DE2747479A1 - Einrichtung zur messung der standhoehe von elektrisch leitenden fluessigkeiten - Google Patents

Einrichtung zur messung der standhoehe von elektrisch leitenden fluessigkeiten

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DE2747479A1 DE19772747479 DE2747479A DE2747479A1 DE 2747479 A1 DE2747479 A1 DE 2747479A1 DE 19772747479 DE19772747479 DE 19772747479 DE 2747479 A DE2747479 A DE 2747479A DE 2747479 A1 DE2747479 A1 DE 2747479A1
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Description

  • Kernforschungsanlage Jülich
  • Gesellschaft mit beschränkter Haftung Einrichtung zur Messung der Standhöhe von elektrisch leitenden Flüssigkeiten Zusatz zu Patent ... (Patentanmeldung P 27 23 999.2-52) Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Messung der Standhöhe von elektrisch leitenden Flüssigkeiten mit in die Flüssigkeit eingetauchter, mit dieser in elektrisch leitender Verbindung stehender, einen elektrischen Widerstand bildender Elektrode, wobei die Elektrode über zwei von der Flüssigkeit elektrisch isolierte Leitungen mit einer nicht mit Erde in Verbindung stehenden Wechselstromquelle verbunden ist und Elektroden, Zuleitungen und Wechselstromquelle einen elektrischen Stromkreis bilden, und wobei eine Einrichtung zur Messung der als Maß für die Standhöhe dienenden Potentialdifferenz zwischen dem Potential der Flüssigkeit im Bereich außerhalb der die Elektrode umgebenden Streuströme und dem Potential einer Stelle im Stromkreis außerhalb der Elektrode vorgesehen ist, und wobei der Widerstand der Elektrode und die Wechselstromspannungsfrequenz so bemessen sind, daß einerseits der Widerstand der Elektrode und andererseits der kapazitive Blindwiderstand der, beispielsweise durch eine Gas- oder Oxidhaut hervorgerufenen, isolierenden Trennschicht auf der Oberfläche der Elektrode vernachlässigbar klein ist gegenüber dem Übergangswiderstand zwischen Elektrode und Flüssigkeit, nach Patent ... (Patentanmeldung P 27 23 999.2-52).
  • Meßeinrichtungen zur indirekten Ablesung der Standhöhe einer Flüssigkeit werden beispielsweise dann benötigt, wenn hoher Druck oder Unzugänglichkeit der Meßstelle keine unmittelbare Messung der Standhöhe zulassen. Neben mechanischen, akustischen, optischen und pneumatischen Verfahren sind auch elektrische Verfahren bekannt, die auf der Änderung einer Kapazität, eines Widerstandes oder des Verhältnisses zweier Widerstände beruhen. So ist beispielsweise aus der DT-PS 842 554 eine Meßeinrichtung bekannt, die aus drei, zwei davon in Reihe geschalteten, in die Flüssigkeit eingetauchten Elektroden besteht, und bei der die Meßgröße aus dem Verhältnis der Ubergangswiderstände zwischen den in Reihe geschalteten Elektroden gebildet wird. Die bei dieser bekannten Meßeinrichtung ermittelte Meßgröße weist jedoch hinsichtlich der zu ermittelnden Standhöhe der Flüssigkeit eine sehr starke Nichtlinearität auf. Zwar ist versucht worden, durch eine besondere geometrische Gestaltung der Elektrodenoberflächen eine Linearisierung zu erreichen, jedoch ist eine solche Maßnahme nicht in allen Einsatzfällen anwendbar. Auch ist aus der DT-PS 2 215 950 ein Verfahren bekannt geworden, das zum Ziel hat, die bei der aus der DT-PS 842 554 bekannten Einrichtung auftretende Nichtlinearität der Meßgröße zu beseitigen. Durch dieses bekannte Verfahren wird jedoch lediglich erreicht, daß aus der Messung einer absoluten Größe eine von der Speisespannung unabhängige Verhältnismessung wird. Die Nichtlinearität der Meßgröße wird dabei nicht vollständig beseitigt.
