DE69110904T2 - Messvorrichtung. - Google Patents
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Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft eine Meßsonde zur Erfassung des Vorhandenseins von elektrisch leitendem Material in körniger oder flüssiger Form am Anbringungsort der Sonde.
- Die Sonde kann dazu benutzt werden, ein elektrisches Signal zu liefern, um anzuzeigen, daß elektrisch leitendes Material in körniger oder flüssiger Form mindestens auf dem Niveau der Sonde vorhanden ist. Ein solches Signal kann als eine Anzeige darüber verwendet werden, wieviel körniges oder flüssiges Material sich in einem Behälter befindet, in welchem die Sonde in einer gegebenen Höhenlage über einem unteren Teil des Behälters angeordnet ist.
- Die Druckschrift EP-A-0 367 868 offenbart eine Meßsonde zur Erfassung des Vorhandenseins von elektrisch leitendem Material in flüssiger Form am Anbringungsort der Sonde, wobei die Sonde der Typ ist (im folgenden "der bezeichnete Typ"), der aufweist: eine erste Elektrode und eine zweite Elektrode, die die erste Elektrode umgibt und von dieser beabstandet ist, die sich über ein erstes Ende der zweiten Elektrode hinaus erstreckt, die ein gegenüberliegendes zweites, die erste Elektrode abdeckendes Ende besitzen; Mittel, wodurch die erste und die zweite Elektrode an eine Versorgungsquelle elektrischer Energie angeschlossen werden können, so daß, wenn ein Raum zwischen den Elektroden elektrisch durch ein elektrisch leitendes Material überbruckt wird, ein elektrischer Stromkreis durch die Sonde geschlossen wird; und Mittel, wodurch Gas durch einen Bereich zwischen der ersten und der zweiten Elektrode hindurchgetrieben werden kann, um an dem ersten Ende der zweiten Elektrode hervorzutreten.
- Gemäß der Druckschrift EP-A-0 367 868 tritt ein elektrisches Signal aus, wenn das leitende Material, wie etwa eine Flüssigkeit oder ein Schaum, beide Elektroden gleichzeitig berührt. Die erste Elektrode ist ein relativ enges Rohr, das von einem Rohr mit wesentlich größerem Durchmesser sumgeben ist, welches die zweite Elektrode bildet, die gegen die erste Elektrode durch O-Ringe isoliert ist, welche dicht um die erste Elektrode gespannt sind, um eine fluiddichte Versiegelung zu bilden. Die zweite Elektrode umgibt die erste Elektrode über eine relativ große Länge der ersten, und die Breite des Spaltes zwischen der ersten und der zweiten Elektrode ist ebenfalls relativ groß. Der Spalt zwischen den beiden Elektroden ist also breit; und um ihn ganz von äußerem leitendem Material freizuhalten, das die Sonde veranlassen könnte, ein falsches Signal durch Kurzschließen des Spaltes zwischen den Elektroden abzugeben, wenn sich das Volumen des Materials nicht mir ihr auf gleichem Niveau befindet, ist ein beträchtlicher Luftstrom unter relativ hohem Druck erforderlich, wobei der Luftstrom aus einem einzelnen Loch in der ersten Elektrode an einer Stelle in der Nähe des oberen Endes des Spaltes austritt, wobei das obere Ende dem ersten Ende der zweiten Elektrode gegenüberliegt, aus der die erste Elektrode herausragt. Der Luftstrom erzeugt also eine beträchtliche Kraft, die das leitende Material recht weiter unter die Elektroden blasen kann und ein Loch im leitenden Material in der Nähe der Sonde und unter ihr verursacht, das dann eine unzuverlässige Ansprechreaktion abgibt, da sie anzeigt, daß das leitende Material nicht das Niveau der Sonde erreicht hat, während doch das Material die Seiten des Loches gebildet hat und weiter bildet, in welchem die Sonde angeordnet ist.
- Ein Ziel der Erfindung besteht darin, eine Sonde des bezeichneten Typs zu schaffen, in der eine Isolierung zwischen der ersten und der zweiten Elektrode einen Pfad für das Gas bilden kann, das benutzt wird, um die Sonde zu reinigen und sie an der Abgabe unzuverlässiger Signale zu hindern, und wobei der Pfad eine vorteilhafte Verteilungs- und Beschränkungswirkung auf den Gasstrom aus der Sonde haben kann.
- Gemäß der Erfindung wird eine Meßsonde geschaffen, um das Vorhandensein von elektrisch leitendem Material in körniger oder flüssiger Form am Anbringungsort der Sonde zu erfassen, wobei die Sonde eine solche des bezeichneten Typs und dadurch gekennzeichnet ist, daß die zweite Elektrode einen Kappenabschnitt umfaßt, der die erste Elektrode bedeckt, wobei der genannte Bereich ein keramisches Isollermaterial enthält, das sich über den Bereich zwischen der ersten und der zweiten Elektrode erstreckt und eine Endseite im wesentlichen am ersten Ende der zweiten Elektrode aufweist, und daß das keramische Isoliermaterial ein für Gas durchlässiges poröses Material ist, durch das das Gas zwischen der ersten und der zweiten Elektrode hindurchtreten kann, um aus dem für das Gas durchlässigen keramischen Material an dessen Endfläche hervorzutreten.
- Im Falle, daß ein Massevolumen von elektrisch leitendem körnigen Material unter das Niveau der Sonde fällt, kann das Massevolumen Fäden oder Klumpen anhaftenden körnigen Materials zurücklassen, das auch an beiden Elektroden klebt und eine elektrisch leitende Restbrücke zwischen ihnen schafft. Das Bestehen einer solchen Restbrücke kann zu einem falschen Signal führen, das in einem an die Elektroden ange-2sschlossenen elektrischen Kreis auftritt und fälschlich anzeigt, daß sich das Volumen des Materials nach wie vor auf gleichem Niveau mit der Sonde befindet. Die Gasströmung aus der Sonde kann im wesentlichen gleichmäßig über im wesentlichen die Fläche der Endseite verteilt und genügend stark sein, um irgendwelche derartigen Restbrücken fortzublasen, so daß die Sonde selbstreinigend sein kann. Im Falle, daß die Sonde benutzt wird, um das Vorhandensein oder sonstwie auftretende elektrisch leitende Flüssigkeit auf dem Niveau der Sonde zu erfassen, kann das Ausströmen des Gases aus der Sonde, sollte das Niveau der Flüssigkeit unter die Elektroden fallen, jeden flüssigen Rückstand am Spalt zwischen sden Elektroden fortblasen oder austrocknen, wodurch ein aus Flüssigkeit gebildeter leitender Pfad zwischen den Elektroden zum Verschwinden gebracht wird.
- Nachfolgend wird die Erfindung beispielshalber und unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
- Fig. 1 ist eine Seitenansicht, teilweise geschnitten, einer gemäß der Erfindung ausgebildeten Meßsonde in Kombination mit einer schematisch dargestellten Gasversorgungsquelle, sowie eines elektrischen Kreises;
- Fig. 2 zeigt eine Abänderung, die an der Sonde gemaß Fig. 1 vorgenommen werden kann; und
- Fig. 3 zeigt eine mögliche Anordnung einer Vielzahl von Sonden im Einsatz, wobei jede von ihnen wie in Fig. 1 gezeigt ausgebildet ist, und zwar in Kombination mit einer Gasversorgungsquelle und einer elektronischen Anzeigeschaltung.
- Bezugnehmend auf Fig. 1 umfaßt eine wärmefeste Meßsonde 2 eine Elektrode 4, die ein Rohr 5 mit kreisförmigem Querschnitt aufweist, um den sich eine konzentrische, zylindrische Elektrode 6 erstreckt. Die Elektroden 4, 6 können aus irgendeinem geeigneten wärmebeständigen, elektrisch leitenden Material bestehen, beispielsweise aus rostfreiem Stahl. Die Elektrode 6 ist als ein umgekehrter Becher ausgebildet, der durch einen im wesentlichen flachen Kappenabschnitt 8 gebildet ist, von dem ein ringförmiger Mantel 10 nach unten ragt.
- Die beiden Elektroden 4, 6 sind voneinander durch einen wärmefesten, selektrisch isolierenden Abstandshalter 12 getrennt, der vorzugsweise mechanisch stabil ist. Der Abstandshalter 12 besteht aus keramischem Material. Ein mögliches keramisches Material für den isolierenden Abstandshalter 12 ist SCHUMALITH SC (Handelsmarke) Filter Candle, Grad 5, das von der Firma Schumacher Filters Ltd, Parkway Industrial Estate, Sheffield, England erhältlich ist. Der Abstandshalter 12 besitzt im wesentlichen zylindrische Form, wobei seine Umfangsoberfläche 14 an der inneren Oberfläche des Mantels 10 durch einen, beispielsweise wärmefesten, Kleber befestigt ist. Die Elektrode 4 ist in einer axialen Bohrung 16 im Abstandshalter 12 angeordnet und daran befestigt, ebenfalls mit einem bespielsweise wärmefesten Kleber.
