DE3201799C1

DE3201799C1 - Device for measuring the conductivity of liquid substances, in particular of slags at elevated temperatures

Info

Publication number: DE3201799C1
Application number: DE19823201799
Authority: DE
Inventors: Thomas F. Dipl.-Ing. Dr.-Ing. Hoster; Jürgen Dipl.-Ing. Dr.-Ing. 4300 Essen Pötschke; Johannes Prof. Dr.-Ing. 4330 Mülheim Weidemann
Original assignee: Fried Krupp AG
Current assignee: Fried Krupp AG
Priority date: 1982-01-21
Filing date: 1982-01-21
Publication date: 1983-08-25

Abstract

To measure the conductivity of liquid substances using a measuring probe which is concentrically constructed and which comprises a central, a screening and an outer electrode in each case whose ducts are filled with an insulating material, the current flowing through the measuring electrode is measured in a resistance-free way using a current/voltage converter with the voltage held constant between the measuring electrode (2 or 4), which is connected to the screening electrode (3) via a conductor resistance (5) limited to a maximum of 10<-2> OMEGA , and the remaining electrode (4 or 2, respectively). <IMAGE>

Description

Aus der JP-AS 52 92 794 ist auch schon eine Anordnung zur Leitfähigkeitsmessung bekannt, bei der die an einer ansonsten nicht näher beschriebenen Elektrode gemessene Leitfähigkeit mittels eines Verstärkers in eine Spannung umgewandelt wird, die mit der an einem Servomotor gesteuerten Potentiometer mit Schiebewiderstand abgegriffenen Spannung als Teilspannung einer konstanten Spannungsquelle verglichen wird, wobei der Servomotor einen Spannungsabgleich einzustellen sucht. From JP-AS 52 92 794 there is already one arrangement known for conductivity measurement, in which the one otherwise not described in more detail Electrode measured conductivity converted into a voltage by means of an amplifier with the potentiometer controlled by a servomotor with slide resistor compared tapped voltage as a partial voltage of a constant voltage source the servomotor tries to adjust the voltage.

Es ist auch schon in der DE-AS 23 28 959 vorgeschlagen worden, eine Meßsonde zu verwenden, die aus einer Mittelelektrode und einer diese mit Abstand konzentrisch umgebenden Außenelektrode, die auf ihrer Außenseite von einem Insoliermantel umschlossen und mit der Mittelelektrode an den Klemmen einer Spannungsquelle angeschlossen ist, zu verwenden, wobei zwischen der Mittelelektrode und der rohrförmigen Außenelektrode konzentrisch eine weitere Rohrelektrode angeordnet ist, die den mit Isoliermaterial ausgefüllten Raum zwischen der Mittelelektrode und der Außenelektrode nach Art eines Schirmes unterteilt und welche ebenso wie die beiden anderen Elektroden mit einem Ende das flüssige Medium berührt. Die Klemmspannung eines Generators wird zwischen der Außen- und der Schirmelektrode konstant angelegt und die Leitfähigkeit nach Maßgabe des Spannungsabfalls zwischen der Mittel- und der Schirmelektrode an einem Arbeitswiderstand festgestellt. Aber auch mit dieser Vorrichtung war keine exakte Messung unabhängig von der Eintauchtiefe der Meßsonde möglich; der Meßfehler zeigte sich von der gemessenen elektrischen Leitfähigkeit des flüssigen Stoffes, der Eintauchtiefe der Meßsonde und der zur Spannungsversorgung der Meßsonde verwendeten Frequenz abhängig. Dazu wirkt das keramische Isoliermaterial meßwertyerfälschend, da keramische Stoffe bei höheren Temperaturen zunehmende Leitfähigkeit aufweisen. It has already been proposed in DE-AS 23 28 959, a To use a measuring probe consisting of a center electrode and a distance between them concentrically surrounding outer electrode, which is on its outside by an insulating jacket enclosed and connected with the center electrode to the terminals of a voltage source is to be used, with between the central electrode and the tubular outer electrode Another tubular electrode is arranged concentrically, which is covered with insulating material filled space between the center electrode and the outer electrode in the manner of a And which like the other two electrodes with one End touches the liquid medium. The clamping voltage of a generator is between the outer and shield electrodes are constantly applied and the conductivity increases Determination of the voltage drop between the central and the shield electrode on one Working resistance determined. But even with this device it was not an exact one Measurement possible independently of the immersion depth of the measuring probe; the measurement error showed from the measured electrical conductivity of the liquid substance, the immersion depth the measuring probe and the frequency used to supply the measuring probe with voltage. In addition, the ceramic insulating material has a falsifying effect, as ceramic substances have increasing conductivity at higher temperatures.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu schaffen, die eine Messung der Leitfähigkeit flüssiger Stoffe gestattet, ohne daß die obengenannten Nachteile in Kauf genommen werden müssen. Insbesondere sollen die gewonnenen Meßwerte aber einer Mindesteintauchtiefe unabhängig von der Eintauchtiefe der Meßsonde und mit nur einer Frequenz für alle Schlackensysteme zu ermitteln sein. The invention is based on the object of creating a device which allows the conductivity of liquid substances to be measured without the aforementioned Disadvantages have to be accepted. In particular, the measured values obtained should but a minimum immersion depth independent of the immersion depth of the measuring probe and can be determined with just one frequency for all slag systems.

