DE2204805B2

DE2204805B2 - Messumformer zur niveaukontrolle elektrisch leitfaehiger fluessigkeiten

Info

Publication number: DE2204805B2
Application number: DE19722204805
Authority: DE
Inventors: Friedrich Zimmermann Heino Dipl Ing 2800 Bremen Schittek
Original assignee: Gustav F Geräts KG, 2800 Bremen
Priority date: 1972-02-02
Filing date: 1972-02-02
Publication date: 1972-12-07
Also published as: CH553968A; GB1347669A; CA969614A; BR7300740D0; FR2170090A1; SE378673B; JPS4885268A; BE794275A; DD102468A1; DK135189B; NL7301072A; JPS547225B2; DE2204805A1; IT977099B; FR2170090B1; DK135189C

Description

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weise. Diese Gründe ließen Glimmer bisher trotz sei- Isolierkörper niedergeschlagener Feuchtigkeitsl'ilm ner sehr guten chemischen Beständigkeit als Isolier- eine Widerstandsänderung zwischen der Stabelekwerkstoff für Meßfühler nicht geeignet erscheinen. trode und der Gegenelektrode, z. B. der Kesselwand, Mit dem erfindungsgemäßen konstruktiven Lö- im Sinne einer Niveauanzeige. Die Gefahr solcher sungsprinzip, welches die soeben erläuterten Nach- 5 Falschmeldungen sollte durch ausreichend lange teile ausschaltet, wurde Glimmer nunmehr als geeig- Kriechstrecken kleingehalten werden. Völlig auszuneter Isolationswerkstoff für Meßumformer zur Ni- schalten war sie jedoch nicht. Überdies werden die veaukontrolle befunden. Die Isolierfläche und damit von den bekannten Sonden gelieferten Anzeigeimpulse die Kriechstrecke wird bei der vorgeschlagenen Lö- von der Leitfähigkeit der zu kontrollierenden Flüssigsung aus den radialen Überständen der mehreren io keit beeinflußt. Dementsprechend war bisher das elek-Glimmerscheiben gemeinsam gebildet. Letztere sind trische Meßsystem der Sonde entsprechend den örtlidurch die Distanzhülsen, welche die Stabelektrode chen Gegebenheiten zu justieren,
isoliert umgeben und gegenseitige Isolierung durch Die Erfindung hat nun im Zusammenhang mit die Glimmerscheiben finden, in ihrer Isolierwirkung dem erfindungsgemäßen Isolierkörper diese Nachzwischen der Stabelektrode und den Befestigungsmit- 15 teile dadurch vermieden, daß eine Distanzhülse als teln hintereinandergeschaltet; gleichzeitig wirken sie Kompensations-Ringelektrode ausgebildet ist und neals Dichtungen. Die mehreren Glimmerscheiben kön- ben der Stabelektrode derart einen Widerstand in nen also in ihrem Durchmesser klein gehalten wer- einer der Niveaukontrolle dienenden Brückenschalden, denn die Länge der Kriechstrecke läßt sich tung bildet, daß eine durch Flüssigkeitsbenetzung durch Variieren der Scheibenzahl beliebig bemessen. 20 verursachte Widerstandsänderung an der Kompensa-AIs Distanzhülsen können dabei Metallbuchsen tions-Ringelektrode eine zum Niveausignal entgegenVerwendung finden, da diese gleich dem Glimmer gesetzte Verstimmung in der Brückendiagonale beeine genügende Resistenz gegen Alkalien aufweisen. wirkt.

Vorzugsweise können dabei die Distanzhülsen die Eine besonders vorteilhafte Ausführung besteht Stabelektrode unter Bildung eines radialen Ringspal- 25 dabei darin, daß die Kompensations-Ringelektrode tes umgeben. Dadurch erfolgt in einfachster Weise in einem Brückenzweig den Widerstand bildet, der die erforderliche Isolierung gegen die Mantelfläche mit dem die Stabelektrode als Widerstand enthaltender Stabelektrode. den Brückenzweig bezogen auf die Spannungsquelle

Bei einem erfindungsgemäß gestalteten Meßumfor- in Reihe geschaltet ist.

mer ist eine gute Betriebssicherheit gewährleistet und 30 Ein Feuchtigkeitsfilm auf dem Isolierkörper simudaneben eine kompakte und damit für die Praxis liert jetzt keine Niveauanzeige mehr. Da die Stabbrauchbare Bauweise geschaffen. elektrode und die nunmehr zusätzlich vorhandene Eine Weiterbildung der Erfindung ermöglicht die Ringelektrode in dem elektrischen Meßsystem als Anzeige eines eventuellen Leck- und damit Unwirk- Widerstände einander in der Wirkung entgegengesamwerdens des erfindungsgemäßen Isolierkörpers, 35 schaltet sind, ist auch bei der Niveauanzeige, sobald z. B. infolge Beschädigung durch unsachgemäße also beide Elektroden von der Flüssigkeit beauf-Montage oder wegen vorher nicht festzustellender schlagt sind, die Leitfähigkeit des Wassers als Meß-Materialinhomogenitäten, und trägt so zur weiteren größe eliminiert. Eine diesbezügliche Justierung des Erhöhung der Betriebssicherheit bei. In weiterer Meßsystems am Einsatzort entfällt damit. Das Anzei-Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß der 40 gesignal ist allein durch das Verhältnis der beiden Ringspalt zwischen der Stabelektrode und den Di- Elektrodenwiderstände bestimmt,
stanzhülsen mit einer Kontrollelektrode versehen ist. Eine weitere Verbesserung der Erfindung kann die gemeinsam mit der Stabelektrode zur Selbstüber- noch dadurch erzielt werden, daß eine gemeinsame wachung des Meßumformers an ein auf Widerstands- Gegenelektrode in einem definierten, vorzugsweise änderung ansprechendes Schalt- und/oder Anzeige- 45 im gleichen Abstand zu der die Kompensationsglied angeschlossen ist. Ringelektrode bildenden Distanzhülse und der Stab-Bei intaktem Isolierkörper ist der Ringspalt zur elektrode angeordnet ist. Hierdurch sind die Isola-Stabelektrode flüssigkeitsfrei und es besteht demzu- tions- bzw. Widerstandsstrecken zwischen der Stabfolge dort keine elektrisch leitende Verbindung zwi- bzw. Kompensationselektrode und der Gegenelekschen den beiden Elektroden. Bei einer Undichtigkeit 50 trode exakt festgelegt und die jeweiligen örtlichen des Isolierkörpers dringt Flüssigkeit aus dem Behäl- Einbauverhältnisse im Behälter bleiben damit ohne ter in den Ringspalt und schafft dadurch eine elektri- Einfluß auf die Anzeigegröße. Eine besonders einsehe Verbindung zwischen den beiden Elektroden. fache und vorteilhafte Ausführungsform besteht nach Diese Widerstandsänderung löst ein Leck-Warnsig- einem weiteren Merkmal darin, daß die Gegeneleknal aus. In besonders einfacher Weise läßt sich eine 55 trode in an sich bekannter Weise als ein den Isolier-Selbstüberwachung erzielen, wenn eine Distanzhülse körper und die Stabelektrode mit Abstand konzenals Kontroll-Ringelektrode ausgebildet ist. frisch umgebendes Rohr ausgebildet ist.

Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform be- Die Merkmale bezüglich der Selbstüberwachung

steht nach einem weiteren Merkmal der Erfindung des Meßumformers sowie der Eliminierung der Leit-

darin, daß der Ringspalt mit Salz gefüllt ist. 60 fähigkeits- und Feuchtigkeitsfilmeinflüsse aus dem

Das Salz bildet im trockenen Zustand einen Isola- Niveausignal sind selbstverständlich nicht auf die

tor, während es im feuchten Zustand infolge Ionen- Verwendung von Glimmerscheiben beschränkt, viel-

bildung eine Verbindung sehr geringen Widerstandes mehr können hierzu auch Scheiben aus einem ande-

zwischen den Elektroden herstellt und dadurch einen ren, für den jeweiligen Einsatzfall geeigneten Isolier-

besonders starken Impuls für die Leckwarnung ab- 65 material Verwendung finden,

gibt. In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des

Bei den bekannten Meßumformern bzw. Sonden erfindungsgemäßen Meßumformers dargestellt,

der eingangs genannten Art verursacht ein auf dem Die Befestigungsmittel der Sonde zur Anbringung

Claims

Patentansprüche:

1. Meßumformer zur Niveaukontrolle von elektrisch leitfähigen Flüssigkeiten in einem Behälter mit einer Stabelektrode und Befestigungsmitteln zum Anbringen der Stabelektrode in einer Bohrung der Behälterwand, wobei die Stabelektrode eine Trennwand der Befestigungsmittel flüssigkeits- und druckdicht durchsetzt und in der Befestigungszone einen Isolierkörper trägt, dadurch gekennzeichnet, daß der Isolierkörper aus mehreren die Stabelektrode umfassen-= den Glimmerscheiben (8) mit dazwischen geschalteten, die Stabelektrode isoliert umgebenden Distanzhülsen (9) besteht und die Glimmerschejben (8) sowie die Distanzhülsen (9) zwischen der Trennwand (3) und einer axialen Stützfläche. (11) an der Stabelektrode eingespannt gehalten sind.

2. Meßumformer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Distanzhülsen (9) die Stabelektrode unter Bildung eines radialen Ringspaltes (10) umgeben.

3. Meßumformer nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringspalt (10) zwischen der Stabelektrode und den Distanzhülsen mit einer Kontrollelektrode versehen ist, die gemeinsam mit der Stabelektrode (5) zur Selbstüberwachung des Meßumformers an ein auf Widerstandsänderungen ansprechendes Schalt- und/oder Anzeigeglied angeschlossen ist.

4. Meßumformer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Distanzhülse (9) als Kontroll-Ringele.ktrode. ausgebildet ist,

5. Meßumformer nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringspalt (10) mit Salz gefüllt ist.

6. Meßumformer nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Distanzhülse (9) als Ringelektrode ausgebildet ist und neben der Stabelektrode derart einen Widerstand in einer- der Niveaukontrolle dienenden Brückenschaltung bildet, daß eine durch Flüssigkeitsbenetzung verursachte Widerstandsänderung an der Ringelektrode eine zum Niveausignal entgegengesetzte kompensierende Verstimmung in der Brückendiagonale bewirkt.

7. Meßumformer nach Anspruchs, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringelektrode in einem Brückenzweig den Widerstand bildet, der mit dem die Stabelektrode als Widerstand enthaltenden Brüekenzweig bezogen auf die Spannungsquelle in Reihe geschaltet ist.

8. Meßumformer nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine gemeinsame Gegenelektrode in einem definierten, in gleichem Abstand zu der die Ringelektrode bildenden Distanzhülse und der Stabelektrode angeordnet ist.

9. Meßumformer nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegenelektrode in an sich bekannter Weise als ein den Isolierkörper und die Stabelektrode mit Abstand konzentrisch umgebendes Rohr ausgebildet ist.

Die Erfindung betrifft einen MeßumfQ.rm§r zur Niveaukontrolle von elektrisch leitfähigen Flüssigkeiten in einem Behälter mit einer Stabelektrode und Befestigungsmitteln zum Anbringen der Stabelektrode in einer Bohrung der Behälterwand, wobei die Stabelektrode eine Trennwand der Befestigungsmittel flüssigkeits- und druckdicht durchsetzt und in der Befestigungszone einen Isolierkörper trägt.

Als Isolierkörper für solche Meßumformer wurden bisher vornehmlich Hülsen aus Keramik bzw. Porzellan verwendet, da diese Materialien eine gute Druck- und Temperaturbeständigkeit aufweisen. Durch entsprechende Längendimensionierung der Hülsen konnten dabei leicht die vom TÜV vorgeschriebenen Kriechstrecken realisiert werden. Als Kriechstrecke wird in diesem Zusammenhang bekanntlich die kürzeste Linie der nicht leitfähigen Isolatoroberfläche zwischen der Stabelektrode und den Befestigungsmitteln bzw. der Behälterwand bezeichnet.

Beim Einsatz in alkalischen Flüssigkeiten werden die vorgenannten Isoliermaterialien bereits nach kurzer Betriebszeit von der alkalischen Flüssigkeit stark angegriffen und porös. In diesem Fall kann die Flüssigkeit durch den Isolierkörper an die Stabelektrode gelangen und dann eine falsche Signalgabe im Sinne der Niveauanzeige verursachen, Eine Unterscheidung zwischen einem Falschsignal und einer echten Niveauanzeige ist dabei nicht möglich. Zudem ist eine sichere Abdichtung der Stabelektrode in der Behälterwand dann ebenfalls nicht mehr gewährleistet. Somit fehlt es diesen Sonden an einer ausreichenden Betriebssicherheit. Aus diesem Grund wurden auch bereits Isolierhülsen aus einem gegen alkalische Flüssigkeiten resistenten Kunststoff verwendet. Derartig ausgerüstete Elektroden sind jedoch wegen der relativ niedrigen Erweichungstemperatur des Kunststoffes nur für entsprechend niedrige Betriebstemperaturen und -drücke geeignet.

Die Erfindung hat sich daher die Aufgabe gestellt, eine Einrichtung der eingangs genannten Art mit einem auch unter hohen Betriebsdrücken und -temperaturen gegen alkalisehe Flüssigkeiten resistenten Isolierkörper zu schaffen, bei der die vorstehenden Nachteile vermieden sind.

Die Lösung der gestellten Aufgabe wird erfindungsgemäß darin gesehen, daß der Isolierkörper aus mehreren die Stabelektrode umfassenden Glimmerscheiben mit dazwischen geschalteten, die Stabelektrode isoliert umgebenden Distanzhülsen besteht und die Glimmerscheiben sowie die Distanzhülsen zwischen der Trennwand und einer axialen Stützfläche an der Stabelektrode eingespannt gehalten sind.

Glimmer ist aus der Elektrotechnik als ein elektrisch gut isolierendes Material bekannt und zudem gegen alkalische Medien resistent. Dieser Werkstoff ist allerdings nicht in der für die Isolierung von Meßfühler gebräuchlichen Hülsenform, sondern lediglich in Pulver- oder Scheibenform verarbeitbar. Die Realisierung der vorgeschriebenen Kriechstreckenlänge erfordert bei einem scheibenförmigen Isolierkörper aber sehr großen Scheibendurchmesser und große radiale Überstände der Scheibe, was infolge der geringen Biegefestigkeit des Werkstoffes eine erhebliche Beschädigungsgefahr für den Einbau bzw. auch bei Pulsation der zu kontrollierenden Flüssigkeit bedeutet. Außerdem führt ein solcher scheibenförmiger Isolierkörper zu einer ungünstigen, klobigen Bau-