УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАБОТКИ ЖИДКОСТИ
DEVICE TO MEASURE ELECTRIC CONDUCTIVITY AND DEVICE TO PROCESS LIQUID

Изобретение относится к устройству для определения электропроводности в соответствии с ограничительной частью пункта 1 формулы изобретения. Изобретение относится также к устройству для обработки жидкости в соответствии с ограничительной частью пункта 25 формулы изобретения.
Такого рода устройства для измерения электропроводности используются, в частности, для измерения уровня наполнения воды, к примеру, в устройствах для фильтрования воды, и для определения соответствующего количества протекающей жидкости.
Из DE 102005035045 А1 известно устройство для измерения электропроводности с измерительным элементом, который имеет на несущем корпусе, на противолежащих сторонах, проходящие в вертикальном направлении электроды, которые уходят вверх для учета формы резервуара при определении уровня наполнения. Вариант осуществления изобретения предусматривает также наличие электродов, имеющих форму стержней и проходящих в вертикальном направлении, причем стенка резервуара выполнена в соответствии с экспоненциальной функцией.
ЕР 1589325 А2 выявила устройство для измерения электропроводности с измерительным элементом, который также включает в себя имеющие форму стержней электроды, которые имеют распространяющиеся снизу вверх контактные поверхности.
С помощью таких электродов возможно непрерывно определять уровень наполнения.
До начала измерения уровня наполнения зачастую желательно определить собственный параметр жидкости, к примеру, жесткость воды, чтобы иметь возможность учитывать это значение, к примеру, в качестве корректирующего фактора при измерении уровня наполнения.
Поэтому задачей изобретения является создание устройства для измерения электропроводности, с помощью которого возможно определить, по меньшей мере, один параметр жидкости, без искажения данных этого измерения вследствие увеличения уровня наполнения во время измерения. Задачей является также представление усовершенствованного в этом отношении устройства для обработки жидкости.
Эта задача решается посредством устройства для измерения электропроводности, по меньшей мере, для определения уровня наполнения электропроводных жидкостей в соответствии с признаками пункта 1 формулы изобретения.
Электроды имеют в зоне первого конца, по меньшей мере, одну экранированную зону, причем каждый электрод имеет, по меньшей мере, одну первую и одну вторую, соответственно, граничащую с экранированной зоной, свободную контактную поверхность и, причем вертикальная протяженность экранированной зоны больше вертикальной протяженности первой свободной контактной поверхности.
При вертикальном расположении измерительного элемента первая контактная поверхность находится внизу, а вторая контактная поверхность вверху. Экранированная зона расположена между обеими свободными контактными поверхностями.
Выявило себя то обстоятельство, что посредством первой свободной контактной поверхности такие измерения параметров с большой точностью производятся перед началом измерения уровня наполнения, так как ввиду наличия экранированной зоны имеется достаточное количество времени для произведения таких измерений, прежде чем начнется измерение уровня наполнения.
Вертикальная протяженность первой контактной поверхности необходимо выбирать, поэтому небольшой настолько, чтобы время измерения для определения желаемого параметра жидкости было больше времени, которое пройдет до образования полного контакта с первой контактной поверхностью. Вертикальная протяженность экранированной зоны должна быть также велика насколько, чтобы процесс измерения был завершен до того, как уровень наполнения достигнет вторых контактных поверхностей.
С другой стороны, вертикальная протяженность экранированной зоны должна быть максимально небольшой, чтобы на максимально низком уровне могли производиться измерения уровня наполнения посредством контакта с вторыми контактными поверхностями.
Если, к примеру, для измерения параметра требуется 20 мсек, то изменение уровня наполнения в течение времени <20 мсек должно приводить к полному контакту с первой контактной поверхностью. Вертикальная протяженность экранированной зоны должна быть, напротив, насколько велика, чтобы для изменения уровня наполнения требовалось время >20 мсек, пока не будет достигнута вторая контактная поверхность.
Поэтому, предпочтительно, если вертикальная протяженность первых контактных поверхности и вертикальная протяженность экранированной зоны согласованы с изменением во времени уровня наполнения.
На основании скорости, с которой повышается уровень наполнения, и длительности измерения параметра может быть определена, таким образом, по меньшей мере, вертикальная протяженность экранированной зоны.
Предпочтительным является далее, если вертикальная протяженность экранированной зоны меньше вертикальной протяженности второй контактной поверхности, причем вертикальная протяженность второй контактной поверхности в предпочтительном варианте ориентирована на вертикальный габарит резервуара для жидкости, в котором расположено устройство для измерения электропроводности.
В предпочтительном варианте электроды в экранированной зоне полностью заделаны в несущий корпус. Преимущество такой конструкции состоит в том, что жидкость не может контактировать с электродами в этой экранированной зоне, так что не произойдет искажения при измерении параметра.
В предпочтительном варианте первая свободная контактная поверхность включает в себя, по меньшей мере, одну торцевую поверхность на первом конце электрода. Так как торцевая поверхность распространяется лишь в горизонтальном направлении и не имеет вертикальных компонентов, имеется очень мало времени для осуществления полного контакта, так что получают очень большую точность измерения при определении желаемого параметра.
Возможно также приобщать в качестве первой контактной поверхности еще и боковую поверхность в зоне торцевой поверхности, если вертикальная протяженность данной части свободной контактной поверхности отвечает вышеуказанным критериям в отношении изменения во времени уровня наполнения.
В соответствии со следующим вариантом осуществления изобретения электроды относительно нижнего конца экранированной зоны могут выступать вниз из несущего корпуса. И при таком варианте осуществления следует обратить внимание на то, что вертикальная протяженность боковых поверхностей электродов настолько мала, что добиваются желаемой точности измерений.
В соответствии со следующим вариантом осуществления изобретения в зоне несущего корпуса образованы каналы для размещения электродов, причем электроды расположены в этих каналах со смещением назад. К началу процесса наполнения жидкость поднимается внутри этих каналов вверх и вступает в контакт с торцевыми поверхностями электродов. Этот вариант осуществления изобретения имеет преимущество в том, что волновые движения поднимающейся жидкости не оказывают влияния на точность измерения. Каналы должны быть рассчитаны таким образом, чтобы был обеспечен беспроблемный подъем жидкости внутри каналов для достижения торцевых поверхностей электродов.
В соответствии со следующим вариантом осуществления изобретения первая свободная контактная поверхность может быть также боковой поверхностью в зоне первого конца электродов. Торцевая поверхность при таком варианте осуществления изобретения предпочтительно экранирована.
В предпочтительном варианте первые свободные контактные поверхности обоих электродов расположены напротив друг друга. Тем самым, эти поверхности расположены в защищенной зоне, так что брызги воды и т.д. не могут приводить к искажению измеренных значений.
В соответствии со следующим вариантом осуществления изобретения первая свободная боковая поверхность расположена на расстоянии от торцевой поверхности, причем торцевая поверхность в предпочтительном варианте экранирована. Преимущество состоит в том, что лишь после достижения определенного уровня наполнения жидкость вступает в контакт с первой контактной поверхностью. Возможные волновые движения при первой заливке с увеличением уровня наполнения гасятся тогда настолько, что искажения при измерениях не могут иметь место.
Вторая свободная контактная поверхность является в предпочтительном варианте боковой поверхностью электродов. Эта вторая свободная контактная поверхность проходит от экранированной зоны до зоны второго конца электрода и служит для определения уровня наполнения. Вертикальная протяженность данной второй контактной поверхности ориентирована по высоте резервуара, в котором расположено устройство для измерения электропроводности.
В предпочтительном варианте электроды имеют вдоль своей длины постоянное поперечное сечение, причем поперченное сечение может быть, к примеру, круглым. Благодаря этому, изготовление электродов упрощается. В предпочтительном варианте электроды выполнены в форме стержней.
В соответствии со следующим вариантом осуществления изобретения предусмотрено, что несущий корпус является несущей пластиной, и электроды расположены в плоскости несущей пластины рядом друг с другом. Расположение электродов на общей несущей пластине имеет преимущество в том, что образуется блок, который простым способом может быть установлен в соответствующем резервуаре для жидкости.
В предпочтительном варианте несущий корпус на нижнем конце между электродами имеет выемку. В результате образуются две ноги, в которые помещены нижние концевые участки электродов, предпочтительно с экранированной зоной.
Выемка обеспечивает преимущество в том, что между двумя электродами, в частности, между их торцевыми поверхностями, не может образовываться жидкость, наличие которой могло бы привести к искажению результатов измерений. Такой вариант осуществления способствует также стоку воды.
Другой вариант осуществления изобретения для предотвращения создающей помехи жидкостной пленки предусматривает, что нижний конец несущего корпуса выполнен со скосом. Такой скос, предпочтительно в поперченном направлении несущей пластины, также способствует стоку остаточной жидкости.
Электроды могут состоять из металла, в частности, из стали.
Также имеется возможность изготавливать электроды из электропроводящего полимера. Несущий корпус, независимо от материала электродов, может состоять из не электропроводящего полимера.
Использование полимера предоставляет преимущество в том, что гидрофобные присадки могут способствовать стоку жидкости, так что предотвращаются искажения при измерениях.
Устройство включает в себя далее в предпочтительном варианте устройство обработки результатов, которое в предпочтительном варианте включает в себя также источник питания.
Устройство обработки результатов может быть выполнено снаружи. Возможно также интегрировать устройство обработки результатов в измерительный элемент, так что образуется компактный элемент, который простым способом может быть встроен в резервуар для жидкости.
Изобретение относится также к устройству для обработки жидкости с первым резервуаром для размещения необработанной жидкости и со вторым резервуаром для размещения обработанной жидкости, а также с устройством для измерения электропроводности для определения уровня наполнения электропроводных жидкостей, с измерительным элементом, имеющим несущий корпус и, по меньшей мере, два, имеющих форму стержня, первый и второй, конца, и проходящие в вертикальном направлении электроды. Электроды имеют в зоне первого конца экранированную зону, причем каждый электрод имеет, по меньшей мере, одну первую и одну вторую, соответственно, граничащую с экранированной зоной, свободную контактную поверхность.
Вторая контактная поверхность электродов расположена в резервуаре в предпочтительном варианте с защитой от водяных брызг или волн. Для этого может быть предусмотрено, что измерительный элемент расположен смежно со стенкой резервуара и, что вторая свободная контактная поверхность электродов обращена к стенке.
В соответствии со следующим вариантом осуществления в резервуаре может быть предусмотрено экранирование от водяных брызг. Такое экранирование может быть осуществлено, к примеру, посредством расположенной в резервуаре перегородки.
В предпочтительном варианте устройство для обработки жидкости является устройством для обработки воды, в частности, устройством для фильтрования воды.
Примеры вариантов осуществления изобретения разъясняются далее на основании чертежей, на которых показано:
фиг.1 - вид сбоку устройства для измерения электропроводности с измерительным элементом,
фиг.2 - вид сверху на торцевую поверхность измерительного элемента с фиг.1,
фиг.3 - разрез вдоль линии III-III представленного на фиг.1 измерительного элемента,
фиг.4 - вид сбоку устройства для измерения электропроводности в соответствии со следующим вариантом осуществления,
фиг.5 - вид сбоку измерительного элемента в соответствии со следующим вариантом осуществления,
фиг.6 - вид сбоку измерительного элемента в соответствии со следующим вариантом осуществления,
фиг.7 - разрез измерительного элемента в соответствии с фиг.6 вдоль линии VII-VII,
фиг.8 - вид спереди устройства для измерения электропроводности в соответствии со следующим вариантом осуществления,
фиг.9 - вид сзади представленного на фиг.8 устройства для измерения электропроводности, и
фиг.10 - вертикальный разрез устройства для обработки воды.
На фиг.1 изображена передняя сторона 32 устройства 1 для измерения электропроводности, включающего в себя измерительный элемент 10, который посредством присоединительных элементов 62 соединен с устройством 60 обработки результатов. Устройство 60 обработки результатов включает в себя в предпочтительном варианте также и собственный источник питания.
Измерительный элемент 10 имеет несущий корпус 12, на котором расположены два электрода 40а, b. Несущий корпус 12 и электроды 40а, b располагаются вертикально.
Электроды 40а, b имеют первую свободную контактную поверхность 46, которая в представленном здесь варианте осуществления изобретения образована посредством торцевых поверхностей 48 электродов 40а, b. Электроды 40а, b заканчиваются на своем первом конце 42 заподлицо с нижним концом несущего корпуса 12. К первой свободной контактной поверхности 46 выше примыкает экранированная зона 22. Проходящие через экранированную зону 22 электроды 40а, b обозначены на чертеже пунктирной линией.
Выше примыкает вторая свободная контактная поверхность 52, которая образуется посредством боковой поверхности 53 электродов 40а, b. Электроды 40а, b проходят до верхнего конца 14 несущего корпуса 12 и соединены с присоединительными элементами 62.
Электроды 40а, b в области второй свободной контактной поверхности 52 частично заделаны в несущий корпус, так что обратная сторона 34 электродов и в этой зоне закрыта. На фиг.1 изображена передняя сторона 32 измерительного элемента 10.
Первый контакт с измеряемой жидкостью происходит через первую свободную контактную поверхность 46, так что может быть произведено первое измерение для определения параметра жидкости. С увеличением уровня наполнения (см. также фиг.10) ничего не меняется при контакте с первой свободной поверхностью, так как электроды в расположенной выше зоне 22 экранированы. Только лишь когда уровень наполнения достигнет верхнего края 24 экранированной зоны 22 и произойдет контакт со второй свободной контактной поверхностью 52, могут быть произведены другие измерения для определения высоты уровня наполнения.
Пока уровень наполнения поднимется от нижнего края 26 до верхнего края 24 экранированной зоны 22, потребуется определенное время, которое может быть использовано для измерения на торцевых поверхностях 48 обоих электродов 40а, b. Вертикальная протяженность экранированной зоны 22 выбрана таким образом, что в распоряжении имеется достаточно времени для измерения на торцевых поверхностях 48.
На фиг.2 представлен вид снизу измерительного элемента 10. Видно, что электроды 40а, b полностью заделаны в несущий корпус 12 и, что свободными остаются лишь торцевые поверхности 48.
На фиг.3 представлен разрез вдоль линии III-III представленного на фиг.1 устройства. Видно, что электроды 40а, b имеют круглое поперечное сечение и одной частью заделаны в несущий корпус 12. Другая часть электродов 40а, b остается свободной и образует контактные поверхности 52, 53
На фиг.4 представлен следующий вариант осуществления изобретения, который отличается от представленного на фиг 1 варианта осуществления изобретения тем, что электроды 40а, b на нижнем конце 42 выполнены укороченными. Внутри несущего корпуса 12 в экранированной зоне 22 находятся каналы 28а, b, причем торцевые поверхности 48 находятся внутри этих каналов 28а, b. Измеряемая жидкость сначала поднимается внутри каналов 28а, b до тех пор, пока не вступит в контакт с торцевыми поверхностями 48. Для облегчения проникновения жидкости в каналы 28а, b могут быть предусмотрены вентиляционные отверстия (не изображены). И при таком варианте осуществления изобретения вертикальная протяженность экранированной зоны 22 согласована со скоростью заполнения.
На фиг.5 представлен следующий вариант осуществления изобретения, при котором имеется наклонная поверхность 17 на нижнем конце 16 несущего корпуса 12. Таким образом предотвращается образование жидкостной пленки между торцевыми поверхностями 48 электродов 40а, b. Ввиду наклонного исполнения нижней торцевой поверхности несущего корпуса 12 остатки жидкости могут стекать без проблем.
В представленном здесь варианте осуществления изобретения оба электрода 40а, b выступают вниз за пределы нижнего конца 16 несущего корпуса 12. Вследствие наличия наклонной поверхности 17 первые концы 42 электродов 40а, b расположены со смещением по высоте, для обеспечения равных по величине первых контактных поверхностей 46. В качестве первых контактных поверхностей служат не только торцевые поверхности 48, но и граничащие с ними боковые поверхности электродов 40а, b. Вертикальная протяженность этих боковых поверхностей должна быть небольшой, а также должна быть соответствующим образом согласована с требуемым временем измерения с учетом изменения во времени уровня наполнения. Уровень наполнения должен максимально быстро достигать экранированной зоны, чтобы на измерение по обеим первым свободным контактным поверхностям не оказывалось воздействия со стороны увеличивающегося уровня наполнения жидкости.
На фиг.6 представлен следующий вариант осуществления изобретения, при котором экранированная зона 22 включает в себя также и торцевые поверхности 48 электродов 40а, b. В качестве первых свободных контактных поверхностей боковые поверхности 50 электродов предусмотрены немного выше торцевых поверхностей 48. В представленном здесь варианте осуществления изобретения несущий корпус 12 имеет окно 36, так что обе первые контактные поверхности 46, образованные посредством боковых поверхностей 50, расположены напротив друг друга. Такое расположение имеет преимущество в том, что обе первые свободные контактные поверхности 46 расположены в зоне спокойной жидкости, и волновые движения или водяные брызги не приводят к искажению результатов измерений.
На фиг.7 представлен разрез вдоль линии VII-VII этой нижней зоны измерительного элемента 10 в зоне окна 36. Видно, что и здесь электроды 40а, b имеют круглое поперченное сечение и одной своей частью заделаны в несущий корпус 12.
На фиг.8 представлен следующий вариант осуществления изобретения, причем измерительный элемент 10 имеет выемку 38, которая проходит в вертикальном направлении почти через всю общую экранированную зону 22. Вследствие этого образуются две ноги 39а, b, которые, в основном, включают в себя экранированные зоны 22.
На нижней стороне измерительного элемента 10 можно видеть обе торцевые поверхности 48 электродов 40а, b.
Несущий корпус 12 выполнен, как и в предыдущем варианте осуществления изобретения, в основном, в виде пластинчатого элемента. В отличие от предыдущего варианта осуществления изобретения несущий корпус имеет два желоба 18 и 20, в которых расположены электроды 40а, b. Вторые свободные контактные поверхности 52 расположены, вследствие этого, с образованием дополнительной защиты от брызг и колебаний жидкости.
На фиг.9 представлена обратная стороны 34 измерительного элемента 10.
Вариант осуществления изобретения в соответствии с фиг.8 и 9 демонстрирует устройство 60 обработки результатов, которое предусмотрено в качестве встроенного компонента измерительного элемента 10 и расположено на верхнем конце несущего корпуса 12.
На фиг.10 представлено устройство 70 для обработки воды. Речь идет об устройстве для фильтрования воды с воронкой для воды, которая образует первый резервуар 72. Этот первый резервуар 72 расположен во втором резервуаре 86, который образует кувшин. В днище 80 первого резервуара находится картридж 84 фильтра. В отверстие 76 крышки 74 заливается предназначенная для фильтрования жидкость 92. Жидкость проходит через картридж 84 фильтра и там отфильтровывается. Отфильтрованная вода 94 проходит к нижней стороне картриджа 84 фильтра во второй сосуд 86 с днищем 88 и там собирается.
В первом резервуаре 72 смежно с правой стенкой 82 схематично изображено устройство 1 для измерения электропроводности. Устройство 60 обработки результатов расположено в зоне крышки 74 и включает в себя в предпочтительном варианте также индикаторное устройство отображения, которое видно сверху. Это индикаторное устройство показывает в предпочтительном варианте прошедшее через картридж фильтра количество воды и/или пустой картридж фильтра. Вниз от устройства 60 обработки результатов проходит измерительный -элемент 10, который описан в предыдущих вариантах осуществления изобретения. Видно, что передняя сторона 32, имеющая свободные контактные поверхности 52, обращена к правой стенке 82. Водяные брызги и волны, обозначенные стрелками 78, могут возникать при наполнении через отверстие 76 в крышке 74, в любом случае отражаются от обратной стороны 34 измерительного элемента 10 и, таким образом, не могут достигать свободных контактных поверхностей 52 на передней стороне 32. Искажение измеренного значения вследствие наличия водяных брызг и волн 78 существенным образом предотвращается.
Следующий вариант осуществления изобретения предусматривает, что и во втором резервуаре 86 предусмотрено устройство 1 для измерения электропроводности. Для лучшей наглядности данного следующего варианта осуществления изобретения обратная сторона 34 обращена к стенке 90 второго резервуара 86, в то время как передняя сторона 32, на которой расположены свободные контактные поверхности, направлена внутрь резервуара. Для того чтобы брызги воды 78, которые могут возникнуть в результате выхода воды из картриджа 84 фильтра, находились подальше от измерительного элемента 10, второй резервуар 86 имеет в нижней зоне перегородку 96, которая закрывает, в основном, всю переднюю сторону 32 устройства 1.
Перечень ссылочных позиций
1 устройство для измерения электропроводности
10 измерительный элемент
12 несущий корпус
14 верхний конец
16 нижней конец
17 наклонная поверхность
18 желоб
20 желоб
22 экранированная зона
24 верхний край экранированной зоны
26 нижний край экранированной зоны
28а, b канал
30 заливочное отверстие
32 передняя сторона
34 задняя сторона
35 канавка
36 окно
38 выемка
39а, b нога
40а, b электрод
42 первый конец
44 второй конец
46 первая свободная контактная поверхность
48 торцевая поверхность
50 боковая поверхность
52 вторая свободная контактная поверхность
53 боковая поверхность
60 устройство обработки результатов
62 присоединительный элемент
70 устройство для обработки жидкости
72 первый резервуар
74 крышка
76 заливочное отверстие
78 брызги или волны воды
80 дно первого резервуара
82 правая стенка первого резервуара
84 картридж фильтра
86 второй резервуар
88 дно второго резервуара
90 стенка второго резервуара
92 не фильтрованная вода/жидкость
94 отфильтрованная вода/жидкость
96 перегородка