CH483632A - Messgerät zur Steuerung und Überwachung technischer Prozesse und Verwendung des Messgerätes - Google Patents

Description

  



  Messgerät zur Steuerung und Überwachung technischer Prozesse und Verwendung des Messgerätes
Die Erfindung betrifft ein Messgerät zur Steuerung und Überwachung chemischer und physikalisch-chemischer technischer Prozesse durch Messung einer Grösse in Abhängigkeit von der elektrischen Leitfähigkeit und/oder der Dielektrizitätskonstanten des Produktmediums in einem Reaktionsgefäss, mit einer mindestens eine metallische Elektrode tragenden Messonde, welche Elektrode von einer elektrisch isolierenden Schicht umgeben ist, um sie mit dem Produktmedium kapazitiv koppeln zu können, sowie mit einem HF-Generator, einem Abstimmorgan für den Generator, einem Schwingkreis, in dem die Elektrode vorgesehen ist, und einem HF-Spannungsmesser. Die Erfindung bezieht sich ferner auf eine Verwendung des Messgerätes bei einem druckfesten, geschlossenen Reaktionsgefäss.



   Derartige Messgeräte fanden bisher nur für labortechnische Zwecke Verwendung. Eine Verwendung für grosstechnische Prozesse erschien bisher nicht möglich, weil die bekannten Glas- oder Metallelektroden bei höheren Temperaturen und bei höherem Druck durch Beschädigungen oder Oberflächenveränderungen ausfallen würden. Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, ein Messgerät der genannten Art so auszubilden, dass es bei Temperaturen bis mindestens 2300C und Drucken bis mindestens 50 atü verwendet werden kann und gegen stark korrosive chemische Angriffsmittel weitgehend beständig ist, damit das Gerät für übliche Prozesse im grosstechnischen Masstab eingesetzt werden kann.



   Ein Messgerät der eingangs genannten Art ist erfindungsgemäss dadurch gekennzeichnet, dass die auf der Aussenseite mit einem Schutzüberzug versehene Messonde als Stahlgehäuse mit einer in dieser isoliert eingesetzten Elektrode ausgebildet ist, und dass der Generator, das Abstimmorgan, der Schwingkreis und der Spannungsmesser im Innenraum des Stahlgehäuses angeordnet sind. Zweckmässigerweise werden diese elektronischen Einbauteile von einer Kühlwendel umgeben, um das Auftreten zu hoher Temperaturen zu verhindern. Um eine Abstimmung des Generators durch eine Fembedienung zu ermöglichen, können in einem Schwingkreis des Generators frequenzbeeinflussende Kapazitätsdioden vorhanden sein, die von aussen her mit einer niederfrequenten Wechselspannung oder mit Gleichspannung gesteuert werden.



   Vorzugsweise ist die Messonde des Messgeräts gemäss der Erfindung ein mit einem hochbeständigen Chemieemail emailliertes Stahlgehäuse, an das die ebenfalls aus Stahl bestehende und emaillierte Elektrode derart angeschmolzen ist. dass die isolierende Verbindung aus einer verschmolzenen Emailschicht besteht. Die erfindungsgemässe Verwendung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Messonde mit einem Einbauteil des Reaktionsgefässes eine Baueinheit bildet. Dabei kann der Einbauteil als Thermometerrohr, Stromstörer, Ventilkegel oder Ventilspindel ausgebildet sein. Ferner kann das Reaktionsgefäss ebenfalls emailliert sein.



   Anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele soll die Erfindung näher erläutert werden.



  Es zeigen:
Fig. 1 einen als Messonde dienenden Stromstörer eines emaillierten Rührwerksbehälters, in welcher das Messgerät angeordnet ist; und
Fig. 2-4 Ausführungsformen von emaillierten Messsonden   gemäss    der Erfindung.



   Die in Fig. 1 dargestellte Messonde ist das untere Ende eines Stromstörers, der ein Einbauteil eines geschlossenen emaillierten Rührwerksbehälters ist. In dieser Messonde sind die elektronischen Einheiten des Messgeräts schematisch dargestellt. 



   Das Stahlgehäuse 1 der Messonde ist mit einer Emailschicht 2 aus hochbeständigem Chemieemail überzogen. Die Elektrode 3 besteht ebenfalls aus Stahl. Die Elektrode 3 ist in der aus der Figur ersichtlichen Weise etwa kegelförmig ausgebildet, und weist eine zur Produktseite hin leicht ausgewölbte Oberfläche auf. Diese Ausbildung der Elektrode gewährleistet eine sehr hohe mechanische Stabilität. Das Anschmelzen der Elektrode erfolgt zweckmässigerweise so, dass sowohl die Aussenflächen der Elektrode 3 als auch des Stahlgehäuses 1 voremailliert werden. Danach wird die Elektrode 3 in die ihrer Aussenform entsprechende Öffnung im Stahlgehäuse 1 entsprechend der gewünschten Endlage eingelegt, wobei zwischen die zu verschmelzenden Emailoberflächen drei Distanzstücke aus Keramik eingeklemmt werden, um eine Dreipunktlagerung zu erzielen.

   Das Verschmelzen der gegenüberliegenden Emailschichten erfolgt dann durch Wärmezufuhr.



