änderung der Kapazität von nur einer Sensorelektrode, zum Bei- spiel der Messelektrode 13 in Figur 1 , erfasst wird.

Man kann dann annehmen, dass die Messelektroden 1-12 oberhalb des Füllgutes positioniert und daher unbenetzt sind, während die Messelektroden 14-24 allesamt vollständig innerhalb des Füllgutes positioniert und daher benetzt sind.

Es kann nun ein beliebiges Messsignal der Messelektroden 1-12 als Kalibrierwert für den unbenetzten Zustand und ein beliebiges Messsignal der Messelektroden 14-24 als Kalibrierwert für den vollständig benetzten Zustand verwendet werden. Um den Einfluss von Herstellungstoleranzen auf das Messsignal beziehungsweise den Kalibrierwert zu verringern, können die Messsignale der Messelektroden 1-12 beziehungsweise die Messsignale der Messelektroden 14-24 auch allesamt erfasst und der Mittelwert als Kalibrierwert für den vollständig unbenetzten beziehungsweise vollständig benetzten Zustand verwendet werden.

Da möglicherweise unmittelbar benachbarte Messelektroden, das heißt die Messelektrode 12 und die Messelektrode 14, von der Füllgutsgrenze im Erfassungsbereich der Messelektrode 13 beein- flusst werden, können in einer bevorzugten Ausführungsform die Messsignale der unmittelbar benachbarten Messelektrode nicht für die Mittelung herangezogen werden. Die Kapazitätsmessung wird bei vielen Sensoren durch die Länge der Leitung zwischen Messsensor und Ausleseeinrichtung bestimmt. Daher kann der Messwert vom Abstand zwischen Messsensor und Ausleseeinrichtung abhängen. Diese Messwertvariation ist somit nicht durch den Füllstand verursacht und daher unerwünscht. Die Abhängigkeit der Messwerte von der Leitungslänge kann reduziert werden, in dem die Ausleseeinrichtung möglichst dicht an den Messsensoren positioniert wird. Alternativ oder in Kombination können entsprechende Kompensationskapazitäten vorgesehen werden. Dies ist jedoch aufwendig und teuer.

Die Leitungslänge beeinflusst zwar den Messwert, der Einfluss der Leitungslänge auf die Differenz zweier Messwerte, beispielsweise auf die Differenz zwischen dem Messsignalwert im vollständig mit Füllgut benetzten Zustand und dem Messsignalwertes im vollständig unbenetzten Zustand, ist jedoch sehr gering. Daher kann die beschriebene Kalibrierung modifiziert werden, um den Einfluss der Leitungslängen zu reduzieren. Die eigentliche Kalibrierung läuft auch dann im Betrieb ab. Die Messvorrichtung wird in einem Behälter positioniert. Sobald die Änderung eines Messsignalwertes eines Messsensors (z.B. der Messelektrode 2) erfasst wird, werden die Messwerte der Messsensoren ober- und unterhalb gespeichert. Dabei werden die Messwerte der Elektroden oberhalb des Füllstandes (z. B. Elektrode 1 ) als Kalibrierwert für den jeweiligen Messsensor für den vollständig unbenetzten Zustand gespei- chert. Jeder Messsensor hat somit seinen individuellen Kalibrierwert für den vollständig unbenetzten Zustand.

Die Messwerte der unterhalb des Füllstandes angeordneten Elektroden werden als Kalibrierwert für den jeweiligen Messsensor für den vollständig benetzten Zustand gespeichert. Jeder Mess- sensor hat somit seinen individuellen Kalibrierwert für den vollständig benetzten Zustand.

In diesem Moment liegt jedoch mit Ausnahme von demjenigen Sensor, in dessen Erfassungsbereich sich der Füllstand befindet, für jeden Messsensor entweder der individuelle Kalibrierwert für den vollständig benetzten Zustand oder der individuelle Kalibrierwert für den vollständig unbenetz- ten Zustand vor. Der jeweilige andere individuelle Kalibrierwert ist noch unbekannt. Für den Sensor, in dessen Erfassungsbereich sich der Füllstand befindet, liegt noch gar kein Kalibrierwert vor. Erst wenn der Füllstand weiter abgesunken ist, so dass sich der Füllstand im Erfassungsbereich des benachbarten Messsensors (z.B. Elektrode 3) bewegt hat, kann für diesen Messsensor der fehlende Kalibrierwert für den vollständig unbenetzten Zustand erfasst und gespeichert werden.

Da wie oben ausgeführt wurde, die Differenz zwischen dem Messsignalwert im vollständig mit Füllgut benetzten Zustand und dem Messsignalwertes im vollständig unbenetzten Zustand für jeden Messsensor jedoch annähernd gleich ist, lässt sich aus dem individuellen Kalibrierwert für den vollständig benetzten Zustand der individuelle Kalibrierwert für den vollständig unbenetzten Zustand berechnen, wenn diese Differenz bekannt ist.

Solange diese Differenz nicht bekannt ist, ist daher keine kalibrierte Füllstandsmessung möglich.

In einer bevorzugten Ausführungsform kann jedoch eine vordefinierte Differenz zur näherungsweisen Bestimmung der Füllstandshöhe verwendet werden. Als vordefinierte Differenz kann beispielsweise ein durchschnittlicher Differenzwert oder der zuletzt verwendete Differenzwert benutzt werden.

Sobald sich der Behälter weiter entleert und der Füllstand in den Erfassungsbereich des übernächsten Messsensors (z.B. Elektrode 4) fällt, kann für den Messsensor oberhalb des Füllstandes (z. B. Elektrode 3) das Messsignal für den vollständig unbenetzten Zustand erfasst und als Kalibrierwert abgespeichert werden. Für diesen Sensor liegt somit sowohl der Kalibrierwert für den voll- ständig unbenetzten Zustand als auch der Kalibrierwert für den vollständig benetzten Zustand vor, so dass die Differenz bestimmt werden kann.

Sobald diese Differenz für einen Messsensor bestimmt worden ist, kann diese zur Berechnung der fehlenden Kalibrierwerte verwendet werden. Es gilt: = Differenz _Global

Bei der weiteren Messung, d.h. wenn der Füllstand weiter absinkt, können vorherberechnete individuelle Kalibrierwerte durch die gemessenen Werte für den vollständig unbenetzten Zustand er- setzt werden. Jedes Mal, wenn eine Elektrode das Füllgut verlässt, also in den unbenetzten Zustand übergeht, wird ihr Kalibrierwert für den unbenetzten Zustand durch den Messsignalwert ersetzt. Sobald für einen weiteren Messsensor sowohl das Messsignal für den vollständig benetzten Zustand als auch das Messsignal für den vollständig unbenetzten Zustand vorliegt, kann die Differenz wieder bestimmt werden. Der neue Differenzwert kann als neuer globaler Differenzwert ver- wendet werden und die Berechnung der bislang nicht gemessenen Kalibrierwerte wird mit dem neuen Differenzwert wiederholt. Alternativ können die bislang errechneten Differenzwerte auch ge- mittelt werden und das Ergebnis der Mittelung als neuer globaler Differenzwert berechnet werden. Die erste Alternative hat den Vorteil, dass eine Änderung der Differenz aufgrund einer Änderung des Füllgutes sofort erfasst wird. Die zweite Alternative hat den Vorteil, dass eine eventuelle Vari- anz in den Differenzen zwischen dem Messsignalwert für den vollständig unbenetzten Zustand und dem Messsignalwert für den vollständig benetzten Zustand ausgemittelt wird. Ein weiterer Algorithmus der Auslesevorrichtung kann parallel dazu das Verhalten der Werte in ihrer Gesamtheit überwachen.

Sollten sich alle Werte der Elektroden gleichzeitig in gleicher Art ändern, z.B. um denselben Wert ansteigen, werden alle Kalibrierwerten von der Ausleseeinrichtung in gleicher weise verändert, da sich vermutlich ein Umwelteinfluss (z.B. die Temperatur) geändert hat.

