WO2015124339A1 - Füllstandsensor mit elektrodenüberwachung - Google Patents

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WO2015124339A1
WO2015124339A1 PCT/EP2015/050782 EP2015050782W WO2015124339A1 WO 2015124339 A1 WO2015124339 A1 WO 2015124339A1 EP 2015050782 W EP2015050782 W EP 2015050782W WO 2015124339 A1 WO2015124339 A1 WO 2015124339A1
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inner conductor
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level measuring
cavity
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Josef Fehrenbach
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Vega Grieshaber KG
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F23/00—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm
    • G01F23/22—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water
    • G01F23/26—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water by measuring variations of capacity or inductance of capacitors or inductors arising from the presence of liquid or fluent solid material in the electric or electromagnetic fields
    • G01F23/263—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water by measuring variations of capacity or inductance of capacitors or inductors arising from the presence of liquid or fluent solid material in the electric or electromagnetic fields by measuring variations in capacitance of capacitors
    • G01F23/268—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water by measuring variations of capacity or inductance of capacitors or inductors arising from the presence of liquid or fluent solid material in the electric or electromagnetic fields by measuring variations in capacitance of capacitors mounting arrangements of probes
    • G—PHYSICS
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    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F25/00—Testing or calibration of apparatus for measuring volume, volume flow or liquid level or for metering by volume
    • G01F25/20—Testing or calibration of apparatus for measuring volume, volume flow or liquid level or for metering by volume of apparatus for measuring liquid level

Definitions

  • the present invention relates to a level gauge according to the preamble of claim 1, a method for monitoring the function of an electrode of a level gauge and a method for the combined monitoring of the function of an electrode of a level gauge and for determining the temperature of the electrode of the level gauge.
  • Level gauges are used to measure the level of liquids and bulk solids in containers. The level of even a tank can often be capacitively ge ⁇ will measure, namely when for example, the container ⁇ walls are made of metal, into which projects a likewise metallic level sensor. The capacity is measured between the vessel wall and the level probe. Arranged between these two elements, liquid, or arranged Zvi ⁇ rule these two elements forms the bulk dielectric. From the value of the so determined capacity can then be closed on the filling height of the container.
  • the containers have a very high height, and thus fill level probes are used, which are very long.
  • the level probe itself is often a mostly metallic rod, which may have a length of up to ten meters and more.
  • a problem that occurs with level probe measurement is possible electrode flexing, a short circuit between the electrode and the metallic container wall or an electrode break. If, for example, the capacitance between the vessel wall and the electrode is determined with a bent electrode, considerable errors can occur when determining the level. Especially with a lead fracture or a short circuit between the electrode and metallic Be ⁇ vessel wall to determine the filling level is no longer possible.
  • Object of the present invention is therefore to provide a Vorrich ⁇ device, with which the functionality of the electrode of a level gauge can be monitored, and to provide a method for monitoring the function of an electrode of a level gauge.
  • a device and a method detect ⁇ with which additionally the Temperature of the bulk ⁇ good or the liquid can be determined. At the same time, possible damage to the electrode should also be monitored.
  • the inventive level measuring device has an electrode ⁇ arrangement, in which the electrode has an electrically lei ⁇ tende lateral surface which encloses a cavity axially ⁇ and limits the cavity, and a circumferentially connected to the lateral surface, the cavity delimiting, electrically conductive electrode tip , The cavity therefore has a rectilinear axis extending from the lateral surface of the
  • the outer surface of the electrode may also radially surround the axis in a specific embodiment.
  • a connection end Opposite the electrode tip, a connection end, which likewise delimits the cavity, an electrode flange is arranged.
  • the cavity is defined by the shell surface, the tip and by the terminal end of the electrode.
  • the electrode also has a
  • Electrode inner conductor and is inventively ge ⁇ indicates that the electrode inner conductor a niesab ⁇ section with a first and a second end which engages in the cavity between the electrode tip and the at ⁇ circuit end in a straight line and spaced from the electrically conducting shell surface, along the electrically conductive jacket ⁇ surface extending, is arranged.
  • the electrode advantageously both between the electrode tip and the lateral surface, as also closed at the Elect ⁇ clear end.
  • the line section is tightened between the first and second ends such that the
  • Electrode inner conductor breaks off when the electrode is bent. Such an arrangement is suitable for detecting an electrode fracture or an electrode bending and thus for monitoring the function of the electrode of a Medstandmessge ⁇ etzs.
  • the simplest and most important way to monitor the function of the electrode is the detection of a tearing of the electrode inner conductor as a result of breakage or bending of the electrode.
  • the interruption of the current flow through the electrode inner conductor signals a probe damage .
  • Another monitoring option can be done by ⁇ in following the method described for the determination of the resistance:
  • the electrode which usually has a very small diameter, vergli ⁇ chen, ver ⁇ bent, touches the inner electrode, the rule in the cavity between ⁇ rule the electrode tip and the terminal end straight and spaced from the electrically conductive Mantelflä ⁇ che runs, the electrically conductive lateral surface and thus provides an additional electrical contact between the electrode inner conductor and the electrically conductive Mantelflä ⁇ che ago.
  • the electrode which usually has a very small diameter, vergli ⁇ chen, ver ⁇ bent, touches the inner electrode, the rule in the cavity between ⁇ rule the electrode tip and the terminal end straight and spaced from the electrically conductive Mantelflä ⁇ che runs, the electrically conductive lateral surface and thus provides an additional electrical contact between the electrode inner conductor and the electrically conductive Mantelflä ⁇ che ago.
  • the electrode which usually has a very small diameter, vergli ⁇ chen, ver ⁇ bent, touches the inner electrode, the rule in the cavity between ⁇ rule the electrode tip and the terminal end straight and spaced
  • Electrode arranged portion of the electrode inner conductor have no insulation.
  • the tempera ture ⁇ be determined, on the other hand monitors whether the electrode is still in order, Wider an allowable range can be ⁇ was defined and monitored by a comparator.
  • the first end of the line section is advantageously attached to a first fixing element, wherein the first Fi ⁇ xierelement disposed in the cavity and fixed to the electrode.
  • the electrical deninnenleiter between the first fixing member and the bounding the cavity terminal end of the electrode so as to span ⁇ nen that it rectilinearly in the cavity between the electrode tip and the terminal end and spaced from the electrically conductive jacket surface, along the electrically conductive shell surface extends, provided that the electrode is rectilinear, that is to say surrounds the cavity axially.
  • the electrode inner conductor is advantageously arranged stretched between the first and a second fixing element, wherein the second end of the line section at the second
  • Fixing element is arranged spaced from the electrode held. In this way, a linearly extending in the cavity within the electrode line section, which is from the electrically conductive jacket surface, advantageously coaxially spaced.
  • the second fixing element is advantageously formed as Iso ⁇ lations thank entry in or at the terminal end and the electrode inner conductor is guided through the insulation bushing .
  • Such an insulating bushing guarantees the spacing of the electrode inner conductor to the electrode and also has the advantage that the electrode inner conductor outside the electrode, that is outside the cavity of the electrode can be attached, wherein the already fixed to the first Fixie ⁇ relement electrode inner conductor by the Iso ⁇ lations notebook entry be passed and outside the electrode can be fixed so that it is arranged in the cavity spanned.
  • the electrode inner conductor ⁇ is formed as a resistance wire. In a prohibit the electrode supply is then established an electrical contact between the resistance wire and the electrode sheath, thereby determining a sudden reduction of the measured reflection ⁇ stands between the electrode and the arranged outside the electrode end of the electrode inner conductor ⁇ the can, indicating a a bent electrode or an electrode break.
