DD264507A1 - Einrichtung zum lokalisieren der oberflaeche elektrisch leitfaehiger fluessigkeiten - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung, mit deren Hilfe die Hoehe der Oberflaechen elektrisch leitfaehiger Fluessigkeiten, insbesondere von Wasser unterschiedlichen Verschmutzungsgrades sondiert werden kann. Die Einrichtung zeichnet sich gegenueber den bekannten technischen Loesungen durch den Wegfall des Erfordernisses einer kuenstlichen Spannungsquelle bei Beibehalten des elektrischen Messprinzipes aus. Sie sieht vor, einen metallischen Sondenkoerper, vorteilhaft aus Blei, zum Sondieren der Fluessigkeitsoberflaeche zu verwenden, der mit einer waehrend des Vorganges des Sondierens mit der Fluessigkeit elektrisch verbundenen Gegenelektrode ein elektro-chemisches Element bildet. Ein Indikator fuer elektrische Spannung, zum Beispiel ein Drehspulmessinstrument, ist ueber Kabel zwischen Sondenkoerper und Gegenelektrode angeordnet. Das binaere Spannungssignal beim Beruehren der Fluessigkeitsoberflaeche durch den Sondenkoerper wird vom Indikator angezeigt, wodurch auf die Hoehe der Oberflaeche geschlossen werden kann. Insbesondere fuer mobile Messeinrichtungen, beispielsweise fuer Pegelmessungen im Grundwasserbeobachtungsrohren, ist die Erfindung von Vorteil, da der Wegfall jeglicher kuenstlicher Spannungsquellen Wartungsfreiheit und hohe Verfuegbarkeit bei einfacher und massearmer Konstruktion gewaehrleistet. Obwohl keine Spannungsquellen erforderlich sind, werden beim Anwenden der erfindungsgemaessen Loesung mit geringem Aufwande die Vorteile der problemlosen Uebertragbarkeit der Messwerte und der hohen Genauigkeit des elektrischen Messprinzips erreicht. Figur

Description

Die Gegenelektrode ist je nach Anwendungsfali verschieden. Btti metallischnn Flüssigkeitsbehältern und metallverrohrten Brunnen oder Pegelbohrungen können vorteilhaft Behälterwandung oder Verrohrung selbst als Gegenelektrode dienen. In diesem Falle ist der Sondenkörper zum Vermeiden des direkten Berührens dor Wand zweckmäßig mit einem isolierenden Käfig zu umgeben.

Die Gegenelektrode kann auch als separate Elektrode ausgebildet worden, die in der Flüssigkeit unterhalb des Sondonkörpers angeordnet wird. Eine solche Anordnung bedingt aber eine Zweidrahtleitung zum Indikator, jedoch ebenfalls keine spezielle künstliche Spannungsquelle.

Bei in die Erde eingebauten Behältern, Brunnen oder Pegelrohren kann die Gegenelektrode mobiler erfindungsgemäßer Einrichtungen vorteilhaft als Erdspieß ausgebildet werden. In diesem Falle wird der Stromkreis über den Erdboden geschlossen.

Bei hochohmigen Erdungsbedingungen ist bei einer derartigen Anordnung ein hochohmiger Indikator vonnöten.

Als Indikator ist beispielsweise ein herkömmliches Drehspulmeßwerk als Spannungsmesser verwendbar. Dabei ist das Meßwerk passend zu den für Sondenkörper und Gegenelektrode eingesetzten Metallen polrichtig anzuschließen. Der Meßbereich des Indikators ist mit Vor- und Parallelwiderständen der Größenordnung der elektrischen Spannung anzupassen, die sich aus der Differenz der Positionen der Metalle in der elektrochemischen Spannungsreihe ergibt.

Ausführungsbeispiele

Die Erfindung wird an einem in der Figur dargestellten Ausführungsboispiel näher erläutert.

Die Figur zeigt einen skizzenhaft dargestellten Pegelbrunnen 1, also eine Meßstelle für die Höhe des Grundwasserspiegels 2.

An einem elektrisch isolierten einadrigen Kabel 3 ist ein Sondenkörper 4 aus Blei elektrisch verbünden befestigt. Der Sondenkörper 4 ist mit einem Plastkäfig 5 umgeben. Die elektrische Isolation des Kabels 3 und der Plastkäfig 5 dienen als elektrischer Berühru. igsschutz der Anordnung gegenüber der Wand des Pegelbrunnons 1. Das Kabel 3 ist mit dem Pluspol eines Spannungsmessers 6 als Indikator und dosson Minuspol ist mit einem Erdungsspieß 7 aus Stahl als Gegenelektrode verbunden.

Berührt der Sondonkörper 4 den Grundwasserspiegel 2, dann bewirkt die elektrochemische Potentialdifforenz zwischen dem Bloi des Sondenkörpers 4 und dem Stahl des Erdungsspießes 7 einen deutlichen Zeigerausschlag am Spannungsmessei 6. Aus der in den Pegelbrunnen 1 eingeführten Länge des Kabels 3 ist auf herkömmliche Weise auf die genaue Höhe des Grundwasserspiegels 2 zu schließen.

Der praktisch auftretende Meßwert ist gegenüber dem aus der elektrochemischen Sppnnungsreihe der Metalle theoretisch zu erwartenden Spannungswert infolge des endlichen Innenwidersiandes der Meßeinrichtung geringer. Dem Meßwert sind ferner Spannungen aus elektrischen Eigenpotentialen des Untergrundes überlagert. Da jedoch nur das Binärsignal von Interesse ist, das sich am Berührungspunkt ergibt, oinci die genannten Absolutwerte der Spannung ohne weitere Bedeutung.

Bei praktischen Messungen haben sich mit der dargestellten Anordnung und einem Drehspulmeßwerk mit einem l.nnenwiderstand von 12,5kOhrn/V an einem Standort mit relativ hohom elektrischen Eigenwiderstand des Untergrundes infolge trockenen Sandbodens Meßwerte um 5OmV ergeben. Demgegenübe, beträgt die natürliche Potentialdifferenz zwischen Eisen und Blei 318mV.

Claims (2)

1. Einrichtung zum Lokalisieren der Oberfläche elektrisch leitfähiger Flüssigkeiten, gekennzeichnet dadurch, daß ein metallischer Sondenkörper im Bereich der Flüssigkeitsoberfläche und eine ständig elektrisch mit der Flüssigkeit verbundene Gegenelektrode aus einem anderen Metalle an einen Indikator für elektrische Spannung angeschlossen sind.

2. Einrichtung nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß ein mit einem Plastkäfig umgebener Sondenkörper aus Blei über ein elektrisch isoliertes einadriges Kabel mit einem Erdspieß aus Stahl als Gegenelektrode an einem Indikator für elektrische Spannung angeschlossen sind.

Hierzu 1 Seite Zeichnung

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung ist zum Lokalisieren der Oberfläche von Flüssigkeiten für Meßaufgaben und Signalzwecke anwendbar. Ihr Anwendungsgebiet ist begrenzt auf elektrisch leitfähige Flüssigkeiten. Sie kann insbesondere vorteilhaft für Wasser unterschiedlichen Verschmutzungsgrades verwendet werden.

Charakteristik des bekannten Standes dor Technik

Für verschiedene Technische Aufgaben ist es notwendig, die Oberfläche von elektrisch loitfähigen Flüssigkeiten zu lokalisieren und zwar einesteils, um die Höhenlage dor Flüssigkeitsoberfläche als Meßwert zu erhalten oder zum zweiten, um ein verwertbares Signal bei einer bestimmten Höhe der Flüssigkeitsoborfläche, zum Beispiel für Standregelungen, zu erhalten. Nach dem bekannten Stand der Technik wird diese Aufgabe auf verschiedene Weise gelöst. Es werden mechanische, pneumatische, optische, akustische und elektrische Einrichtungen angewendet, beziehungsweise Einrichtungen, bei denen mehrere verschiedene physikalische Wirkprinzipien kombiniert werden. Im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Lösung sind nur die elektrischen Einrichtungen für den Vergleich relevant. Diese verwenden zum Erfassen der Flüssigkeitsoberfläöhe zum ersten entweder kapazitive, induktive oder ohmsche Geber oder sind zweitens mit Tauchelektroden oder -kontakten unterschiedlicher Bauart versehen. Für den Vorgleich mit der erfindungsgemäßen Einrichtung interessieren wiederum nur die letztgenannten bekannten technischen Lösungen.

Wesentlich für alle diese bekannten Lösungen ist, daß sie für ihre Funktion ausnahmslos eine Spannungsquelle und dazu meist zwe' elektrische Leiter benötigen, um das Hin- und Rückleiten des elektrischen Stromes zu gewährleisten. Bekannt ist auch, daß das Rückleiten des elektrischen Stromes nicht über einen eigens dazu zu installierenden Leiter, sondern über vorhandene Anliigenteile zum Beispiel metallene Behälterwände, Brunnen- oder Pegelrchre vorgenommen werden kann. Auch das Rückleiten von Wechselspannung über den Erdboden zählt zum bekannten Stand der Technik. Als nachteilig erweist sich die genannte orforderliche Spannungsquelle insbesondere bei transportablen Anlagen, da Batterien oder Akkumulatoren einen Kostonfaktor vor allem hinsichtlich des Arbeitszeitaufwandes darstellen, das Gewicht der Gerätschaften erhöhen und eine Einschränkung der unbedingten Verfügbarkeit verursachen können.

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung besteht darin, eine Einrichtung, die nach elektrischen Wirkprinzipien arbeitet, jedoch ohne künstliche Spannungsquelle auskommt, zum meßtechnischen Erfassen der Höhenlage der Oberfläche elektrisch leitfähiger Flüssigkeiten zur Verfügung zu stellen. Damit sollen die Vorteile elektrischer Signalgewinnung, die vor allem in problemloser Signalübertragbarkeit aber auch in hoher Meßgenauigkoit bestehen, erhalten werden, ohne daß das Erfordernis einer künstlichen Spannungsquelle Kosten verursacht bzw. die Mobilität der Meß- oder Signaleinrichtung einschränkt.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ohne die beschriebenen Nachteile bekannter technischer Lösungen die Lage der Oberfläche elektrisch leitfähiger Flüssigkeiten zu ermitteln und diese Information als übertragbares Signal zur Verfügung zu stellen.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe in der Weise gelöst, daß ein metallischor Sondenkörper zum Sondieren der Flüssigkeitsoberfläche verwendet und dieser mit einer Gegenelektrode aus einem anderen Metalle über einen geeigneten Indikator zu einem Stromkreise verbunden wird. Die Gegenelektrode ist dabei so anzuordnen, daß sie während des Meß- oder Sondiervorganges ständig mit der Flüssigkeit elektrisch verbunden ist. Das elektrochemische Potential zwischen den beiden Metallen von Sondenkörpor und Gegenelektrode verursacht im Fall der Berührung der Flüssigkeitsoberfläche durch den Sondenkörper eine elektrische Spannung. Diese stellt das verwertbare und direkt oder verstärkt übertragbare elektrische Signal dar. Als Sondenkörper eignet Blei «ich wegen seiner hohen Wichte und seiner guten Korrosionsbeständigkeit.