DE872276C - Geber fuer die Messung der Leitfaehigkeit von Fluessigkeiten - Google Patents

Description

• Geber für die Messung der Leitfähigkeit von Flüssigkeiten Zur Messung der Leitfähigkeit von Flüssigkeiten dienen im allgemeinen zwei Elektroden, die in der Flüssigkeit angeordnet sind und zwischen denen ein Stromdurchgang erfolgt. Die Elektroden sind dabei entweder in einem Rohr untergebracht, durch das die Flüssigkeit strömt, oder sie werden, z. B. an einem gemeinsamen Flansch befestigt, in die Lösung getaucht. Bei der letzten Ausführungsform hat man ferner den Geber als Käfigelektrode ausgebildet, bei dem die eine -Elektrode von der anderen käfigartig umgeben ist, derart, daß die Stromlinien von der äußeren Elektrode völlig abgefangen werden. Es wird dadurch erreicht, daß bei Elektroden, die in metallischen Leitungen liegen, keine Nebenschlüsse und damit Fehlmessungen entstehen, da ja Nebenschlüsse bekanntlich die Widerstandskapazität beeinflussen.
• Diese Käfigelektroden sind nur zur Messung von Lösungen relativ niedriger Konzentration geeignet, da bei höheren Konzentrationen die Widerstandskapazität so groß werden muß, daß sowohl die Abstände von Innen- und Außenelektrode unverhältnismig groß als auch die Oberfläche der Innenelektrode sehr klein gewählt werden müssen.
• Dadurch ist aber nicht nur der Einbau solcher Elektroden infolge der großen räumlichen Abmessungen sehr erschwert, sondern es ist auch bei geringer Verschmutzung der Innenelektrode die Gefahr großer Meßfehler gegeben. Demgegenüber kann man den Elektroden, die in Rohren unter- gebracht sind, eine beliebige- Elektrodenkapazität durch passende Wahl der Länge und des Durchmessers des Rohres geben. Um den auch bei diesen Elektroden vorhandenen Einfluß von undefinierten, nach außen tretenden Stromlinien und durch sie bedingte Nebenschlüsse zu beseitigen, wird erfindungsgemäß der Geber so ausgebildet, daß außer den eigentlichen Meßelektroden zuslätzliche Abschirmelektroden vorgesehen und derart angeordnet sind, daß alle von einer Meßelektrode ausgehenden Stromlinien, die nicht innerhalb der Meßstrecke zur anderen Meßelektrode führen, von den Abschirmelektroden aufgefangen und der anderen Meßelektrode zugeführt werden.
• Die Meß- und Abschirmelektroden werden in der praktischen Ausführung der Erfindung in einem von der zu messenden Flüssigkeit durchströmten Rohr aus Isoliermaterial angeordnet, und zwar derart, daß je eine Abschirmelektrode an der Ein- und Auslaufseite des Gebers und die Meßelektroden zwischen den Abschirmelektroden liegen. Man erhält dann schaltungsmäßig eine Anordnung, wie sie in Fig. I wiedergegeben ist, aus der man ersieht, daß die Stromlinien, die von der einen Meßelektrode I ausgehen und nicht unmittelbar zur anderen Meßelektrode 2 führen, auf die Schirmelektroden 3, 4 treffen. Dadurch wird erreicht, daß die Widerstandskapazität der Anordnung stets gleichbleibt, unabhängig von der Art der Anschlußleitungen oder der Konzentration der den Geber umströmenden Lösung.
• Ein besonders zweckmäßiges Ausführungsbeispiel eines derartigen Gebers, der einseitig in beliebige Leitungen eingebaut werden kann, ist in Fig. 2 dargestellt. Das die Meßelektroden I und 2 sowie die Abschirmelektroden 3 und 4 umgebende Rohr aus Isoliermaterial ist mit 5 bezeichnet. Es ist so ausgebildet, daß die Flüssigkeit an einem Ende in axialer Richtung eintritt, wohingegen sie am anderen Ende das Rohr in radialer Richtung durch den Ausflußstutzen 7 verläßt. Im Innern dieses Rohres ist ein weiteres Rohr 6 aus Isoliermaterial eingesetzt, das als eigentlicher Elektrodenträger dient, auf dem also die ringförmigen Meß- und Abschirmelektroden befestigt, beispielsweise aufgeschmolzen, sind. Die Anschluß leitungen der Elektroden sind dabei, wie dargestellt, durch die Wandung des inneren Rohres 6. flüssigkeitsdicht hindurchgeführt. Die beiden Abschirmelektroden 3, 4 stehen dabei über die Leitung8 miteinander in Verbindung, während die L.eitungeng, Io von den Meßelektroden nach - außen geführt sind.
