DE3431443A1 - Method and device for early detection of electrically conductive precipitates inside a container, pipeline system or the like - Google Patents
Method and device for early detection of electrically conductive precipitates inside a container, pipeline system or the likeInfo
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Abstract
Description
Verfahren und Vorrichtung zur Früherkennung von elektrisch leitenden Niederschlägen im Inneren eines Behälters, Rohrleitungssystems oder dergleichen Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff des ersten Anspruchs und eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens sowie einen zu dieser Vorrichtung gehörenden Meßfühler. Behälter und Rohrleitungssysteme, insbesondere solche, die mit Gasen gefüllt sind, werden häufig zur überwachung der Vorgänge im Inneren oder bei Versuchen mit einer elektrischen Instrumentierung versehen. Sehr häufig sind auch elektrische Heizsysteme, wie z. B. Heizstäbe oder Heizwendeln, vorgesehen. Die Funktion dieser elektrischen Einbauten kann durch elektrisch leitende Niederschläge im Inneren gestört oder beeinträchtigt werden. Als elektrisch leitende Niederschläge kommen z. B. Rußteilchen (Kohlenstoff), Feuchtigkeit oder metallische Niederschläge in Betracht.Method and device for the early detection of electrically conductive Precipitation inside a container, pipeline system or the like The present invention relates to a method according to the preamble of the first Claim and a device for performing this method as well as one to sensor belonging to this device. Containers and pipeline systems, in particular those that are filled with gases are often used to monitor the processes in the Provide electrical instrumentation inside or during experiments. very electrical heating systems, such as B. heating rods or heating coils, intended. The function of these electrical fixtures can be performed by electrically conductive Precipitation inside are disturbed or impaired. As electrically conductive Precipitations come e.g. B. Soot particles (carbon), moisture or metallic Precipitation in consideration.
Solche Niederschläge verfälschen manchmal die Meßwerte von im Inneren angebrachten Systemen oder sie führen zum Ausfall elektrischer Einrichtungen, wobei die Ursache dieser Störungen nicht immer sofort und eindeutig erkennbar ist.Such precipitation sometimes falsifies the readings from inside attached systems or they lead to the failure of electrical equipment, whereby the cause of these malfunctions is not always immediately and clearly identifiable.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Früherkennung von elektrisch leitenden Niederschlägen noch bevor Beeinträchtigungen uer anderen Einbauten festzustellen sind und eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.The object of the present invention is a method for early detection of electrically conductive precipitates even before they are harmful to others Internals are to be determined and a device for implementation this Procedure.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Verfahren nach dem ersten Anspruch vorgeschlagen. Dazu werden zwei offen im Inneren des Behälters bzw. Rohrleitungssystems oder dergleichen angeordnete, von einander isolierte Elektroden mit einer elektrischen Spannung beaufschlagt.A method according to the first claim is used to solve this problem suggested. For this purpose, two are open inside the container or pipeline system or the like arranged, mutually insulated electrodes with an electrical Voltage applied.
Die Spannung und/oder der zwischen diesen Elektroden fließende Strom wird gemessen, wobei Stromerhöhungen bzw. Zusammenbrüche der Spannung durch sogenannte "elektrische Überschläge" gemessen und registriert oder angezeigt werden. Der Abstand der Elektroden und die Spannung, mit der diese beaufschlagt werden, sind so aufeinander abgestimmt, daß ohne elektrisch leitenden Niederschlag zwischen den Elektroden praktisch kein Strom fließt und keine Uberschläge stattfinden. Durch Erhöhen der Spannung können natürlich überschläge erzielt werden, wodurch sich die prinzipielle Funktionstüchtigkeit der Anordnung testen läßt. Die Höhe der Spannung, bei der überschläge auftreten, bzw. der Strom, der bei einer bestimmten Spannung zwischen den Elektroden fließt, sind Maße für die elektrische Leitfähigkeit zwischen den Elektroden.The voltage and / or the current flowing between these electrodes is measured, whereby current increases or collapses of the voltage by so-called "Electrical flashovers" can be measured and registered or displayed. The distance the electrodes and the voltage with which they are applied are so on top of each other matched that practically without electrically conductive deposit between the electrodes no current flows and no flashovers take place. By increasing the tension flashovers can of course be achieved, which increases the basic functionality the arrangement can be tested. The level of voltage at which flashovers occur or the current that flows between the electrodes at a certain voltage, are measures of the electrical conductivity between the electrodes.
Im Anspruch 2 wird eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens beschrieben. Dazu sind im Inneren des Behälters bzw. Rohrleitungssystems oder dergleichen zwei Elektroden offen auf einer elektrisch isolierenden Struktur mit Abstand voneinander angeordnet. Die Elektroden sind mittels nach außen geführter Zuleitungen mit einer elektrischen Spannung beaEschla.,bar, wobei ggf., wenn eine Elektrode im Inneren mit Masse verbunden werden kann, nur eine Zuleitung nach außen geführt sein muß.In claim 2 an apparatus for performing the invention Procedure described. These are inside the container or pipeline system or the like two electrodes open on an electrically insulating structure arranged at a distance from each other. The electrodes are led outwards by means of Supply lines with an electrical voltage., Bar, whereby if necessary, if a Electrode inside can be connected to ground, only one Supply line must be led to the outside.
Fernerhin sind eine an die Elektroden anschließbare Spannungsquelle und Mittel zum Messen von Strom und/ oder Spannung vorhanden. Natürlich ist es besonders sinnvoll, als elektrisch isolierende Struktur gerade das Material zu verwenden, welches auch bei den anderen elektrischen Einbauten in dem System zur Isolierung verwendet wird, um möglichst gleiche Bedingungen für ein Absetzen evtl. Niederschläge zu schaffen. Möglicherweise ist es auch sinnvoll, die Elektroden immer nur dann unter Spannung zu setzen, wenn auch Spannungen an den anderen elektrischen Einbauten anliegen, um mögliche Beeinflussungen der Niederschläge durch elektrostatische Effekte zu eliminieren.Furthermore, there is a voltage source that can be connected to the electrodes and means for measuring current and / or voltage are present. Of course it's special makes sense to use the material as the electrically insulating structure, which also applies to the other electrical components in the insulation system is used to ensure the same conditions as possible for settling any precipitation to accomplish. It may also make sense to only keep the electrodes on to be energized, even if there is voltage on the other electrical installations concern about possible influences on the precipitation by electrostatic effects to eliminate.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird im Ansprch 3 vorgeschlagen, daß die Zuleitungen zu den Elektroden zumindest stückweise aus mineralisolierten Metallmantelleitern bestehen, die druckdicht durch die Behälterwandung geführt sind. Diese Ausgestaltung ist besonders für Systeme, die auf hohem Temperaturniveau betrieben werden und/oder unter hohem Druck stehen, von Bedeutung. Mit Metallmantelleitern kann auch im Temperaturbereich von beispielweise 1.0000 C gearbeitet werden, wobei die Technik der druckdichten Durchführung durch die Behälterwandung schon aus der Verwendung von Thermoelementen für ähnliche Anwendungen hinreichend bekannt ist.In a further embodiment of the invention it is proposed in claim 3, that the leads to the electrodes are at least partially mineral-insulated There are metal sheathed ladders that are guided through the container wall in a pressure-tight manner. This configuration is particularly useful for systems that operate at a high temperature level and / or are under high pressure. With metal sheathed ladders can also be used in the temperature range of, for example, 1.0000 C, whereby the technology of pressure-tight implementation through the container wall already from the Use of thermocouples for similar applications is well known.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird im Anspruch 4 vorgeschlagen, daß die elektrische Spannungsquelle eine regelbare Spannungsquelle ist mit einem Bereich von 0 - 10 KV, voizugsweise für einfachere Anwendungen 0-1 KV.In a further embodiment of the invention, it is proposed in claim 4, that the electrical voltage source is a controllable voltage source with a Range from 0 - 10 KV, preferably 0-1 KV for simpler applications.
Die Wahl einer geeigneten Betriebsspannung hängt von dem verwendeten Medium in dem Behälter bzw. Rohrleitungs- system und von anderen Parametern ab. Im allgemeinen eignet sich für eine kontinuierliche überwachung eine Spannung von einigen hundert Volt.The choice of a suitable operating voltage depends on the one used Medium in the container or pipeline system and from others Parameters. In general, one is suitable for continuous monitoring Voltage of a few hundred volts.
Weiterhin wird im Anspruch 5 vorgeschlagen, daß die Mittel zum Messen von Spannung und/oder Strom mit einer Auswerteelektronik verbunden sind, welche Änderungen, insbesondere Überschläge, anzeigt oder Zustandswerte angibt. Prinzipiell genügen die Meßwerte von Spannung und/oder Strom als Information über elektrisch leitende Niederschläge. Da jedoch nicht davon ausgegangen werden kann, daß überwachungspersonal ständig die Meßgeräte im Auge behält, ist es sinnvoll, die Meßwerte in einer Auswerteelektronik zu registrieren, wobei insbesondere Änderungen angezeigt werden oder einen Alarm auslösen.It is also proposed in claim 5 that the means for measuring of voltage and / or current are connected to evaluation electronics, which Displays changes, in particular rollover, or specifies status values. In principle the measured values of voltage and / or current suffice as information about electrical conductive precipitation. However, since it cannot be assumed that surveillance personnel constantly keeps an eye on the measuring devices, it makes sense to record the measured values in an electronic evaluation system to register, with particular changes being displayed or an alarm trigger.
Eine solche Auswertung läßt sich z. B. durch einfaches Differenzieren der Meßwerte und weiteres Verarbeiten mit bekannten logischen Schaltkreisen erreichen. Überschläge der elektrischen Spannung liefern beim Differenzieren extrem hohe Signale, die beispielsweise durch Überschreiten eines vorgegebenen Schwellwertes erkannt und angezeigt werden können. Es besteht auch die Möglichkeit solche überschläge zu zählen oder den Zeitpunkt des ersten Uberschlages anzuzeigen.Such an evaluation can be z. B. by simply differentiating of measured values and further processing with known logic circuits. Electrical voltage flashovers produce extremely high signals when differentiating, which are recognized, for example, by exceeding a predetermined threshold value and can be displayed. There is also the possibility of such flashovers to count or to indicate the time of the first rollover.
Im Anspruch 6 und den folgenden Ansprüchen wird ein zu der Vorrichtung gehöriger besonders gestalteter Meßfühler mit zwei Elektroden beschrieben. Dieser Fühler ist das Kernstück der Vorrichtung, wobei sich die Wahl der Materialien, wie oben gesagt, auch nach den anderen Einbauten in dem System richten sollte. Gemäß Anspruch 6 ist der Fühler aus einer keramischen Grundstruktur aufgebaut, a«>L der die Elektroden offen und aufliegend befestigt sind, wobei der kleinste Abstand der Elektroden so bemessen ist, daß bei Betriebsspannungen im oberen Einstellbereich der Spannungsquelle ohne elektrisch leitenden Niederschlag zwischen den Elektroden gerade noch Überschläge stattfinden. Ein bevorzugter Abstand der Elektroden beträgt etwa 4 mm. Die angegebene Bemessung des Abstandes ermöglicht, daß die Funktionsfähigkeit der Vorrichtung durch Erhöhen der Spannung und dabei stattfindende Uberschläge getestet werden kann, während bei einer niedrigeren eingestellten Betriebsspannung die kontinuierliche Überwachung möglich ist.In claim 6 and the following claims a to the device associated specially designed probe with two electrodes described. This Feeler is the core of the device, whereby the choice of materials, such as said above, should also be based on the other built-in components in the system. According to According to claim 6, the sensor is made up of a ceramic basic structure, a «> L which the electrodes are attached open and lying on top, with the smallest distance of the electrodes is dimensioned so that at operating voltages in the upper Setting range of the voltage source without electrically conductive precipitation between flashovers are just about to take place at the electrodes. A preferred distance of the Electrodes is about 4 mm. The specified dimensioning of the distance enables that the functionality of the device by increasing the voltage and thereby any flashovers taking place can be tested while at a lower set Operating voltage continuous monitoring is possible.
In spezieller Ausgestaltung der Erfindung wird im Anspruch 7 vorgeschlagen, daß die Elektroden oben auf einer etwa waagerechtliegenden Grundstruktur befestigt sind. Natürlich hängt die Lage, in der der Meßfühler eingebaut werden sollte, ebenfalls von den übrigen Einbauten ab. Will man jedoch Niederschläge besonders frühzeitig feststellen, so sollte man den Fühler etwa waagerecht montieren, da dies im allgemeinen Niederschläge begünstigt. Weitere Faktoren spielen für den Einbauort eine Rolle, beispie]sweise sollte der Fühler bei geeigneten Temperaturen gehalten werden, da für elektrisch leitende Niederschläge auch die Temperatur von Bedeutung ist.In a special embodiment of the invention, it is proposed in claim 7, that the electrodes are fastened on top of an approximately horizontal basic structure are. Of course, the location in which the probe should be installed also depends from the other internals. However, if you want precipitation especially early determine, the sensor should be mounted approximately horizontally, as this is generally the case Precipitation favors. Other factors play a role for the installation location, For example, the sensor should be kept at suitable temperatures because for electrically conductive precipitation, the temperature is also important.
