DE102004061118A1

DE102004061118A1 - Einhängeelektrode zur Füllstandsmessung von elektrisch leitfähigen Flüssigkeiten

Info

Publication number: DE102004061118A1
Application number: DE200410061118
Authority: DE
Inventors: Klaus Fritsche
Original assignee: Fritsche Klaus Dipl-Ing (fh)
Current assignee: Fritsche Klaus Dipl-Ing (fh)
Priority date: 2004-12-16
Filing date: 2004-12-16
Publication date: 2006-06-22

Abstract

Bei einer Einhängeelektrode zur Füllstandsmessung von elektrisch leitfähigen Flüssigkeiten, wobei mindestens eine Stiftelektrode in einer jeweils entsprechend dimensionierte Bohrung eines Isolierkörpers eingelassen ist, an dessen oberer Stirnseite ein Anschlusskabel wasserdicht fixiert ist und welcher umfänglich einen metallischen Schutzmantel für die Stiftelektrode (n) (5; 5a, 5b) trägt, ist im unteren Bereich zwischen dem Isolierkörper (1) und dem Schutzmantel (9) ein taucherglockenartiger, nach oben abgedichteter Ringspalt (10) ausgebildet.

Description

Einhängeelektrode zur Füllstandsmessung von elektrisch leitfähigen Flüssigkeiten
Die Erfindung betrifft eine Einhängeelektrode zur Füllstandsmessung von elektrisch leitfähigen Flüssigkeiten.
Einhängeelektroden zur Füllstandsüberwachung sind im Stand der Technik in unterschiedlichen Ausführungsformen und Größen bekannt. Sie werden beispielsweise eingesetzt, um den Füllstand von Brunnen, Behältern o. ä. zu überwachen, wobei sie auf die Leitfähigkeit von Flüssigkeiten ansprechen. Zu diesem Zweck wird zum Beispiel zwischen der Einhängeelektrode und dem auf Massepotential liegenden Behälter bzw. zwischen zwei Einhängeelektroden eine vorgegebene Kleinwechselspannung angelegt, die einen konstanten Strom durch die Einhängeelektrode(n) zur Folge hat, solange Kontakt mit einer elektrisch leitenden Flüssigkeit, wie Trinkwasser, Nutzwasser, in künstlichen und natürlichen Gewässern oder Abwasser besteht. Mittels einer geeigneten elektrischen Schaltung können Füllstandspegel überwacht und beliebige Füllstands-Regelprozesse automatisiert werden.

Probleme treten immer dann auf, wenn sich Schwebstoffe an der Einhängeelektrode ablagern und mit der Zeit einen solch dichten Belag bilden, dass zwischen der eigentlichen Stiftelektrode und dem schützenden metallischen Außenmantel der Einhängeelektrode eine elektrisch leitende Verbindung hergestellt wird, wodurch die Gefahr besteht, dass die Stiftelektrode mit anderen metallischen Ausrüstungen im Brunnen usw. in elektrischer Verbindung steht, womit Pegelmessungen unmöglich werden. Ein anderes Problem ist die Abdichtung zwischen dem elektrischen Anschlusskabel und dem Isolierkörper der Einhängeelektrode, der die Stiftelektrode vom metallischen Außenmantel isoliert. Nach dem Stand der Technik wird das Anschlusskabel mit O-Ringen ( DE 86 03 349 U1 ) oder einer Kleb- oder Vergussmasse ( DE 195 11 556 C1 ) abgedichtet, die zugleich eine Zugentlastung des Kabels realisiert. Die Verwendung von synthetischen Harzen o. ä. ist jedoch insbesondere in Trinkwasserbehältern physiologisch bedenklich. Außerdem ist die Herstellung der Abdichtung technologisch aufwendig.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine einfache, mechanisch robuste Einhängeelektrode zu schaffen, die mit hoher Produktivität und relativ geringen Kosten zu fertigen ist, physiologisch unbedenklich und wartungsarm ist.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst, indem im unteren Bereich der Einhängeelektrode zwischen einem Isolierkörper und einem Edelstahl-Schutzmantel ein taucherglockenartiger, nach oben abgedichteter Ringspalt ausgebildet ist, der verhindert, dass sich Schwebstoffe derart im Inneren der Einhängeelektrode ablagern, dass sich eine elektrisch leitfähige Verbindung zwischen dem Edelstahl-Schutzmantel und einer Stiftelektrode ausbildet. Auf diese Weise wird wirksam verhindert, dass auch bei einem direkten Kontakt der Einhängeelektrode mit metallischen Ausrüstungsteilen innerhalb eines Brunnens usw. sich eine elektrisch leitende Verbindung über Ablagerungen zu der Stiftelektrode ausbildet. Außerdem werden weitgehend Ablagerungen am freien Elektrodenkörper selbst verhindert, die bekanntlich dazu führen, dass sich die Messergebnisse verfäl schen können, indem sie einen höheren Übergangswiderstand zur Flüssigkeit haben als die reine metallische Oberfläche. Der Edelstahl-Schutzmantel, die Stopfbuchse für den Kabeldurchgang und der Isolierkörper sind aus chemisch resistenten Werkstoffen hergestellt und deshalb trinkwassertauglich. Da die Stopfbuchse ohne zusätzliche Dichtmittel eine sichere Abdichtung erlaubt, entfallen auch Gefährdungen des (Trink-)Wassers durch chemische Harze o. ä. Dicht- und Klebmassen. Die Produktion der erfindungsgemäßen Einhängeelektrode ist besonders aufwandsarm, da nur wenige, maschinell herstellbare Teile verwendet werden und eine einfache Steckmontage dominiert.

