DE1268882B

DE1268882B - Elektrodenanordnung in Messgeraeten fuer stroemende Fluessigkeiten

Info

Publication number: DE1268882B
Application number: DEP1268A
Authority: DE
Inventors: Leonard Myer Bennett
Original assignee: Mawdsleys Ltd
Current assignee: Mawdsleys Ltd
Priority date: 1962-07-21
Filing date: 1963-07-19
Publication date: 1968-05-22
Also published as: GB1027224A; NL295495A; US3356942A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

GOIn

Deutsche Kl.: 421-3/04

1 268 882
P 12 68 882.3-52
19. Juli 1963
22. Mai 1968

Die Erfindung bezieht sich auf Elektrodenanordnungen in Meßgeräten für strömende Flüssigkeiten. Solche Elektrodenanordnungen aus zwei einander an der Innenwand eines Rohres von zentralsymmetrischem Querschnitt gegenüberliegenden Elektroden, zwischen denen eine Flüssigkeit hindurchströmt, werden z. B. bei Leitfähigkeitsmessungen in strömenden Flüssigkeiten oder in Verbindung mit einem Konzentrationsmesser zur Bestimmung der Konzentration in einer Flüssigkeit verteilter fester Bestandteile verwendet (französische Patentschrift 1 047 003).

Bekannte Elektrodenanordnungen für diese Zwecke haben den Nachteil, daß eine inhomogene Verteilung der Bestandteile zu Fehlmessungen führt. Die Strömungsbedingungen in dem Rohr, in dem die Elektroden angebracht sind, können selbst eine inhomogene Verteilung der festen Bestandteile zwischen den Elektroden und damit solche Fehler in der Konzentrationsbestimmung verursachen.

Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß der Fehler, der bei bekannten Konzentrationsmessern auftritt, eine Folge des Umstandes ist, daß der Strom zwischen den sich gegenüberstehenden Elektroden im wesentlichen in einem schmalen Querschnitt der Flüssigkeit verläuft, der für die ganze Strömung mit ungleichmäßiger Verteilung der festen Partikel nicht repräsentativ ist, und ihr Ziel ist daher, eine Anordnung zu finden, bei der dieser Fehler merklich verringert ist und im wesentlichen behoben werden kann.

Die erfindungsgemäße Elektrodenanordnung in Meßgeräten für strömende Flüssigkeiten aus zwei einander an der Innenwandung eines von der Flüssigkeit durchströmten Rohres von zentralsymmetrischem Querschnitt gegenüberliegend angeordneten Elektroden ist dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden die Gestalt zusammenhängender elektrisch leitender Bänder haben oder aus einzelnen, voneinander durch Zwischenräume getrennten Abschnitten bestehen, die miteinander elektrisch leitend verbunden sind, wobei die Längsachsen der Elektroden an Punkten, die sich diametral gegenüberliegen, mit den zur Rohrachse parallelen Geraden durch diese Punkte jeweils gleiche Winkel einschließen. Infolgedessen geht der Strom zwischen verschiedenen Punkten längs der Elektroden in verschiedene Richtungen über, und der Gesamtstrom ist gegenüber Inhomogenitäten in der Flüssigkeit weniger empfindlich.

Die Wirkungsweise kann auch als analog zu einer Ablenkung der Flüssigkeitsströmung beschrieben werden, weil verschiedene Teile der Elektroden den Flüssigkeitsstrom aus verschiedenen Winkeln oder Elektrodenanordnung in Meßgeräten für
strömende Flüssigkeiten

Anmelder:

Mawdsley's Limited, Dursley, Gloucestershire
(Großbritannien)

Vertreter:

Dipl.-Ing. G. Schliebs, Patentanwalt,

6100 Darmstadt, Ludwig-Büchner-Str. 14

Als Erfinder benannt:
Leonard Myer Bennett,
an Rodborough, Stroud, Gloucestershire
(Großbritannien)

Beanspruchte Priorität:
Großbritannien vom 21. Juli 1962 (28 153)

Richtungen »sehen«, so daß sich der Gesamtstrom dem Wert nähert, den er bei gleichmäßiger Leitfähigkeit annehmen würde.

Bei Verwendung eines kreiszylindrischen Rohres haben die Elektroden mit Vorteil eine solche Lage und Gestalt, daß der kürzeste Abstand von einem Punkt einer Elektrode zu einem Punkt auf der gegenüberliegenden Elektrode ein Rohrdurchmesser ist.

Die Elektroden sind vorzugsweise schraubenförmig gestaltet, und die Steigung wird so gewählt, daß der Hauptteil des Stromes die Tendenz hat, quer durch die Flüssigkeit und nicht in Strömungsrichtung zu fließen. Obwohl die geometrische Form nicht von besonderer Bedeutung ist, sollte jede Elektrode längs der Strömungsrichtung vorzugsweise einen Winkel von 220° umschlingen, um gute Ergebnisse zu erhalten. Bei Verwendung schraubenförmiger Elektroden ist der Eindruck also vergleichbar dem einer zweigängigen Schraube.

Jede Elektrode kann, wie erwähnt, in ihrer Länge zusammenhängend sein, also die Form eines gewundenen Bandes haben, sie kann aber auch in schmale, dicht aufeinanderfolgende und getrennt angebrachte

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Abschnitte unterteilt sein, die elektrisch leitend miteinander verbunden sind. Letztere Ausführung ist leichter als eine kontinuierliche Elektrode zu fertigen, wenn der Rohrdurchmesser groß ist, und sie hat den weiteren Vorteil, daß der Widerstand zwischen den Elektroden größer wird, während der von der Erfindung gewollte »Ablenkeffekt« voll erhalten bleibt. Für manche Zwecke und insbesondere bei engen Rohren genügen drei um 120° längs der Rohrachse versetzte Abschnitte.

Es muß sichergestellt sein, daß die Steigung der Elektroden vernünftige Abemessungen hat, damit der Hauptteil des Stromes zwischen den Elektroden quer durch die strömende Flüssigkeit und nicht längs der Wandung in Strömungsrichtung übergeht. Vorzugsweise soll die Steigung jeder Elektrode mindestens das I¹MaClIe des Durchmessers des Rohres betragen, und gegebenenfalls können die beiden Elektroden auch in axialer Richtung gegeneinander versetzt sein.

Die Erfindung kann auf verschiedenste Weise ausgeführt werden. Einige Ausführungsbeispiele werden im folgenden an Hand der Zeichnung beschrieben. In dieser zeigt

F i g. 1 in perspektivischer Ansicht ein schraubenförmiges Elektrodenpaar im Mantel einer zylindrisehen Röhre,

F i g. 2 eine Abwicklung dieses Mantels mit den beiden Elektroden,

F i g. 3 in perspektivischer Ansicht eine andere Ausführung mit Elektroden in Form einzelner Abschnitte,

F i g. 4 eine vergrößert dargestellte Anordnung nach Fig. 3 mit Blick auf die Stirnseite,

F i g. 5 eine Abwicklung eines Röhrenmantels mit Darstellung des Einflusses der Steigung schraubenförmiger Elektroden,

F i g. 6 eine perspektivische Darstellung zur Erläuterung der Wirkung eines axialen Versatzes zwischen den beiden schraubenförmigen Elektroden.

In der Ausführung nach Fig. 1 erstrecken sich zwei schraubenförmige Elektroden 10 und 11 auf einem Winkel von 180° um die Achse einer Röhre 12, durch die eine Flüssigkeit strömt. Die Anordnung ist so getroffen, daß der geringste Abstand von irgendeinem Punkt der einen Elektrode zur anderen Elektrode auf einem Durchmesser der Röhre liegt, also senkrecht zur Strömungsrichtung durch diese Röhre. Auf diesem kürzesten Abstand will also der Strom zwischen diesen beiden betrachteten Punkten übergehen. In der Ausführung nach F i g. 3 und 4 besteht jede Elektrode aus einer Serie diskreter Abschnitte 14,16 nach Art von Stempeln, die sich längs einer Schraubenlinie auf einem Winkel von 160° um die Achse einer Röhre 13 erstrecken. Die Röhre 13 selbst besteht aus Isolierstoff, und jeder Stempel 14, 16 trägt einen Kopf, der bündig in der Innenwandung der Röhre 13 liegt, und einen Schaft, der durch die Wandung hindurchtritt und außen Befestigungsmittel, wie z. B. Muttern und elektrische Verbindungen, trägt. Die Stempel 14 der einen Gruppe, die die eine Elektrode bilden, sind elektrisch miteinander und mit einer Klemme 15 verbunden und ebenso die andere Gruppe von Stempeln 16 untereinander und mit einer Klemme 17.

In der Abwicklung eines Zylindermantels nach F i g. 5 sind vier mögliche Varianten der Steigung eines Paares von schraubenförmigen Elektroden dargestellt. Die Abszisse AB stellt den Umfang eines Röhrenquerschnitts dar, nämlich π -D, worin D der Durchmesser ist. Andererseits ist AC=CE=EF=D. Im ersten Beispiel, in dem die Steigung der Elektroden^ G gleich ihrem Durchmesser ist, ist die kürzeste Entfernung Gif zwischen den Elektroden, gemessen längs der Röhrenwandung, etwas kleiner als der Durchmesser. In diesem Fall wird daher der Strom die Tendenz haben, entlang der Wandung der Röhre und im wesentlichen parallel zur Strömungsrichtung der Flüssigkeit zu fließen. Das ist unerwünscht.

Im zweiten Beispiel mit der Steigung AI = 1,5 · D (F i g. 5) ist der Abstand // zwischen den Elektroden längs der Wandung gleich dem oder etwas größer als der Durchmesser D. Infolgedessen hat der Strom die Tendenz, quer durch die Röhre zu fließen.

Im dritten Beispiel ist die Steigung AK gleich 2 · D und der Abstand KL zwischen den Elektroden etwas größer als der Durchmesser, und der Strom wird ebenfalls durch die Röhre fließen. Dasselbe gilt für das vierte Beispiel in dem die Steigung AF gleich · D und der Abstand MN wesentlich größer als D ist.

In F i g. 6 erstrecken sich die beiden Elektroden wieder auf einem Winkel von etwa 180° schraubenförmig um die Achse und sie sind gegeneinander um einen Betrag gleich der halben Steigung oder gleich ihrer halben axialen Erstreckung versetzt.

Claims

Patentansprüche:

1. Elektrodenanordnung in Meßgeräten für strömende Flüssigkeiten aus zwei einander an der Innenwand eines von der Flüssigkeit durchströmten Rohres von zentralsymmetrischem Querschnitt gegenüberliegend angeordneten Elektroden, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden die Gestalt zusammenhängender elektrisch leitender Bänder (10, 11) haben oder aus einzelnen, voneinander durch Zwischenräume getrennten Abschnitten (14, 16) bestehen, die miteinander elektrisch leitend verbunden sind, wobei die Längsachsen der Elektroden an Punkten, die sich diametral gegenüberliegen, mit den zur Rohrachse parallelen Geraden durch diese Punkte jeweils gleiche Winkel einschließen.

2. Elektrodenanordnung nach Anspruch 1 in einem kreiszylindrischen Rohr, gekennzeichnet durch eine solche Lage und Gestaltung der Elektroden, daß der kürzeste Abstand von einem Punkt einer Elektrode zu einem Punkt auf der gegenüberliegenden Elektrode ein Rohrdurchmesser ist.

3. Elektrodenanordnung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch schraubenförmige Elektroden (Fig.l).

4. Elektrodenanordnung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß jede Elektrode längs der Strömungsrichtung einen Winkel von mindestens 180° umschlingt.

5. Elektrodenanordnung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß jede Elektrode längs der Strömungsrichtung einen Winkel von mindestens 220° umschlingt.

6. Elektrodenanordnung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Steigung jeder Elektrode

mindestens das lV2iache des Rohrdurchmessers beträgt.

7. Elektrodenanordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden Schraubenform haben und (Fig. 6).

axial gegeneinander versetzt sind

In Betracht gezogene Druckschriften: Französische Patentschrift Nr. 1047 003.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen