DE2843246A1 - Messverfahren und messvorrichtung zum erfassen elektrisch leitender fluessigkeitstropfen - Google Patents

Description

• Beschreibung
• Die Erfindung betrifft ein Meßverfahren und eine Meßvorrichtung zum Erfassen von in einem elektrisch nichtleitenden, strömenden Medium enthaltenen elektrisch leitenden Flüssigkeitstropfen.
• Zur Ermittlung elektrisch leitender Flüssigkeitsanteile in elektrisch nichtleitender Flüssigkeit ist es bekannt, dicht benachbarte Elektroden zu verwenden, zwischen denen der zu ermittelnde Flüssigkeitsanteil eine elektrisch leitende Verbindung herstellt und auf diese Weise zur Signalgabe führt. Dieses Meßprinzip ist allerdings nur bei größeren zusammenhängenden Flüssigkeitsvorkommen praktikabel. Bestimmt wird das feststellbare Mindestflüssigkeitsvolumen durch den kleinsten baulich realisierbaren Abstand zwischen den gegeneinander isoliert zu halternden Elektroden. Kleinste Tröpfchen, wie sie z. G. als Feuchtigkeit in gesättigtem Wasserdampf enthalten sind, lassen sich nicht mehr ermitteln. Darüber hinaus wird das Meßergebnis bei dem bekannten Verfahren in starkem Maße durch die Strömungsgeschwindigkeit des Mediums sowie dessen elektrische Leitfähigkeit beeinflußt.
• Vorgeschlagen wurden ferner bereits kapazitive Sonden zur Messung von Dampffeuchtigkeit anhand der Dielektrizitätskonstante.
• Diese Geräte sind jedoch zur Feststellung eines geringen Feuchtigkeitsgehaltes ungeeignet. Gegenüber dem relativ hohen, durch den Dampf gegebenen Grundpegel des Meßwertes ergeben wenige im Dampf enthaltene Flüssigkeitströpfchen nur eine prozentual sehr kleine Meßwertänderung, die zudem noch durch Störeinflüsse überlagert sein kann. Ein zuverlässiges Meßergebnis ist daher nicht erzielbar.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Meßverfahren sowie eine Meßvorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, welche geeignet ist, selbst wenige und kleinste Flüssigkeitströpfchen erfassen zu können. Hierbei soll der Meßwert von der Strömungsgeschwindigkeit und von Schwankungen in der elektrischen Leitfähigkeit der zu ermittelnden Flüssigkeitstropfen weitestgehend unbeeinträchtigt sein.
• Ein solches Meßverfahren ist durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Erfindungsmerkmale charakterisiert.
• Bei diesem Meßverfahren wird die Eigenschaft dereiektrisch leitenden Tropfen genutzt, sich bei BerUhrung mit einem elektrischen Potential diesem entsprechend statisch aufzuladen bzw. zu entladen. Hierdurch wird zwischen den beiden Elektroden entsprechend der Größe und Anzahl der sie beaufschlagenden Tropfen eine elektrische Ladungsmenge transportiert, ohne daß ein gleichzeitiger elektrischer Kontakt der beiden Elektroden durch die Tropfen erfolgt. Mithin kann der Abstand zwischen den beiden Elektroden in fertigungsgünstig realisierbaren Grbßenanordnungen gewählt werden, und dennoch lassen sich auch kleinste elektrisch leitende Tropfen im strömenden Medium ermitteln. Es hat sich überdies gezeigt, daß Schwankungen der Strömungsgeschwindigkeit und der elektrischen LEitfähigkeit der Tropfen keine Verfälschung des Meßergebnisses verursachen.
• Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung des Meßverfahrens hat der Anspruch 2 zum Gegenstand. Danach wird die durch die Tropfen transportierte elektrische Ladungsmenge in Form des zwischen den Elektroden fließenden Ausgleichstromes gemessen.
• Eine bevorzugte Meßvorrichtung zur uurchführung des Meßverfahrens gibt der Anspruch 3 an. Durch die Gestaltung der Elektrode als Sieb wird in einfachster Weise der gesamte Querschnitt des vom Medium durchströmten Durchflußkanals überwacht.
• Die Weiterbildung gemäß Anspruch 4 bietet den Vorteil, relativ weitmaschige Siebkörper mit entsprechend niedrigem Strömungswiderstand verwenden und trotzdem selbst kleinste Tröpfchen erfassen zu können.
• Die Merkmale des Anspruchs 5 beugen bei gasförmigem Strömungsmedium in besonders einfacher Weise einer elektrisch leitenden Verbindung zwischen den beiden Elektroden vor, die in speziellen Fällen durch auf der Wand des Durchflußkanals entlanglaufende Flüssigkeitstropfen verursacht werden könnte. Weitere Ausgestaltungen hierzu geben die Ansprüche 6 und 7 an.
• In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Meßvorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Meßverfahrens dargestellt.
• Im Durchflußkanal 1 eines Gehäuses 2 sind quer und,in Strömungsrichtung 3 gesehen, mit Abstand hintereinander zwei Siebelektroden 4, 5 angeordnet. Vor, zwischen und hinter diesen beiden weist die Wand des Durchflußkanals 1 je einen umlaufenden Abscheideringraum 6, 7, 8 auf, welche mit Kondensatableitern 9, 10 verbunden sind.
• Jede der beiden Siebelektroden 4, 5 besteht aus mehreren elektrisch-leitend miteinander verbundenen, scheibenförmigen Siebkörpern 11 bzw. 12. Die Durchlaßöffnungen 13 dieser Siebkörper sind innerhalb der Siebelektroden 4, 5 jeweils zueinander seitlich versetzt. Die in Strömungsrichtung 3 gesehen erste Siebelektrode 4 ist mit dem Gehäuse 2 elektrisch leitend verbunden, während die andere, eine Haltebuchse 14 aufweisende Siebelektrode 5 durch Isolationskörper 15, 16 gegen das Gehäuse 2 und somit auch gegen die erste Siebelektrode 4 elektrisch isoliert ist.
• Das Gehäuse 2 und mit ihm die Siebelektrode 4 sind an das Massepotential einer Gleichspannung-Speisequelle 17 angeschlossen, während die zweite Siebelektrode 5 mit dem anderen Pol der Speisequelle 17 in Verbindung steht. In den Stromkreis zwischen Speisequelle 17 und Siebelektroden 4, 5 ist ein Strommesser 18 eingeschaltet.
• Durchströmt das zu überwachende, elektrisch leitendeFlüssigkeitströpfchen enthaltendeMedium - insbesondere auf seinen Feuchtigkeitsgehalt zu untersuchender, gesättigter Wasserdampf - den Durchflußkanal 1, so beaufschlagt es zunächst die Siebelektrode 4.
• Infolge der seitlichen Versetzung der Durchlaßöffnungen 13 der Siebkörper 11 ist gewährleistet, daß sämtliche Flüssigkeitströpfchen zumindest mit einem der Siebkörper 11 der Siebelektrode 4 in Berührung kommen und dabei eine derem elektrischen Potential entsprechende statische Ladung annehmen. Auf ihrem weiteren Strömungsweg beaufschlagen die Flüssigkeitströpfchen dann anschließend die Siebkörper 12 der Siebelektrode 5 und laden sich daran entsprechend derem elektrischen Potential statisch auf. Auf diese Weise wird durch die im elektrisch nichtleitenden Medium enthaltenen elektrisch leitenden Tröpfchen eine bestimmte elektrische Ladungsmenge transportiert. Hierdurch fließt über die Speisequelle 17 ein entsprechender Ausgleichstrom zwischen den beiden Siebelektroden 4, 5, welcher vom Strommesser 18 angezeigt wird und ein Maß für die im Mediumstrom enthaltenen Flüssigkeitstropfen ist.
• Durch die Abscheideringräume 6, 7, 8 und die Kondensatableiter 9, 10 werden eventuelle auf der Wand des Durchflußkanals 1 entlanglaufende Flüssigkeitstropfen abgeführt. Hiermit ist zuverlässig vermieden, daß eine ungewollte elektrisch leitende, das Meßergebnis verfälschende Verbindung zwischen den Siebelektroden 4, 5 entstehen kann.

Claims (7)

1. Meßverfahren und Meßvorrichtung zum Erfassen elektrisch leitender Flüssigkeitstropfen Patentansprüche 1. Meßverfahren zum Erfassen von in einem elektrisch nichtleitenden, strömenden Medium enthaltenen elektrisch leitenden Flüssigkeitstropfen, da du r c h g e k e n n z ei c h -n e t , daß a) das strömende Medium zunächst eine auf einem elektrischen Potential gehaltene erste Elektrode (4) beaufschlagt, wobei die Flüssigkeitstropfen im Medium sich diesem Potential in ihrer statischen Ladung angleichen; b) das strömende Medium danach eine gegenüber der ersten (4) ein anderes elektrisches Potential besitzende zweite Elektrode (5) beaufschlagt, an der sich die Flüssigkeitstropfen dem Potential entsprechend statisch auf-oder entladen; c) die auf diese Weise zwischen den beiden Elektroden (4, 5) transportierte elektrische Ladungsmenge gemessen wird.
2. 2. Meßverfahren 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 a) die beiden Elektroden (4, 5) an eine gemeinsame Gleichspannungs-Speisequelle (17) angeschlossen sind; b) der über die Speisequelle (17) zwischen den beiden Elektroden (4, 5) ggf. fließende Susgleichsstrom gemessen wird.
3. 3. Meßvorrichtung zur Durchführung des Meßverfahrens nach einem oder beiden der Ansprüche 1 und 2, g e k e n n z e i c h -n e t d u r c h folgende Merkmale: a) im Durchflußkanal (1) des Vorrichtungsgehäuses (2) sind, in Strömungsrichtung (3) gesehen, zwei Elektroden (4, 5) hintereinander angeordnet, von denen zumindest eine (5) gegen das Vorrichtungsgehäuse (2) isoliert ist; b) zumindest die gegen das Worrichtungsgehäuse (2) isolierte Elektrode ist als quer im Durchflußkanal (1) angeordnete Siebelektrode (5) ausgebildet.
4. 4. Meßvorrichtung nach Anspruch 3, d a d u r c h g e -k e n n z e 1 c h n e t , daß a) die Siebelektrode(n) (4, 5) aus einer Gruppe von in Strömungsrichtung (3) aufeinanderfolgenden Siebkörpern(11 bzw. 12) bestehen; b) die Durchlaßöffnungen (13) der Siebkörper (11 bzw. 12) seitlich gegeneinander versetzt sind.
5. 5. Meßvorrichtung nach einem oder mehreren 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 im Bereich der beiden Elektroden (4, 5) ein oder mehrere Flüssigkeitsabscheider (6, 7, 8) für auf der Kanalwand entlangfließende Flüssigkeit vorgesehen ist/sind.
6. 6. Meßvorrichtung nach Anspruch 5, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß der Flüssigkeitsabscheider aus einem in der Wand des Durchflußkanals (1) umlaufenden Abscheideringraum (6, 7, 8) besteht.
7. 7. Meßvorrichtung nach Anspruch 6, d a d u r c h g e -k e n n z ei c h ne t , daß der Abscheideringraum (6, 7, 8) mit einem Kondensatsammler und/oder -ableiter (9, 10) verbunden ist.