Weitere vorteilhafte Ausbildungen sind in den Unteransprüchen 2 bis 15 angegeben.

Die Erfindung soll anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. In den zugehörigen Zeichnungen zeigt:
1 eine Einhängeelektrode mit einer Stiftelektrode (einpolig) und
2 eine Einhängeelektrode mit zwei Stiftelektroden (zweipolig).
Gemäß 1 ist in einen rotationssymmetrischen Isolierkörper 1 z. B. aus Polyethylen eine zentrische Durchgangsbohrung 2 eingebracht, welche auf der oberen Stirnseite nochmals durch eine Sackbohrung 3 und auf der unteren Stirnseite des Isolierkörpers 1 durch eine weitere Sackbohrung 4 aufgeweitet ist. Durch diese Durchgangsbohrung 2 wird straff sitzend eine Stiftelektrode 5 aus Edelstahl geschoben. Die Stiftelektrode 5 ist im Bereich der oberen sackbohrungsartigen Erweiterung 3 an ein Anschlusskabel 6 angeschlossen. Mit Hilfe einer Stopfbuchse 7, die in den oberen Bereich des durch die Sackbohrung 3 gebildeten Anschlussraumes eingepresst wird, erfolgt die Abdichtung zum Isolierkörper 1 und zum Anschlusskabel 6. Das Anschlusskabel 6 wird zugleich mechanisch gesichert und kann als Aufhängung für die Einhängeelektrode verwendet werden. Aus der unteren Sackbohrung 4 ragt die Stiftelektrode 5 einige Zentimeter hinaus. Der Isolierkörper 1 ist im oberen Bereich in Stärke eines Edelstahl-Schutzmantels abgesetzt. Auf den dadurch entstandenen Flansch 8 ist der Edelstahl-Schutzmantel 9 fest aufgepresst. Die Länge des Edelstahl-Schutzmantels 9 ist so bemessen, dass er noch etwas über die herausstehende Stiftelektrode 5 reicht, wodurch diese sicher gegen seitliche Berührungen mit Fremdteilen gesichert ist. Unterhalb des Flansches 8 verjüngt sich der Isolierkörper 1 bis zu seinem unteren Ende. Hierdurch entsteht zwischen dem Isolierkörper 1 und dem Edelstahl-Schutzmantel 9 ein sich nach unten erweiternder Ringspalt 10.
Wird die Einhängeelektrode mit Hilfe des Anschlusskabels 6 in eine Flüssigkeit, wie vorzugsweise in ein Trinkwasserreservoir, gelassen, so bildet sich in dem Ringspalt 10 und zusätzlich innerhalb der unteren Sackbohrung 4 ein Luftpolster ähnlich wie in einer Taucherglocke. Das Ende der Stiftelektrode 5 taucht im eigentlichen Kontaktraum 11 in die Flüssigkeit ein. Eine Bohrung 12 dient beim Eintauchen der Einhängeelektrode in die Flüssigkeit dem Luftaustritt unterhalb der Sackbohrung 4 und dem Ringspalt 10. Dort, wo sich Luftpolster ausbilden, nämlich im Ringspalt 10 und im oberen Bereich der unteren Sackbohrung 4, die im Bohrerwinkel spitz zuläuft, können sich folglich keine Ablagerungen aus der Flüssigkeit absetzen und mit der Zeit eine leitende Brücke zu der Stiftelektrode 5 bilden, weshalb die Stiftelektrode 5 vom Edelstahl-Schutzmantel 10 auch nach längerem Gebrauch noch ausgezeichnet isoliert ist. Das Luftpolster wird beim Fallen und Steigen des Flüssigkeitsspiegels im Bereich der Einhängeelektrode stets erneuert.
Der Isolierkörper besteht vorteilhaft im Trinkwasserbereich aus Polyethylen, in anderen Einsatzfällen der Einhängeelektrode aus entsprechend geeigneten Werkstoffen im Temperaturbereich der leitfähigen Flüssigkeit.
Die Einhängeelektrode nach 2 unterscheidet sich von der Einhängeelektrode nach 1 dadurch, dass in den Isolierkörper 1 zwei Durchgangsbohrungen 2a, 2b für zwei Stiftelektroden 5a, 5b eingebracht sind. Die obere und die untere Sackbohrung 3 und 4 sind im Durchmesser so groß, dass sie über beide Durchgangsbohrungen 2a, 2b gehen. Die Montage der Stiftelektroden 5a, 5b und ihr Anschluss erfolgt in der zuvor beschrieben Weise. Eine Besonderheit entsteht dabei, dass im Bedarfsfall die Stiftelektroden 5a, 5b in unterschiedlichen Längen hergestellt werden können, um damit auch gleichzeitig unterschiedliche Pegelschwellpunkte zu diagnostizieren. Dies ist vorteilhaft, wenn zwischen der so genannten Grundelektrode und dem ersten Pegelstand eine Differenz verlangt ist. Ebenso kann dadurch bei jedem beliebigen Schaltpunkt in Verbindung mit der Auswerteeinheit eine Schaltverzögerung hergestellt werden, wenn so genannte Wellen im Behälter vorhanden sind.

