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Meßsonde mit seilförmiger Elektrode Die Erfindung bezieht sich auf
eine Meßsonde mit seilförmiger Elektrode, insbesondere zur Messung des Füllstandes
in Behältern.
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Bekannt sind Kapazitätsmeßbrücken, welche zur Erfassung des Standes
des Füllgutes in Behältern dienen. Ein Brückenzweig einer solchen Meßbrücke wird
als Meßsonde in den Behältern eingeführt und mißt die an der Sonde eintretenden
Kapazitätsänderungen, welche durch die mehr oder weniger große Umhüllung der Meßsonde
mit Füllgut eintreten.
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Diese Kapazitätsänderungen werden auf einem Anzeigeinstrument wiedergegeben,
welches bei der Montage auf Behältergröße und Elektrodenlänge der Meßsonde derart
geeicht ist, daß der Skalenwert Null einer nicht mit Füllgut umgebenen Meßsonde
entspricht, während eine vollständig mit Füllgut umhüllte Elektrode den maximalen
Skalenausschlag bewirkt.
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Bei Schüttgütern, welche erhöhte Temperaturen aufweisen, konnte aber
das Meßresultat innerhalb der von der Industrie geforderten Anzeigegenauigkeit bisher
nicht eingehalten werden. Es wurde dabei versucht, rohr- oder stabförmige Elektroden,
welche mit einem geeigneten Isolationsmaterial überzogen waren, der Behälterwandung
entlangzuführen, dergestalt, daß die Elektrode in gewissen Abständen durch Haltearme
gegen die Wandung abgestützt wurde. Diese Elektrodenkonstruktion hielt rein mechanisch
und thermisch den auftretenden Belastungen stand.
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Bei derartigen Schüttgutbehältern, in welchen Füllgüter erhöhter
Temperatur gelagert werden, bildet sich häufig an den Wandungen Kondenswasser, und
das Füllgut selbst neigt sehr oft zur Ansatzbildung an der Behälterwandung. Die
entlang der Wandung abgestützte Meßsonde ist darum ungeeignet, da sich durch ihre
Unelastizität sehr bald Material an den Haltearmen und an der Elektrode selbst absetzt
und eine Fälschung der Meßresultate herbeigeführt wird.
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Außerdem ist der Einbau der erwähnten Elektrodenkonstruktion kompliziert
und kostspielig.
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Andere für diesen Zweck eingesetzte Meßsondenkonstruktionen gehen
davon aus, eine seilförmige Sonde von oben in den Behälter aufgehängt einzuführen
und zwar möglichst in dessen Mitte, wo das Material sich stets in Bewegung befindet.
Bei Füllgütern, die elektrische Nichtleiter sind, beispielsweise Ö1 oder trockener
Sand, kann eine blanke Elektrode Verwendung finden; bei solchen jedoch, die elektrische
Leiter sind, beispielsweise Säuren oder Koksstaub, wird eine zweckmäßig isolierte
Elektrode verwendet. Wegen der in den Behältern auftretenden, teilweise großen Temperaturschwankungen
muß die
Meßsonde sogar bei elektrisch nichtleitenden Schüttgütern isoliert werden,
da häufig ein teilweiser Beschlag mit Kondenswasser an derselben auftreten kann.
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Die bekannten seilförmigen Meßsonden werden aus diesem Grunde mit
einem elastischen Isolationsmaterial überzogen, z. B. mit gewissen Spezialgummisorten,
Polyäthylen oder Teflon. Diese Isolation wird aber wegen der durch das Gewicht und
den Seitendruck des Füllgutes auftretenden Reibung in kurzer Zeit von der Seilelektrode
abgerissen oder abgeschält, wobei zu berücksichtigen ist, daß die mechanische Festigkeit
des Isolationsmaterials bei steigender Temperatur des Füllgutes abnimmt.
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Es sind zwar auch schon Elektroden mit starrer Isolation bekannt,
die dann mit größerer Festigkeit ausgeführt sein kann. Es handelt sich dabei aber
um rohr- oder stabförmige Elektroden, deren Isolation aus einem Stück besteht. Die
Anwendung einer solchen Isolation bei einer seilförmigen Meßsonde würde deren Vorteile
der Biegsamkeit und Elastizität zunichte machen.
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Das Ziel der Erfindung ist eine seilförmige Meßsonde, deren Isolation
mit größerer Festigkeit als bei den bekannten, mit elastischem Isolationsmaterial
überzogenen seilförmigen Meßsonden ausgeführt werden kann, wobei aber die Biegsamkeit
und Elastizität der Meßsonde im wesentlichen nicht beeinträchtigt wird.
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Gemäß der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß die Isolation
der Elektrode aus einzelnen ringförmigen Gliedern besteht, die aufeinander der Reihe
nach aufgeschichtet sind.
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Bei der gemäß der Erfindung ausgeführten Meßsonde können die einzelnen
Glieder der Isolation starr sein und daher aus einem Material von höherer Abriebfestigkeit
und Temperaturbeständigkeit bestehen, so daß die Isolation unter der vom Gewicht
und Seitendruck des Füllgutes hervorgerufenen Reibung nicht abgerissen oder abgeschält
wird. Andererseits behält die seitfönnige Meßsonde infolge der Gliederform der Isolation
eine ausreichende Biegsamkeit und Elastizität, so daß sich kein Füllgut an der Sonde
ansetzen kann.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weisen die
einzelnen Glieder der Isolation im oberen Teil eine konvexe und im unteren Teil
eine konkave Stoßfläche auf, wobei die Wölbung der konkaven Fläche derjenigen der
konvexen entspricht.
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Diese Formgebung verbessert die gegenseitige Beweglichkeit der Isolationsglieder
und erhöht zugleich die Dichtungswirkung an den Stoßstellen.
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Um ein dennoch zwischen die Glieder eindringendes Füllgut von der
blanken Seilelektrode fernzuhalten, ist gemäß einer Weiterbildung des Erfindungsgegenstandes
zwischen den einzelnen Gliedern der Isolation eine ringförmige elastische Packung
aus Isolationsmaterial, z. B. Silikongummi, vorgesehen.
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Vorzugsweise sind die einzelnen Glieder der Isolation unter Federdruck
gehalten.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.
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Die Meßsonde, die von oben in den Behälter eingehängt wird, besteht
im wesentlichen aus einer Elektrode 1, beispielsweise einem Stahlseil geeigneter
Stärke, und kurzen, über dieses Seil geschobenen Gliedern 2 aus Isolationsmaterial.
Dadurch, daß die Isolation in Gliederform ausgeführt ist, können Materialien von
höherer Abriebfestigkeit und Temperaturbeständigkeit, z.B. Bakelitleinen, glasverstärkte
Polyesterharze oder entsprechend verstärkte keramische Isolationsstoffe, zur Anwendung
gelangen.
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Um ein Eindringen des Füllgutes zwischen den einzelnen Gliedern 2
möglichst weitgehend zu verhindern, wird das oberste Glied 2' unter Federdruck gesetzt,
so daß alle Glieder 2 fest aufeinanderliegen.
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Ferner wird, um die Beweglichkeit und Biegsamkeit der Gliedersonde
zu gewährleisten, jedes Glied 2 der Isolation im oberen Teil 3 konvex und im unteren
Teil 4 konkav ausgebildet. Diese Formgebung der Glieder erhöht zudem noch den Dichtungseffekt.
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An den Stoßflächen zwischen den einzelnen Gliedern befindet sich
jeweils als weitere Schutzmaß-
nahme eine ringförmige elastische Packung 5 aus Isolationsmaterial,
beispielsweise Silikongummi. Damit wird verhindert, daß allfällige Füllgutteile,
welche an den Stoßstellen der einzelnen Glieder eingedrungen sind, mit der blanken
Seilelektrode in Berührung kommen.
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Die Meßsonde ist an ihrem oberen Ende an einer Abzweigdose 6 mit
Kabelverschraubung 7 befestigt, die über ein Hochfrequenzkabel mit einem nicht dargestellten
Meßgerät verbunden ist. Ebenfalls schematisch angedeutet ist die Verschraubung der
Abzweigdose 6 mit der in der Zeichnung strichliert dargestellten Behälterdecke 8.
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Dadurch, daß als eigentlicher Träger ein Stahlseil verwendet wird,
auf welchem die einzelnen Glieder und die ringförmigen Packungen aufeinander der
Reihe nach aufgeschichtet sind, ist der Meßsonde eine ausreichende Elastizität gegeben,
welche verhütet, daß sich Füllgut an der Sonde absetzt. Damit sich die Meßsonde
aber jeweils über die gesamte zu erfassende Meßlänge erstreckt, ist eine möglichst
vertikale Aufhängung, nach Möglichkeit in der mittelsenkrechten Symmetrieachse des
Behälters, anzustreben. Zu diesem Zweck ist deshalb auch ein in der Zeichnung schematisch
dargestelltes Gewicht 9 am unteren Ende der Seilelektrode in Verbindung mit dem
letzten Glied der Isolation vorgesehen.
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PATENTANSPRUCHB: 1. Meßsonde mit seilförmiger Elektrode, insbesondere
zur Messung des Füllstandes in Behältern, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolation
der Elektrode (1) aus einzelnen ringförmigen Gliedern (2) besteht, die aufeinander
der Reihe nach aufgeschichtet sind.