• Zur Erfassung der Temperatur der Meßflüssigkeit ist noch ein Widerstandsthermometer 11, das selbstverständlich auch durch ein anderes temperaturempfindliches Organ ersetzt werden kann, in den Innenraum des Rohres 6 eingeführt.
• Die Rohre 5 und 6 sind an ihrer Verbindungsstelle selbstverständlich flüssigkeitsdicht miteinander verbunden und das Rohr 6 ist an seinem freien Ende geschlossen, um vop den Ableitungsdrähten der Elektrode und dem temperaturempfindlichen Organ die Meßflüssigkeit fern zu halten. Als Werkstoff für die Rohre wird ein beliebiges Isoliermaterial, zweckmäßig Hartgummi, Preßstoff, keramischer Stoff oder Glas, verwendet.
• Ein derartig aufgebauter Geber mit auf einem Innenrohr aufgebrachten Elektroden läßt sich hinsichtlich seiner Widerstandskapazitiät sehr leicht mit großer Genauigkeit herstellen, da die Elektroden einmal auf dem Innenrohr sehr genau und mit gewünschtem Abstand unabhängig vom äußeren Rohr aufgesetzt werden können, und da andererseits durch Ändern des äußern bzw. innern Durchmessers des einen bzw. des anderen Rohres durch Änderung beider Durchmesser, die beispielsweise durch Aufblasen bei Glas oder durch Abschleifen bei keramischen Stoffen erfolgen kann, die gewünschte Widerstandskapazität in sehr einfacher Weise erreicht werden kann.
• Die Änderung der Widerstandskapazität kann man jedoch auch durch Verschieben der Abschirmelektroden oder auch durch die Anordnung von Zwischenelektroden bewirken, die zwischen den Meßelektroden angeordnet sind, wie es das Prinzipschaltbild in Fig. 3 zeigt, bei dem diese Elektroden mit 12 und I3 bezeichnet sind. Macht man diese Elektroden verschiebbar, so hat man es damit in der Hand, bei fertigen Gebern, bei denen also die Meß-und Abschirmelektroden fest angeordnet sind, die Widerstandskapazität nachträglich den gegebenen Verhältnissen anzupassen. Bei einer solchen Anordnung kann man nun auch je eine Meß-, Abschirm- und Zwischenelektrode zu einer Einheit zusammenfassen und sie in je einem von zwei z. B. parallel liegenden Rohren, die beide von der Meßflüssigkeit durchströmt werden, anordnen. Man erhält dann das prinzipielle Schaltbild Fig. 4, aus dem die Anordnung der Elektroden in den Isolierrohren und der Stromverlauf zwischen ihnen zu entnehmen ist. Der Vorteil derartig aufgebauter Geber mit zwei Meßrohren liegt darin, daß die Gesamtlänge wesentlich verkürzt wird. Man wird diese Anordnung vorzugsweise für die Messung konzentrierter Lösungen verwenden, weil bei ihr bei gleicher Widerstandskapazität der Durchlaufquerschnitt doppelt so groß und deshalb die Gefahr des Verstopfens geringer ist.
• Ein Ausführungsbeispiel dafür ist im Längsschnitt in Fig. 5, im Querschnitt in Fig. 6 dargestellt. Die beiden fäuße ren Isolierrohre sind dabei zu eineem einheitlichen Körper 14 aus Isoliermaterial zusammengefaßt, der etwa runden, elliptischen oder auch rechteckigen Querschnitt besitzt, und der Bohrungen in Richtung seiner Längsachse aufweist, in denen die als Elektrodenträger dienenden Rohre 6 angeordnet sind. Dieser Körper 14 besitzt wieder Ausflußstutzen bzw, Ausfluß öffnungen 7 in radialer Richtung. Die Anordnung der Elektroden und das Herausführen ihrer Anschlußleitungen ist in derselben Weise wie beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 vorgenommen. Zur Temperaturkorrektion der Anzeige kann auch hier wieder ein temperaturempfindliches Organ vorgesehen werden.