  • the electrode inner conductor is formed elastically or connected to a, preferably electrically conductive, spring element so that the line section is stretched.
  • the elasticity of the electrode inner conductor or the Fe ⁇ derelement thus ensure that the line section remains tense in any situation. Since an electrode can often be six to ten meters long, thermal expansions at different thermal expansion coefficients between the electrode inner conductor and the electrode can be compensated in this way. For example, the electrode inner conductor can not tear off when the electrode is in a hot liquid is dipped and expands more than the electrode inner conductor.
  • the lateral surface of the electrode can be formed as a lateral surface of a cylinder or a truncated cone.
  • the elec ⁇ rodenspitze can be formed, for example, as the top surface of a Zy ⁇ Linders or a prism or as a top surface of a cone ⁇ stump or truncated pyramid or as a tip of a cone or a pyramid.
  • the electrode tip is preferably formed electrically fully conductive.
  • the circumferential surface of the electrode can be made of metal, before ⁇ preferably it is made of stainless steel. It may additionally have an anti-corrosion coating to protect the electrode from aggressive environmental conditions, for example from corrosive
  • the electrode can also have completely or partially an insulation layer in order, for example, to allow the capacitive measurement of the fill level of electrically conductive liquids.
  • the first fixing element is as an electrical contact between the electrode and the first fixing element
  • Electrode inner conductor formed wherein the electrical Kon ⁇ tact is preferably formed as a welding point or as a solder joint between the electrode and the electrode inner conductor.
  • a fixing element effects the electrical contact between the electrode and one end of the electrode inner conductor.
  • the electrode inner conductor may be electrically connected to a temperature sensor disposed in the cavity. In this way, the internal temperature of the electrode can be determined.
  • the first fixing element itself can also be designed as a temperature sensor or as an electrical temperature sensor connection of a temperature sensor.
  • soldering or welding point can already form a thermocouple between an electrically conductive one
  • Electrode of a first metal and an electrode inside ⁇ conductor of another metal is advantageous ⁇ way legally electrically connected to the electrically conductive electrode and / or the inter electrode conductors to allow the same ⁇ simultaneous measurement of temperature and electrodes texture.
  • the temperature sensor may be, for example, a normalized, temperature-dependent resistor having two, three or four electrical connection elements. With such an arrangement, for example, only the temperature can be determined by measuring the resistance, as well as the nature of the electrode.
  • the temperature sensor can for example be formed as a platinum sensor or it can be a bolometer or a thermo ⁇ element or a carbon resistor. Other tempera ⁇ tursensoren can be used.
  • the resistance wire can even form the temperature sensor itself. He is then preferably a temperature-dependent Wi ⁇ derstandsdraht. He can then, for example, in a range between a minimum temperature and a maximum temperature Tempe ⁇ values between a minimum resistance and a ma assume maximum resistance. If it takes values outside this resistance range, this indicates a problem with the electrode. If, for example, the electrode is broken and the resistance wire is torn, suddenly a very high resistance is detected. An evaluation unit can then be used to indicate that the electrode has broken. Is ande ⁇ hand, the electrode is bent, so that the resistance wire contacting the outer surface of the electrode is detected to a low resistance and it can be given off via the evaluation unit, that the electrode is bent. If the ge ⁇ -measured resistance within the allowable range, the temperature of the probe may be outputted via the evaluation unit.
  • a method for monitoring the function of an electrode of a level gauge can be passed through ⁇ , wherein the electrical resistance between the deninnenleiter and the electrode and / or the resistance of the electrodes and the inner conductor of the electrode is determined.
  • both the function of the electrode of a filling level measuring device ⁇ can be monitored by determining the resistance between the electrode inner conductor and the electrode at one of the white ⁇ ter above-described arrangements, comprising a temperature sensor, and the temperature of the
  • Electrode of the level measuring device are determined beispiels- example characterized in that either the specific resistance is determined by the Elektrodeninnenlei ⁇ ter, the electrode and, disposed between the Elektrodeninnenlei ⁇ ter and the electrode temperature sensor, or by the fact that the resistance of the electrode inner conductor and the electrode and the thermo-voltage between the electrode inner conductor and the electrode is determined. If the determined resistance exceeds a predetermined maximum value or when the specific resistance below a pre ⁇ given minimum value, and / or if the electrical deninnenleiter (14) is pulled down, an optical or acoustic signaling output member may be provided, which reports or indicates in that the electrode is defective.
  • a monitoring element and / or a monitoring ⁇ function can be provided which / detects a sudden change in the specific resistance, and reports in the case of such a detected event on the output element and / or indicates that the electrode is defective.
  • the monitoring function and / or the monitoring element can be designed so that the resistance curve is measured, recorded and stored as a function of time. The person skilled in many types of configuration of such monitoring ⁇ functions and / or monitoring elements are known.
  • NAMES ⁇ gen used in the following description, such as “top”, “bottom”, “left”, “right” and the like, re- late to embodiments and also are in no Wei ⁇ se to be limiting, not when they relate to ⁇ preferred embodiments.
  • Figure 1 is a arranged in a container level measuring device for capacitive (or by means of TDR) mood of the level
  • 2 shows an example of a lower portion of the electrode of a level gauge with a temperature sensor ⁇
  • Figure 3 shows another example of a lower part of the
  • Electrode of a level gauge with a temperature sensor Electrode of a level gauge with a temperature sensor.
  • FIG. 1 shows a fill level measuring device 1 which is arranged in a container 2.
  • a Messme ⁇ medium 3 here a liquid 3, which is filled in the container 2 to a level 4.
  • the level measuring device 1 has an electrode 6, with an electrode tip 8, as ⁇ as a electrode tip 8 opposite arranged terminal end 10.
  • the terminal end 10 is electrically conductively connected to the Elect ⁇ rode.
  • the electrode 6 further includes an envelope surface 12 that is of metallic construction, in the present case ⁇ game and may be provided container wall side at ⁇ play, with an anti-corrosion coating to prevent corrosion of the electrode 6 in the liquid.
  • an electrode with an artificial coating is usually used for determining the fill level.
  • An electrode inner conductor 14, which in the present example is designed as a resistance wire, is at its lower end in the vicinity of
  • Electrode tip 8 attached to a first fixing member 16 and extends through the cavity 18 between the Ers ⁇ th fixing element 16 and a second fixing 20, wel ⁇ Ches is formed at the connection end 10, by a recorded in the level measuring device 1 first insulation bushing 22 to a Evaluation unit 24, in which the temperature of
  • Electrode 6 can be determined, and the electrode 6 can be monitored for electrode breakage.
  • a line section 26 is defined, which is coaxial with the lateral surface 12 of the Elektro ⁇ de 6 is formed in the present example as an inner conductor of the electrode 6 and extends through the cavity 18.
  • the line section 26 may be formed in ⁇ example, as a simple electrical conductor. In this case, only monitoring the electrode 6 for electrode breakage is possible. If the line section 26 breaks, the electrode 6 is broken.
  • a further advantageous embodiment is that the fixing element (20) is designed as a predetermined breaking point and the tearing of the wire at this point very safe to detect a Son ⁇ dembruch allowed.
  • a further advantageous embodiment is that the line section 26 is formed as a temperature-dependent resistance wire, so that both the temperature of the electrode 6, as well as a break or malfunction of the electrode 6 can be determined with the line section 26.
  • the electrode 6 fixedly connected to a process connection 29 via a second insulation bushing 30 is replaced by a container opening 28 is guided in the interior of the container 2.