1: Isolierkörper
2: Durchgangsbohrung
3: obere Sackbohrung
4: untere Sackbohrung
5: Stiftelektrode
6: Anschlusskabel
7: Stopfbuchse
8: Flansch
9: Schutzmantel
10: Ringspalt
11: Kontaktraum
12: Bohrung für Luftaustritt

Claims

Einhängeelektrode zur Füllstandsmessung von elektrisch leitfähigen Flüssigkeiten, wobei mindestens eine Stiftelektrode in einer jeweils entsprechend dimensionierte Bohrung eines Isolierkörpers eingelassen ist, an dessen oberer Stirnseite ein Anschlusskabel wasserdicht fixiert ist, und welcher umfänglich einen metallischen Schutzmantel für die Stiftelektrode(n) trägt, dadurch gekennzeichnet, dass im unteren Bereich der Einhängeelektrode zwischen dem Isolierkörper (1) und dem Schutzmantel (9) ein taucherglockenartiger, nach oben abgedichteter Ringspalt (10) ausgebildet ist.
Einhängeelektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einhängeelektrode rotationssymmetrisch um ihre Längsachse ist.
Einhängeelektrode nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Ringspalt (10) nach oben verjüngt.
Einhängeelektrode nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Isolierkörper (1) im unteren Teil verjüngt und der Schutzmantel (9) zylindrisch ist.
Einhängeelektrode nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Isolierkörper (1) im unteren Teil kegelstumpfartig verjüngt.
Einhängeelektrode nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Isolierkörper (1) im unteren Teil zylindrisch ist und der Schutzmantel (9) sich im unteren Teil erweitert.
Einhängeelektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Isolierkörper (1) auf der unteren Stirnseite einen Hohlraum (Sackbohrung 4) aufweist.
Einhängeelektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schutzmantel (9) über das untere Ende des Isolierkörpers (1) und über die aus dem unteren Ende austretende (n) Stiftelektrode (n) (5; 5a, 5b) reicht.
Einhängeelektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in das obere Ende des Isolierkörpers (1) eine Stopfbuchse (7) für den Durchgang des Anschlusskabels (6) eingepresst ist.
Einhängeelektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Isolierkörper (1) bei Anwendungen im Trinkwasserbereich aus Polyethylen besteht, für andere Anwendungen und Temperaturbereiche aus entsprechend geeigneten Werkstoffen.
Einhängeelektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stiftelektrode(n) (5; 5a, 5b) aus Edelstahl besteht/bestehen.
Einhängeelektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schutzmantel (9) aus Edelstahl besteht.
Einhängeelektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Stopfbuchse (7) und der/den Bohrung (en) (2; 2a, 2b) für die Stiftelektrode(n) (5; 5a, 5b) ein Anschlussraum (3) zum Verbinden der Stiftelektrode(n) (5; 5a, 5b) mit dem Anschlusskabel (6) geschaffen ist.
Einhängeelektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einhängeelektrode eine oder zwei Stiftelektroden (5; 5a, 5b) trägt.
Einhängeelektrode nach Anspruch 1 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Stiftelektroden (5; 5a, 5b) unterschiedlich lang sind.