Sollten sich hingegen nur die Messsignalwerte unterhalb des Füllstandes um den gleichen Wert ändern, wird der Wert für die globale Differenz um den gleichen Wert geändert, da sich vermutlich die Arte des Füllgutes geändert hat.

Die Erstkalibrierung kann auch sehr einfach erfolgen, indem die nicht kalibrierte Messvorrichtung langsam in das Füllgut eingetaucht wird. Sobald die Auslesevorrichtung detektiert, dass eine Signalwertveränderung am untersten Messsensor stattfindet, werden für die darüber liegenden Mess- sensoren bereits die Kalibrierwerte für den vollständig unbenetzten Zustand abgespeichert. Die restlichen Werte werden beim weiteren Eintauchen gespeichert.

In Figur 2 ist eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Messanordnung gezeigt. Auch hier ist wieder eine Ground-Elektrode 100 vorgesehen, neben der wieder 24 Messelektroden angeordnet sind. Diese sind hier jedoch mit den Ziffern 1-8 bezeichnet. Die Ziffern verdeutlichen hier, mit welchem Messeingang die Messelektroden einer Auswerteeinrichtung verbunden sind. Alle drei mit der Bezugszahl 1 versehenen Messelektroden sind mit dem ersten Messeingang der Auslesevorrichtung verbunden. Alle drei Messelektroden mit der Bezugszahl 2 sind mit dem zweiten Messeingang der Ausleseeinrichtung verbunden und so weiter. Zusätzlich sind hier noch drei Segmentelektroden A, B, C angeordnet. Zur Verdeutlichung ist wie in Figur 1 die Füllstandshöhe h angedeutet worden.

Da an jedem Messeingang eine Mehrzahl, im vorliegenden Beispiel drei, Messelektroden angeschlossen sind, wird hier die Summe der Messsignale der drei Messelektroden empfangen. Ändert sich die Füllstandshöhe, so ändert sich das Messsignal desjenigen Messsensors, in dessen Erfassungsbereich die Füllstandshöhenänderung stattfand. Im gezeigten Beispiel ist das der mittlere der drei mit der Bezugszahl 5 versehenen Messelektroden.

Die Ausleseeinrichtung erfasst nun lediglich, dass am fünften Messeingang eine Veränderung des Messsignals stattgefunden hat und kann nun nicht unterscheiden, ob dieses Messsignal von dem obersten, dem mittleren oder dem untersten mit der Bezugszahl 5 versehenen Messsensor herrührt. Daher wird noch eine Auslesung der Segmentelektroden A, B und C durchgeführt. Da die Variation des Messsignals von der Segmentelektrode B erfasst wird, kann nun die Auswerteeinheit bestimmen, welche der mit der Bezugszahl 5 versehene Messelektrode ein variierendes Messsignal erzeugte.

Durch diese Anordnung können die Anzahl der notwendigen Messeingänge deutlich reduziert werden. Im gezeigten Beispiel kann die Anzahl der Messeingänge auf 1 1 (8+3) reduziert werden, während in dem in Figur 1 gezeigten Beispiel 24 Messeingänge notwendig sind. In Figur 3 ist eine Ausführungsform eines Füllstandssensors gezeigt, der in eine entsprechende Sauglanze integriert ist. Die in den Figuren 1 und 2 gezeigte Sensoranordnung kann auf einer Leiterplatte montiert sein, die durch einen Schrumpfschlauch geschützt ist. Die entsprechende Messanordnung 104 ist in die Sauglanze integriert. Alternativ besteht auch die Möglichkeit, den Sensor außen am Behälter oder auch in die Behälterwand zu integrieren oder zu befestigen.

Die in Figur 3 gezeigte Sauglanze weist ein Profil 101 auf, in dem ein Kanal zum Ansaugen des Füllgutes vorgesehen ist. Des Weiteren ist ein offener Kanal in dem Profil 101 vorgesehen, in wel- chem die Messelektronik 104 angeordnet ist. Am unteren Ende der Sauglanze ist ein Ventilkörper 103 angeordnet, dessen genauer Aufbau noch erläutert wird. Am oberen Ende der Sauglanze ist eine Überwurfmutter 102 vorgesehen, mit der eine Schlauchtülle 106 unter Zwischenschaltung eines Quetschrings 107 montiert werden kann. Des Weiteren weist die Sauglanze einen Verschlussdeckel 105 auf, der anstelle des Kanisterverschlussdeckels verwendet werden kann. Der Vorrats- kanister wird daher geöffnet, indem sein Verschlussdecke abgeschraubt wird und stattdessen der Verschlussdeckel 105 mit integrierter Sauglanze in die Öffnung des Kanisters positioniert wird. Es ist alternativ möglich, auch den Kanal zur Aufnahme der Messelektronik geschlossen auszuführen. In diesem Fall ist es von Vorteil, die Kanalwände entsprechend dünn auszubilden, da die Kapazitätsmessung durch das außerhalb des Kanals anliegende Füllgut beeinflusst werden soll. Die Ver- wendung eines geschlossenen Kanals hat den zusätzlichen Vorteil, dass die Messelektronik mit Hilfe einer Vergussmasse eingegossen werden kann. Auf den Schrumpfschlauch kann dann verzichtet werden.

In Figur 4 ist eine Explosionsansicht der Sauglanze gezeigt, aus der die Positionierung der einzel- nen Teile zu entnehmen ist. Das Profil 101 wird mithilfe der Stellmutter 109 am Verschlussdeckel 105 beziehungsweise der durch den Verschlussdeckel 105 hindurchragenden Stellhülse 1 10 befestigt, welche wiederum über den Klemmring 1 12 und die Klemmringmutter 1 13 am Saugkopf 108 befestigt ist. Der Saugkopf ist über die Dichtung 1 1 1 mit der Schlauchtülle 106 verbunden. Im Fußbereich der Sauglanze ist der Ventilkörper 103 mit der Sauglanze verschraubt, sodass der von der Sauglanze gebildete Kanal mit dem Ventilkörper 103 in Fluidkommunikation steht. Im Ventilkörper 103 ist die Ventilkugel 135 angeordnet, welche durch einen Ventilkugelsitz 134 gehalten wird. Der Ventilkugelsitz wird durch die aufgeclipste Kappe 133 im Ventilkörper 103 gehalten. Die Kappe 133 weist einen radial nach außen weisenden Anschlag 136 auf, an dem der Messsensor 104 anliegt. Die Ventilkugel 135 bildet zusammen mit dem Ventilkugelsitz 134 ein Rückschlagventil, das ein Zurückströmen von Förderfluid aus dem Profil 101 zurück in den Behälter verhindert. Wird jedoch über die Schlauchtülle 106 Förderfluid angesaugt, so wird die Ventilkugel 135 sich von dem Ven- tilkugelsitz 134 lösen und einen Strömungsdurchgang öffnen.

Der Ventilkörper 103 hat stirnseitig eine Reihe von Schlitzen 137, die sich von der Außenseite des Ventilkörpers 103 bis nach innen erstrecken. Diese Schlitze 137 bilden im montierten Zustand eine siebartige Struktur, über die Förderfluid seitlich in die Sauglanze eingesaugt werden kann.

Bezugszeichen l iste

A, B, C Segmentelektroden

h Füllstandshöhe

1-24 Messelektroden

100 Ground-Elektrode

101 Profil

102 Überwurfmutter

103 Ventilkörper

104 Messanordnung

105 Verschlussdeckel

106 Schlauchtülle

107 Quetsch ring

108 Saugkopf

109 Stellmutter

110 Stellhülse

111 Dichtung

112 Klemmring

113 Klemmringmutter

133 Kappe

134 Ventilkugelsitz

135 Ventilkugel

136 Anschlag

137 Schlitze