Die Aufgabe wird durch eine Vorrichtung der eingangs genannten Art gelöst, bei der zwischen der mit der Abschirmelektrode über einen auf maximal 10-2 # begrenzten Leiterwiderstand verbundenen Meßelektrode und der verbleibenden Elektrode eine konstant gehaltene Spannung anliegt und zur Messung des durch die Meßelektrode fließenden Stromes, als Maß für die Leitfähigkeit der Flüssigkeit, ein widerstandsloser Strom-Spannungs-Wandler vorgesehen ist. The task is achieved by a device of the type mentioned at the beginning solved, in which between the one with the shielding electrode to a maximum of 10-2 # limited conductor resistance connected measuring electrode and the remaining electrode a constant voltage is applied and to measure the through the measuring electrode flowing current, as a measure of the conductivity of the liquid, a non-resistance Current-to-voltage converter is provided.

Einerseits werden mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung die Vorteile einer aus einer Mittel-, einer Abschirm- und einer Außenelektrode bestehenden Meßsonde genutzt, die insbesondere in der abschirmenden Wirkung der demnach genannten Abschirmelektrode liegen. Dazu weist die erfindungsgemäße Vorrichtung andererseits, bedingt durch die Geometrie der Elektroden, einen weitgehend geradlinigen Verlauf der Potentiallinien zwischen den Elektroden auf, wobei es nur im Bereich der Abschirmung zu einer Verbiegung der Potentiallinien kommt. Der hieraus resultierende Fehler bei der Leitfähigkeitsmessung kann aber durch die Verwendung entsprechend großer Elektrodenflächen minimal gehalten werden. Es ist bekannt, daß die Wirksamkeit der Abschirmelektrode dann am größten ist, wenn zwischen dieser und der Elektrode, in der die Strommessung erfolgt, völlige Potentialgleichheit herrscht und demgemäß kein Fehlstrom zwischen den Elektroden fließen kann. Dies wird annähernd durch einen auf 10-2 # begrenzten Leiterwiderstand bewirkt. On the one hand, the device according to the invention has the advantages a measuring probe consisting of a central electrode, a shielding electrode and an outer electrode used, in particular in the shielding effect of the shielding electrode mentioned accordingly lie. To this end, the device according to the invention has, on the other hand, due to the geometry of the electrodes, a largely straight course of the potential lines between the electrodes, bending only in the area of the shield the potential lines comes. The resulting error in the conductivity measurement but can be kept to a minimum by using correspondingly large electrode areas will. It is known that the The effectiveness of the shielding electrode is then greatest is when between this and the electrode in which the current measurement takes place, complete There is equipotentiality and accordingly no fault current between the electrodes can flow. This is approximated by a conductor resistance limited to 10-2 # causes.

Meßergebnisse haben gezeigt, daß der mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung erzielbare Meßwert mit einer Genauigkeit von +3W maximal bestimmt werden kann.Measurement results have shown that with the device according to the invention achievable measured value can be determined with an accuracy of + 3W maximum.