  • Aus der DT-PS 1 798 084 ist ferner eine Einrichtung bekannt, bei der das Streupotential gemessen wird, das sich an einer langgestreckten, in die Flüssigkeit getauchten Elektrode einstellt, die sich in geringem Abstand parallel zu einer von einem Gleichstrom durchflossenen Widerstandseleketrode in der Flüssigkeit befindet. Bei dieser Anordnung ist jedoch von Nachteil, daß der die Widerstandselektrode begleitende Streustrom die als Potentialfühler wirkende Tauchelektrode nur teilweise durchfließt, wodurch auch bei dieser bekannten Einrichtung die Meßgröße hinsichtlich der Standhöhe der Flüssigkeit eine Nichtlinearität aufweist. Außerdem kann bei der bekannten Einrichtung eine Kennlinienkrümmung, die aus der Stromlinienverdrängung an der Oberfläche der Flüssigkeit und aus dem Nebenschluß des Behälterbodens resultiert und die vom Verhältnis des Abstandes zur Länge der beiden Elektroden abhängt, nicht vermieden werden. Ferner bewirkt auch bei dieser bekannten Einrichtung die Anwendung von Gleichstrom, daß die Potentialschwelle zwischen der Elektrodenoberfläche und der Flüssigkeit einen unbekannten Wert aufweist, der zeitlich instabil ist.
  • Eine weitere Einrichtung zur Messung der Standhöhe einer Flüssigkeit ist aus der DT-AS 1 908 921 bekannt.
  • Sie besteht aus zwei koaxial ineinander angeordneten Elektroden, von denen die eine aus einem niederohmschen Metall und die andere aus einem hochohmschen Metall besteht. Dieser Anordnung liegt der Gedanke zugrunde, den Widerstand der einen Elektrode so hoch zu machen, daß die Flüssigkeit als Kurzschlußschieber wirkt. Bei dieser bekannten Einrichtung ist jedoch von Nachteil, daß Ungenauigkeiten, die durch Benetzung des ausgetauchten Teils der hochohmschen Elektrode auftreten, praktisch nicht zu vermeiden sind.
  • Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Einrichtung zur Messung der Standhöhe von elektrisch leitenden Flüssigkeiten der eingangs bezeichneten Art zu schaffen, die in ihrem konstruktiven Aufbau möglichst einfach ist und bei der eine weitgehende Linearität im Verhältnis zwischen Tauchtiefe des Meßfühlers, der Standhöhe der Flüssigkeit und der ermittelten Meßgröße erreicht wird, ohne daß eine komplizierte Elektrodenformgebung erforderlich wäre.
  • Diese Aufgabe wird gemäß der Hauptpatentanmeldung bei einer Einrichtung zur Messung der Standhöhe von elektrisch leitenden Flüssigkeiten mit in die Flüssigkeit eingetauchter, mit dieser in elektrisch leitender Verbindung stehender, einen elektrischen Widerstand bildender Elektrode dadurch gelöst, daß die Elektrode über zwei von der Flüssigkeit elektrisch isolierten Zuleitungen mit einer nicht mit Erde in Verbindung stehenden Wechselstromquelle verbunden ist, wobei Elektrode, Zuleitungen und Wechselstromquelle einen elektrischen Stromkreis bilden und daß eine Einrichtung zur Messung der als Maß für die Standhöhe dienenden Potentialdifferenz zwischen dem Potential der Flüssigkeit im Bereich außerhalb der die Elektrode umgebenden Streuströme und dem Potential einer Stelle im Stromkreis außerhalb der Elektrode vorgesehen ist, wobei der Widerstand der Elektrode und die Wechselspannungsfrequenz so bemessen sind, daß einerseits der Widerstand der Elektrode und andererseits der kapazitive Blindwiderstand der, beispielsweise durch eine Gas- oder Oxidhaut hervorgerufenen, isolierenden Trennschicht auf der Oberfläche der Elektrode vernachlässigbar klein ist gegenüber dem Übergangswiderstand zwischen Elektrode und Flüssigkeit.
  • Der Lösung gemäß der Hauptpatentanmeldung liegt die Überlegung zugrunde, daß das Potential in der Mitte des eingetauchten Teils der Elektrode dem Potential der Flüssigkeit außerhalb des Bereichs der den eingetauchten Teil der Elektrode umgebenden Streuströme entspricht, da bei hinreichend schlanker Elektrode die Streuströme exakt symmetrisch zur Mitte des eingetauchten Teils der Elektrode verlaufen. Die Potentialdifferenz zwischen dem Potential der Flüssigkeit - und damit dem Potential der Mitte des eingetauchten Teils der Elektrode - und dem Potential eines Punktes im Stromkreis außerhalb der Elektrode weist somit eine lineare Abhängigkeit von der Tauchtiefe der Elektrode auf. Dabei kann der Punkt im Stromkreis, an dem die Potentialdifferenz gegenüber dem Potential der Flüssigkeit abgegriffen wird, beispielsweise bei Verwendung eines Generators als Wechselstromquelle eine der Klemmen des Generators sein. In der Praxis wird die Wechselstromquelle zweckmäßig aus der Sekundärwicklung eines kapazitätsarmen Transformators bestehen, an dem das Potential abgegriffen wird. Für den Abgriff des Potentials der Flüssigkeit kann die Behälterwandung oder auch eine Hilfselektrode dienlich sein.
  • Für den Fall, daß die Flüssigkeit mit Erde in elektrisch leitender Verbindungsteht, dient die Erde als Bezugspotential.
  • Dadurch, daß die Frequenz des Wechselstroms so bemessen ist, daß der kapazitive Blindwiderstand der auf der Elektrode gegebenenfalls vorhandenen, beispielsweise aus einer Oxidschicht, Ölschicht oder Gasabscheidung bestehenden Trennschicht vernachlässigbar klein ist, wirkt die Trennschicht als dielektrischer Kurzschluß und beeinflußt somit den Meßwert - im Gegensatz zu den bekannten Verfahren, in denen Gleichstrom angewendet wird - nicht. Das ist im allgemeinen bei einer Frequenz der Wechselspannung oberhalb ca.
  • 5000 Hz der Fall.
  • Hiervon ausgehend besteht die Lösung der vorgenannten Aufgabe gemäß vorliegender Erfindung darin, daß die Trennschicht aus einem auf die Elektrode aufgebrachten, elektrischen Gleichstrom nicht leitenden Material besteht. Die vorliegende Erfindung geht dabei von der Erkenntnis aus, daß auch eine absichtlich aufgetragene elektrisch isolierende Schicht für hochfrequenten Wechselstrom - bis etwa 1 MHz - als dielektrischer Kurzschluß wirkt und somit ebenfalls den Meßwert nicht beeinflußt, wenn ihr kapazitiver Blindwiderstand gegenüber dem kapazitiven Blindwiderstand der Isolation der in die Flüssigkeit eingetauchten elektrisch isolierten Zuleitungen nur hinreichend klein gehalten wird.
  • Eine zweckmäßige Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß das Material der Trennschicht ein duroplastischer oder thermoplastischer Kunststoff ist, wie beispielsweise Polyperfluoräthylenpropylen, Phenolformaldehydharz, Furanharz, Melaminformaldehydharz, Anilinformaldehydharz, Polystyrol, Polymonochlortrifluoräthylen, Polytetrafluoräthylen, Polyvinylvinylidenchlorid, Polyvinylchlorid, Polyäthylen, Polyamid sowie Kunststoffe aus Naturstoffen.
  • Jedoch können selbstverständlich auch andere elektrisch isolierende Kunststoffe oder sonstige Materialien, wie beispielsweise keramische Materialien (Al203), Glasuren (SiO2)und Emaille zur Herstellung der Trennschicht eingesetzt werden. Dabei hat sich als zweckmäßig erwiesen, daß die Dicke der Trennschicht 0,01 bis 1 mm beträgt. Generell gilt jedoch, daß einer zunehmenden Dicke der elektrisch isolierenden Trennschicht und der damit verbundenen Erhöhung des Innenwiderstandes im Anzeigestromkreis durch eine Erhöhung des Eingangswiderstandes des Anzeigeverstärkers und/oder Verringerung der Zuleitungskapazität Rechnung zu tragen ist. Um außerdem die Linearität der Füllstandsanzeige auch bei Verwendung einer Elektrode mit einer absichtlich aufgetragenen Trennschicht zu gewährleisten, ist darauf zu achten, daß die Trennschicht eine gleichmäßige Dicke aufweist.
  • Als Einrichtung zur Messung der Potentialdifferenz kann ein auf die Frequenz des Wechselstroms abgestimmter Anzeigeverstärker, bestehend aus Wechselspannungsverstärker, Meßgleichrichter und Anzeigeinstrument oder ein Synchrongleichrichter verwendet werden, der die V-förmige Kennlinie in bekannter Weise in eine stetige umwandelt. Dabei hat sich als zweckmäßig erwiesen, daß für den Abgriff der Potentialdifferenz ein parallel zur Wechselstromquelle geschalteter Widerstand mit verstellbarem Mittelabgriff vorgesehen ist, wobei als Maßzahl für die Standhöhe der Flüssigkeit eine Spannung ermittelt wird, die sich von der Potentiadifferenz um einen durch die Einstellung des Mitelabgriffs vorgegebenen Betrag unterscheidet. Durch diese Maßnahme kann der Nullpunkt an den Skalenanfang des Meßgerätes geschoben werden.
  • Eine vorteilhafte Weiterausgestaltung der Einrichtung gemäß der Erfindung besteht ferner darin, daß eine Einrichtung zum automatischen Nullpunktsabgleich der Potentialdifferenz vorgesehen ist, wobei der Mittelabgriff mittels eines Stellmotors verstellt wird und der Stellweg ein Maß für die Potentialdifferenz und somit die Standhöhe ist. Diese Anordnung stellt eine den Nullpunkt selbst abgleichende Brückenschaltung dar.
  • Wie sich gezeigt hat, sind bei der Einrichtung gemäß der Erfindung unterschiedliche Ausführungsformen der Elektrode verwendbar. So kann es vorteihaft sein, wenn die zusammen mit der Elektrode in die Flüssigkeit getauchte Zuleitung von einem Rohr aus elektrisch isolierendem Material umgeben ist, an dem entlang die aus einem Widerstandsdraht bestehende Elektrode geführt ist. Eine weitere sehr zweckmäßige Ausführungsform der Elektrode kann beispielsweise darin bestehen, daß die Elektrode aus einem Rohr mit einem relativ zum Widerstand der Zuleitungen hohen, relativ zum Widerstand der Flüssigkeit niedrigen elektrischen Widerstand besteht, in dem ein als eine der Zuleitungen vorgesehener Metalldraht oder Metallstab gegenüber dem Rohr elektrisch isoliert angeordnet ist. Als Material für das Rohr kann beispielsweise Graphit oder auch, bei entsprechend dünnwandigem Rohr, ein medienbeständiges Metall vorgesehen werden.
  • Ferner besteht eine besonders vorteilhafte Ausführungsform der Elektrode darin, daß die Elektrode von einem mit Durchlaßöffnungen für die Flüssigkeit versehenen Schutzrohr umgeben ist, wobei der Abstand zwischen Schutzrohr und Elektrode so bemessen ist, daß sich das Schutzrohr außerhalb des Bereichs der Streuströme befindet. Das Schutzrohr kann dabei aus elektrisch leitendem Material bestehen und, außer daß es die Elektrode vor Beschädigung schützt, zugleich zur Erdung der Flüssigkeit dienen.
  • Für den Fall, daß die Einrichtung gemäß der Erfindung zur Messung der Standhöhe von schlecht leitenden Flüssigkeiten eingesetzt werden soll, ist ferner zweckmäßig, daß ein mit einem der Pole der Wechselspannungsquelle und mit Erde in Verbindung stehender Abgleichkondensator (auch Trimmer) vorgesehen ist. Dadurch ist auch bei schlecht leitenden Flüssigkeiten eine gute Nullpunktsschärfe gewährleistet.
  • Außerdem kann dadurch die zulässige Länge der Zuleitungen, die je nach Leitfähigkeit der Flüssigkeit bis zu 20 m beträgt, erweitert werden. Dabei wird die Zuleitung zweckmäßigerweise in Doppelschirmtechnik ausgeführt, wobei der innere Schirm an eine Bootstrap-Spannung, eine vom Verstärker gelieferte, der Verstärkereingangsspannung entsprechende Spannung, gelegt wird. Potential- und Stromzuleitungen sind dabei getrennt auszuführen, wie dies auch bei der Fernmessung von Widerständen gebräuchlich ist. Bei sehr gut leitenden Flüssigkeiten ist dagegen zu beachten, daß der Widerstandswert der Elektrode klein gegenüber dem Widerstandswert der Flüssigkeit bleibt. Auf diese Weise ist es möglich, die Einrichtung gemäß der Erfindung für Flüssigkeiten einzusetzen, deren elektrolytische Leitfähigkeit in einem Bereich liegt, der von der Leitfähigkeit von konzentrierten Säuren bis zur Leitfähigkeit von technisch reinem Wasser reicht.
  • Wie sich gezeigt hat, wird bei hinreichender Schlankheit der Elektrode eine genügende Linearität erzielt.
  • Es besteht jedoch auch die Möglichkeit, die Elektrode dick zu machen, wenn an dem in die Flüssigkeit hineinragenden Ende der Elektrode eine Isolierscheibe angebracht ist. Denn dadurch wird die an der Flüssigkeitsoberfläche entstehende Geometrieverzerrung durch eine genau entgegengesetzte Verzerrung am gegenüberliegenden Ende ausgeglichen und die Symmetrie im Verlauf der Streuströme wieder hergestellt.
  • Die Einrichtung gemäß der Erfindung ist auch dann einsetzbar, wenn es darum geht, die Standhöhe einer Flüssigkeit zu bestimmen, über der eine andere Flüssigkeit gelagert ist und die Trennfläche der beiden Flüssigkeiten zugleich der Flüssigkeitsspiegel der unteren Flüssigkeit ist. Auch ist der gleichzeitige Betrieb mehrerer in relativ geringem Abstand voneinander angeordneter Elektroden möglich, wenn nur dafür gesorgt ist, daß sich die Elektroden außerhalb des Bereichs der Streuströme anderer Elektroden befinden.
  • Anstelle der vorzugsweise vertikalen Lage der von oben in die Flüssigkeit eingetauchten Elektrode ist es auch möglich, die Elektrode in schräger Lage in die Flüssigkeit einzutauchen. Auch kann die Elektrode von unten durch den Behälterboden in die Flüssigkeit eingeführt sein.
  • Anhand einer schematischen Zeichnung werden Aufbau und Wirkungsweise von Ausführungsbeispielen der Einrichtung gemäß der Erfindung näher erläutert: Es zeigen Figur 1 die Anordnung einer Elektrode mit Einrichtung zur Messung der Potentialdifferenz Figur 2 die Anordnung nach Figur 1 mit Brückenschaltung zur Nullpunktseinstellung Figur 3 die Anordnung nach Figur 1 mit Einrichtung zur Messung der Potentialdifferenz mit automatischem Nullpunktsabgleich Figur 4 das elektrische Ersatzschaltbild des aus Elektrode, Zuleitungen und Wechselstromquelle bestehenden Stromkreises nach Figur 1 Figur 5 eine einfache Ausführungsform einer Elektrode Figur 6 eine Ausführungsform einer Elektrode nach Figur 5 mit Schutzrohr Figur 7 eine weitere Ausführungsform einer Elektrode Figur 8 die Ausführungsform einer Elektrode mit Isolierscheibe Figur 9 die Ausführungsform einer Elektrode mit aufgebrachter Trennschicht Wie aus Figur 1 zu entnehmen ist, besteht die Einrichtung zur Messung der Standhöhe einer Flüssigkeit aus einer Elektrode 1, die über Zuleitungen 2 mit einer Wechselstromquelle 3, einem Wechselstromgenerator, verbunden ist. Die Elektrode 1 ist in eine Flüssigkeit 4 getaucht, die sich in einem Behälter 5 aus elektrisch leitendem Material befindet. Im Bereich der Flüssigkeit 4 sind die Zuleitungen in einem Körper 6 aus elektrisch isolierendem Material geführt.
  • Zur Messung der Potentialdifferenz zwischen dem Potential der Behälterwandung - und damit dem Potential des Punktes P in der Mitte des eingetauchten Teils der Elektrode - und dem Potential einer der Klemmen des Wechselstromgenerators 3, ist ferner eine Meßeinrichtung 7, bestehend aus Wechselspannungsverstärker, Meßgleichrichter und Anzeigeinstrument vorgesehen. In Figur 2 ist zusätzlich für den Abgriff der Potentialdifferenz ein parallel zum Wechselstromgenerator 3 geschalteter Widerstand RN mit Mittelabgriff vorgesehen, der zur Nullpunktseinstellung dient. Die als Maßzahl für die Standhöhe der Flüssigkeit dienende Potentialdifferenz wird bei den in den Figuren 1 und 2 wiedergegebenen Anordnungen mittels des Anzeigeinstruments angegeben.
  • Bei der in Figur 3 dargestellten Ausführungsform der Einrichtung gemäß der Erfindung ist der Meßeinrichtung 7, bei der gegebenenfalls auf das Anzeigeninstrument verzichtet werden kann, ein Stellmotor 8 nachgeschaltet, über den der Mittelabgriff des Brückenwiderstandes RN automatisch auf die N.llpunktstellung eingestellt wird. Infolgedessen ist der Stellweg des Mittelabgriffs des Widerstandes I3 ein Maß für die Potentialdifferenz und somit die Standhöhe der Flüssigkeit.
  • In dem in Figur 4 wiedergegebenen Ersatzschaltbild, das der in Figur 1 dargestellten Anordnung entspricht, ist der Widerstand der Elektrode 1 als Teilwiderstände R1 bis R5 zerlegt dargestellt. Davon ist R1 der Widerstand des oberhalb der Flüssigkeit befindlichen Teilstücks der Elektrode, während das oberhalb des Punktes P befindliche, in die Flüssigkeit eingetauchte Teilstück der Elektrode 1 in die Widerstände R2 und R3 und das unterhalb des Punktes P befindliche Teilstück der Elektrode in die Widerstände R4 und R5 aufgeteilt ist. Die Ubergangswiderstände der einzelnen Teilstücke gegen die Flüssigkeit in einem Punkt X der Flüssigkeit außerhalb des Bereiches der Streuströme sind als Widerstände Ra bis Re dargestellt. Die Widerstände der Zuleitungen 2 sind Rh und Rr. Für den Fall, daß die Widerstände R1 bis R5 gegenüber den Übergangswiderständen vernachlässigbar klein sind, gilt, U =U =U R4 + +R5 R ZP ZX G R1 2 3 4 5 r wobei die die an den Klemmen des Wechselstromgenerators anliegende Spannung die die Spannung zwischen den Punkten P und X U ZX: die Spannung zwischen den Punkten Z und X Uzp: die Spannung zwischen den Punkten Z und P sind.
  • Da bei symmetrisch verteilten Streuströmen, beispielsweise bei einer schlanken, zylindrischen Elektrode mit einem gegenüber der Länge vernachlässigbar kleinen Durchmesser, praktisch Ra = R und Rb = e nd Rb = Rd ist, wird R stromlos und somit Upx = O bzw. U = Uzx. Die c PX PZ ZX mittels der Meßeinrichtung 6 gemessene Spannung weist daher eine lineare Abhängigkeit von der Tauchtiefe auf.
  • Bei der in Figur 5 dargestellten Ausführungsform der Elektrode 1 besteht diese aus einem einfachen Widerstandsdraht, der zugleich als Zuleitung 2 dient und zu diesem Zweck durch ein Isolierrohr 6 zentral durchgeführt ist. Der mit der Flüssigkeit in leitender Verbindung stehende Teil des Drahtes dient als Elektrode 1. Eine Ausführungsform der Elektrode gemäß Figur 5 mit zusätzlich die Elektrode 1 umhüllenden Schutzrohr 9 ist in Figur 6 dargestellt. Das mit öffnungen 10 versehene Schutzrohr ist dabei mittels eines Verbindungskörpers 11 am Isolierrohr 6 angebracht.
  • Bei der in Figur 7 dargestellten Ausführungsform der Elektrode 1 besteht diese aus einem schlecht leitenden Rohr aus Graphit oder aus einem dünnwandigen Edelstahlrohr, zum Beispiel austenitischer Chrom-Nickel-Stahl, in dem als Zuleitung 2 ein Metallstab, von dem Graphitrohr durch eine Isolierung 12 getrennt, angeordnet ist.
  • In Figur 8 ist eine Ausführungsform der Elektrode 1 dargestellt, deren Aufbau der in Figur 7 dargestellten Elektrode weitgehend entspricht, an deren in die Flüssigkeit ragendem Ende jedoch zusätzlich eine Isolierscheibe 13 angebracht ist. Diese Ausführungsform der Elektrode ist dann vorzusehen, wenn infolge des relativ zu deren Länge großen Durchmessers der Elektrode R < R würde. Da durch die Isolierscheibe 13 die e a Symmetrie des Verlaufs der Streuströme wieder hergestellt wird, ist somit bei Verwendung einer derartigen Isolierscheibe auch eine relativ dicke Elektrode verwendbar.
  • In Figur 9 ist eine Ausführungsform der Elektrode 1 dargestellt, deren Aufbau ebenfalls der in Figur 7 dargestellten Elektrode weitgehend entspricht, die jedoch durch eine dünne Trennschicht 14 aus elektrisch isolierendem Material umhüllt ist.
  • L e e r s e i t e

Claims (15)

  1. Kernforschungsanlage Jülich Gesellschaft mit beschränkter Haftung Patentansprüche Einrichtung zur Messung der Standhöhe von elektrisch leitenden Flüssigkeiten mit in die Flüssigkeit eingetauchter, mit dieser in elektrisch leitender Verbindung stehender, einen elektrischen Widerstand bildender Elektrode, wobei die Elektrode über zwei von der Flüssigkeit elektrisch isolierte Leitungen mit einer nicht mit Erde in Verbindung stehenden Wechselstromquelle verbunden ist und Elektroden, Zuleitungen und Wechselstromquelle einen elektrischen Stromkreis bilden, und wobei eine Einrichtung zur Messung der als Maß für die Standhöhe dienenden Potentialdifferenz zwischen dem Potential der Flüssigkeit im Bereich außerhalb der die Elektrode umgebenden Streuströme und dem Potential einer Stelle im Stromkreis außerhalb der Elektrode vorgesehen ist, und wobei der Widerstand der Elektrode und die Wechselstromspannungsfrequenz so bemessen sind, daß einerseits der Widerstand der Elektrode und andererseits der kapazitive Blindwiderstand der, beispielsweise durch eine Gas- oder Oxidhaut hervorgerufenen, isolierenden Trennschicht auf der Oberfläche der Elektrode vernachlässigbar klein ist gegenüber dem Ubergangswiderstand zwischen Elektrode und Flüssigkeit, nach Patent ... (Patentanmeldung P 27 23 999.2-52), d a -d ur c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Trennschicht (14) aus einem auf die Elektrode (1) aufgebrachten, elektrischen Gleichstrom nicht leitenden Material besteht.
  2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das Material der Trennschicht (14) ein duroplastischer oder thermoplastischer Kunststoff ist.
  3. 3. Einrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das Material der Trennschicht (14) ein keramisches Material wie A1203, ist.
  4. 4. Einrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das Material der Trennschicht (14) eine Glasur, wie SiO2, ist.
  5. 5. Einrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das Material der Trennschicht (14) Emaille ist.
  6. 6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der Trennschicht (14) 0,01 bis 1 mm beträgt.
  7. 7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß für den Abgriff der Potentialdifferenz ein parallel zur Wechselstromquelle geschalteter Widerstand (RN) mit verstellbarem Mittelabgriff vorgesehen ist, wobei als Maßzahl für die Standhöhe der Flüssigkeit eine Spannung ermittelt wird, die sich von der Potentialdifferenz um einen durch die Einstellung des Mittelabgriffs vorgegebenen Betrag unterscheidet.
  8. 8. Einrichtung nach Anspruch 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß eine Einrichtung zum automatischen Nullpunktsabgleich der Potentialdifferenz vorgesehen ist, wobei der Mittelabgriff mittels eines Stellmotors (8) verstellt wird und der Stellweg ein Maß für die Potentialdifferenz und somit die Standhöhe ist.
  9. 9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die zusammen mit der Elektrode (1) in die Flüssigkeit getauchte Zuleitung (2) von einem Rohr (6) aus elektrisch isolierendem Material umgeben ist, an dem entlang die aus einem Widerstandsdraht bestehende Elektrode geführt ist.
  10. 10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekenn zeichnet, daß die Elektrode (1) aus einem Rohr mit einem relativ zum Widerstand der Zuleitungen (2) hohen, relativ zum Widerstand der Flüssigkeit niedrigen elektrischen Widerstand besteht, in dem ein als eine der Zuleitungen (2) vorgesehener Metalldraht oder Metallstab gegenüber dem Rohr elektrisch isoliert angeordnet ist.
  11. 11. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Elektrode (1) von einem mit Durchlaßöffnungen (10) für die Flüssigkeit versehenen Schutzrohr (9) umgeben ist, wobei der Abstand zwischen Schutzrohr und Elektrode (1) so bemessen ist, daß sich das Schutzrohr außerhalb des Bereichs der Streuströme befindet.
  12. 12. Einrichtung nach Anspruch 11, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das Schutzrohr (9) aus elektrisch leitendem Material besteht.
  13. 13. Einrichtung nach Anspruch 12, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das Schutzrohr (9) mit Erde verbunden ist.
  14. 14. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h -n e t , daß ein mit einem der Pole der Wechselspannungsquelle (3) und mit Erde in Verbindung stehender Abgleichskondesator vorgesehen ist.
  15. 15. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche , d a d u r c h g e k e n n z e i c h -n e t , daß an dem in die Flüssigkeit hineinragenden Ende der Elektrode (1) eine Isolierscheibe (13) angebracht ist.
DE19772747479 1977-05-27 1977-10-22 Einrichtung zum elektrischen Messen der Standhöhe von elektrisch leitenden Flüssigkeiten Expired DE2747479C2 (de)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2516822A1 (fr) * 1981-11-23 1983-05-27 Wieland Werke Ag Procede et dispositif de regulation de la hauteur du niveau de coulee dans des coquilles de coulee continue

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DE842554C (de) * 1951-04-18 1952-06-30 Elektrophysik Bonn Dr Stephan Standhoehenmessgeraet
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DE2215950C (de) * 1972-04-01 1973-09-06 Gustav F. Gerdts Kg, 2800 Bremen Verfahren zum Messen eines Flüssigkeitsstandes nach dem Leitfähigkeitsprinzip

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