FR2531536A1

FR2531536A1 - Conductivity measurement cell.

Info

Publication number: FR2531536A1
Application number: FR8213959A
Authority: FR
Original assignee: DERANSART ERIC
Current assignee: DERANSART ERIC
Priority date: 1982-08-09
Filing date: 1982-08-09
Publication date: 1984-02-10

Abstract

Conductivity cell resistant to elevated pressures and temperatures and to virtually any chemical attack. An insulating sleeve 16 made of polytetrafluoroethylene is inserted between an internal electrode 12 and a coaxial external electrode 10 to ensure the mechanical support and the electrical insulation of the internal electrode 12. A screwed connection 24 is threaded onto the external electrode 10 in the region of the sleeve 16 and comprises a metal seal 44 capable of performing a centripetal deformation of the external electrode 10 during the clamping of the nut 40 of the connection 24, giving rise to a compression of the insulating sleeve 16 which promotes the maintenance of the sealing. The screwed connection 24 allows the cell to be fastened to the wall 22 of the receptacle.

Description

CELLULE DE MESURE DE CONDUCTIVITE. CONDUCTIVITY MEASUREMENT CELL.

L'invention est relative à une cellule de mesure de conductivité d'un liquide comprenant deux électrodes coaxiales, une électrode allongée centrale et une électrode externe tubulaire gainant avec jeu l'électrode centrale isolée électriquement de l'électrode externe, cette dernière électrode étant dotée d'un moyen de traversée étanche d'une paroi d'un récipient contenant le liquide.The invention relates to a cell for measuring the conductivity of a liquid comprising two coaxial electrodes, a central elongated electrode and a tubular external electrode sheathing with clearance the central electrode electrically isolated from the external electrode, the latter electrode being provided means for sealingly passing through a wall of a container containing the liquid.

Une cellule de conductivité du genre mentionné permet la mesure de la résistance électrique d'un conducteur constitu par le volume de liquide compris entre les deux électrodes et le calcul de la conductivité spécifique de la solution. La cellule de conductivité est amenée au contact du liquide par son introduction à travers la paroi du récipient ou du tuyau contenant le liquide dont l'étanchéité doit être conservée. La précision de la mesure implique une position relative parfaitement définie des deux électrodes et une bonne isolation électrique entre les deux électrodes 9 qui est conservée en toute condition de fonctionnement.Les cellules de conductivité peuvent être utilisées avec des liquides corrosifs à haute températuré et sous pression élevée et dans ces conditions d'utilisation il est difficile de conserver l'étanchéité et la parfaite isolation électrique. Les matériaux utilisés doivent d'une part résister a' l'action des liquides et diantre part ne pas polluer ces liquides. Pour répondre à ces conditions ardues les fabricants disposent de toute une gamme de cellules de conductivité adaptées à la nature du liquide eb aux conditions d'exploitation.A conductivity cell of the kind mentioned allows the measurement of the electrical resistance of a conductor constituted by the volume of liquid between the two electrodes and the calculation of the specific conductivity of the solution. The conductivity cell is brought into contact with the liquid by its introduction through the wall of the container or of the pipe containing the liquid, the tightness of which must be maintained. The accuracy of the measurement implies a perfectly defined relative position of the two electrodes and good electrical insulation between the two electrodes 9 which is preserved in all operating conditions. The conductivity cells can be used with corrosive liquids at high temperature and under pressure high and under these conditions of use it is difficult to maintain the seal and the perfect electrical insulation. The materials used must on the one hand resist the action of liquids and on the other hand not pollute these liquids. To meet these difficult conditions, manufacturers have a whole range of conductivity cells adapted to the nature of the eb liquid under operating conditions.

La présente invention a pour but de remédier à cet inconvénient ct de permettre la réalisation d'une cellule de conductlvité quasi-universelle. Lginvention est basée sur la constatation que les points faibles des cellules connues sont constitués par des Joints d'étanchéité et le matériau isolant les deux électrodes. The object of the present invention is to remedy this drawback and to allow the production of a quasi-universal conductivity cell. The invention is based on the observation that the weak points of the known cells are constituted by gaskets and the material insulating the two electrodes.

La cellule selon la présente invention est caractérisée en ce qu'un manchon tubulaire isolant en un matériau plastique est inséré dans l'intervalle annulaire de séparation des deux électrodes en s' étendant sur une fraction de la longueur des électrodes pour assurer l'étanchéité et l'isolation électrique entre les deux électrodes.The cell according to the present invention is characterized in that an insulating tubular sleeve made of a plastic material is inserted in the annular separation gap of the two electrodes extending over a fraction of the length of the electrodes to ensure sealing and electrical insulation between the two electrodes.

Le manchon isolant s'étend sur une longueur suffisante au positionnement correct des deux électrodes, et selon un développement de l'invention, ce manchon est comprime par une déformation centripète de l'électrode annulaire externe, de façon à améliorer l'étanchéité et la liaison mécanique entre les deux électrodes. La déformation centripète peut être réalisée par un raccord vissé standard ayant un joint métallique ou une garniture conique serrée radialement contre l'électrode tubulaire externe lors du serrage de l'écrou du raccord vissé La déformation radiale de l'électrode tubulaire est transmise au manchon isolant en un matériau plastique resistant aux conditions d'utilisation des cellules. Le manchon isolant est de préférence réalisé en polytétrafluoréthylène, qui résiste aux agressivités chimiques et aux conditions physiques, notamment de température et de pression.The insulating sleeve extends over a length sufficient for the correct positioning of the two electrodes, and according to a development of the invention, this sleeve is compressed by a centripetal deformation of the external annular electrode, so as to improve the sealing and the mechanical connection between the two electrodes. The centripetal deformation can be achieved by a standard screw connection having a metal seal or a conical packing tightened radially against the external tubular electrode when tightening the nut of the screw connection The radial deformation of the tubular electrode is transmitted to the insulating sleeve made of a plastic material resistant to the conditions of use of the cells. The insulating sleeve is preferably made of polytetrafluoroethylene, which resists chemical aggressiveness and physical conditions, in particular temperature and pressure.

La compression radiale du manchon en polytétrafluoréthylène pallie des risques de fluage du matériau plastique lors d'un échauffement et conserve les qualités d'étanchéité et d'isolation de la cellule. L'électrode interne se prolonge par une tige de fixation, qui traverse le manchon isolant et reçoit à son extrémité libre filetée un écrou de fixation. Le manchon isolant est intercalé entre un collet porté par l'électrode interne et une rondelle intercalaire en appui de l'écrou de serrage, de telle manière que lors du serrage de l'écrou le manchon est soumis à un serrage axial favorisant l'étanchéité et la fixation mécanique.The radial compression of the polytetrafluoroethylene sleeve overcomes the risks of creep of the plastic material during heating and retains the sealing and insulation qualities of the cell. The internal electrode is extended by a fixing rod, which passes through the insulating sleeve and receives at its threaded free end a fixing nut. The insulating sleeve is interposed between a collar carried by the internal electrode and an intermediate washer in support of the tightening nut, so that when tightening the nut the sleeve is subjected to an axial tightening promoting sealing and mechanical fixing.

En vue d'accroître cette étanchéité la face du collet en appui de ltextremité du manchon isolant peut présenter un bourrelet annulaire s'incrustant dans la matière plastique du nanchen lors du serrage de l'écrou de fixation. Le man chon isolant est également en appui d'un rebord solidaire de l'électrode tubulaire externe limitant la déformation et le fluage du manchon sous l'action des pressions exercées.In order to increase this tightness, the face of the collar bearing the end of the insulating sleeve may have an annular bead embedded in the plastic of the nanchen when the fixing nut is tightened. The insulating sleeve is also supported by a rim secured to the external tubular electrode limiting the deformation and the creep of the sleeve under the action of the pressures exerted.

D'autres avantages et caractéristiques ressortiront plus clairement de la description qui va suivre d'un mode de mise en oeuvre de l'invention, donné a' titre d'exemple non limitatif et représenté au dessin annexéS dans lequel la figure I est unie vue schématique en coupe axiale d'une cellule de conductivité selon l'invention; la figure 2 est une vue partielle, à échelle agrandie, de la fig. 1.Other advantages and characteristics will emerge more clearly from the description which follows of an embodiment of the invention, given by way of nonlimiting example and represented in the appended drawing in which FIG. I is a plain view schematic in axial section of a conductivity cell according to the invention; Figure 2 is a partial view, on an enlarged scale, of FIG. 1.

Sur les figures9 une cellule de conductivité à visser pré- sente une électrode externe tubulaire 10 à l'intérieur de laquelle s'étend coaxialement une électrode centrale 12.In FIGS. 9 a conductivity cell to be screwed presents a tubular external electrode 10 inside which coaxially extends a central electrode 12.

Les électrodes 10, 12 en un matériau conducteur résistant aux agressivités chimlques sontJpar exemple réalisées en acier inoxydable. L'électrode interne 12 est prolongée par une tige de fixation 14 traversant un manchon isolant 16 en une matière plastique, notamment en polytétrafluoréthy lène. L'électrode interne 12 porte dans la zone de jonction à la tige de fixation 14 un collet 18 en appui de l'extrémité du manchon isolant 160 L'extrémité libre de la tige de fixation 14 est filetée et reçoIt a' vissage, avec interposition d'une rondelle un ecrou 20.Le manchon iso- lant 16 est interposé sans Jeu entre la tige 14 et l'électrode tubulaire externe 10 et il s1étend sur un tronçon suffisamment long pour assurer une bonne fixation mecanique de l'électrode interne 12. La cellule de conductivité traverse une paroi 22 d'un récipient contenant le liquide dont la conductivité doit être mesurée, et un raccord à visser, désigné par le repère général 24, assure la fixation mécanique dé la cellule à la paroi 22 ainsi que l'étanchéité de la traversée. L'extrémité de l'électrode tubulaire externe 10, disposée à l'extérieur du récipient, porte une bride 26 portant un connecteur électrique 28 de raccordement du câble de mesure (non représenté).Les fiches du connecteur 28 sont reliées d'une part par un fil de mesure 30 à l'extrémité de l'électrode interne 12, et d'autre part par un fil de masse 32 à l'électrode externe 10. Le manchon isolant 16 s'étend au droit de la traversée de la paroi22 sur foute la longueur de l'électrode externe 10 entourée par le raccord à visser 24. Il est facile de voir que l'électrode interne 12 est isolée électriquement de l'électrode externe 10, la seule liaison entre ces deux électrodes 10, 12 étant réalisée par le manchon isolant 16.The electrodes 10, 12 made of a conductive material resistant to chemical aggression are for example made of stainless steel. The internal electrode 12 is extended by a fixing rod 14 passing through an insulating sleeve 16 made of a plastic material, in particular of polytetrafluorethylene. The internal electrode 12 carries in the zone of junction with the fixing rod 14 a collar 18 in support of the end of the insulating sleeve 160 The free end of the fixing rod 14 is threaded and receives a screwing, with interposition a nut 20 from a washer. The insulating sleeve 16 is interposed without play between the rod 14 and the external tubular electrode 10 and it extends over a section long enough to ensure good mechanical fixing of the internal electrode 12. The conductivity cell passes through a wall 22 of a container containing the liquid whose conductivity is to be measured, and a screw connection, designated by the general reference 24, ensures the mechanical fixing of the cell to the wall 22 as well as the sealing of the crossing. The end of the external tubular electrode 10, disposed outside the container, carries a flange 26 carrying an electrical connector 28 for connection of the measurement cable (not shown). The plugs of the connector 28 are connected on the one hand by a measurement wire 30 at the end of the internal electrode 12, and on the other hand by a ground wire 32 to the external electrode 10. The insulating sleeve 16 extends in line with the crossing of the wall 22 on fout the length of the external electrode 10 surrounded by the screw connection 24. It is easy to see that the internal electrode 12 is electrically isolated from the external electrode 10, the only connection between these two electrodes 10, 12 being produced by the insulating sleeve 16.

En se référant plus particulièrement à la figure 2, on voit que le raccord à visser 24 comporte un mamelon 34 enfilé à faible Jeu sur l'électrode externe 10 et présentant de part et d'autre des extrémités filetées 36, 38, dont l'une 36 est vissée dans l'orifice taraudé de la paroi 22 et dont l'autre 38 reçoIt à vissage un écrou 40 à collerette 42.Referring more particularly to FIG. 2, it can be seen that the screw connection 24 comprises a nipple 34 threaded at low clearance on the external electrode 10 and having on either side threaded ends 36, 38, the one 36 is screwed into the threaded orifice of the wall 22 and the other 38 of which receives, by screwing, a nut 40 with a flange 42.

Un Joint métallique 44 en forme de garniture tubulaire est intercalé entre la collerette 42 et l'extrémité filetée 38 du mamelon 34, les surfaces en contact du Joint 44 et de l'extrémité 38 étant tronconiques, de manière à transformer un mouvement axial de la garniture 44 en une déformation radiale de cette dernière Lors du serrage de l'écrou 40 le Joint métallique 44 est appliqué avec force contre l'électrode tubulaire 10 dont la paroi se déforme radialement de la manière indiquée en 46 en imposant une compression locale du manchon isolant 16 Il est inutile de décrire plus en détail le raccord 24-, qui est bien connu des spécialistes et qui est couramment utilisé pour le e raccor- dement de tuyauteries à des parois de récipients. il suffit de rappeler que l'étanchéité entre la papi22 et le raccord à visser 24 est réalisée au droit de l'assemblage vissé 36, tandis que l'étanchéité entre le raccord à visser 24 et l'électrode externe 10 est assurée par le Joint métallique 44 incrusté dans la paroi externe de l'électrode 10.L'étanchéité de la traversée de la tige de fixation 14 est assurée par le manchon isolant 16 et plus particulière ment par la zone comprimée 46 résultant de la déformation centripète de l'électrode externe 10- lors du serrage du raccord à visser 24. Cette étanchéité est accrue par la présence d'un bourrelet 48 portée par le collet 18 et ver nant s'incruster dans l'extrémité du manchon tubulaire 16 lors du serrage de l'écrou de fixation 20 Il est à noter que les surfaces cylindriques du manchon isolant 16 sont en appui des électrodes 10, 12, tandis que l'une des faces planes du manchon 16 est appuyée contre le collet 18, l'autre surface plane étant serrée par la rondelle et l'écrou 20. La bride 26 fixée à l'extrémité de l'électrode externe 10, présente un rebord interne 50 entourant à faible Jeu l'écrou 20 et formant une surface d'appui du bord périphérique de la face plane du manchon 16. Le man chon isolant 16 est ainsi tenu sur toutes ses faces, seul un intervalle annulaire de séparation du collet 18 et de l'électrode externe 10 et un intervalle entre l'écrou 20 et le rebord 50 restant libres pour assurer l'isolation électrique entre les électrodes 10, 12. On évite ainsi tout fluage du manchon 16, notamment sous l'influence de la température etc ou des pressions exercées par le raccord a visser 24 et l'écrou 20.A metal seal 44 in the form of a tubular lining is interposed between the flange 42 and the threaded end 38 of the nipple 34, the contacting surfaces of the seal 44 and of the end 38 being frustoconical, so as to transform an axial movement of the gasket 44 in a radial deformation of the latter When tightening the nut 40 the metal seal 44 is applied with force against the tubular electrode 10, the wall of which deforms radially as indicated in 46 by imposing local compression of the sleeve insulator 16 It is unnecessary to describe in more detail the fitting 24-, which is well known to specialists and which is commonly used for the connection of pipes to container walls. it suffices to recall that the seal between the papi22 and the screw connection 24 is produced at the level of the screw connection 36, while the seal between the screw connection 24 and the external electrode 10 is ensured by the seal metallic 44 embedded in the external wall of the electrode 10. The sealing of the crossing of the fixing rod 14 is ensured by the insulating sleeve 16 and more particularly by the compressed zone 46 resulting from the centripetal deformation of the electrode external 10- during tightening of the screw connection 24. This tightness is increased by the presence of a bead 48 carried by the collar 18 and ver nant encrusted in the end of the tubular sleeve 16 when tightening the nut fixing 20 It should be noted that the cylindrical surfaces of the insulating sleeve 16 are in contact with the electrodes 10, 12, while one of the planar faces of the sleeve 16 is pressed against the collar 18, the other planar surface being clamped by the washer and the nut 20. The flange 26 fixed to the end of the external electrode 10, has an internal rim 50 surrounding the nut 20 at low clearance and forming a bearing surface of the peripheral edge of the flat face of the sleeve 16. The insulating sleeve 16 is thus held on all its faces, only an annular interval of separation of the collar 18 and the external electrode 10 and a gap between the nut 20 and the flange 50 remaining free to ensure electrical insulation between the electrodes 10, 12. This avoids any creep of the sleeve 16, in particular under the influence of temperature etc. or of the pressures exerted by the screw connection 24 and the nut 20.

il est inutile de décrire le fonctionnement de la cellule, qui ressort de l'exposé précédent, et il suffit de rappeler que le liquide est uniquement au contact des électrodes 10, 12 et de la face frontale du manchon 16.0 Le raccord à visser 24 assure l'étanchéité et la fixation de la cellule à la paroi 22, notamment par une déformation centripète de l'électrode externe 10 serrée contre le manchon isolant 16.it is useless to describe the operation of the cell, which emerges from the previous description, and it suffices to recall that the liquid is only in contact with the electrodes 10, 12 and the front face of the sleeve 16.0 The screw connection 24 ensures sealing and fixing the cell to the wall 22, in particular by a centripetal deformation of the external electrode 10 clamped against the insulating sleeve 16.

Ce manchon 16, serre sur toutes ses faces, conserve ses propriétés de maintien et d'étanchéité même à des températures élevées susceptibles de provoquer des phénomènes de fluage. L'emploi selon l'invention d'un manchon en un matériau plastique, tel que le polytétr-afluoréthylène, permet l'utilisation de cette électrode en milieu corrosif notamment avec des liquides a agressivité chimique sans risque de détérioration et sans risque de pollution des liquides traités. Le nombre de composants de la cellule est réduit au maximum, notamment par la suppression de tout Joint d'étanchtité, ce qui facilite le montage et réduit le coût de fabrication. La cellule permet de résister à des presslons élevées d'une ou de plusieurs dizaines de bars et à des températures voisines de 2000C-
L'invention n'est bien entendu nullement limitée au mode de mise en oeuvre plus particulièrement décrit et représenté au dessin annexé. L'électrode externe peut par exemple être plus courte que l'électrode interne ou meme se limiter à un tronçon ne s'étendant pas Jusqu a l'électrode interne et les formes des électrodes peuvent être différentes. This sleeve 16, clamps on all its faces, retains its holding and sealing properties even at high temperatures liable to cause creep phenomena. The use according to the invention of a sleeve made of a plastic material, such as polytetrafluoroethylene, allows the use of this electrode in corrosive medium in particular with liquids with chemical aggressiveness without risk of deterioration and without risk of pollution of treated liquids. The number of components of the cell is reduced to the maximum, in particular by the elimination of any seal, which facilitates assembly and reduces the manufacturing cost. The cell can withstand high presslons of one or several tens of bars and temperatures close to 2000C-
The invention is of course in no way limited to the embodiment more particularly described and shown in the accompanying drawing. The external electrode can for example be shorter than the internal electrode or even be limited to a section which does not extend up to the internal electrode and the shapes of the electrodes can be different.

Claims

1. Cell for measuring the conductivity of a liquid comprising two coaxial electrodes (10, 12), a central elongated electrode (12) and a tubular external electrode (10) sheathing with-Game the central electrode (12) electrically insulated from the external electrode (10), the latter electrode (10) being provided with a sealed passage means (24) of a wall (22) of a container containing the liquid, characterized in that a sleeve (16) insulating tubular made of plastic material is inserted into the annular separation gap of the two electrodes (10, 12) extending over a fraction of the length of the electrodes to ensure sealing and electrical insulation between the two electrodes (10, 12)

2. Measuring cell according to claim 1, characterized in that said sleeve (16) is compressed by a local centripetal deformation (46) of the external tubular electrode (10).

3. Measuring cell according to claim 2, characterized in that said sealed passage has a screw connection (24) with a conical metal tubular joint (44) for clamping an external electrode (au), capable of producing said deformation during tightening. centripetal (46).

4. Cell according to revendicatxon 3, characterized in that said screw connection (24) has a thread (36) for tight sealing of the cell on said wall (22) and annular wedge surfaces (98, 44) transforming the tightening axial due to the screwing of the nut (40) of the screw connection (24) in a radial tightening for a centripetal deformation of the external tubular electrode (10).

5. Measuring cell according to any one of the preceding claims, characterized in that said insulating sleeve (16) is made of polytetrafluoroethylene

6. Measuring cell according to any one of the preceding claims, characterized in that the end of the external tubular electrode (10) is connected to an internal rim (50) of abutment of said insulating sleeve (16).

7. Cell according to any one of the preceding claims, characterized in that the central electrode (12) passes right through said insulating sleeve (16) and has a stop collar (18) and a tightening nut (20 ) framing said insulating sleeve (16) and capable of exerting during compression compression of the sleeve (16).

8. Cell according to claim 7, characterized in that said collar (18) of abutment has on the face contiguous to the sleeve (16) an annular rib (48) for reinforcement sealing by inlaying.