Die Potentialgleichheit läßt sich auch durch eine elektronische Regelschaltung herbeiführen (Anspruch 17). Diese aufwendigere Ausführungsform kommt insbesondere dann in Frage, wenn die spezifische elektrische Leitfähigkeit des zu messenden flüssigen Stoffes größer als 5 bis lO # -1 cm-1 ist, da dann die zuvor beschriebene Kurzschlußverbindung von maximal 10-2 # Widerstand zwischen Meßelektrode und Abschirmelektrode eine zu große Meßwertverfälschung bewirken würde. Equipotential bonding can also be achieved by means of an electronic control circuit bring about (claim 17). This more complex embodiment comes in particular then in question when the specific electrical conductivity of the liquid to be measured Substance is greater than 5 to 10 # -1 cm-1, since then the short-circuit connection described above of a maximum of 10-2 # resistance between measuring electrode and shielding electrode would cause large falsification of the measured values.

Obwohl es prinzipiell möglich ist, sowohl potentialgleiche Mittel- und Abschirmelektroden als auch potentialgleiche Abschirm- und Außenelektroden zu verwenden, hat es sich nach einer Weiterbildung der Erfindung als vorteilhaft erwiesen, die Außenelektrode als Meßelektrode zu verwenden. Although it is in principle possible to use both equipotential and shielding electrodes as well as shielding and external electrodes with the same potential use, it has proven to be advantageous according to a further development of the invention, to use the outer electrode as a measuring electrode.

Nach einer Weiterentwicklung der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird der zur Regelung vorgesehene Stromkreis von dem Meßkreis durch eine Spule getrennt (Anspruch 3) und die zwischen der Meßelektrode und der neben der Abschirmelektrode verbleibenden Elektrode anliegende Wechselspannung über eine Regelschaltung stufenlos und über die gesamte Meßdauer konstant einstellbar sein (Anspruch 4). According to a further development of the device according to the invention the circuit provided for regulation is separated from the measuring circuit by a coil (Claim 3) and between the measuring electrode and the next to the shielding electrode alternating voltage applied to the remaining electrode via a control circuit and can be set to be constant over the entire measurement period (claim 4).

Hierdurch wird eine hohe Regelgenauigkeit erzielt und die Größe des fließenden Meßstroms so beeinflußt, daß eine optimale Meßgenauigkeit erreichbar und außerdem sichergestellt ist, daß die Zersetzungsspannung der Flüssigkeit nicht erreicht wird. Zweckmäßigerweise gestaltet sich die Regelschaltung durch einen Generator, der eine Wechselspannung an einen Regler liefert, der dem Meßkreis über eine Spule eine konstante Spannung zuführt (Anspruch 5). Der Regler erhält zudem seine Sollwertvorgabe über ein Potentiometer. This achieves a high level of control accuracy and increases the size of the flowing measuring current influenced so that an optimal measuring accuracy can be achieved and it is also ensured that the decomposition voltage of the liquid does not is achieved. The control circuit is expediently designed by a generator, which supplies an alternating voltage to a regulator, which connects the measuring circuit via a coil supplies a constant voltage (claim 5). The controller also receives its setpoint specification via a potentiometer.

Die an der Sonde anliegende Spannung wird stromlos über eine entsprechende Leitung abgegriffen, verstärkt, gleichgerichtet und dem Regler ebenfalls zugeführt. Die Sonde wird vom Generator mit einer Wechselspannung von < 250 mV mit einer Frequenz gespeist, bei der die Summe der induktiven und kapazitiven Scheinwiderstände minimal ist. Die anzuwendende Frequenz wird experimentell durch die Aufnahme von Ortskurven an verschiedenen Schlackensystemen und Salzschmelzen für jede Zellgeometrie bestimmt.The voltage applied to the probe is de-energized via a corresponding one Line tapped, amplified, rectified and also fed to the controller. The probe is powered by the generator with an alternating voltage of <250 mV with a Frequency fed at which the sum of the inductive and capacitive apparent resistances is minimal. The frequency to be applied is experimentally determined by the inclusion of Locus curves on various slag systems and molten salts for every cell geometry certainly.

