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Yorrichtung zur Messung der elektrischen Leitfähigkeit von Flüssigkeiten
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Messung der elektrischen Leitfähigkeit
von in einem Rohr oder Behälter stehenden oder strömenden Flüssigkeiten, mit zwei
an getrennten Stellen mit der FlUssigkeit in Berührung stehenden Elektroden.
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Die Leitfähigkeitsmessung, wird bei Flüssigkeiten in der Regel dadurch
vorgenommen, daß an die Elektroden eine Spannung angelegt wird, um den'daraufhin
durch die Flüssigkeit fließenden elektrischen Strom zu messen und Aufschluß über
den Ohmschen Widerstand und damit die-Leitfähigkeit der FlUssigkeit zu erhalten.
Bei verschiedenen anderweitigen Messungen an Flüssigkeiten benötigt man häufig Aufschlüsse
ber die Leitfähigkeit der jeweiligen Flüssigkeit. Dies ist beispielsweise bei de
induktiven Dur:chRlußmessung der Fall.
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leabei wirkt sich die son Zeit zu Zeit vorzunehmende Umschaltung auf
die elektrische teit fähigiceitsmessung und die entsprechende Nachjustierung des
Durchflußmesscrs oft hinderlich aus.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur Messung
der elektrischen Leitfähigkeit zu schaffen, die insbesondere für den Einsatz in
Verbindung mit anderen Meßgeräten geeignet ist und deren handhabung erhehlich erleichtert.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Rohr oder der Behälter
von mindestens einer an eine Wechselstromquelle anschließbaren Spule umgeben ist,
und daß die von den Elektroden abgehenden, zu einem Meßgerät führenden Leitungen
derart verlegt sind, daß sie zusammen mit der Flüssigkeit eine Spulenwindung bilden,
Bei einem derartigen Leitfähigkeitsmesser erzeugt die das Rohr oder den Behälter
umgebende Spule ein Magnetfeld, das wenigstens mit. einer Teilkomponente in Axialrichtung
des Rohres oder Behälters verläuft. Die zu den Elektroden führenden Leitungen bilden
zusammen mit der zwischen.den Elektroden vorhandenen Flüssigkeit eine einzige Spulenwindung,
die von einem Teil des von der Spule erzeugten Magnetflusses durchsetzt wird. Dieser
magnetischn Wechset fluß erzeugt in der so gebildeten Windung eine~Sparnung, die
von einem an die Leitungen angeschlossenen Meßgerät erfaßbar ist. Diese Spannung
stellt ein Maß für die Leitfähigkeit der Flüssigkeit dar. Bei diesen System wirkt
die das Rohr--mgebende, Spule als Primärspule, und die aus den I,eit.ungen, der
Elektrode.und der Flüssigkeit gebildete Spulenwindung bildet die Sekundärspule.
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Tn vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung sind die vom Meßgerät
abgehellden Leitungen in engem gegenseitigen Abst;and zueinander vom Meßgerät an
das llohr oder den Behälter herangeführt und von dort getrennt zu den an einander
gegenüberliegenden Bereichen des Rohres oder Behälters vorgesehenen Elektroden verlegt.
Die Leitungen sind vorteilhaft im Bereich zwischen Rohr bzw. Behälter und Meßgerät
verdrillt, um störende Induktivitäten auszuschalten.
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Für die Stromversorgung der das Rohr umgebenden Spule gibt es eine
Reihe vor Möglichkeiten. Die einfachste Möglichkeit besteht darin, die Spule unmittelbar
an eine WechselstromqueAle, beispielsweise das Versorgungsnetz, anzuschließen. Die
Erfindung bietet darüberhinaus aber eine vorzügliche Möglichkeit der Koppelung des
Leitfähigkeitsmessers mit einem induktiven Durchflußmesser. Induktive Durchfißnjessersind
bekannt und brauchen daher im Rahmen dieser Beschreibung nicht im einzelnen erläutert
zu erden.
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Eine detaillierte Beschreibung-findet sich beispielsweise in /ArM)
Archiv für technisches Messen, Blatt V, 1249-8 (Juli 1970) Seiten 145 bis 150. Bei
derartigen induktiven Durchflußmessern ist das von der Flüssigkeit durchströmte
Rohr im Luftspalt eines Elektromagneten angeordnet.. Die Pol schuhe des Elektromagneten
sind radial zum Rohr ausgerichtet und liegen einander gegenüber. Am Rohr sind ferner
zwei einander gegenUberliegende Elektroden angeordnet, die mit der Flüssigkeit in
Berührung stehen und deren Achse im rechten Winkel zur Achse des Magnetfeldes verläuft.
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Kommt der erfindungsgemäße Leitfähigkeitsmesser mit einem derartigen
induktiven Durchflußmesser zum Einsatz, so kann die Speisung der das Rohr umgebenden-
Spule des Leitfähigkeitsmessers dadurch erfolgen, daß auf den Kern des induktiveri
Durchflußmessers eine zusätzliche Sekundärspule gewickelt ist, deren Wicklungsenden
mit der Spule des Leitfähigkeitsmessers
verbunden sind. Der Durchflußme~ser
wird daher für die Stromversorgung des Leitfählgkeitsmessers benutzt.