• Zweckmäßig wird der Einlauf am unteren Ende des Gebers entgegengesetzt -den Auslauföffnungen abgeschrägt. Alsdann ist die Elektrode unmittelbar in Rohrleitungen einflanschbar oder einschraubbar, wie es Fig. 5 zeigt, denn das Innere des Gebers wird dann von der Lösung gut durchspült, weil zwischen Eintritt und Austritt ein dynamisches Druckgefälle herrscht.
• Ferner kann auch der Anschlußkopf I5, der die elektrischen Anschlüsse I6 enthält, und der den Kabelanschlußstutzen I7 trägt, aus dem gleichen Material, z. B. Preßstoff oder Glas, wie die Isolierrohre bzw. der Isolierkörper des Gebers hergestellt sein. Dadurch wird der Aufbau sehr einfach und der Geber ist ohne weiteres für alle Lösungen korrosionssicher, für die das Rohr bzw. Isolierkölrpermaterial korrosionsfest ist. Es hat sich ferner als zweckmäßig erwiesen, die an der Seite des Kopfes das durchströmte Rohr abschließenden Elektrodenträger in dieses einzuschrauben oder anzuflanschen, um einen möglichst einfachen Zusammenbau der Einzelteile zu ermöglichen.
• Statt den Geber direkt in die Flüssigkeitsleitung eintauchen zu lassen, wie es Fig. 5 zeigt, ist es auch möglich, ihn entsprechend der in Fig. 7 wiedergegebenen Darstellung im Nebenschluß anzuordnen.
• Zweckmäßig werden dabei Ventile I8 in den Abzweigleitungen vorgesehen, durch die die Stärke des Zweigstromes eingestellt werden kann, und die auch eine Abschaltung des Zweigstromes gestatten. Dies hat insbesondere bei druckführenden Leitungen den Vorteil, daß man die Elektrode austauschen kann, ohne den Hauptflüssigkeitsstrom zu unterbrechen.
• Im Vorhergehenden ist erwähnt, daß die Anzeige des Gebers durch Einbau von temperaturempfindlichen Organen hinsichtlich der Temperatur korrigiert werden kann. Es ist jedoch auch möglich, anstatt die jeweilige Temperatur der Meßflüssigkeit mit einem Thermometer zu erfassen und in bekannter Weise die Anzeige selbsttätig zu berichtigen, eine Heizvorrichtung vorzusehen, die von einer an sich bekannten Temperaturregeleinrichtung gesteuert wird, die gestattet, die Temperatur der Meßflüssigkeit stets auf einem bestimmten Wert zu halten. Ein solcher Heizkörper kann beispielsweise im Innern der Trägerrohre vorgesehen werden. Er kann jedoch auch beispielsweise außen auf dem Isolierkörper 14 (Fig. 5) aufgebracht sein, nur ist es in diesem Fall erforderlich, einen Schutzmantel vorzusehen, der das Heizelement den Einwirkungen der Meßflüssigkeit entzieht. Bei einer Anordnung gemäß Fig.7 wird es zweckmäßig sein, den Heizkörper 19 auf der Außenwand der Nebenschlußleitung aufzubringen, wie es dort gezeigt ist. Es kann dabei vorteilhaft sein, ein Heizelement 20 auch schon auf der Zulaufseite anzuordnen, um eine Verzögerung nach Möglichkeit zu vermeiden, bzw. das Heizelement so auszudehnen, daß es auch die Zulaufleitung mitbeheizt.
• Der Temperaturfühler der Regelvorrichtung muß selbstverständlich mit der Meßflüssigkeit an passender Stelle in Wärmekontakt stehen. Er kann beispielsweise vor dem Geber, in Stromungsrichtung gesehen, liegen oder auch mit dem Geber vereinigt sein und etwa im Elektrodenträgerrohr des Gebers untergebracht werden.
• PATENTANSPRSCHE I. Geber für die Messung der Leitfähigkeit von Flüssigkeiten, dadurch gekennzeichnet, daß außer den eigentlichen Meßelektroden zusätzlich Abschirmelektroden vorgesehen und derart angeordnet sind, daß alle von einer Meßelektrode ausgehenden Stromlinien, die nicht innerhalb der Meßstrecke zur anderen Meßelektrode führen, von diesen aufgenommen und der anderen Meßelektrode innerhalb der Meßstrecke zugeführt werden.