Zur Eliminierung verfälschender Wechselspannungen verwendet man zweckmäßigerweise elektrische Filter z. B. in Form von abstimmbaren Schwingkreisen. It is expedient to use to eliminate falsifying alternating voltages electrical filters e.g. B. in the form of tunable oscillating circuits.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung besitzt ferner unterschiedlich lange Mittel-, Abschirm- und Außenelektroden, wobei die Außenelektrode die Mittelelektrode um eine Höhe H2 und die Abschirmelektrode um eine Höhe H1 überragt, wobei H1 größer als H2 ist. Die Größen der Einbaumaße H, und H2 sind insbesondere vom verwendeten Elektrodendurchmesser abhängig, jedoch sollte der Abstand H2 2 mm nicht unterschreiten und H, mindestens 5 x so groß wie H2 sein. Wie bereits oben erwähnt, kommt es in der Nähe der Abschirmelektrode zu einer Verbiegung der Potentiallinien in der Meßflüssigkeit, wodurch der durch die Abschirmelektrode fließende Stromanteil größer als aus der Größe der eingetauchten Elektrodenflächen zu erwarten ist Der daraus resultierende Meßfehler ist von der elektrischen Leitfähigkeit abhängig. Bei der erfindungsgemäßen Gestaltung, wird der Absolutfehler dadurch minimiert, daß bedingt durch die großen Meßflächen und die unterschiedliche Eintauchtiefe der Elektroden nur ein geringer Teil des gesamten Meßstroms zwischen der Außen- und Mittelelektrode »abgesaugt« wird, während bei gleicher Eintauchtiefe der Elektroden mit sehr kleinen wirksamen Elektrodenflächen dieser Effekt untragbar große Fehler zur Folge hat Insbesondere für Messungen mit verhältnismäßig kurzer Zeitdauer stellt sich das Problem, daß die Meßsonden nach der Messung schnell ausgewechselt werden müssen. Hierzu wird die Sonde unter Zwischenschaltung einer Steckverbindung mittels konzentrischer Kontaktringe, Bajonett- oder Gewindeverschluß auswechselbar gestaltet Vorteilhafterweise wird als Elektrodenmaterial Molybdän oder Graphit verwendet, wobei vielfach die Elektroden so aufgebaut sind, daß der in die Flüssigkeit eintauchende Teil aus Molybdän und der übrige Teil aus Graphit besteht. Molybdän wird insbesondere bei Messungen an Schlacken verwendet, deren Sauerstoffpotential geringer ist als das des Molybdänoxides und solange die Bad-Temperatur unterhalb der Erweichungstemperatur des Molybdäns liegt. Die Verwendung von Molybdän hat den Vorteil, daß keine Verfälschungen des Meßwerts durch Oxidüberzüge auf der Elektrodenoberfläche entstehen können, da die Oxide des Molybdäns bei höheren Temperaturen flüchtig sind. Nach dieser Maßgabe können auch andere hochschmelzende Metalle verwendet werden, bei denen ebenfalls keine Oxidhautbildung auf der Elektrodenoberfläche eintreten kann. Es hat sich jedoch auch als vorteilhaft erwiesen, Elektroden aus einer Metallkeramik zu verwenden, die so ausgewählt ist, daß sie vernachlässigbar wenig mit den Elektrolyten chemisch reagiert. Bevorzugt werden Meßsonden mit keramischen Isoliermaterial verwendet, wobei alle feuerfesten Stoffe Anwendung finden, die den Meßtemperaturen standhalten. Nach einer Weiterbildung der Erfindung umhüllt das Isoliermaterial jedoch nur einen Teil der Mittel-, Abschirm- und Außenelektroden, so daß das Isoliermaterial nicht in die Flüssigkeit eintaucht. Dies bringt auch den Vorteil, daß eine Imprägnierung der keramischen Teile mit Paraffin für die Eichung in wäßrigen Lösungen nicht notwendig ist, da allein schon durch die Anordnung der Keramik keine Benetzung der Keramik mit Eichflüssigkeit bzw. Meßflüssigkeit möglich ist. The device according to the invention also has different lengths Center, shield and outer electrodes, with the outer electrode being the center electrode protrudes by a height H2 and the shielding electrode by a height H1, H1 being greater than is H2. The sizes of the installation dimensions H, and H2 depend in particular on the used Depending on the electrode diameter, however, the distance H2 should not be less than 2 mm and H, be at least 5 times as large as H2. As mentioned above, it comes in the proximity of the shielding electrode to a bending of the potential lines in the Measuring liquid, whereby the current component flowing through the shielding electrode is greater than from the The size of the immersed electrode areas to be expected is the resulting Measurement error depends on the electrical conductivity. In the inventive Design, the absolute error is minimized by the fact that due to the large The measuring surfaces and the different immersion depths of the electrodes are only slightly smaller Part of the total measuring current between the outer and center electrode is »sucked off« is, while with the same immersion depth of the electrodes with very small effective Electrode areas this effect results in unacceptably large errors in particular for measurements with a relatively short period of time, the problem arises that the measuring probes have to be replaced quickly after the measurement. To do this, the probe with the interposition of a plug connection by means of concentric contact rings, Bayonet or threaded lock is designed to be exchangeable Molybdenum or graphite is used as electrode material, and in many cases the electrodes are constructed so that the part immersed in the liquid is made of molybdenum and the remaining part consists of graphite. Molybdenum is particularly important when taking measurements Used slags whose oxygen potential is lower than that of molybdenum oxide and as long as the bath temperature is below the softening temperature of molybdenum lies. The use of molybdenum has the advantage that there is no falsification of the Measured value can arise through oxide coatings on the electrode surface, since the Oxides of molybdenum are volatile at higher temperatures. According to this stipulation other refractory metals can also be used, for which also no oxide skin can form on the electrode surface. It has, however also proven to be advantageous to use electrodes made of a metal-ceramic, which is chosen so that it is negligible chemically with the electrolytes reacted. Measuring probes with ceramic insulating material are preferably used, all refractory materials are used that can withstand the measuring temperatures. According to a further development of the invention, however, the insulating material envelops only one Part of the center, shield and outer electrodes so that the insulating material does not immersed in the liquid. This also has the advantage that an impregnation of the ceramic parts with paraffin is not necessary for calibration in aqueous solutions is because the arrangement of the ceramic alone does not cause the ceramic to be wetted with calibration liquid or measuring liquid is possible.