- Das den Abstandshalter 12 bildende Material ist ein poröses, gasdurchlässiges Material mit einer Vielzahl von untereinander in Verbindung stehenden Zellen oder Hohlräumen, die somit Durchgänge bilden, die dem Gasstrom den Durchtritt durch den Abstandshalter von einem Ende 18 desselben bis zu seinem entgegengesetzten Ende 20 ermöglichen. Die Endseite 18 des Abstandshalters schließt bündig mit einem Ende 22 des Rohres 5 ab, was aber nicht so sein muß' und ein unteres Ende 24 des Mantels 10 schließt flach mit der Endseite 20 des Abstandshalters ab, was ebenfalls nicht so sein muß. Die Endseite 18 des Abstandshalters 12 ist von einer inneren Oberfläche des Kappenabschnittes 8 beabstandet, um einen kurzen zylindrischen Spalt 26 in der Elektrode 6 freizulassen. Die Elektrode 4 umfaßt weiter eine T-Verzweigung 28 und Rohre 30 und 32. Die Enden 34, 36 und 38 der Rohre sind an den Schenkeln der T-Verzweigung durch gasdichte Kompressionsdichtungen befestigt, die elektrisch leitende Oliven aufweist, welche durch Muttern 40, 42 und 44 festgespannt sind.
- Das Rohr 5, die Elektrode 6 und der Abstandshalter 12 können eine sandere Form als die kreisförmige Querschnittsform aufweisen.
- Ein wärniefestes elektrisches Kabel 46, beispielsweise ein unter dem Markennamen PYROTENAX bekanntes Kabel, erstreckt sich mit ausreichendem Spiel durch das Rohr 5 und die T-Verzweigung 28. Das Kabel 46 besitzt eine wärmebeständige äußere Hülle, beispielsweise aus rostfreiem Stahl, die in einer gasdichten, wärmefesten Dichtung 48 am Ende 50 des Rohres 32 befestigt ist. Die Dichtung 48 kann eine Lötdichtung sein. In der Elektrode 6 tritt ein zentraler elektrischer Leiter 52 aus der Kabelhülle hervor und ist bei 54 am Kappenabschnitt 8 der Elektrode angelötet. Zwischen seiner äußeren Hülle und seinem zentralen Leiter enthält das Kabel 46 eine mineralische Isolation, beispielsweise Magnesiumoxid.
- Wenn die Sonde 2 in Betrieb ist, ist das Rohr 30 durch eine Leitung 56 mit einer Gasversorgungsquelle 58 verbunden, von der ein beliebiges geeignetes Gas mit einem Druck geliefert wird, der den der besonderen Umgebungsatmosphäre überschreitet, die die Elektrode 6 und 4 umgibt. Gas von der Versorgungsquelle 58 strömt also entlang des Rohres 30 und durch die T-Verzweigung 28 und das Rohr 5 in den Spalt 26 von wo aus das Gas durch den porösen Abstandshalter 12 strömt, um an der Endseite 20 hervorzutreten. Das aus dem Abstandshalter 12 austretende Gas steht dabei unter Druck, so daß es eine Blaswirkung an der Endseite 20 und in der Nähe desselben entfaltet. Der im Spalt 26 vorherrschende Gasdruck kann einen Wert haben, der ein vorbestimmter Wert oberhalb des Druckes der die Elektrode 6 umgebenden Atmosphäre liegt.
- Der Druckunterschied zwischen dem Spalt 26 und der die Elektrode 6 umgebenden Atmosphäre kann etwa 20 p.s.i. (ungefähr 1.4 kg/cm²) aufweisen. Um sicherzustellen, daß ein vorbestimmter Druckunterschied zwischen dem Spalt 26 und der die Elektrode 6 umgebenden Atmosphäsre besteht, wird nicht nur der Auslaßdruck der Gasversorgungsquelle 58 auf einen vorbestimmten Wert eingestellt, sondern es können auch Mittel in der Sonde 2 vorgesehen sein, um den vorbestimmten Gasdruclwnterschied zu liefern, beispielsweise kann eine Gasstrom-Drosseleinrichtung in der Sonde vorgesehen sein, um einen vorbestimmten Druckabfall an der Drosseleinrichtung herbeizuführen. In Figur 1 ist die Drosseleinrichtung in der Form einer Platte 60 mit einer Öffnung 62 im Rohr 30 dargestellt. In Figur 2 nimmt die Drosseleinrichtung die Form eines einstellbaren Gasstrom-Steuerventils 63 an, das zwischen zwei Abschnitten des Rohres 30 eingefügt ist.