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Weiterhin ist es möglich, auch die Elektroden des durch flußmessers
als Elektroden für die Leitfähigkeitsmessung zu verwenden. Die Elektroden brauchen
nämlich - in axia-1er Richtung - nicht unbedingt an der Stelle der Spule angeordnet
sein, sie können auch gegenüber der Spule geringfügig versetzt sein. Auf diese Weise
behindern sich die Polschuhe des Durchflußmessers und die Spule des Leitfähigkeitsmessers
räumlich nicht.
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Zwisch'en die SekundArspuledes Durchflußmessers und die das Rohr umgebende
Spule kann ein Abgleichwiderstand geschaltet sein.
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Unter gewissen Voraussetzungen ist es dann nämlich möglich und sinnvoll,
die Spule auch während der Durchtußmessung ohne Durchführung einer Leitfähigkeitsmessur.g
leicht zu erregen.
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Die das Rohr umgebende Spule kann mit schräg zur Polachse eines Durchflußmesser-Magneten
ausgerichteter Achse angeordnet sein, wobei ihre Wicklung Uber einen einstellbaren
Widerstand kurzgeschlossen ist. Hierdurch wird erreicht, daß die Spule von --einer
der Schrägstellung entsprechenden Teilkomponente des Magnetflusses durchsetzt wird,
so daß in ihr eine Spannung induziert wird. Bei einer derartigen Anordm:ng benötigt
man keine gesonderte Stromversorgung für die Spule des Leitfähigkeitsmessers. Auch,
hier können die für die LeitfShigkeitsmessung benutzten Elektroden Bestandteil des
induktiven Durchflußmessers sein. Für Durc-hflußmessung und Leitfähigkeitsmessung
werden dabei
die gleichen Elektroden verwandt.
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Die Erfindung wird im folgenden unter-Bezugnahme auf die FigurFn)an
einem AusfUhrungsbeispiel näher erläutert.
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Die einzige Figur'der Zeichnung zeigt die prinzipielle gegenseitige
Zuordnung der Teile des erfindungsgemaßen Leitfähigkeitsmessers an einem Rohr im
Schnitt.
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Das Rohr ist in der Zeichrflng mit 1 bezeichnet. Es besteht entweder
vollstäl,dig aus Kunststoff, Gummi oder einem anderen isolierenden Material oder
ist wenigstens an seiner Innenseite mit einem derartigen Material beschichtet. Das
hier im Querschnitt dargestellte Rohr ist von einer Spule 2 umgeben, die praktisch
um das Rohr herumgewickelt ist oder das Rohr mit geringem Abstand umgibt. Die Spulenenden
3, 4 können an eine Wechselspannung gelegt werden.
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Am Rohr 1 sind an zwei einander gegenüberliegenden Stellen metallische
Elektroden 5, 6 angebracht, die über Leitungen 7, 8 mit einem Meßinstrument verbindbar
sind. Die Leitungen 7, 8 verlaufen zunächst parallel oder verdrillt in engem Abstand
vom Meßinstrument zum Rohr 1 und laufen dann an der Rohrwand entlang bis zu jeweils
einer der Elektroden 5, 6. Die Drähte 7, 8 bilden zusammen mit der gestrichelt eingezeichneten
Verbindungslinie 9 zwischen den Elektroden 5, 6 eine die Fläche A einschließende,aus
einer einzigen Windung bestehende Wicklung.
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Der durch die Spule 2 fließende Strom erzeugt ein in Längs' richtung
des Rphres weisendes Magnetfeld, das u.a. auch die.
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Fläche A durchsetzt. Dieses.magnetische Wechselfeld erzeugt in der
von den Drähten 7, 8, aen Elektroden 5, 6 und der Flüssigkeit gebildeten Spulenwicklung
eine Spannung, die
als Sekundärsparniung an dem (nicht gezeichneten)
Meßinstrument ablesbar ist und einlaß für die Leitfähigkeit der Fltssigkeit darstellt.
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In Abweichung on dem dargestellten Ausführungsbeispiel kann die Versorgung
der Spule 2 auch dadurch erfolgen, daß aur die Polschuhe oder eine andere Stelle
des Kernes eines induktiven Durchflußmessers eine zusätzliche Sekundärspule gewickelt
ist,- deren Enden - ggf über einen Abgleichwiderstand - an die Wicklungsenden 3,
4 angeschlossen sind. Die Spule 2 ist dabei gegenüber den Elektroden 5, 6 in Axialrichtung
des Rohres 1 versetzt angeordnet, weil die Elektroden 5, 6 in Höhe der Polschuhe
positioniert sind und'gleichzeitig für die Durchflußmessung mitverwendet werden.
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Eine andere Alternative der Versorgung der Spule 2 besteht darin diese
Spule mit schräg zum Rohr weisender Achse so anzuordnen, daß sie von dem senkrecht
zum Rohr weisenden magnetischen Wechselfluß durchflossen wird.
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Auf diese Weise wird vom Durchflußmesser selbst der für die Leitfähigkeitsmessung
benötigte Strom in der Spule 2 induziert.-