Vorteilhafterweise wird eine Temperaturmessung durch Thermoelement, Widerstandsthermometer oder anderen Temperaturmeßeinrichtungen innerhalb der Mittelelektrode durchgeführt. Der Vorteil liegt darin, daß durch die Mittelelektrode z. B. das Thermoelement vor hochfrequenten Störungen abgeschirmt wird, die ansonsten erhebliche Meßfehler zur Folge haben können. Advantageously, a temperature measurement by thermocouple, Resistance thermometers or other temperature measuring devices within the center electrode carried out. The advantage is that through the center electrode z. B. the thermocouple is shielded from high-frequency interference, which would otherwise cause considerable measurement errors may result.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt Es zeigt Fig. 1 einen Längsschnitt durch den unteren Teil einer Meßsonde, F i g. 2 den Aufbau einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in skizzierter Darstellung und F i g. 3a, 3b eine zweiteilige Steckverbindung, an der die Meßsonde befestigt wird. An embodiment of the invention is shown in the drawings 1 shows a longitudinal section through the lower part of a measuring probe, FIG. 2 shows the structure of a device according to the invention in a sketched representation and F i g. 3a, 3b a two-part connector to which the probe is attached.

Die in Fig.1 dargestellte Meßsonde 1 besteht im wesentlichen aus einer Mittelelektrode 4, einer Abschirmelektrode 3 und einer Außenelektrode 2. Die zentrisch angeordnete Mittelelektrode wird von den beiden übrigen, rohrförmig gestalteten Elektroden konzentrisch umhüllt. Im oberen Teil der Meßsonde 1 sind die Elektroden von keramischem Isoliermaterial 7 umhüllt. Im Unterschied zu dem nach dem Stand der Technik bekannten Elektroden taucht das keramische Isoliermaterial nicht in das flüssige Meßobjekt ein und die Elektroden besitzen unterschiedliche Eintauchtiefen. The probe 1 shown in Figure 1 consists essentially of a center electrode 4, a shielding electrode 3 and an outer electrode 2. The centrally arranged center electrode is of the other two, tubular shaped Electrodes encased concentrically. In the upper part of the measuring probe 1 are the electrodes encased by ceramic insulating material 7. In contrast to that according to the state Electrodes known in the art do not immerse the ceramic insulating material in them the liquid test object and the electrodes have different immersion depths.

Die längste Elektrode ist die Außenelektrode, die die Mittelelektrode 4 um das Maß H2 überragt, die kürzeste Elektrode mit der geringsten Eintauchtiefe ist die Abschirmelektrode 3, die um das Maß H, von der Außenelektrode 2 überragt wird. Das Maß H, ist jeweils größer als H2 zu wählen. Hieraus ergibt sich eine Mindesteintauchtiefe der Sonde in die Meßflüssigkeit von H1. In einem konkreten Ausführungsbeispiel hat sich eine Meßsonde bewährt, deren Elektrodenaußendurchmesser 8 mm, 16 mm und 27 mm bei einer jeweiligen Wandstärke von 1,5 mm betrugen und bei der H, und H2 mit 20 mm bzw. 3 mm gewählt wurden.The longest electrode is the outer electrode, which is the center electrode 4 protrudes by the dimension H2, the shortest electrode with the smallest immersion depth is the shielding electrode 3, which protrudes from the outer electrode 2 by the amount H will. The dimension H is to be selected larger than H2 in each case. This results in a minimum immersion depth the probe into the measuring liquid of H1. In a specific embodiment A measuring probe with an outer electrode diameter of 8 mm, 16 mm and 27 mm with a respective wall thickness of 1.5 mm and with the H, and H2 with 20 mm or 3 mm were chosen.

Als zugehörige Meßfrequenz wurde 17,5 kHz ermittelt.The associated measuring frequency was determined to be 17.5 kHz.

Obwohl entsprechend der in Fig.1 dargestellten Meßsondenform das keramische Isoliermaterial 7 nicht in die Schlacke eintaucht und dementsprechend ein starker Verschleiß durch Erosion und chemische Auflösung des Isoliermaterials von vorherein vermieden wird, gewährt die gemoetrische Form der zuvor beschriebenen Meßsonde auch im Falle der Auflösung des Isoliermaterials 7, daß der Meßwert nicht durch Fehlströme, etwa durch das keramische Isoliermaterial oder durch Veränderung der Leitfähigkeit der Schlacke durch das aufgelöste Isoliermaterial verfälscht wird.Although according to the measuring probe shape shown in Fig. 1, the ceramic Insulating material 7 is not immersed in the slag and accordingly a strong one Wear from erosion and chemical dissolution of the insulating material from the outset is avoided, the geometric shape of the measuring probe described above also guarantees in the case of dissolution of the insulating material 7, that the measured value is not caused by fault currents, for example through the ceramic insulating material or through a change in conductivity the slag is adulterated by the dissolved insulating material.

Entsprechend Fig. 2 ist die Meßsonde 1 an zwei elektrische Kreise 8 und 9 angeschlossen. Die Spannungsversorgung der Sonde wird mittels eines Generators 10 vorgenommen, der eine Wechselspannung von <250 mV an den Regler 11 liefert, der dem Meßkreis 9 über eine Spule 12 eine konstante Spannung zuführt Der Regler 11 erhält seine Sollwertvorgabe über das Potentiometer 13. Die an der Meßsonde 1 anliegende Spannung wird über die Leitung 23 durch Verwendung von hochohmigen Bauteilen quasi stromlos abgegriffen, und über einen Verstärker 14 und einen Gleichrichter 15 dem Regler 11 zugeführt. Das Bezugspotential ist über dem geerdeten Fühler 24 gegeben. Die Spannung wird also nicht direkt am Generator 10, sondern unmittelbar an der Meßsonde gemessen, wodurch Ohm'sche und induktive Verluste in den Zuleitungen ausgeschaltet werden. According to FIG. 2, the measuring probe 1 is connected to two electrical circuits 8 and 9 connected. The power supply to the probe is provided by a generator 10 made, which supplies an alternating voltage of <250 mV to the controller 11, which supplies a constant voltage to the measuring circuit 9 via a coil 12. The regulator 11 receives its setpoint specification via the potentiometer 13. The at the measuring probe 1 The voltage present is transmitted via line 23 through the use of high-resistance components tapped virtually without current, and via an amplifier 14 and a rectifier 15 fed to the controller 11. The reference potential is above the grounded sensor 24 given. The voltage is not applied directly to the generator 10, but rather directly measured at the measuring probe, causing ohmic and inductive losses in the supply lines turned off.

Der im Meßkreis 9 fließende Meßstrom wird nicht über den Spannungsabfall an einem Arbeitswiderstand bestimmt, wie dies bisher nach dem Stand der Technik üblich war, sondern durch einen widerstandsloser Strom-Spannungs-Wandler 6. Der Meßstrom wird ir der Meßelektrode 2 bestimmt. Diese ist mit del Abschirmelektrode 3 über einen Kurzschluß 26, desser Ohm'scher Widerstand kleiner als 10-2 # ist, verbun den. Durch diesen extrem kleinen Leiterwiderstand zwischen den genannten Elektroden liegen diese praktisch auf gleichem Potential, so daß kein durch die Spannungsdifferenz zwischen diesen Elektroden be dingter Fehlstrom auftreten kann. Mit dieser Anord nung ist gewährleistet, daß die Strombahnen in dem z@ untersuchenden flüssigen Objekt nur innerhalb de Meßsonde 1, nämlich zwischen der Außenelektrode 2 und der Mittelelektrode 4 entstehen können. The measuring current flowing in the measuring circuit 9 does not exceed the voltage drop determined on a work resistance, as was previously the case according to the prior art was common, but by a resistance-free current-voltage converter 6. The The measuring current is determined in the measuring electrode 2. This is with the shielding electrode 3 via a short circuit 26, the ohmic resistance of which is less than 10-2 #, tied together. Because of this extremely small conductor resistance between the mentioned Electrodes these are practically at the same potential, so that none of the Voltage difference between these electrodes due to fault current can occur. With this arrangement it is ensured that the current paths in the z @ investigating liquid object only within de Measuring probe 1, namely between the Outer electrode 2 and the center electrode 4 can arise.

Die Meßsonde 1 ist über eine Steckverbindung mit den übrigen Teilen der erfindungsgemäßen Vorrichtung verbunden. Die Steckverbindung besteht im wesentlichen aus den in F i g. 3a und F i g. 3b dargestellten Teilen. Dabei handelt es sich um einen Stecker 19 und eine Buchse 28, die miteinander verbindbar sind. Der Stecker 19 besteht im wesentlichen aus einem keramischen Formteil 29 und beidseitig aus diesem herausragenden Stiften 20, 21, 22, welche die leitende Verbindung für die Elektroden 2, 3 und 4 der Meßsonde 1 darstellen. Die Stifte 20, 21 und 22 greifen in als Kontaktringe ausgebildete Klemmringe 16, 17 und 18 der Buchse 28 ein, die ebenfalls aus keramischem Isoliermaterial 30 besteht Die Klemmringe 16 bis 18, die mit den zugehörigen Leitungen 23 bzw. 25, 26 und 27 verbunden sind, lassen eine Befestigung der Teile 1, 28 und 29 aneinander unabhängig vom Drehwinkel der Meßsonde 1 zu. The measuring probe 1 is via a plug connection with the other parts connected to the device according to the invention. The plug connection consists essentially from the in F i g. 3a and F i g. 3b illustrated parts. It refers to a plug 19 and a socket 28 which can be connected to one another. The plug 19 consists essentially of a ceramic molded part 29 and on both sides this protruding pins 20, 21, 22, which the conductive connection for the Represent electrodes 2, 3 and 4 of the measuring probe 1. Pins 20, 21, and 22 grip in formed as contact rings clamping rings 16, 17 and 18 of the socket 28, the also consists of ceramic insulating material 30 The clamping rings 16 to 18, the are connected to the associated lines 23 and 25, 26 and 27, leave a Attachment of parts 1, 28 and 29 to one another regardless of the angle of rotation of the measuring probe 1 to.

Mit der verwendeten 4-Punkt-Messung in Verbindung mit der in F i g. 1 dargestellten Geometrie konnten Messungen durchgeführt werden, bei denen der maximale Meßfehler 3% nicht überstieg. With the 4-point measurement used in connection with the in F i G. 1, measurements could be carried out in which the maximum measurement error did not exceed 3%.

Die Bauweise der Sonde gestattet es außerdem, die Temperatur der Meßflüssigkeit mit einem Thermoelement oder einer anderen Meßeinrichtung in der Mittelelektrode 4 zu messen. Dies hat den Vorteil, daß die Temperatur an der Stelle bestimmt wird, an der auch die Leitfähigkeit gemessen wird und daß das Thermoelement durch die Elektrode vor hochfrequenten Störspannungen abgeschirmt wird. The design of the probe also allows the temperature of the Measuring liquid with a thermocouple or other measuring device in the Measure center electrode 4. This has the advantage that the temperature at the point is determined, on which the conductivity is measured and that the thermocouple is shielded from high-frequency interference voltages by the electrode.

Die Eichung der Sonde kann in nach dem Stand der Technik bekannter Weise in wäßrigen Lösungen, Salzschmelzen oder Oxidschmeizen mit bekannter Leitfähigkeit vorgenommen werden. The calibration of the probe can be performed in a manner better known in the art Way in aqueous solutions, salt melts or oxide melts with known conductivity be made.

Claims

Claims: 1. Device for measuring the conductivity of liquids Substances, especially of slag at higher temperatures, by means of a concentric designed measuring probe, consisting of one central, one shielding and one Outer electrode, the spaces between which are filled with an insulating material, thereby characterized in that between the with the shielding electrode (3) over one to a maximum 10-2 n limited conductor resistance (5) connected measuring electrode (2 or 4) and the remaining electrode (4 or 2) a constant voltage is applied and that for resistance measurement of the flowing through the measuring electrode (2 or 4) Current, as a measure of the conductivity of the liquid, is a current-voltage converter (6) is provided.

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the outer electrode (2) is the measuring electrode.

3. Device according to claims 1 and 2, characterized in that the circuit (8) provided for regulation by the measuring circuit (9) through a coil (12) is separated.

4. Device according to claims 1 to 3, characterized in that the one between the measuring electrode (2 or 4) and the one next to the shielding electrode (3) remaining electrode (4 or 2) applied alternating voltage via a control circuit (8) is continuously adjustable and constant over the entire measurement period.

5. Apparatus according to claim 4, characterized in that the control circuit (8) consists of a generator (10) and a controller (11) that connects the measuring circuit (9) supplies voltage via a coil (12).

6. Device according to claims I and 3 to 5, characterized in that that the controller (11) its setpoint specification via a potentiometer (13) and the the probe (1) applied voltage without current through an amplifier (14) and a Rectifier (15) gets fed.

7. Apparatus according to claim 6, characterized in that the generator (10) an alternating voltage with a frequency, preferably in the medium frequency range, i.e. at a frequency selected by measuring the locus, at which the sum of the inductive and capacitive apparent resistances in the supply lines, in the probe and in the measuring liquid is minimal, preferably zero.

8. Device according to claims 1 to 7, characterized in that If necessary, alternating voltages which falsify the measured value can be eliminated by filters.

9. Device according to claims 1 and 2, characterized in that the central, shielding and outer electrodes (4,3,2) have different lengths have, the outer electrode (2) the center electrode (4) by a height H2 and the shielding electrode (3) protrudes by a height H1, H1 being greater than H2.

10. Device according to claims 1, 2 and 9, characterized in that that the probe (1) can be exchanged with the interposition of a plug connection (19) with concentric contact rings (16, 17, 18), bayonet or thread lock in link stands.

11. The device according to claim 1, characterized in that the Central, shielding and outer electrodes (4, 3, 2) are made of molybdenum or graphite.

12. Device according to claims 1 and 11, characterized in that that only that part of the central, Shielding and outer electrodes (4, 3, 2) made of molybdenum and the remaining part made of graphite consists.

13. The apparatus according to claim 1, characterized in that the Central, shielding and outer electrodes (4, 3, 2) made of a high-melting point Metal or a metal ceramic.

14. The device according to claim 1, characterized in that the preferably ceramic insulating material (7) the central, shielding and outer electrodes (4, 3, 2) only covers part of its total length or fills the gaps, so that the insulating material (7) is not immersed in the liquid.

15. Device according to one of claims l to 13, characterized in that that one of the electrodes (2, 3, 4) of the probe (1) for dissipating the thermal voltage is used.

16. Device according to one of claims I to 13, characterized in that that a temperature measurement by thermocouple, resistance thermometer or other Temperature measuring devices within the central electrode (4) takes place.

17. The device according to claim 2, characterized in that by an electronic control circuit regulates the potential difference between the shielding electrode (3) and the measuring electrode (2) or (4) to a minimum value, preferably 0, is matched.

The invention relates to a device for measuring conductivity liquid substances, especially slag at higher temperatures, by means of a concentrically designed measuring probe, consisting of one central and one shielding and an outer electrode, the spaces between which are filled with an insulating material are.

It is known to those skilled in the art that the conductivity of metallurgical slags as is the case with aqueous solutions, a function of composition and temperature is. In addition, it is known that numerous metallurgical processes by the Slag conductivity can be directly influenced, which is particularly important for processes in technical furnaces, such as B.

Electric resistance furnaces or when monitoring the slag z. B. is of great importance in electroslag remelting. Knowledge of slag conductivity in particular enables optimal control of the metallurgical in question Process.

The exact measurement of the slag conductivity is made in particular by affects two things: On the one hand, the measured electrical conductivity depends on the immersion depth of the measuring cell and on the other hand slag can be different Conductivity not with an alternating voltage of uniform frequency. with which the Measuring cell is supplied, can be measured.