Im Anspruch 8 wird weiterhin vorgeschlagen, daß die eine Zuleitung des Fühlers, welche mit Masse verbunden ist, so ausgestaltet ist, daß sie den ganzen Fühler aus Grundstruktur und Elektroden trägt. Dies erleichtert den Einbau, da nur noch die eine Zuleitung im Inneren des Behälters oder der Struktur festgeschweißt werden muß.In claim 8 it is also proposed that the one supply line of the sensor, which is connected to ground, is designed so that it covers the whole Sensor from the basic structure and electrodes carries. This makes installation easier because only nor welded the one supply line inside the container or the structure must become.
Im Anspruch 9 wird für Anwendungen im hohen Temperatarbereich vorgeschlagen, daß die Elektroden, Zuleitungen und Grundstruktur aus hochtemperaturfesten Materialien bestehen. Dazu sollte die Grundstruktur aus keramischem Material sein, die Zuleitungen aus Metallmantelleitern bestehen und die Elektroden aus einer geeigneten Legierung, z. B. einer Nickelbasislegierung oder aber in extremen Fällen auch aus Platin.In claim 9 it is proposed for applications in the high temperature range, that the electrodes, leads and basic structure made of high temperature resistant Materials exist. For this purpose, the basic structure should be made of ceramic material, the supply lines consist of metal sheathed conductors and the electrodes of a suitable one Alloy, e.g. B. a nickel-based alloy or in extreme cases Platinum.
In spezieller Ausgestaltung der Erfindung wird weiterhin im Anspruch 10 vorgeschlagen, daß eine oder beide Elektroden im Bereich ihres kürzesten Abstandes abgeschrägt oder abgerundet sind. Durch Abschrägen bzw. Abrunden läßt sich der Verlauf der elektrischen Feldern zwischen den Elektroden beeinflussen, wobei bekanntermaßen die elektrische Feldstärke vom Krümmungsradius der Elektrodenenden abhängt. Durch geeignete Formen der Elektroden läßt sich daher die Überschl«pspannung beeinflussen.In a special embodiment of the invention is also in the claim 10 suggested that one or both electrodes in the region of their shortest distance beveled or rounded. The course can be made by chamfering or rounding off affect the electric fields between the electrodes, being known the electric field strength depends on the radius of curvature of the electrode ends. By Suitable shapes of the electrodes can therefore influence the flashover voltage.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung mit seinen erfindungswesentlichen Teilen ist in der Zeichnung dargestellt und zwar zeigen Fig. 1 schematisch den prinzipiellen Aufbau der Meßanordnung und Fig. 2 bzw. 3 ein Ausführungsbeispiel für einen erfindungsgemäßen Meßfühler im Schnitt bzw. von oben gesehen.An embodiment of the invention with its essential to the invention Parts are shown in the drawing, namely Fig. 1 shows schematically the principal Structure of the measuring arrangement and FIGS. 2 and 3, respectively, show an exemplary embodiment for one according to the invention Sensor in section or seen from above.
Fig. 1 zeigt schematisch einen Behälter 1, in dessen Innerem ein erfindungsgemäßer Meßfühler 2 angeordnet ist. Mittels einer Spannungsquelle 3 und Zuleitungen 4, 5 kann der Meßfühler 2 mit einer Spannung beaufschlagt werden. Ein Spannungsmeßgerät 6 und ein Strommeßgerät 7 geben dabei die jeweiligen Werte von Spannung und Strom an, wobei diese Meßgeräte über Zuleitungen 8, 9 mit einer Auswerteelektronik 10 verbunden sind, welche Veränderungen und/oder Meßwerte anzeigt 11 bzw. bei elektrischen Uberschlagen ein Alarmsignal, z. B. in Form einer Lampe 12 auslöst. Im Falle der Verwendung eines metallischen Behälters kann ein Pol der Spannungsquelle mit dem Behälter, das heißt mit Masse verbunden werden.Fig. 1 shows schematically a container 1, inside which a container according to the invention Sensor 2 is arranged. By means of a voltage source 3 and supply lines 4, 5 a voltage can be applied to the sensor 2. A tension meter 6 and an ammeter 7 give the respective values of voltage and current on, these measuring devices being connected to evaluation electronics 10 via supply lines 8, 9 are connected, which changes and / or measured values displays 11 or at electrical Skip an alarm signal, e.g. B. in the form of a lamp 12 triggers. In case of Using a metallic container, one pole of the voltage source can be connected to the Container, that is, to be connected to ground.
Der andere Pol wird mittels einer geeigneten isolierenden Durchführung und einer Zuleitung 24 im Inneren des Behälters 1 verbunden. Für höhere Temperaturen kann die Zuleitung 24 im Bereich der Durchführung oder vollständig aus einem Metallmantelleiter 27 hergestellt sein.The other pole is by means of a suitable insulating bushing and a supply line 24 inside the container 1. For higher temperatures The supply line 24 can consist of a metal sheathed conductor in the area of the bushing or completely 27 be made.