  • the process connection 29 can be in the form of a screw-in thread, egg ⁇ nes flange or other connection type, so that the electrode 6 is fixed locally tight beab- standet to the wall of the container 2 in the container 2 is angeord ⁇ net. Characterized a capacitive measurement of the Grestandhö ⁇ he between the electrode 6 and the metallic container 2 is made possible.
  • the evaluation unit 24 is connected via an electrical connection 6 'to the electrode 6 and via an electrical connection 14' to the electrode inner conductor 14.
  • the filling level is measured capacitively with a filling level evaluation unit 31 in that it is electrically connected to the electrode 6 via the electrical connection 6 'and to the process connection and thus to the container via an electrical connection 29'.
  • liquid 3 is an electrically non-conductive liquid, it forms the dielectric between the electrode 6 and the container 2.
  • electrodes (6) are used whose outer surface facing the inner wall of the container 2 is electrically insulated.
  • the part of the insulating layer extending up to the level 4 forms the dielectric determining the measured value between the electrode 6 and the container 2.
  • the lead portion 26 of the electrode inner conductor 14, which is designed as a resistance wire is uninsulated in the present case ⁇ play, as well as the cavity facing surface 18 of the electrode 6.
  • the lead portion 26 can also be a tempering ⁇ raturcomber resistance wire, of course, such that also the temperature of the liquid level probe may be measured.
  • the lead portion 26 is clamped between the first fixing member 16 and the second fixing element 20 is arranged in the hollow space ⁇ 18th
  • Electrode 6 and thus creates an additional electrical contact, which has an abrupt change in the resistance between the electrode 6 and the electrode inner conductor 14 result. This can be measured with the evaluation unit 24.
  • the evaluation unit 24 can detect that the electrode is defective.
  • Figure 2 shows another example of a combined
  • Electrode breakage monitoring and temperature measurement Shown is the lower end of the electrode 6 of the level measuring device 1.
  • the line section 26 extends coaxially to the electrode jacket 12 and is connected at its lower end with a fixing element 16, which is simultaneously an electrical contact of a tempera ⁇ ture sensor 32.
  • a second contact (not constitute provided ⁇ ) of the temperature sensor 32 is ze with the Elektrodenspit- 8, which is electrically conductive in the present example, are electrically connected.
  • the temperature sensor 32 is simultaneously thermal on the electrode tip 8 via a heat conduction connection (not shown) with the electrode tip 8 connected. In this way, the heat input of the liquid ⁇ speed 3 via the electrode tip 8 is passed directly to the temperature ⁇ sensor 32.
  • the temperature sensor 32 may be platinum temperature sensor such as a tin-Pla ⁇ temperature sensor, such as a PT100 or PT1000, a.
  • Figure 3 shows a third example of a combined Elect ⁇ roden monitoring and temperature measurement. Shown again is the lower end of the electrode 6 of the level measuring device 1.
  • the electrode tip 8 is, as in the example of Figure 2, formed as a top surface of a cylindrical electrode 6, wherein the lateral surface of the cylinder is the electrode sheath 12.
  • a temperature sensor 33 is fastened ⁇ be, which has four electrical connection elements in this case, wherein one of the four connection elements, as in the example in Figure 2, (not shown) with the
  • Electrode tip 8 is conductively connected. Another on ⁇ closing element is designed as a first fixing element 16.
  • An electrically conductive Fe ⁇ derelement 34 is attached to the first fixing element 16 and electrically connected to the temperature sensor 33.
  • the electrically conductive spring element 34 is located on the first fixing element 16 opposite
  • a third and a fourth electrical connection element 36a, 36b complete the four connection elements of the temperature sensor 33.
  • a true four-point measurement can be carried out. For example, between the two electrical Raele ⁇ elements 36a, 36b, a constant current through the temperature sensor 33 are passed, while between the first fixing member 16 and the electrode tip 8, for example, the falling voltage is measured.
  • the electrical Anschlus ⁇ simplantation 36a, 36b are advantageously isolated in order to avoid that they can come electrically in contact with the electrode. 6
  • the electrically conductive spring member 34 causes on the one hand, that the resistance of the temperature sensor 33 between the ERS th fixing member 16 and the electrode tip 8 determines who can ⁇ the other hand, causes the spring element 34, that the conduit section 26 is always tensioned.
  • differences ⁇ de can be compensated by the spring member 34 26 is in thermal expansion coefficient between the Elect ⁇ rode 6 and the conduit portion.
  • a capaci ⁇ tive measurement for detecting a lead fracture or of an electrode bend with the inventive device can play as well, instead of a resistance measurement made or it can be performed a combined measurement, wherein the determined, for example by means of capacitance measurements, whether the electrode is bent or is broken and with Help of resistance measurements is determined which tempera ⁇ tur prevails at the electrode tip.

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Abstract

Die Erfindung beschreibt ein Füllstandmessgerät mit einer Elektrodenanordnung, mit welcher einerseits die Elektrode auf Elektrodenbruch überwacht werden kann und andererseits eine Temperaturmessung erfolgen kann. Vorgestellt wird ein Füllstandmessgerät mit einer Elektrodenanordnung, die eine Elektrode aufweist, mit einer einen Hohlraum axial umschließenden und den Hohlraum begrenzenden elektrisch leitenden Mantelfläche, einer mit der Mantelfläche umlaufend verbundenen, den Hohlraum begrenzenden, vorzugsweise elektrisch leitenden Elektrodenspitze, sowie einem der Elektrodenspitze gegenüber liegend angeordneten, den Hohlraum begrenzenden Anschlussende, wobei die Elektrode in ihrem Inneren einen Elektrodeninnenleiter aufweist, der einen Leitungsabschnitt mit einem ersten und einem zweiten Ende aufweist, der in dem Hohlraum zwischen der Elektrodenspitze und dem Anschlussende geradlinig und beabstandet zu der elektrisch leitenden Mantelfläche, entlang der elektrisch leitenden Mantelfläche verlaufend angeordnet ist.

Description

Füllstandsensor mit Elektrodenüberwachung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Füllstandmessgerät nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, ein Verfahren zur Überwachung der Funktion einer Elektrode eines Füllstandmessgeräts sowie ein Verfahren zur kombinierten Überwachung der Funktion einer Elektrode eines Füllstandmessgeräts und zur Bestimmung der Temperatur der Elektrode des Füllstandmessgeräts. Füllstandmessgeräte werden zur Messung des Füllstands von Flüssigkeiten und Schüttgütern in Behältern verwendet. Der Füllstand selbst eines Behälters kann dabei oft kapazitiv ge¬ messen werden, nämlich dann, wenn beispielsweise die Behälter¬ wände aus Metall bestehen, in die eine ebenfalls metallische Füllstandsonde hineinragt. Die Kapazität wird dabei zwischen der Behälterwand und der Füllstandsonde gemessen. Die zwischen diesen beiden Elementen angeordnete Flüssigkeit, oder das zwi¬ schen diesen beiden Elementen angeordnete Schüttgut bildet das Dielektrikum. Aus dem Wert der so bestimmten Kapazität kann dann auf die Füllungshöhe des Behälters geschlossen werden.
Häufig haben die Behälter dabei eine sehr große Höhe, und es kommen folglich Füllstandsonden zum Einsatz, die sehr lang sind. Die Füllstandsonde selber ist dabei häufig ein meist me- tallischer Stab, der eine Länge von bis zu zehn Metern und mehr aufweisen kann.
Auch bei der Füllstandmessung nach dem TDR-Verfahren (Time Do¬ main Reflectometry) können sehr lange Sonden zum Einsatz kom- men.
Ein Problem, das bei der Messung mit Füllstandsonden auftritt, ist eine mögliche Verbiegung der Elektrode, ein Kurzschluss zwischen Elektrode und metallischer Behälterwand oder ein Elektrodenbruch. Wird beispielsweise mit einer verbogenen Elektrode die Kapazität zwischen Behälterwand und Elektrode bestimmt, können bei der Ermittlung des Füllstands beträchtli- che Fehler auftreten. Insbesondere bei einem Elektrodenbruch oder einem Kurzschluss zwischen Elektrode und metallischer Be¬ hälterwand ist die Ermittlung des Füllstands gar nicht mehr möglich .
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Vorrich¬ tung bereitzustellen, mit der die Funktionalität der Elektrode eines Füllstandmessgeräts überwacht werden kann, sowie ein Verfahren zur Überwachung der Funktion einer Elektrode eines Füllstandmessgeräts anzugeben. Da bei der Ermittlung von Füll¬ ständen von Behältern häufig Flüssigkeiten oder Schüttgüter verwendet werden, die eine andere Temperatur aufweisen als die Umgebungstemperatur, ist es eine weitere Aufgabe der vorlie¬ genden Erfindung, eine Vorrichtung sowie ein Verfahren bereit¬ zustellen, mit welchem zusätzlich die Temperatur des Schütt¬ guts beziehungsweise der Flüssigkeit bestimmt werden kann. Gleichzeitig soll auch eine mögliche Schädigung der Elektrode überwacht werden.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Füllstandmessgerät nach Anspruch 1, durch ein Verfahren zur Überwachung der Funktion einer Elektrode eines Füllstandmessgeräts nach Anspruch 18, sowie durch ein Verfahren zur Überwachung der Funktion einer Elektrode eines Füllstandmessgeräts und zur Bestimmung der Temperatur der Elektrode des Füllstandmessgeräts nach Anspruch 19. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den jeweiligen Unter¬ ansprüchen offenbart. Das erfinderische Füllstandmessgerät weist eine Elektroden¬ anordnung auf, bei welcher die Elektrode eine elektrisch lei¬ tende Mantelfläche aufweist, die einen Hohlraum axial um¬ schließt und die den Hohlraum begrenzt, sowie eine mit der Mantelfläche umlaufend verbundene, den Hohlraum begrenzende, elektrisch leitende Elektrodenspitze. Der Hohlraum weist daher eine geradlinige Achse auf, die von der Mantelfläche der
Elektrode umschlossen wird. Die Mantelfläche der Elektrode kann die Achse natürlich in einer speziellen Ausführungsform auch radial umschließen. Gegenüber der Elektrodenspitze ist ein ebenfalls den Hohlraum begrenzendes Anschlussende, ein Elektrodenflansch angeordnet. Somit wird der Hohlraum durch die Mantelfläche, die Spitze und durch das Anschlussende der Elektrode definiert. Die Elektrode weist weiterhin einen
Elektrodeninnenleiter auf und ist erfindungsgemäß dadurch ge¬ kennzeichnet, dass der Elektrodeninnenleiter einen Leitungsab¬ schnitt mit einem ersten und einem zweiten Ende aufweist, der in dem Hohlraum zwischen der Elektrodenspitze und dem An¬ schlussende geradlinig und beabstandet zu der elektrisch lei- tenden Mantelfläche, entlang der elektrisch leitenden Mantel¬ fläche verlaufend, angeordnet ist. Damit zwischen der Elektro¬ de und dem Elektrodeninnenleiter keine zu messende Flüssig¬ keit, beziehungsweise kein zu messendes Schüttgut eindringen kann, ist die Elektrode vorteilhafterweise sowohl zwischen der Elektrodenspitze und der Mantelfläche, als auch an dem Elekt¬ rodenende geschlossen.
Vorteilhafterweise ist der Leitungsabschnitt so zwischen dem ersten und dem zweiten Ende gespannt befestigt, dass der
Elektrodeninnenleiter abreißt, wenn die Elektrode verbogen wird . Eine derartige Anordnung eignet sich zum Detektieren eines Elektrodenbruchs oder einer Elektrodenverbiegung und somit zur Überwachung der Funktion der Elektrode eines Füllstandmessge¬ räts .
Die einfachste und wichtigste Möglichkeit die Funktion der Elektrode zu überwachen, ist die Detektion eines Abreißens des Elektrodeninnenleiters infolge eines Bruchs oder Verbiegens der Elektrode. Die Unterbrechung des Stromflusses durch den Elektrodeninnenleiter signalisiert dabei eine Sondenbeschädi¬ gung. Auch eine nur kurzzeitige Unterbrechung des Stromflus¬ ses, beispielsweise weil das abgerissene Drahtende des Elekt¬ rodeninnenleiters die verbogene Sonde an irgendeiner Stelle wieder berührt, ist als detektiertes Ereignis ein eindeutiges Indiz für eine Sondenbeschädigung.
Eine weitere Überwachungsmöglichkeit kann durch die im folgen¬ den beschriebene Methode zur Bestimmung des Widerstandswertes erfolgen :
Ist beispielsweise die Elektrode, die meistens einen, vergli¬ chen mit ihrer Länge, sehr kleinen Durchmesser aufweist, ver¬ bogen, berührt der Elektrodeninnenleiter, der im Hohlraum zwi¬ schen der Elektrodenspitze und dem Anschlussende im Normalfall geradlinig und beabstandet zur elektrisch leitenden Mantelflä¬ che verläuft, die elektrisch leitende Mantelfläche und stellt damit einen zusätzlichen elektrischen Kontakt zwischen dem Elektrodeninnenleiter und der elektrisch leitenden Mantelflä¬ che her. Durch beispielsweise Messung des Widerstands zwischen dem außerhalb der Elektrode angeordneten Ende des Elektro¬ deninnenleiters und der elektrisch leitenden Mantelfläche, kann dann bestimmt werden, ob die Elektrode verbogen oder ge¬ brochen ist. Damit eine solche Bestimmung über die Änderung des Widerstands erfolgen kann, sollte der im Inneren der
Elektrode angeordnete Teilabschnitt des Elektrodeninnenleiters keine Isolation aufweisen. Soll mittels einer Widerstandsmessung einerseits die Tempera¬ tur bestimmt werden, andererseits überwacht werden, ob die Elektrode noch in Ordnung ist, kann ein zulässiger Wider¬ standsbereich definiert und mit einem Komparator überwacht werden .
Das erste Ende des Leitungsabschnitts ist vorteilhafterweise an einem ersten Fixierelement befestigt, wobei das erste Fi¬ xierelement in dem Hohlraum angeordnet und an der Elektrode befestigt ist. Auf diese Weise ist es möglich, den Elektro- deninnenleiter zwischen dem ersten Fixierelement und dem den Hohlraum begrenzenden Anschlussende der Elektrode so zu span¬ nen, dass er in dem Hohlraum zwischen der Elektrodenspitze und dem Anschlussende geradlinig und beabstandet zu der elektrisch leitenden Mantelfläche, entlang der elektrisch leitenden Man- telfläche, verläuft, sofern die Elektrode geradlinig, das heißt axial den Hohlraum umschließend ausgebildet ist.
Der Elektrodeninnenleiter ist vorteilhafterweise zwischen dem ersten und einem zweiten Fixierelement gespannt angeordnet, wobei das zweite Ende des Leitungsabschnitts an dem zweiten
Fixierelement beabstandet zu der Elektrode gehalten angeordnet ist. Auf diese Weise entsteht ein im Hohlraum innerhalb der Elektrode geradlinig verlaufender Leitungsabschnitt, der von der elektrisch leitenden Mantelfläche, vorteilhafterweise koa- xial, beabstandet ist.
Das zweite Fixierelement ist dabei vorteilhafterweise als Iso¬ lationsdurchführung in oder an dem Anschlussende ausgebildet und der Elektrodeninnenleiter ist durch die Isolationsdurch¬ führung geführt. Eine solche Isolationsdurchführung garantiert die Beabstandung des Elektrodeninnenleiters zur Elektrode und hat außerdem den Vorteil, dass der Elektrodeninnenleiter au- ßerhalb der Elektrode, das heißt außerhalb des Hohlraums der Elektrode befestigt werden kann, wobei der am ersten Fixie¬ relement bereits fixierte Elektrodeninnenleiter durch die Iso¬ lationsdurchführung hindurchgeführt werden und außerhalb der Elektrode so fixiert werden kann, dass er in dem Hohlraum ge- spannt angeordnet ist.
In einer bevorzugten Ausbildungsform ist der Elektrodeninnen¬ leiter als ein Widerstandsdraht ausgebildet. Bei einer Verbie- gung der Elektrode wird dann zwischen dem Widerstandsdraht und dem Elektrodenmantel ein elektrischer Kontakt geschaffen, wodurch eine plötzliche Verringerung des gemessenen Wider¬ stands zwischen der Elektrode und dem außerhalb der Elektrode angeordneten Ende des Elektrodeninnenleiters festgestellt wer¬ den kann, was auf eine verbogene Elektrode oder einen Elektro- denbruch schließen lässt.
Vorteilhafterweise ist der Elektrodeninnenleiter elastisch ausgebildet oder mit einem, vorzugsweise elektrisch leitenden, Federelement so verbunden, dass der Leitungsabschnitt gespannt ist. Die Elastizität des Elektrodeninnenleiters oder das Fe¬ derelement sorgen somit dafür, dass der Leitungsabschnitt in jeder Situation gespannt bleibt. Da eine Elektrode häufig sechs bis zehn Metern lang sein kann, können auf diese Weise thermische Ausdehnungen bei unterschiedlichen thermischen Aus- dehnungskoeffizienten zwischen dem Elektrodeninnenleiter und der Elektrode kompensiert werden. Der Elektrodeninnenleiter kann dann beispielsweise nicht abreißen, wenn die Elektrode in eine heiße Flüssigkeit getaucht wird und sich stärker ausdehnt als der Elektrodeninnenleiter .
Die Mantelfläche der Elektrode kann als Mantelfläche eines Zy- linders oder eines Kegelstumpfes ausgebildet sein. Die Elekt¬ rodenspitze kann beispielsweise als die Deckfläche eines Zy¬ linders oder eines Prismas oder als Deckfläche eines Kegel¬ stumpfes oder Pyramidenstumpfes oder als Spitze eines Kegels oder einer Pyramide ausgebildet sein. Die Elektrodenspitze ist vorzugsweise elektrisch voll leitend ausgebildet.
Die Mantelfläche der Elektrode kann aus Metall bestehen, vor¬ zugsweise besteht sie aus Edelstahl. Sie kann zusätzlich eine Antikorrosionsbeschichtung aufweisen, um die Elektrode vor ag- gressiven Umgebungsbedingungen, zum Beispiel vor ätzenden
Flüssigkeiten, hohen Temperaturen und so weiter, des zu mes¬ senden Mediums zu schützen.
Die Elektrode kann auch vollständig oder teilweise eine Isola- tionsschicht aufweisen um beispielsweise auch die kapazitive Messung des Füllstandes elektrisch leitender Flüssigkeiten zu ermöglichen .
In einer möglichen Ausführungsform ist das erste Fixierelement als ein elektrischer Kontakt zwischen der Elektrode und dem
Elektrodeninnenleiter ausgebildet, wobei der elektrische Kon¬ takt vorzugsweise als Schweißpunkt oder als Lötstelle zwischen der Elektrode und dem Elektrodeninnenleiter ausgebildet ist. Ein solches Fixierelement bewerkstelligt gleichzeitig den elektrischen Kontakt zwischen der Elektrode und einem Ende des Elektrodeninnenleiters . Um gleichzeitig die Temperatur des Schüttguts oder der Flüs¬ sigkeit zu bestimmen, kann der Elektrodeninnenleiter mit einem im Hohlraum angeordneten Temperatursensor elektrisch verbunden sein. Auf diese Weise kann die Innentemperatur der Elektrode bestimmt werden. Natürlich kann auch das erste Fixierelement selbst als Temperatursensor oder als ein elektrischer Tempera- tursensoranschluss eines Temperatursensors ausgebildet sein.
So kann der Löt- oder Schweißpunkt beispielsweise bereits ein Thermoelement bilden zwischen einer elektrisch leitenden
Elektrode aus einem ersten Metall und einem Elektrodeninnen¬ leiter aus einem anderen Metall. Der Temperatursensor oder ein Temperatursensoranschluss des Temperatursensors ist vorteil¬ hafterweise mit der elektrisch leitenden Elektrode und/oder dem Elektrodeninnenleiter elektrisch verbunden, um ein gleich¬ zeitiges Messen von Temperatur und Elektrodenbeschaffenheit zu ermöglichen. Der Temperatursensor kann dabei beispielsweise ein normierter, temperaturabhängiger Widerstand sein, der zwei, drei oder vier elektrische Anschlusselemente aufweist. Mit einer solchen Anordnung kann beispielsweise allein durch Messung des Widerstands sowohl die Temperatur bestimmt werden, als auch die Beschaffenheit der Elektrode.
Der Temperatursensor kann beispielsweise als Platinfühler aus- gebildet sein oder er kann ein Bolometer sein oder ein Thermo¬ element oder ein Kohlenstoffwiderstand . Auch andere Tempera¬ tursensoren können verwendet werden.
Der Widerstandsdraht kann sogar selbst den Temperatursensor bilden. Er ist dann vorzugsweise ein temperaturabhängiger Wi¬ derstandsdraht. Er kann dann beispielsweise in einem Bereich zwischen einer minimalen Temperatur und einer maximalen Tempe¬ ratur Werte zwischen einem minimalen Widerstand und einem ma- ximalen Widerstand annehmen. Wenn er Werte außerhalb dieses Widerstandsbereichs annimmt, deutet dies auf ein Problem bei der Elektrode hin. Ist beispielsweise die Elektrode gebrochen und der Widerstandsdraht gerissen, wird ein plötzlich sehr ho- her Widerstand detektiert. Über eine Auswerteinheit kann dann angegeben werden, dass die Elektrode gebrochen ist. Ist ande¬ rerseits die Elektrode verbogen, so dass der Widerstandsdraht die Mantelfläche der Elektrode berührt, wird ein zu kleiner Widerstand detektiert und es kann über die Auswerteinheit aus- gegeben werden, dass die Elektrode verbogen ist. Liegt der ge¬ messene Widerstand innerhalb des zulässigen Bereichs kann über die Auswerteinheit die Temperatur der Sonde ausgegeben werden.
Mit einer solchen Anordnung kann ein Verfahren zur Überwachung der Funktion einer Elektrode eines Füllstandmessgeräts durch¬ geführt werden, bei dem der Widerstand zwischen dem Elektro- deninnenleiter und der Elektrode, und/oder der Widerstand des Elektrodeninnenleiters und der Elektrode bestimmt wird.
Gleichzeitig kann durch Bestimmung des Widerstands zwischen dem Elektrodeninnenleiter und der Elektrode bei einer der wei¬ ter oben beschriebenen Anordnungen, die einen Temperatursensor aufweist, sowohl die Funktion der Elektrode eines Füllstand¬ messgeräts überwacht werden, als auch die Temperatur der
Elektrode des Füllstandmessgeräts bestimmt werden, beispiels- weise dadurch, dass entweder der durch den Elektrodeninnenlei¬ ter, die Elektrode und einem zwischen dem Elektrodeninnenlei¬ ter und der Elektrode angeordneten Temperaturfühler bestimmte Widerstand ermittelt wird, oder dadurch, dass der Widerstand des Elektrodeninnenleiters und der Elektrode und die Thermos- pannung zwischen dem Elektrodeninnenleiter und der Elektrode bestimmt wird. Wenn der bestimmte Widerstand einen vorgegebenen Maximalwert überschreitet, oder wenn der bestimmte Widerstand einen vorge¬ gebenen Minimalwert unterschreitet, und/oder wenn der Elektro- deninnenleiter (14) abgerissen ist, kann ein optisch oder akustisch signalisierendes Ausgabeelement vorgesehen sein, welches meldet, oder anzeigt, dass die Elektrode defekt ist. Auch kann ein Überwachungselement und/oder eine Überwachungs¬ funktion vorgesehen sein, das / die eine plötzliche Änderung des bestimmten Widerstands detektiert, und im Falle eines sol- chen detektierten Ereignisses über das Ausgabeelement meldet und/oder anzeigt, dass die Elektrode defekt ist. Auch können die Überwachungsfunktion und/oder das Überwachungselement so ausgebildet sein, dass der Widerstandsverlauf als Funktion der Zeit gemessen, aufgezeichnet und gespeichert wird. Dem Fach- mann sind viele Arten der Ausgestaltung solcher Überwachungs¬ funktionen und/oder Überwachungselemente bekannt.
Die in der nachfolgenden Beschreibung verwendeten Bezeichnun¬ gen, wie "oben", "unten", "links", "rechts" und Ähnliches, be- ziehen sich auf Ausführungsbeispiele und sollen in keiner Wei¬ se einschränkend sein, auch dann nicht, wenn sie sich auf be¬ vorzugte Ausführungsformen beziehen.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:
Figur 1 ein in einem Behälter angeordnetes Füllstand messgerät zur kapazitiven (oder mittels TDR) Stimmung des Füllstandes, Figur 2 ein Beispiel eines unteren Teils der Elektrode eines Füllstandmessgeräts mit einem Temperatur¬ sensor, Figur 3 ein weiteres Beispiel eines unteren Teils der
Elektrode eines Füllstandmessgeräts mit einem Temperatursensor .
Figur 1 zeigt ein Füllstandmessgerät 1, das in einem Behälter 2 angeordnet ist. In dem Behälter 2 befindet sich ein Messme¬ dium 3, hier eine Flüssigkeit 3, die in dem Behälter 2 bis zu einem Füllstand 4 aufgefüllt ist. Das Füllstandmessgerät 1 weist eine Elektrode 6 auf, mit einer Elektrodenspitze 8, so¬ wie ein der Elektrodenspitze 8 gegenüberliegend angeordnetes Anschlussende 10 auf. Das Anschlussende 10 ist mit der Elekt¬ rode 6 elektrisch leitend verbunden. Die Elektrode 6 weist weiterhin eine Mantelfläche 12 auf, die im vorliegenden Bei¬ spiel metallisch ausgebildet ist und behälterwandseitig bei¬ spielsweise mit einer Antikorrosionsbeschichtung versehen sein kann, um eine Korrosion der Elektrode 6 in der Flüssigkeit 3 zu verhindern. Bei elektrisch leitenden Medien wird für die Ermittlung des Füllstandes üblicherweise eine Elektrode mit einer KunstStoffbeschichtung verwendet. Ein Elektrodeninnen- leiter 14, der im vorliegenden Beispiel als Widerstandsdraht ausgebildet ist, ist an seinem unteren Ende in der Nähe der
Elektrodenspitze 8 an einem ersten Fixierelement 16 befestigt und verläuft durch den Hohlraum 18 gespannt zwischen dem ers¬ ten Fixierelement 16 und einem zweiten Fixierelement 20, wel¬ ches am Anschlussende 10 ausgebildet ist, durch eine im Füll- standmessgerät 1 aufgenommene erste Isolationsdurchführung 22 zu einer Auswerteinheit 24, in der die Temperatur der
Elektrode 6 bestimmt werden kann, und die Elektrode 6 auf Elektrodenbruch überwacht werden kann. Zwischen dem ersten Fixierelement 16 und dem zweiten Fixie¬ relement 20 wird ein Leitungsabschnitt 26 definiert, der im vorliegenden Beispiel koaxial zur Mantelfläche 12 der Elektro¬ de 6 als Innenleiter der Elektrode 6 ausgebildet ist und durch den Hohlraum 18 verläuft. Der Leitungsabschnitt 26 kann bei¬ spielsweise als einfacher elektrischer Leiter ausgebildet sein. In diesem Fall ist nur eine Überwachung der Elektrode 6 auf Elektrodenbruch hin möglich. Reißt der Leitungsabschnitt 26 ab, ist die Elektrode 6 gebrochen.
Eine weitere vorteilhafte Ausführung besteht darin, dass das Fixierelement (20) als Sollbruchstelle ausgeführt ist und das Abreißen des Drahtes an dieser Stelle sehr sicher einen Son¬ denbruch zu detektieren erlaubt.
Dies ist auch der Fall, wenn der Leitungsabschnitt 26 als tem¬ peraturunabhängiger Widerstandsdraht ausgebildet ist. Jedoch kann in diesem Fall auch zusätzlich noch eine potentielle Elektrodenverbiegung gemessen werden. Ändert sich plötzlich der Widerstand, ist das ein Hinweis darauf, dass der Leitungs¬ abschnitt 26 an einer Stelle mit der Elektrode 6 in Berührung kommt. Der gemessene Widerstand wird dann plötzlich kleiner. In diesem Fall ist aber eine Temperaturmessung noch nicht mög¬ lich.
Eine weitere vorteilhafte Ausführung besteht darin, dass der Leitungsabschnitt 26 als temperaturabhängiger Widerstandsdraht ausgebildet ist, so dass mit dem Leitungsabschnitt 26 sowohl die Temperatur der Elektrode 6, als auch ein Bruch oder eine Fehlfunktion der Elektrode 6 bestimmt werden können.
Die über eine zweite Isolationsdurchführung 30 fest mit einem Prozessanschluss 29 verbundene Elektrode 6 wird durch eine Be- hälteröffnung 28 in das Innere des Behälters 2 geführt. Der Prozessanschluss 29 kann in Form eines Einschraubgewindes, ei¬ nes Flansches oder in einer anderen Anschlussform ausgeführt sein, sodass die Elektrode 6 lokal fixiert und fest beab- standet zur Wandung des Behälters 2 in dem Behälter 2 angeord¬ net ist. Dadurch wird eine kapazitive Messung der Füllstandhö¬ he zwischen der Elektrode 6 und dem metallischen Behälter 2 ermöglicht .
Damit ein elektrischer Widerstand zwischen der Elektrode 6 und dem Elektrodeninnenleiter 14 gemessen werden kann, ist die Auswerteinheit 24 über eine elektrische Verbindung 6' mit der Elektrode 6 und über eine elektrische Verbindung 14' mit dem Elektrodeninnenleiter 14 verbunden.
Im vorliegenden Beispiel erfolgt die Messung der Füllstandhöhe kapazitiv mit einer Füllstandauswerteinheit 31, indem diese über die elektrische Verbindung 6' mit der Elektrode 6 und über eine elektrische Verbindung 29' mit dem Prozessanschluss und damit mit dem Behälter elektrisch verbunden ist.
Ist die Flüssigkeit 3 dabei eine elektrisch nicht leitende Flüssigkeit, bildet sie das Dielektrikum zwischen der Elektro¬ de 6 und dem Behälter 2.
Bei leitenden Flüssigkeiten werden Elektroden (6) verwendet, deren äußere, der Innenwandung des Behälters 2 zugewandte Oberfläche elektrisch isoliert ist. Dabei bildet der bis zur Füllstandhöhe 4 sich erstreckende Teil der Isolierschicht das den Messwert bestimmende Dielektrikum zwischen der Elektrode 6 und dem Behälter 2. Der Leitungsabschnitt 26 des Elektrodeninnenleiters 14, der als Widerstandsdraht ausgebildet ist, ist im vorliegenden Bei¬ spiel unisoliert, ebenso wie die dem Hohlraum 18 zugewandte Oberfläche der Elektrode 6.
Der Leitungsabschnitt 26 kann dabei natürlich auch ein tempe¬ raturabhängiger Widerstandsdraht sein, so dass gleichzeitig auch die Temperatur der Füllstandsonde gemessen werden kann. Der Leitungsabschnitt 26 ist gespannt zwischen dem ersten Fi- xierelement 16 und dem zweiten Fixierelement 20 in dem Hohl¬ raum 18 angeordnet.
Wenn nun die Elektrode 6 sich verbiegt oder bricht, kontak¬ tiert der Leitungsabschnitt 26 die innere Oberfläche der
Elektrode 6 und schafft so einen zusätzlichen elektrischen Kontakt, was eine abrupte Änderung des Widerstands zwischen der Elektrode 6 und dem Elektrodeninnenleiter 14 zur Folge hat. Dies kann mit der Auswerteinheit 24 gemessen werden.
Auf diese Weise kann die Auswerteeinheit 24 detektieren, dass die Elektrode defekt ist.
Figur 2 zeigt ein weiteres Beispiel für eine kombinierte
Elektrodenbruchüberwachung und Temperaturmessung. Dargestellt ist das untere Ende der Elektrode 6 des Füllstandmessgeräts 1. Der Leitungsabschnitt 26 verläuft koaxial zum Elektrodenmantel 12 und ist an seinem unteren Ende mit einem Fixierelement 16, welches gleichzeitig ein elektrischer Kontakt eines Tempera¬ tursensors 32 ist, verbunden. Ein zweiter Kontakt (nicht dar¬ gestellt) des Temperatursensors 32 ist mit der Elektrodenspit- ze 8, die im vorliegenden Beispiel elektrisch leitend ist, elektrisch verbunden. Der Temperatursensor 32 ist auf der Elektrodenspitze 8 über eine Wärmeleitungsverbindung (nicht dargestellt) mit der Elektrodenspitze 8 gleichzeitig thermisch verbunden. Auf diese Weise wird der Wärmeeintrag der Flüssig¬ keit 3 über die Elektrodenspitze 8 direkt auf den Temperatur¬ sensor 32 geleitet. So kann mit Hilfe der Auswerteeinheit 24 sowohl die Funktionalität der Elektrode als auch die Tempera- tur der in dem Behälter 2 eingefüllten Flüssigkeit 3 gemessen werden. Der Temperatursensor 32 kann beispielsweise ein Pla¬ tin-Temperaturfühler, zum Beispiel ein PT100 oder ein PT1000 Platintemperaturfühler sein. Figur 3 zeigt ein drittes Beispiel für eine kombinierte Elekt¬ rodenüberwachung und Temperaturmessung. Dargestellt ist wieder das untere Ende der Elektrode 6 des Füllstandmessgeräts 1. Die Elektrodenspitze 8 ist, ebenso, wie die im Beispiel von Figur 2, als Deckfläche einer zylindrischen Elektrode 6 ausgebildet, wobei die Mantelfläche des Zylinders der Elektrodenmantel 12 ist. An der Elektrodenspitze 8 ist ein Temperatursensor 33 be¬ festigt, der in diesem Fall vier elektrische Anschlusselemente aufweist, wobei eines der vier Anschlusselemente, ebenso wie bei dem Beispiel in Figur 2, (nicht dargestellt) mit der
Elektrodenspitze 8 leitend verbunden ist. Ein weiteres An¬ schlusselement ist als erstes Fixierelement 16 ausgebildet. An dem ersten Fixierelement 16 ist ein elektrisch leitendes Fe¬ derelement 34 befestigt und mit dem Temperatursensor 33 elektrisch verbunden. Das elektrisch leitende Federelement 34 ist auf der dem ersten Fixierelement 16 gegenüber liegenden
Anschlussende elektrisch mit dem Leitungsabschnitt 26 verbun¬ den, der gleichzeitig als Überwachungssensor für die Elektrode 6 ausgebildet ist. Ein drittes und ein viertes elektrisches Anschlusselement 36a, 36b vervollständigen die vier Anschlus- selemente des Temperatursensors 33. Mit einem solchen Sensor kann eine echte Vierpunktmessung durchgeführt werden. So kann beispielsweise zwischen den beiden elektrischen Anschlussele¬ menten 36a, 36b ein konstanter Strom durch den Temperatur- sensor 33 hindurchgeleitet werden, während zwischen dem ersten Fixierelement 16 und der Elektrodenspitze 8 beispielsweise die abfallende Spannung gemessen wird. Die elektrischen Anschlus¬ selemente 36a, 36b sind vorteilhafterweise isoliert, um zu vermeiden, dass sie mit der Elektrode 6 elektrisch in Kontakt kommen können.
Das elektrisch leitende Federelement 34 bewirkt einerseits, dass der Widerstand des Temperatursensors 33 zwischen dem ers- ten Fixierelement 16 und der Elektrodenspitze 8 bestimmt wer¬ den kann, andererseits bewirkt das Federelement 34, dass der Leitungsabschnitt 26 immer gespannt ist. So können Unterschie¬ de im thermischen Ausdehnungskoeffizienten zwischen der Elekt¬ rode 6 und dem Leitungsabschnitt 26 durch das Federelement 34 kompensiert werden.
Die Erfindung wurde anhand dreier bevorzugter Ausführungsbei¬ spiele erläutert, ohne auf diese Ausführungsbeispiele be¬ schränkt zu sein. So kann beispielsweise ein Temperatursensor aus den Beispielen 2 oder 3 mit dem Widerstandsdraht aus Figur 1 kombiniert werden, ohne dass dadurch der Erfindungsgedanke verlassen wird. Dem Fachmann sind somit zahlreiche Abwandlun¬ gen und Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung und der erfindungsgemäßen Verfahren möglich, wobei beispielsweise die Merkmale einzelner Ausführungsformen frei mit Merkmalen der anderen Ausführungsformen kombinierbar oder austauschbar sind, sofern Kompatibilität vorliegt. Insbesondere kann bei¬ spielsweise auch anstatt einer Widerstandsmessung eine kapazi¬ tive Messung zur Feststellung eines Elektrodenbruchs oder ei- ner Elektrodenverbiegung mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung erfolgen oder es kann eine kombinierte Messung erfolgen, bei der beispielsweise mit Hilfe von Kapazitätsmessungen bestimmt wird, ob die Elektrode verbogen oder gebrochen ist und mit Hilfe von Widerstandsmessungen ermittelt wird, welche Tempera¬ tur an der Elektrodenspitze vorherrscht.
Bezugszeichenliste
1 Füllstandmessgerät
2 Behälter
3 Messmedium (Flüssigkeit, Schüttgut)
4 Füllstand
6 Elektrode
6' Elektrische Verbindung zur Elektrode
8 Elektrodenspitze
10 Anschlussende
12 Mantelfläche der Elektrode
14 Elektrodeninnenleiter
14' Elektrische Verbindung zum Elektrodeninnenleiter
16 erstes Fixierelement
18 Hohlraum
20 zweites Fixierelement
22 Erste Isolationsdurchführung
24 Auswerteeinheit Temperatur und Sondenbruch
26 Leitungsabschnitt / Widerstandsdraht
28 Behälteröffnung
29 Prozessanschluss (z.B. Einschraubgewinde)
29' Elektrische Verbindung zum Prozessanschluss
30 Zweite Isolationsdurchführung
31 Auswerteinheit Füllstand
32 Temperatursensor
33 Temperatursensor
34 Federelement
36a, 36b elektrische Anschlusselemente

Claims

Patentansprüche
1. Füllstandmessgerät (1) mit einer Elektrodenanordnung, die folgendes aufweist:
a) eine Elektrode (6)
- mit einer einen Hohlraum (18) axial umschließenden und den Hohlraum begrenzenden, elektrisch leitenden Mantelfläche (12) ,
- einer mit der Mantelfläche (12) umlaufend verbundenen, den Hohlraum begrenzenden, vorzugsweise elektrisch leitenden,
Elektrodenspitze (8),
- sowie einem der Elektrodenspitze (8) gegenüberliegend an¬ geordneten, den Hohlraum begrenzenden Anschlussende (10), b) einen Elektrodeninnenleiter (14),
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
der Elektrodeninnenleiter (14) einen Leitungsabschnitt (26) mit einem ersten und einem zweiten Ende aufweist, der in dem Hohlraum (18) zwischen der Elektrodenspitze (8) und dem An¬ schlussende (10) geradlinig und beabstandet zu der
elektrisch leitenden Mantelfläche (12), entlang der
elektrisch leitenden Mantelfläche (12) verlaufend angeordnet ist .
2. Füllstandmessgerät (1) 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
der Leitungsabschnitt (26) so zwischen dem ersten und dem zweiten Ende gespannt befestigt ist, dass der Elektrodenin¬ nenleiter (14) abreißt, wenn die Elektrode (6) verbogen wird .
3. Füllstandmessgerät (1) nach Anspruch 1 oder 2,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
das erste Ende des Leitungsabschnitts (26) an einem ersten Fixierelement (16) befestigt ist, wobei das erste Fixierele¬ ment (16) in dem Hohlraum (18) angeordnet und an der Elekt¬ rode (6) befestigt ist.
Füllstandmessgerät (1) nach Anspruch 3,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
der Elektrodeninnenleiter (14) zwischen dem ersten und einem zweiten Fixierelement (20) gespannt angeordnet ist, wobei das zweite Ende des Leitungsabschnitts (26) an dem zweiten Fixierelement (20) beabstandet zu der Elektrode (6) gehalten angeordnet ist.
Füllstandmessgerät (1) nach Anspruch 4,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
das zweite Fixierelement (20) als eine Isolationsdurchfüh¬ rung (22) in dem Anschlussende (10) ausgebildet ist, und der Elektrodeninnenleiter (14) durch die Isolationsdurchführung (22) geführt ist.
Füllstandmessgerät (1) nach einem der vorigen Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
der Elektrodeninnenleiter (14) als ein Widerstandsdraht aus¬ gebildet ist.
Füllstandmessgerät (1) nach einem der vorigen Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
der Elektrodeninnenleiter (14) elastisch ausgebildet ist, oder mit einem, vorzugsweise elektrisch leitenden, Federele¬ ment (34) so verbunden ist, dass der Leitungsabschnitt (26) gespannt ist.
Füllstandmessgerät (1) nach einem der vorigen Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Mantelfläche (12) als Mantelfläche eines Zylinders oder eines Kegelstumpfes ausgebildet ist.
9. Füllstandmessgerät (1) nach einem der vorigen Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
die Elektrodenspitze (8) als Deckfläche eines Zylinders oder Prismas, oder als Deckfläche eines Kegelstumpfes oder Pyra¬ midenstumpfes, oder als Spitze eines Kegels oder einer Pyra¬ mide ausgebildet ist.
10. Füllstandmessgerät (1) nach einem der vorigen Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
die Elektrodenspitze (8) einen elektrisch isolierenden Be¬ reich aufweist.
11. Füllstandmessgerät (1) nach einem der vorigen Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
die Mantelfläche (12) der Elektrode (6) aus Metall, vorzugs¬ weise aus Edelstahl besteht.
12. Füllstandmessgerät (1) nach einem der Ansprüche 3 bis 11, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
das erste Fixierelement (16) als ein elektrischer Kontakt zwischen der Elektrode (6) und dem Elektrodeninnenleiter (14) ausgebildet ist, wobei der elektrische Kontakt vorzugs¬ weise als Schweißpunkt oder als Lötstelle zwischen der
Elektrode (6) und dem Elektrodeninnenleiter (14) ausgebildet ist . 13. Füllstandmessgerät (1) nach einem der vorigen Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
der Elektrodeninnenleiter (14) mit einem im Hohlraum (18) angeordneten Temperatursensor (32, 33) elektrisch verbunden ist
14. Füllstandmessgerät (1) nach einem der Ansprüche 3 bis 12, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
das erste Fixierelement (16) als Temperatursensor (32, 33) oder als ein Temperatursensoranschluss ausgebildet ist.
15. Füllstandmessgerät (1) nach Anspruch 13 oder 14,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
der Temperatursensor (32, 33) oder ein Temperatursensoran¬ schluss mit der elektrisch leitenden Elektrode (6) und / o- der mit dem Elektrodeninnenleiter (14) elektrisch verbunden ist .
16. Füllstandmessgerät (1) nach einem der Ansprüche 13 bis 15,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
der Temperatursensor (32, 33) ein normierter, temperaturab¬ hängiger Widerstand ist, der zwei, drei oder vier elektri¬ sche Anschlusselemente (36a, 36b, 16) aufweist.
17. Füllstandmessgerät (1) nach einem der Ansprüche 13 bis 16,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
der Temperatursensor (32, 33) ein Platinfühler, oder ein Bo- lomenter oder ein Thermoelement oder ein Kohlenstoffwider¬ stand ist.
18. Verfahren zur Überwachung der Funktion einer Elektrode
(6) eines Füllstandmessgeräts (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 17,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
der Widerstand des Elektrodeninnenleiters (14) und der Elektrode (6) bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 18,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
die Temperatur der Elektrode (6) des Füllstandmessgeräts (1) entweder dadurch bestimmt wird, dass der Widerstand des Elektrodeninnenleiters (14) und der Elektrode (8) und/oder die Thermospannung zwischen dem Elektrodeninnenleiter (14) und der Elektrode (8) bestimmt wird, oder, wenn zwischen dem Elektrodeninnenleiter (14) und der Elektrode (8) ein Tempe¬ raturfühler (32, 33) angeordnet ist, dadurch, dass der Wi¬ derstand des Temperaturfühlers (32, 33) bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 18 oder 19,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass,
wenn der bestimmte Widerstand einen vorgegebenen Maximalwert überschreitet, oder wenn der bestimmte Widerstand einen vor¬ gegebenen Minimalwert unterschreitet, und/oder wenn der Elektrodeninnenleiter (14) abgerissen ist, oder wenn eine plötzliche Änderung des bestimmten Widerstands detektiert wird, über ein Ausgabeelement gemeldet oder angezeigt wird, dass die Elektrode (6) defekt ist.
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