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Title:
FILLING LEVEL SENSOR WITH ELECTRODE MONITORING
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2015/124339
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention describes a filling level measuring device having an electrode arrangement which can be used to monitor the electrode for electrode breakage and can also be used to carry out a temperature measurement. The invention presents a filling level measuring device having an electrode arrangement which has an electrode, having an electrically conductive lateral surface which axially surrounds a cavity and bounds the cavity, having an electrode tip which is preferably electrically conductive, is circumferentially connected to the lateral surface and bounds the cavity, and having a connection end which is arranged opposite the electrode tip and bounds the cavity, wherein the interior of the electrode has an electrode inner conductor having a line section with a first end and a second end, which line section is arranged in a manner running in a straight line between the electrode tip and the connection end in the cavity and at a distance from the electrically conductive lateral surface along the electrically conductive lateral surface.

Inventors:
FEHRENBACH JOSEF (DE)
Application Number:
PCT/EP2015/050782
Publication Date:
August 27, 2015
Filing Date:
January 16, 2015
Export Citation:
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Assignee:
GRIESHABER VEGA KG (DE)
International Classes:
G01F25/00; G01F23/26
Foreign References:
EP1992921A12008-11-19
US2387365A1945-10-23
EP2012098A12009-01-07
JP3185170U2013-08-01
Attorney, Agent or Firm:
PATENTANWÄLTE WESTPHAL, MUSSGNUG & PARTNER (DE)
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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.

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