Der Meßfühler selbst, der in Fig. 2 anhand eines Ausführungsbeispieles noch näher beschrieben wird, besteht aus einer elektrisch isolierenden Grundstruktur 21 und zwei darauf befestigter Elektroden 22, 23, welche untereinander einen kleinsten Abstand 28 haben. Bei metallischen Behältern ist eine Elektrode 22 über eine Zuleitung 25 mit dem Behälter, d. h. mit Masse verbunden.The sensor itself, which is shown in FIG. 2 using an exemplary embodiment will be described in more detail, consists of an electrically insulating basic structure 21 and two electrodes 22, 23 attached thereon, which are one of the smallest among each other Have a distance of 28. In the case of metallic containers, an electrode 22 is via a supply line 25 with the container, d. H. connected to ground.
In Fig. 2 und 3 wird ein spezielles Ausführungsbeispiel für den Meßfühler gezeigt, wobei dessen genaue Form teilweise nicht funktionell bedingt ist, sondern dadurch zustandekommt, daß für die keramische Grundstruktur Serienbauteile aus der gleichen Charge verwendet wurden, welche auch für andere elektrische Isolierungen in dem zu überwachenenden System verwendet wurden. Der prinzipielle Aufbau ist jedoch funktionell bedingt. Auf einer keramischen Grundstruktur 21 sind mittels einer geeigneten Befestigungstechnik, z. B. Schrauben oder Schweißen, zwei Elektroden 22, 23 mit dem kleinsten Abstand 28 offen und aufliegend befestigt. Die Zuleitung 24 zu der einen Elektrode 22 kann nach außen geführt werden. Die Zuleitung 25 zu der anderen Elektrode 23 ist als Tragelement ausgebildet und mit der Behälterwandung, bzw.In Figs. 2 and 3, a specific embodiment for the sensor is shown shown, the exact shape of which is partly not due to function, but comes about that for the ceramic basic structure series components from the The same batch was used as that for other electrical insulation were used in the system to be monitored. The basic structure is, however functionally conditioned. On a ceramic base structure 21 are by means of a suitable Fastening technology, e.g. B. screwing or welding, two electrodes 22, 23 with attached to the smallest distance 28 open and resting. The lead 24 to the an electrode 22 can be led to the outside. The lead 25 to the other Electrode 23 is designed as a support element and is attached to the container wall or
dem Behälterboden verschweißbar. Dadurch kann der ganze Meßfühler von dieser Zuleitung 25 getragen werden.can be welded to the bottom of the container. This allows the whole probe are carried by this supply line 25.
Die eine Elektrode 23 ist im Bereich ihrer der anderen Elektrode 22 zugewandten Spitze 26 abgeschrägt oder leicht abgerundet, um einen definierten Verlauf des elektrischen Feldes zu erreichen.One electrode 23 is in the area of the other electrode 22 facing tip 26 beveled or slightly rounded to a defined course of the electric field.
Das Ausführungsbeispiel der Erfindung wurde für einen besonderen Anwendungsfall, nämlich die Messung in einem Hochtemperatur-Helium-Kreislauf bei 950 - 10000 C ausgelegt.The embodiment of the invention was for a special application, namely the measurement in a high-temperature helium circuit at 950 - 10000 C.
Claims (10)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19843431443 DE3431443A1 (en) | 1984-08-27 | 1984-08-27 | Method and device for early detection of electrically conductive precipitates inside a container, pipeline system or the like |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19843431443 DE3431443A1 (en) | 1984-08-27 | 1984-08-27 | Method and device for early detection of electrically conductive precipitates inside a container, pipeline system or the like |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3431443A1 true DE3431443A1 (en) | 1986-03-06 |
Family
ID=6243983
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19843431443 Withdrawn DE3431443A1 (en) | 1984-08-27 | 1984-08-27 | Method and device for early detection of electrically conductive precipitates inside a container, pipeline system or the like |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE3431443A1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10228811A1 (en) * | 2002-06-27 | 2004-01-29 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Device for detecting a change in deposits, device for detecting a cleaning progress in a system to be cleaned and method for controlling a cleaning process of deposits on a working part |
-
1984
- 1984-08-27 DE DE19843431443 patent/DE3431443A1/en not_active Withdrawn
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10228811A1 (en) * | 2002-06-27 | 2004-01-29 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Device for detecting a change in deposits, device for detecting a cleaning progress in a system to be cleaned and method for controlling a cleaning process of deposits on a working part |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |