Messsonde mit Elektrode
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Messsonde mit Elektrode, insbesondere zur Messung des Füllstandes in Behältern.
Bekannt sind Kapazitäts-Messbrücken, welche zur Erfassung des Standes des Füllgutes in Behältern dienen. Ein Brückenzweig einer solchen Messbrücke wird als Messsonde in den Behälter eingeführt und misst die an der Sonde eintretenden Kapazitätsänderungen, welche durch die mehr oder weniger grosse Umhüllung der Messsonde mit Füllgut eintreten.
Diese Kapazitätsänderungen werden auf einem Anzeigeinstrument wiedergegeben, welches bei der Montage auf Behältergrösse und Elektrodenlänge der Messsonde derart geeicht ist, dass der Skalenwert Null einer nicht mit Füllgut umgebenen Messsonde entspricht, während eine vollständig mit Füllgut umhüllte Elektrode den maximalen Skalenausschlag bewirkt.
Bei Schüttgütern, welche erhöhte Temperaturen aufwiesen, konnte aber das Messresultat innerhalb der von der Industrie geforderten Anzeigegenauigkeit bisher nicht eingehalten werden. Es wurde dabei versucht, rohr- oder stabförmige Elektroden, welche mit einem geeigneten Isolationsmaterial überzogen waren, der Behälterwandung entlang zu führen, dergestalt, dass die Elektrode in gewissen Abständen durch Haltearme gegen die Wandung abgestützt wurde.
Diese Elektrodenkonstruktion hielt rein mechanisch und thermisch den auftretenden Belastungen stand.
Bei derartigen Schüttgutbehältern, in welchen Füllgüter erhöhter Temperatur gelagert werden, bildet sich aber häufig an den Wandungen Kondenswasser, und das Füllgut selbst neigt sehr oft zur Ansatzbildung an der Behälterwandung. Die entlang der Wandung abgestützte Messsonde ist darum ungeeignet, da sich durch ihre Unelastizität sehr bald Material an den Haltearmen und an der Elektrode selbst absetzt und eine Fälschung der Messresultate herbeigeführt wird. Ausserdem ist der Einbau der erwähnten Elektrodenkonstruktion kompliziert und kostspielig.
Andere für diesen Zweck eingesetzte Messsondenkonstruktionen gehen davon aus, eine seilförmige Sonde von oben in den Behälter aufgehängt einzuführen, und zwar möglichst in dessen Mitte, wo das Material sich stets in Bewegung befindet. Bei Füllgütern, die elektrische Nichtleiter sind, beispielsweise Öl oder trockener Sand, kann eine blanke Elektrode Verwendung finden; bei solchen jedoch, die elektrische Leiter sind, beispielsweise Säuren oder Koksstaub, wird eine zweckmässig isolierte Elektrode verwendet. Wegen der in den Behältern auftretenden, teilweise grossen Temperaturschwankungen muss die Messsonde sogar bei elektrisch nichtleitenden Schüttgütern isoliert werden, da häufig ein teilweiser Beschlag mit Kondenswasser an derselben auftreten kann.
Die seilförmige Messsonde wird aus diesem Grunde mit einem elastischen Isolationsmaterial überzogen, beispielsweise mit gewissen Spezialgummisorten, Polyäthylen oder Teflon. Diese Isolation wird aber wegen der durch das Gewicht und den Seitendruck des Füllgutes auftretenden Reibung in kurzer Zeit von der Seilelektrode abgerissen oder abgeschält, wobei zu berücksichtigen ist, dass die mechanische Festigkeit des Isolationsmaterials bei steigender Temperatur des Füllgutes abnimmt.
Diese Nachteile sollen durch die vorliegende Erfindung beseitigt und die Lebensdauer der Messsonde erheblich verlängert werden, was erfindungsgemäss dadurch erreicht wird, dass die Isolation der Elektrode aus einzelnen Gliedern besteht und dass deren Stossstellen derart ausgebildet sind, dass ein seitliches Eindringen allfälliger Füllgutteile zur Elektrode verhindert wird.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.
Die Messsonde, die von oben in den Behälter eingehängt wird, besteht im wesentlichen aus einer Elektrode 1, beispielsweise einem Stahlseil geeigneter Stärke, und kurzen über dieses Seil geschobenen Gliedern 2 aus Isolationsmaterial. Dadurch, dass die Isolation in Gliederform ausgeführt ist, können Materialien von höherer Abriebfestigkeit und Temperaturbeständigkeit, z. B. Bakelitleinen, glasverstärkte Polyesterharze oder entsprechend verstärkte keramische Isolationsstoffe, zur Anwendung gelangen.
Um ein Eindringen des Füllgutes zwischen den einzelnen Gliedern 2 möglichst weitgehend zu verhindern, wird das oberste Glied 2' unter Federdruck gesetzt, so dass alle Glieder 2 fest aufeinanderliegen. Ferner wird, um die Beweglichkeit und Biegsamkeit der Gliedersonde zu gewährleisten, jedes Glied 2 der Isolation im obern Teil 3 konvex und im untern Teil 4 konkav ausgebildet. Diese Formgebung der Glieder erhöht zudem den Dichtungseffekt.
An den Stossstellen zwischen den einzelnen Gliedern befindet sich jeweils als weitere Schutzmassnahme eine ringförmige Packung 5 aus Isolationsmaterial, beispielsweise Bakelitleinen oder Silikongummi. Damit wird verhindert, dass allfällige Füllgutteile, welche zwischen den Stossflächen der einzelnen Glieder doch eingedrungen sind, mit der blanken Seilelektrode in Berührung kommen.
Die Messsonde ist an ihrem obern Ende an einer Abzweigdose 6 mit Kabelverschraubung 7 befestigt, die über ein Hochfrequenzkabel mit einem nicht dargestellten Messgerät verbunden ist. Ebenfalls schematisch angedeutet ist die Verschraubung der Abzweigdose 6 mit der in der Zeichnung strich- liert dargestellten Behälterdecke 8.
Dadurch, dass als eigentlicher Träger ein Stahlseil verwendet wird, auf welchem die einzelnen Glieder und die ringfönnigen Packungen aufeinander der Reihe nach aufgeschichtet sind, ist der Messsonde eine ausreichende Elastizität gegeben, welche verhütet, dass sich Füllgut an der Sonde absetzt. Damit sich die Messsonde aber jeweils über die gesamte zu erfassende Messlänge erstreckt, ist eine möglichst vertikale Aufhängung, nach Möglichkeit in der mittelsenkrechten Symmetrieachse des Behälters, anzustreben. Zu diesem Zweck ist deshalb auch ein in der Zeichnung schematisch dargestelltes Gewicht 9 am untern Ende der Seilelektrode in Verbindung mit dem letzten Glied der Isolation vorgesehen.
Measuring probe with electrode
The present invention relates to a measuring probe with an electrode, in particular for measuring the fill level in containers.
Capacity measuring bridges are known, which are used to record the level of the filling material in containers. A branch of such a measuring bridge is inserted into the container as a measuring probe and measures the changes in capacitance occurring at the probe, which occur due to the more or less large covering of the measuring probe with filling material.
These changes in capacity are shown on a display instrument which is calibrated during assembly to the container size and electrode length of the measuring probe in such a way that the scale value zero corresponds to a measuring probe not surrounded by the product, while an electrode completely covered with the product causes the maximum scale deflection.
In the case of bulk goods, which had elevated temperatures, the measurement result could not be maintained within the display accuracy required by the industry. An attempt was made to guide tubular or rod-shaped electrodes, which were coated with a suitable insulating material, along the container wall in such a way that the electrode was supported against the wall by holding arms at certain intervals.
This electrode construction withstood the stresses occurring purely mechanically and thermally.
In bulk goods containers of this type, in which filling goods are stored at elevated temperatures, however, condensation water often forms on the walls, and the filling material itself very often tends to build up on the container wall. The measuring probe supported along the wall is unsuitable because, due to its inelasticity, material very quickly settles on the holding arms and on the electrode itself and the measurement results are falsified. In addition, the installation of the mentioned electrode structure is complicated and expensive.
Other measuring probe designs used for this purpose are based on the assumption that a rope-shaped probe is suspended from above and inserted into the container, preferably in its center, where the material is always in motion. A bare electrode can be used for filling goods that are electrically non-conductive, for example oil or dry sand; however, for those that are electrical conductors, for example acids or coke dust, an appropriately insulated electrode is used. Because of the sometimes large temperature fluctuations that occur in the containers, the measuring probe must be insulated even in the case of electrically non-conductive bulk goods, since partial condensation can often occur on the same.
For this reason, the cable-shaped measuring probe is covered with an elastic insulation material, for example with certain types of special rubber, polyethylene or Teflon. However, this insulation is torn off or peeled off from the cable electrode in a short time due to the friction caused by the weight and the side pressure of the product, whereby it must be taken into account that the mechanical strength of the insulation material decreases as the temperature of the product rises.
These disadvantages are to be eliminated by the present invention and the service life of the measuring probe is to be extended considerably, which is achieved according to the invention in that the insulation of the electrode consists of individual members and that their joints are designed in such a way that any filling material parts to the electrode are prevented from entering from the side .
An exemplary embodiment of the invention is shown in the drawing.
The measuring probe, which is hung into the container from above, consists essentially of an electrode 1, for example a steel cable of suitable strength, and short links 2 made of insulation material, pushed over this cable. Because the insulation is designed in the form of links, materials with higher abrasion resistance and temperature resistance, e.g. B. Bakelite linen, glass-reinforced polyester resins or correspondingly reinforced ceramic insulation materials are used.
In order to prevent the filling material from penetrating between the individual links 2 as far as possible, the top link 2 'is placed under spring pressure so that all links 2 lie firmly on top of one another. Furthermore, in order to ensure the mobility and flexibility of the link probe, each link 2 of the insulation is convex in the upper part 3 and concave in the lower part 4. This shape of the links also increases the sealing effect.
As a further protective measure, an annular packing 5 made of insulation material, for example Bakelite linen or silicone rubber, is located at the joints between the individual links. This prevents any product parts that have penetrated between the abutting surfaces of the individual links from coming into contact with the bare cable electrode.
The measuring probe is attached at its upper end to a junction box 6 with a cable screw connection 7, which is connected to a measuring device (not shown) via a high-frequency cable. The screw connection of the junction box 6 to the container cover 8 shown in dashed lines in the drawing is also indicated schematically.
The fact that a steel cable is used as the actual carrier, on which the individual links and the ring-shaped packings are stacked on top of one another, gives the measuring probe sufficient elasticity, which prevents the product from settling on the probe. However, so that the measuring probe extends over the entire measuring length to be recorded, a suspension as vertical as possible, if possible in the central perpendicular axis of symmetry of the container, should be aimed for. For this purpose, a weight 9, shown schematically in the drawing, is provided at the lower end of the cable electrode in connection with the last link of the insulation.