- Als Alternative zu der Gasstrom-Drosseleinrichtung, beispielsweise der Platte 60 oder des Ventils 63, oder zusätzlich zu der Drosseleinrichtung, kann die Permeabilität oder Porosität des isolierenden Abstandhalters 12 so gewählt werden, daß der vorbestimmte Druckunterschied zwischen den Endseiten 18 und 20 des Abstandhalters 12 herbeigeführt wird. Vorzugsweise ist die Permeabilität des isolierenden Abstandhalters 12 so getroffen, daß der aus der Endseite 20 austretende Gasstrom im wesentlichen gleichmäßig über im wesentlichen die gesamte Fläche der Seite 20 verteilt ist.
- Die Gasversorgungsquelle 58 kann beispielsweise eine Versorgungsquelle von Stickstoffgas sein. Die Gaszuführ zur Sonde 2 kann kontinuierlich erfolgen. Es ist auch eine Versorgungsleitung für elektrische Energie an die Sonde 2 angeschlossen. Diese Versorgung kann eine Gleichstromversorgungsquelle 64 sein, von der ein Pol an den Leiter 52 des Kabels 46, und der andere Pol an die Elektrode 4 angeschlossen ist, wobei die Verbindung zur Elektrode 4 beispielsweise am Rohr 30 dargestellt ist.
- Um das Vorhandensein von elektrisch leitendem Material in fließfähiger skörniger Form zu erfassen, wird die Sonde in einer Position plaziert, in der sich körniges Material in solcher Menge ansammeln kann, das es gleichzeitig mindestens ein Teil der Elektrode 6 und mindestens ein Teil der Elektrode 4 kontaktiert und bedeckt. Wenn dies eintritt, bildet das körnige Material eine leitende Brücke zwischen der Elektrode 6 und der ioelektrode 4 und schließt somit den Stromkreis 66, in welchem eine Erfassungsvorrichtung 68, beispielsweise ein Voltmeter; eine Anzeige darüber gibt, daß der Stromkreis geschlossen ist. Dies bedeutet, daß sich das körnige Material in der Nähe der Sonde 2 mindestens in gleicher Höhe wie das Ende 24 der Elektrode 6 über einem Daten- bzw. Meßwertniveau befindet, das ein Maß dafür ist, wieviel körniges Material sich oberhalb des Meßwertes befindet. Sollte etwas von dem fließfähigen körnigen Material entfernt werden, so daß die verbleibende Menge ein Volumen füllt, das zu dem Niveau des Materials paßt welches niedriger als das Elektrodenende 24 liegt, bläst das aus dem Abstandshalter 12 durch seine Seite 20 strömende Gas alle Strukturen oder Fäden anhaftenden körnigen Material fort, das dazu neigt, den Spalt zwischen der Elektrode 6 und der Elektrode 4 zu überbrücken. Dies unterbricht den Stromkreis 66, so daß die Detektorvorrichtung 68 feststellt, daß das Niveau des körnigen Materials, das sich noch in der Nähe der Sonde 2 befinden mag, jetzt unterhalb des Elektrodenendes 24 ist. Entsprechend arbeitet das von der Sonde 2 abgegebene Gas als Spülfluid, um die Sonde daran zu hindern, ein falsches Signal auszugeben, wonach die Menge des in der Nähe der Sonde befindlichen körnigen Materials größer sei als sie tatsächlich ist.
- Sollte die Sonde 2 dazu benutzt werden, das Niveau einer elektrisch leitenden Flüssigkeit zu messen, bläst das kontinuierlich abgegebene Gas Flüssigkeit, die an der Seite 20 des Abstandhalters haftet, fort oder trocknet sie aus, wenn das Flüssigkeitsniveau unter das Elektrodenende 524 fällt, und bringt so einen zwischen den Elektroden 4 und 6 bestehenden leitenden Pfad zum Verschwinden.
- Um anzuzeigen, wo sich das Niveau einer Menge körnigen Materials oder eine Flüssigkeit zwischen senkrecht beabstandeten, oberen und unteren Grenzen befindet, kann eine Vielzahl von Sonden 2 verwendet werden, jede in einer unterschiedlichen senkrechten Höhenlage im senkrechten Abstand zwischen den Grenzen.
- Bei der in Figur 3 dargestellten Anlage wird eine Vielzahl von Sonden 2 verwendet, um das Niveau von Verkohlungsprodukten zu messen, die sich in einem unteren Teil 70 eines aufrechtstehenden rohrförmigen Apparates oder Hydrierapparates 72 angehäuft haben, der einen oberen Teil aufweist, in welchem kleine Kohlepartikel hydriert oder in einer Wasserstoffatmosphäre zur Reaktion gebracht werden, um Methan zu bilden. Die verbrauchte Kohle fällt in Form von verkohlten Körnchen in Richtung 1, um sich als eine fließfähige Masse verkohlter Partikelchen im unteren Teil 70 zu sammeln, von wo aus die Verkohlungsprodukten durch die Öffnung 74 austreten. In diesem Falle kann das von der Versorgungsquelle 58 den Sonden zugeführte Gas Wasserstoff sein.
- In Figur 3 sind die Sonden mit den Bezugszeichen 202, 302, 402, 502, 602 und 702 bezeichnet. In der Hydriervorrichtung sind diese Sonden einer hohen Temperatur ausgesetzt, beispielsweise einigen 100ºC. Die Rohre 30 der Sonden stehen in elektrisch leitendem Kontakt mit elektrisch leitendem Material, das einen Wandabschnitt 76 der Vorrichtung 72 bildet. Die von den jeweiligen Sonden 202, 302, 402, 502, 602 und 702 kommenden Kabel 46 sind Zuleitungen zu den entsprechenden Verstärkern 278, 378, 478, 578, 678 und 778. Alle Verstärker sind im wesentlichen gleich ausgebildet. Eine geeignete Leistungsversorgungsquelle 564, beispielsweise eine Gleichstromversorgung, ist elektrisch an die Verstärker und auch an das leitende Material angeschlossen, das den Wandabschnitt 76 bildet, um den die Sonden enthaltenden Stromkreis zu bilden. Wenn elektrisch leitende Verkohlungsprodukte den Spalt zwischen den beiden Elektroden 4, 6 irgendeiner Sonde überbrücken, fließt ein elektrischer Strom durch die betreffende Sonde und erzeugt ein elektrisches Signal auf der entsprechenden Leitung 46 als Eingabe für die entsprechenden Verstärker 278, 378, 478, 578, 678 oder 778.
- Die vier Sonden 302, 402, 502, 602 sind so positioniert, daß sie die Ahsammlung der Verkohlungsprodukte im unteren Teil 70 der Hydriervorrichtung messen, und in Abhängigkeit vom Ausmaß einer solchen Ansammlung befindet sich das Niveau der Verkohlungsprodukte irgendwo zwischen der oberen Grenze II und der unteren Grenze III, so daß gelegentlich keine dieser vier Sonden von Verkohlungsprodukten bedeckt worden ist, oder das zu anderen Zeiten eine oder mehrere Sonden bedeckt worden sind. Da die Sonde 202 unter dem untersten Verkohlungsproduktniveau III positioniert ist, ist die Sonde 202 stets im Verkohlungsprodukt untergetaucht was eine durchgehende leitende Brücke zwischen den Elektroden dieser Sonde bildet. Somit hat das von der Sonde 202 ausgehende elektrische Signal auf der Leitung 46 stets einen Wert entsprechend dem an der Sonde vorhandenen Verkohlungsprodukt (wobei die Sonde eine Bezugssonde für leitendes Material ist). Das von der Sonde 202 gelieferte elektrische Signal wird in den Verstärker 278 eingegeben, wo es verstärkt wird, und das verstärkte Signal wird als Eingabe auf die Leitung 280 gegeben, die zu einer Vergleichseinrichtung 82 führt. Die Vergleichseinrichtung 82 kann ein Differenzverstärker sein. Ein Bezugssignalgenerator 84 liefert ein Bezugssignal vor bestimmter Größe über die Eingangsleitung 86 an die Vergleichgseinrichtung 82. Die Vergleichseinrichtung 82 vergleicht das verstärkte Signal am Eingang 280 smit dem Bezugssignal; und wenn sie sich unterscheiden, gibt die Vergleichseinrichtung über die Leitung 88 ein Verstärkungssteuersignal aus, daß vom Unterschied zwischen den Signalen auf den Leitungen 280 und 86 abhängt. Das auf der Leitung 88 liegende Verstärkungssteuersignal ändert die Verstärkung des Verstärkers 278, um das auf der Leitung 280 liegende verstärkte Signal dem auf der Leitung 86 liegenden Bezugssignal anzugleichen, so daß das auf der Leitung 88 liegende Signal sich entsprechend auf einen Wert ändert, der nicht länger die Verstärkung des Verstärkers 278 ändert. Das Verstärkungssteuersignal auf der Leitung 88 wird auch an die Verstärker 378, 478, 578, 678 und 778 geliefert, um die Verstärkung derselben so zu steuern, daß jeder dieser Verstärker die gleiche Verstärkung aufweist, wie der Verstärker 278.
- Der Grund dafür, daß darauf hingewirkt wird, daß alle Verstärker die gleiche Verstärkung aufweisen, besteht darin zu gewährleisten, daß das von irgendeiner Sonde 302, 402, 502, 602 kommende Signal auf der Leitung 46 so erkannt wird, daß es entweder darauf beruht, daß keine Verkohlungsprodukte die Elektroden der Sonde überbrücken, oder daß es durch Verkohlungsprodukte verursacht ist, die die Elektroden gleichzeitig berühren. Verkohlungsprodukte können einen sehr hohen elektrischen Widerstand und somit eine geringe Leitfähigkeit besitzten, so daß selbst dann, wenn das Verkohlungsprodukt beide Elektroden einer bestimmten Sonde gleichzeitig berührt, das elektrische Signal auf der entsprechenden Leitung 46 wahrscheinlich schwach und schwer von einem Signal zu unterscheiden ist, das auftritt, wenn die Elektroden nicht von einem Verkohlungsprodukt überbrückt werden. Es ist aber bekannt, daß sich die Sonde 202 immer in den Verkohlungsprodukten befindet, so daß die Größe des verstärkten Ausgangssignals auf der Leitung 280 den Wert eines Signals anzeigt, das angibt, daß sich die Verkohlungsprodukte auf dem Niveau einer Sonde befinden. Wenn also das verstärkte Signal auf seiner Ausgangsleitung 380, 480, 580 oder 680 im wesentlichen demjenigen auf einer Ausgangsleitung 280 entspricht, zeigt dies an, daß sich die Verkohlungsprodukte auf dem Niveau der entsprechenden Sonde 302, 402, 502 oder 602 befinden.
- Die Sonden in der Hydriervorrichtung sind hohen Temperaturen ausgesetzt. Dies kann eine gewisse Verringerung des Isolationswiderstandes zwischen dem Kabelleiter 52 und der Elektrode 4 verursachen. Daher kann das auf der Leitung 46 von der Sonde 302, 402, 502 oder 602 gelieferte Signal übertrieben hoch sein und irrtümlich anzeigen, daß sich die Verkohlungsprodukte auf dem Niveau der betreffenden Sonde befinden. Da aber die Sonde 702 niemals in Verkohlungsprodukte eingetaucht ist, kann jedes von dieser Sonde gelieferte Signal auf der Leitung 46 als Folge einer Verringerung des Isolationswiderstandes angesehen werden, wie vorher gesagt. Es wird angenommen, daß es eine ähnliche Verringerung des Isolationswiderstandes in den Sonden 202, 302, 402, 502, 602 gibt, und das somit, wenn es eine Verringerung des Isolationswiderstandes in der Sonde 702 gibt (bei der es sich um eine Fehlerbezugssignalsonde handelt), das von der Sonde gelieferte Signal auf der Leitung 46 einen Wert besitzt, der eine Komponente des elektrischen Wertes des auf einer solchen Leitung 46 befindlichen Signals irgendeiner der anderen Sonden bildet. Um den verstärkten Wert dieser Komponenten zu eliminieren, wird das vom Verstärker 778 gelieferte Ausgangssignal auf der Leitung 780 in den anderen Verstärkern von den verstärkten Werten der Signale auf den Leitungen 46, die von den Sonden 202, 302, 402, 502 und 602 kommen, subtrahiert, so daß die Ausgangssignale auf den Leitungen 280, 380, 480, 580 und 680 anzeigen, ob sich die entsprechenden Sonden in den Verkohlungsprodukten befinden oder nicht, was bekanntlich definitiv für die Sonde 202 gilt. Daher liefert der Wert des vom Verstärker 778 kommenden Signals auf der Leitung 780 einen Bezugsnullpegel bzw. Meßwertpunkt, wenn er in den anderen Verstärkern subtrahiert wird. Sollte der Wert des Signals auf der Leitung 380, 480, 580 oder 680 sich wesentlich von dem auf der Leitung 280 befindlichen Wert unterscheiden, beispielsweise deutlich unter dem Wert auf der Leitung 280 liegen, zeigt dies an, daß sich die Kohleprodukte nicht auf dem Niveau der entsprechenden Sonde 302, 402, 502 oder 602 befinden. Wenn andererseits der Wert des Signals auf der Leitung 380, 480, 580 oder 680 in der Nähe des Wertes des Signals auf der Leitung 280 liegt, zeigt dies an, daß die Verkohlungsprodukte die entsprechende Sonde erreicht haben, und das Signal kann die Betätigung einer entsprechenden Anzeigeeinrichtung 390, 490, 590 oder 690 veranlassen, um zu zeigen, daß sich die Verkohlungsprodukte mindestens auf gleicher Höhe wie die entsprechende Sonde 302, 402, 502 oder 602 befinden. Die Anzeigeeinrichtung kann aus einer Vielzahl von Lampen bestehen von denen jede bei Betätigung aufleuchtet; und/oder die Anzeigeeinrichtung kann eine analoge oder digitale oder eine andere Anzeigevorrichtung sein oder auf anderer Weise eine sichtbare Aufzeichnung liefern. Falls gewünscht können die Signalniveau- Erfassungseinrichtungen 392, 492, 592 und 692 in jeder Ausgangsleitung 380, 480, 580 und 680 vorgesehen sein, um die Betätigung irgendeiner Anzeigeeinrichtung 390, 490, 590 oder 690 zu blockieren, falls der Wert des Signals auf einer jeweiligen Leitung 380, 480, 580 oder 680 unter einem vorbestimmten Wert liegt, beispielsweise etwa 40 % oder 50 % des Wertes des Bezugssignals auf der Leitung 86 beträgt. Indem sichergestellt wird, daß jede Anzeigeeinrichtung 390, 490, 590 oder 690 nur dann betätigt wird, wenn das Signal auf der entsprechenden Leitung 380, 480, 580 oder 680 einen vorbestimmten Wert überschreitet, wird die Gefahr einer falschen Anzeige verringert, wonach sich die Verkohlungsprodukte mindestens auf dem Niveau einer bestimmten Sonde 302, 402, 502 oder 602 befänden, wenn dies nicht der Fall ist.
- sder Druck in der Hydriervorrichtung 72 kann P kg/cm² (wobei P irgendeine geeignete Zahl ist) betragen; und wenn dies der Fall ist, befindet sich das Gas, beispielsweise Wasserstoff oder Stickstoff, das von der Versorgungsquelle 58 kontinuierlich an die Sonden geliefert wird, im Spalt 26 (Figur 1) jeder Sonde auf einem Druck von im wesentlichen (P+ 1.4) kg/cm². Die kontinuierliche Gas-strömung durch die Sonden übt auf diese eine Kühlwirkung aus, insbesondere auf die Kabel 46, was die Gefahr einer Verringerung des Isolationswiderstandes verringert oder das Ausmaß einer solchen mindert.
Claims (13)
1. Meßsonde (2) zum Erfassen des Vorhandenseins von elektrisch
leitendem Material in körniger oder flüssiger Form am
Anbringungsort der Sonde, wobei die Sonde (2) aufweist: eine erste Elektrode
(4) und eine zweite Elektrode (6), die die erste Elektrode umgibt
und von dieser beabstandet ist und sich über ein erstes Ende (24)
der zweiten Elektrode hinaus erstreckt; Mittel (46, 30), wodurch die
erste und die zweite Elektrode (4, 6) an eine Versorgungsquelle (64)
elektrischer Energie angeschlossen werden können, so daß, wenn ein
Raum zwischen den Elektroden (4, 6) elektrisch durch ein elektrisch
leitendes Material überbrückt wird, ein elektrischer Stromkreis durch
die Sonde geschlossen wird; und Mittel (30, 28, 5, 26), wodurch Gas
durch einen Bereich zwischen der ersten und der zweiten Elektrode
(4, 6) hindurchgetrieben werden kann, um an dem ersten Ende (24)
der zweiten Elektrode hervorzutreten, dadurch gekennzeichnet, daß
die zweite Elektrode (6) einen Kappenabschnitt (8) umfaßt der die
erste Elektrode (4) bedeckt wobei der genannte Bereich ein
keramisches Isoliermaterial (12) enthält, das sich über den Bereich
zwischen der ersten und der zweiten Elektrode (4, 6) erstreckt und
eine Endseite (20) im wesentlichen am ersten Ende (24) der zweiten
Elektrode aufweist, und daß das keramische Isoliermaterial (12) ein
für Gas durchlässiges poröses Material ist, durch das das Gas
zwischen der ersten und der zweiten Elektrode (4, 6) hindurchtreten
kann, um aus dem für das Gas durchlässigen keramischen Material
(12) an dessen Endfläche (20) hervorzutreten.
2. Meßsonde nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das
keramische, für das Gas poröse, Isoliermaterial (12) wärmefest ist.
3. Meßsonde nach Anspruch 1 oder 2, bei der die erste und die
zweite Elektrode (4, 6) wärmefest sind.
4. Meßsonde nach irgendeinem vorhergehenden Anspruch, dadurch
gekennzeichnet, daß die erste Elektrode (4) ein Rohr (5) umfaßt,
das das Gas in die Sonde (2) befördern kann.
5. Meßsonde nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr
(5) in einen Raum (26) in der Sonde (2) mündet, und daß der
Raum (26) mindestens teilweise durch das keramische Isoliermaterial
(12) begrenzt ist.
6. Meßsonde nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein
elektrisches Kabel (46), das sich durch das Rohr (5) erstreckt,
elektrisch (52, 54) an die zweite Elektrode (6) angeschlossen ist.
7. Meßsonde nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Kabel
(46) ein wärmefestes Kabel ist.
8. Meßsonde nach irgendeinem vorhergehenden Anspruch, dadurch
gekennzeichnet, daß die erste und die zweite Elektrode (4, 6) aus
rostfreiem Stahl bestehen.
9. Eine Vielzahl von Meßsonden (202, 302, 402, 502, 602, 702) gemäß
irgendeinem vorhergehenden Anspruch, kombiniert mit einer
Erfassungsschaltung (82, 84, 278, 378, 478, 578, 678, 778) und einer
Gasversorgungsquelle (58), die unter Druck stehendes Gas an jede
der Sonden liefert; wobei mindestens einige der Sonden
Niveaumeßsonden (302, 402, 502, 602) sind, die in unterschiedlichen Niveaus
innerhalb der Behältermittel (72) zum Enthalten des leitenden
Materials montiert sind.
10. Kombination nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die
Niveaumeßsonden (302, 402, 502, 602) über einem unteren
Meßwertniveau (III) montiert sind, unter die das Niveau des leitenden
Materials in den Behältermitteln (72) während der normalen Benutzung
der Niveaumeßsonden nicht fallen soll, wobei eine andere der
Vielzahl der Sonden eine das leitende Material erfassende Bezugssonde
(202) ist, die in den Behältermitteln (72) unter dem unteren
Meßwertniveau (3) montiert ist, so daß die das leitende Material
erfassende Bezugssonde (202) bei normaler Benutzung stets im leitenden
Material untergetaucht ist, wobei jede der Sonden (202, 302, 402,
502, 602, 702) an eine entsprechende Verstärkereinrichtung (278,
378 478, 578, 678, 778) angeschlossen ist, derart, daß ein von der
Verstärkereinrichtung (278) geliefertes Ausgangssignal (46) an die das
leitende Material erfassende Bezugssonde (202) gelegt und mit einem
Bezugssignal (86) durch Vergleichseinrichtungen (82) verglichen wird,
um ein Verstärkungssteuersignal (88) zu erzeugen, das eine Funktion
des Unterschiedes zwischen dem Ausgangssignal und dem
Bezugssignal ist, und daß das Verstärkungssteuersignal (88) an jede
Verstärkereinrichtung (278, 378, 478, 578, 678, 778) angelegt wird, um
die Verstärkung jeder Verstärkereinrichtung zu verändern.
11. Kombination nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die
Niveaumeßsonden (302, 402, 502, 602) unter einem oberen
Meßwertniveau (II) montiert sind, über das das Niveau des im Behälter
befindlichen Materials während der normalen Benutzung der
Niveaumeßsonden
nicht steigen soll, wobei eine andere der Vielzahl der
Sonden eine Fehlerbezugssignalsonde (702) ist, die im Behälter (72)
über dem oberen Meßwertniveau (II) montiert ist, so daß bei
normaler Benutzung die Fehlerbezugssignalsonde (702) niemals in das
leitende Material eingetaucht ist, wobei die Anordnung so getroffen
ist, daß ein von der Fehlerbezugssignalsonde (702) abgeleitetes
verstärktes Ausgangssignal (780) benutzt wird, um jedes
Ausgangssignal (280, 380, 480, 580, 680) zu modifizieren, das von jeder der
Verstärkereinrichtungen (278, 378, 478, 578, 678) ausgegeben wird,
an welche die Niveaumeßsonden (302, 402, 502, 602) sowie die das
leitende Material erfassende Bezugssonde (202) angeschlossen sind.
12. Kombination nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das
verstärkte Ausgangssignal (780), das von der Fehlerbezugssignalsonde
(702) abgeleitet ist, von jedem verstärkten Signal subtrahiert wird,
welches von jeder betreffenden Niveaumeßsonden (302, 402, 502,
602) abgeleitet ist, um das entsprechende Ausgangssignal (380, 480,
580, 680) zu liefern, das von jeder der Verstärkereinrichtungen (378,
478, 578, 678) geliefert wird, an die die Niveaumeßsonden
angeschlossen sind.
13. Kombination nach irgendeinem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch
gekennzeichnet, daß die Sonden (202, 302, 402, 502, 602, 702) in
einem Behälterteil (70) montiert sind, der das körnige Material in
Form von Verkohlungsprodukten empfängt, die durch Reaktion von
Kohle in einer Hydriervorrichtung (72) erzeugt wird.
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