   Ein in den Innenraum der Messonde ragender Endteil 4 der Elektrode 3 ist nicht emailliert und ermöglicht einen elektrischen Anschluss der Elektrode an den Schwingkreis 5. Die elektronische Einrichtung des Messgeräts, welche neben dem Schwingkreis 5 den HF Generator 6 und den HF-Spannungsmesser 7 umfasst, ist an sich bekannt. Sie ist zweckmässigerweise in eine Kühlwendel 8 eingebaut, um das Auftreten einer gefährlichen Erhitzung der elektronischen Einbauteile, insbesondere bei höheren Betriebstemperaturen zu vermeiden.



  Ein im einzelnen nicht dargestellter Schwingkreis des HF-Generators 6 enthält frequenzbeeinflussende Kapazitätsdioden, die von aussen her mit einer niederfrequenten Wechselspannung moduliert werden. Der Anschluss der elektronischen Einheiten erfolgt über die Gleichstrommessleitung 9, die   Diodensteuerleitung    10 und den Messanschluss 11.



   Das Messgerät arbeitet je nach der Art des Produktmediums in zwei verschiedenen Betriebsweisen. Bei der einen Betriebsweise führt der Generator 6 dem als Messkreis dienenden Schwingkreis 5 über einen Koppelkondensator 12 einen genau definierten hochfrequenten  Wechselstrom zu, welcher an diesem einen vom Produktmedium abhängigen, messbaren Spannungsabfall erzeugt, der nach Gleichrichtung mit Hilfe eines Tastkopfes gemessen wird (Wirkkomponentenmethode). Bei der anderen Betriebsweise ist der Messkreis selbst Teil eines hochfrequenten Generators und bestimmt dessen Schwingungsfrequenz, die als   Signalgrösse    verwendet wird (Blindkomponentenmethode). Die Anwendungsbereiche beider Methoden sind an sich bekannt.

   Die Umschaltung von der einen in die andere Betriebsweise erfolgt mit Hilfe zweier von aussen gesteuerter Schalter, beispielsweise mit zwei Diodenschaltern.



   Bei dem Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 2 weist die Messonde zwei Elektroden 3 auf, die in entsprechender Weise in öffnungen des Stahlgehäuses 1 eingeschmolzen sind. Bei dieser Anordnung wird ein verhältnismässig grosses Messvolumen erfasst.



   Bei der in Fig. 3 dargestellten Messonde weist das Stahlgehäuse 1 einen ringförmigen Ansatz 13 auf, welcher eine im wesentlichen zylindrische Elektrode 3 mit einer verhältnismässig grossen Oberfläche mechanisch schützt. Auch bei dieser Anordnung wird ein verhältnismässig grosses Messvolumen erfasst.



   Bei der in Fig. 4 dargestellten Messonde ist die Elektrode 3 ähnlich wie bei der Messonde in Fig. 1 ausgebildet, ermöglicht jedoch neben einer guten mechanischen Stabilität ausserdem eine grössere Oberfläche gegenüber dem Produktmedium und damit eine grössere Empfindlichkeit der Messonde.



   Ein besonderer Vorteil der Erfindung ist auch darin zu sehen, dass das Messgerät in verschiedenen Einbauteilen eines Rührwerksbehälters, wie Thermometerrohr,   Strom störer,    Ventilkegel oder Ventilspindel ursprünglich oder nachträglich an solchen Stellen vorgesehen werden kann, die sich für den gegebenen Messzweck am besten eignen.

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE I. Messgerät zur Steuerung und Überwachung chemischer und physikalisch-chemischer technischer Prozesse durch Messung einer Grösse in Abhängigkeit von der elektrischen Leitfähigkeit und/oder der Dielektrizitätskonstanten des Produktmediums in einem Reaktionsgefäss, mit einer mindestens eine metallische Elektrode (3) tragenden Messonde (1), welche Elektrode von einer elektrisch isolierenden Schicht (2) umgeben ist, um sie mit dem Produktmedium kapazitiv koppeln zu können, sowie mit einem HF-Generator (6), einem Abstimmorgan für den Generator, einem Schwingkreis (5), in dem die Elektrode vorgesehen ist, und einem HF-Spannungsmesser (7), dadurch gekennzeichnet, dass die auf der Aussenseite mit einem Schutzüberzug versehene Messonde als Stahlgehäuse mit einer in dieser isoliert eingesetzten Elektrode ausgebildet ist, und dass der Generator, das Abstimmorgan,

   der Schwingkreis und der Spannungsmesser im Innenraum des Stahlgehäuses angeordnet sind.

   II. Verwendung des Messgerätes nach Patentanspruch I bei einem geschlossenen Reaktionsgefäss, dadurch gekennzeichnet, dass die Messonde mit einem Ein bauteil des Reaktionsgefässes eine Baueinheit bildet.

   UNTERANSPRÜCHE 1. Messgerät nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kühlwendel (8) den Generator, das Abstimmorgan, den Schwingkreis und den Spannungsmesser umgibt.

   2. Messgerät nach Patentanspruch I oder Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Schwingkreis des Generators frequenzbeeinflussende Kapazitätsdioden vorhanden sind, die mit einer niederfrequenten Wechselspannung oder mit Gleichspannung gesteuert werden können.

   3. Messgerät nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass das Stahlgehäuse und die Elektrode emailliert sind, und dass deren isolierende Verbindungsschicht eine Emailschicht ist.

   4. Verwendung des Messgerätes nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass der Einbauteil als Thermometerrohr, Stromstörer, Ventilkegel oder Ventilspindel ausgebildet ist.

   5. Verwendung nach Patentanspruch II, bei einem emaillierten Reaktionsgefäss.