Claims (1)

1. 2. Geber nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Meßelektroden untereinander verbundene Zwischenelektroden angeordnet sind.

   3. Geber nach Anspruch I oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Meß- und Abschirmelektroden oder die Meß-, Abschirm- und Zwischenelektroden in einem von der zu messenden Flüssigkeit durchströmten Rohr aus Isoliermaterial hintereinanderliegend angeordnet sind wobei die Abschirmelektroden an den Endteilen, die Meßelektroden im Mittelteil und zwischen diesen gegebenenfalls die Zwischenelektroden liegen.

   4. Geber nach den Ansprüchen I und 2, gekennzeichnet durch zwei oder mehr parallel geschaltete, von der zu messenden Flüssigkeit durchströmte Rohre aus Isoliermaterial, von denen jedes Elektroden enthält, von denen die mittelste als Meßelektrode dient.

   5. Geber nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Rohr aus Isoliermaterial ein Stab oder ein zweites Rohr aus Isoliermaterial axial angeordnet ist, der oder das als Trager für die Elektroden dient.

   6. Geber nach den Ansprüchen 4 und 5, gekennzeichnet durch einen mit zwei oder mehr Bohrungen versehenen Isolierkörper, in die die Elektrodenträger axial eingesetzt sind.

   7. Geber nach Anspruch 5 unter Verwendung von Rohren als Elektrodenträger, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußleitungen der Elektroden flüssigkeitsdicht durch die Rohrwandungen in das Innere der Trägerrohre geführt sind.

   8. Geber nach Anspruch 7 unter Verwendung von Rohren als Elektrodenträger, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Innern eines oder mehrerer dieser Rohre temperaturempfindliche Organe, wie Thermoelemente oder Widerstandsthermometer, angeordnet sind. g. Geber nach einem oder mehreren der Ansprüche I bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrodenträger die Isolierrohre bzw. Bohrungen des Isolierkörpers einseitig abschließen und daß an dieser Seite des Gebers radial verlaufende Öffnungen bzw. Stutzen für den Ein- oder Austritt der Flüssigkeit vorgesehen sind. o. Geber nach Anspruchs, dadurch gekennzeichnet, daß an der abgeschlossenen Seite der Rohre bzw. Bohrungen ein die elektrischen Anschlüsse-enthaltender Kopf mit Kabelanschlußstutzen angeordnet ist.

   II. Geber nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Kabelanschlußkopf aus Isoliermaterial, vorzugsweise dem gleichen wie die Rohrebzw. Isolierkörper, hergestellt ist und dann mit dem durchstromten Rohr eine Einheit bildet.

   -12. Geber nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Elektrodenträgerrohr einseitig in das durchströmte Rohr bzw. Isolierkörper eingeschraubt oder eingeflanscht ist.

   13. Geber nach Anspruch g, dadurch gekennzeichnet, daß das freie Ende der Rohre bzw.

   - des- -Isolierkörpers entgegengesetzt den oberen Durchtrittsöffnungen bzw. Stutzen abgeschrägt ist.

   14. Geber nach einem der Ansprüche I bis 7 und g bis I3, dadurch gekennzeichnet, daß ihm ein elektrisches Heizelement zugeordnet ist, das durch einen an sich bekannten Temperaturregler gesteuert, eine Erwärmung der den Geber durchströmenden-Flüssigkeit auf eine bestimmte Temperatur gestattet.

   I5. Geber nach Anspruch 14 unter Verwendung von Rohren als Elektrodenträger, dadurch gekennzeichnet, daß das Heizelement im Innern des Elektrodenträgerrohres angeordnet ist.

   I6. Geber nach Anspruch I4, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre oder der Isolierkörpe von einem Schutzmantel umgeben sind, der das auf ihnen aufgebrachte Heizelement gegen die Flüssigkeit abschließt.

   17. Einbau des Gebers nach den Ansprüchen I bis I6, derart, daß er in das von der Flüssigkeit durchströmte Rohr in radialer Richtung hineinragend in dieses eingeschraubt oder an dieses angeschraubt oder angeflanscht ist.

   I8. Einbau des Gebers nach einem der Ansprüche I bis I6, derart, daß er in einem Nebenschluß zum Flüssigkeitsstrom liegt.

   19. Gemäß Anspruch I8 im Nebenschluß liegender Geber nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Heizelement auf der Außenwand der Nebenschlußleitung angeordnet ist.