ES2587587T3 - Sensor de rejilla - Google Patents

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ES2587587T3 ES08748770.8T ES08748770T ES2587587T3 ES 2587587 T3 ES2587587 T3 ES 2587587T3 ES 08748770 T ES08748770 T ES 08748770T ES 2587587 T3 ES2587587 T3 ES 2587587T3
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Eckhard Schleicher
Tobias SÜHNEL
Frank Barthel
Hein Futterschneider
Dieter Boden
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    • G01N27/02—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance
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Abstract

Sensor de rejilla para la medición bidimensional de magnitudes eléctricas o no eléctricas de una sección de medición, compuesto esencialmente por - una pletina de sensor (1) de material de base no conductor con al menos una sección de medición (2), - electrodos de alambre (6) que están sujetos sobre la sección de medición (2) de tal modo que forman una rejilla de al menos dos planos paralelos, comprendiendo el primer plano de rejilla en el lado superior de la pletina de sensor (1) un conjunto de electrodos de alambre (6) orientados preferiblemente en paralelo y que no se cruzan y comprendiendo el segundo plano de rejilla en el lado inferior de la pletina de sensor (1) igualmente un conjunto de electrodos de alambre (6) orientados preferiblemente en paralelo y que no se cruzan y estando orientados los electrodos de alambre (6) de los diferentes planos en un ángulo superior a 0º, preferiblemente 90º, uno respecto a otro, - una unión eléctricamente conductora (por ejemplo una pista (7)) entre cada electrodo de alambre (6) y un punto de conexión de cable eléctrico o enchufe (12) en el borde de la pletina de sensor (1), caracterizado por que - desde el borde de la sección de medición (2) discurren unos canales (3) con una anchura superior al diámetro de los electrodos de alambre (6) y con una profundidad inferior a la mitad del grosor de la pletina de sensor (1) en ésta hacia fuera, - los canales (3) están revestidos con una capa de metal (5), - los electrodos de alambre (6) se insertan con sus dos extremos en cada caso en uno de los canales (3) enfrentados en la periferia de la sección de medición (2) y se fijan en los canales (3) por medio de una masa de sellado conductora (8), tal como soldadura fuerte o blanda, - la masa de sellado conductora (8) en cada canal (3) termina de manera plana con el lado superior de la pletina de sensor (1), - la pletina de sensor (1) se sujeta entre dos placas de sujeción (10) y en cada caso un anillo de junta plana (9) interpuesto en el lado superior así como uno interpuesto en el lado inferior por medio de algunos tornillos de apriete (11) dispuestos en la periferia del sensor.

Description

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DESCRIPCION
Sensor de rejilla
La invencion se refiere a un sensor de rejilla para medir la distribucion de magnitudes electricas o no electricas de un medio por medio de una rejilla de electrodos de dos o mas capas. Los campos de aplicacion son la determinacion de la distribucion de lfquido y del nivel de llenado en recipientes asf como el analisis de flujos bifasicos de gas-Kquido, en particular en tubenas.
Para el analisis de flujos bifasicos o de distribuciones de lfquido en tubenas y recipientes a menudo se utilizan sensores de rejilla. En los documentos US 4 644 263, US 5 2l0 499 y DE 19 649 oil se describen disposiciones con las que puede medirse la conductividad electrica dentro de una seccion de medicion con ayuda de una disposicion de electrodos en forma de rejilla y una electronica asociada. En estas disposiciones se aplica sucesivamente una senal de tension a electrodos en forma de alambre de un plano de electrodos de excitacion de la rejilla y en los electrodos de alambre de un plano de electrodos de recepcion de la rejilla dispuesto en paralelo a los mismos a una distancia reducida se detecta una senal de corriente. De este modo estas disposiciones pueden determinar la conductividad entre los dos planos en los puntos de interseccion de las proyecciones de los electrodos (a continuacion denominados “puntos de interseccion”) con una frecuencia de medicion muy alta.
En Prasser, H.-M. et al.: Flow Measurement and Instrumentation, 12 (2001) 299-312 y Prasser, H.-M. et al.: Flow Measurement and Instrumentation, 9 (1998) 111-119 se discuten configuraciones adicionales de sensores de rejilla.
Con respecto a los sensores de rejilla se exigen unos requisitos estrictos para las condiciones de aplicacion. A menudo se utilizan en un entorno industrial duro en instalaciones con altas presiones de trabajo y temperaturas y a este respecto pueden entrar en contacto con sustancias agresivas, tales como acidos, lejfas u otros disolventes. La fabricacion de pasos electricamente aislantes, resistentes a la presion y a la temperatura para los electrodos en el marco de sensor, que a menudo se realiza como segmento tubular de metal, supone un problema particular.
Para sensores de rejilla, que estan determinados para su uso a presiones de hasta 7 MPa y temperaturas de funcionamiento por debajo de 120°C, se conoce en general colocar la rejilla de electrodos de sensor sobre una pletina de soporte, generalmente una placa electronica de circuito impreso de FR4, mediante soldadura blanda. Se realiza una abertura en la pletina para la seccion de flujo que va a medirse. Despues de haber montado los elementos, se moldea la pletina de sensor por medio de una resina de moldeo entre dos segmentos de brida. Entonces, tras endurecerse la resina de moldeo el sensor puede montarse como una brida en una tubena u otro recipiente mediante union atornillada. El punto debil de esta disposicion de sensor de rejilla y su tecnologfa de fabricacion es a menudo el relleno. A este respecto, en ocasiones las partes de la pletina de sensor conductoras de corriente (pistas conductoras, puntos de soldadura, electrodos) entran en contacto con las estructuras metalicas del marco, tras el endurecimiento falta la obturacion necesaria frente a la presion y/o se producen fugas. A menudo entran restos de la masa de relleno en la seccion de medicion, rodean los alambres y asf hacen que el sensor sea inservible. El relleno de la estructura de rejilla complexa en el marco de sensor practicamente no puede realizarse a maquina y por tanto requiere un gran esfuerzo de fabricacion. Tras el relleno ya no son posibles correcciones o reparaciones. Los sensores de rejilla para altas presiones y temperaturas son de fabricacion todavfa mas compleja y costosa. Como a temperaturas por encima de 120°C asf como con la presencia de agua o vapor de agua fallan las resinas de moldeo organicas, en este tipo de sensores, los alambres de sensor se grnan por distancias largas a traves de perforaciones o aberturas del cuerpo metalico de sensor, dado el caso utilizando ceramicas aislantes, en puntos de baja temperatura donde es posible un relleno con obturacion frente a la presion. (Documento DE 10 2005 019 739.6-09). Este tipo de construccion y fabricacion lleva a costes elevados.
El objetivo de la presente invencion es proponer un sensor de rejilla con el que pueda reducirse claramente el esfuerzo del proceso de fabricacion asf como los costes de montaje y funcionamiento para el sensor de rejilla y aumentarse claramente la vida util asf como la resistencia a la presion y temperatura del sensor de rejilla en comparacion con los sensores de rejilla hasta el momento.
Segun la invencion el objetivo se alcanza mediante las caractensticas de la reivindicacion 1. En las reivindicaciones dependientes se exponen configuraciones de la invencion.
A continuacion se explicara la invencion mediante un ejemplo de realizacion para el sensor de rejilla.
En el dibujo correspondiente muestran la figura 1 la vista en 3D del sensor de rejilla al completo, la figura 2 el sensor de rejilla en un corte y en una vista en planta, la figura 3 el detalle Z del corte segun la figura 2 y
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la figura 4 el corte parcial B-B de la figura 3.
El sensor de rejilla esta compuesto por una pletina de sensor (1) con una superficie electricamente no conductora. La pletina de sensor puede ser un sustrato ceramico, una placa metalica revestida con una capa aislante resistente a la abrasion o una pletina de plastico reforzada con fibras, por ejemplo de FR4. La pletina de sensor (1) dispone de al menos una abertura, que corresponde a la seccion de medicion (2) que se medira posteriormente. Desde el borde de la seccion de medicion (2) libre discurren en la pletina de sensor (l) unos canales (3) con una profundidad de menos de la mitad del grosor de la pletina de sensor (1) hacia fuera, que se realizan mediante fresado en el material de base. A este respecto, los canales (3) estan dispuestos de manera correspondiente a la geometna deseada de la rejilla de sensor. Habitualmente, como se representa en la figura 1, unos electrodos de alambre (6) estan sujetos en cada caso en dos planos desplazados axialmente, estando orientados los electrodos de alambre (6) dentro de un plano preferiblemente en paralelo entre sf y estando orientados entre sf los electrodos de alambre (6) de diferentes planos en un angulo superior a 0°, preferiblemente de manera ortogonal en dos planos de electrodo. Para la fijacion de un electrodo de alambre (6) en cada caso estan previstos dos canales (3), enfrentados en cada caso en la seccion de medicion (2) de tal modo que el electrodo de alambre (6) en la posicion deseada cubre la seccion de medicion (2). A este respecto los canales (3) del primer plano de sensor (plano de excitacion) se encuentran en un lado de la pletina de sensor (1) y los canales (3) del segundo plano de sensor (plano de recepcion) se encuentran en el otro lado de la pletina de sensor (1), estando dispuestos los electrodos de alambre (6) de un plano en angulo recto entre sf con respecto al otro plano. A una distancia del borde de la seccion (2) libre, en cada canal (3) se encuentra en cada caso una perforacion (4) que crea un paso hacia el lado opuesto de la pletina de sensor (1). Desde esta perforacion (4) continua el respectivo canal (3) en el lado opuesto de la pletina de sensor (1). Las superficies internas de los canales (3) y las perforaciones (4) estan revestidas con una capa de metal (5) delgada, debiendo prestar atencion al aislamiento entre los canales individuales. Entre en cada caso dos canales (3) enfrentados en la seccion de medicion (2) en el mismo lado de la pletina de sensor (1) esta sujeto un electrodo de alambre (6), que se incrusta en los canales (3) correspondientes, se grna a traves de las perforaciones (4) situadas en los canales (3) hacia en cada caso el otro lado de la pletina de sensor (1) y a ambos lados de la pletina de sensor (1) se fija por medio de una masa de sellado conductora (8), por ejemplo soldadura fuerte o blanda, en el canal (3). A este respecto, el sellado con masa conductora se realiza de tal modo que la masa de sellado conductora (8) situada en el canal (3) termina en cada caso a nivel con el canto superior de la pletina de sensor (1) y a este respecto no presenta ninguna union con uno de los canales (3) adyacentes. Ademas en cada caso al menos uno de los canales (3) metalizados de cada uno de los electrodos de alambre (6) esta unido electricamente a traves de una pista (7) metalica con un punto de conexion de cable o enchufe (12), que sirve para la union electrica de la pletina de sensor (1) con una electronica de procesamiento. La pletina de sensor (1) esta sujeta por medio de dos anillos de junta plana (9) situados a ambos lados de material electricamente no conductor entre dos placas de sujecion (10). Para aplicar la tension de compresion, las dos placas de sujecion (10) se sujetan una respecto a otra por medio de tornillos de apriete (11). Para pasar los tornillos de apriete (11) a traves de la pletina de sensor (1), en esta estan previstas aberturas correspondientes.
Siguiendo el mismo esquema de la excitacion de electrodos de emision y la medicion de la corriente electrica en los electrodos de recepcion de una rejilla de este tipo tambien es posible medir distribuciones de otras magnitudes electricas, tales como la capacitancia o impedancia electrica o incluso magnitudes no electricas, uniendo los electrodos de alambre en los puntos de interseccion con estructuras de estado solido cuyo valor de resistencia depende de una magnitud de entorno ffsica no electrica.
Sensor de rejilla
Lista de numeros de referencia
1 - pletina de sensor con corte circular
2 - seccion de medicion
3 - canal
4 - perforacion
5 - capa de metal
6 - electrodo de alambre
7 - pista
8 - masa de sellado conductora
9 - anillo de junta plana
10 - placa de sujecion
11 -tornillo de apriete
5 12 - enchufe

Claims (6)

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    REIVINDICACIONES
    1. Sensor de rejilla para la medicion bidimensional de magnitudes electricas o no electricas de una seccion de medicion, compuesto esencialmente por
    - una pletina de sensor (1) de material de base no conductor con al menos una seccion de medicion (2),
    - electrodos de alambre (6) que estan sujetos sobre la seccion de medicion (2) de tal modo que forman una rejilla de al menos dos planos paralelos, comprendiendo el primer plano de rejilla en el lado superior de la pletina de sensor
    (I) un conjunto de electrodos de alambre (6) orientados preferiblemente en paralelo y que no se cruzan y comprendiendo el segundo plano de rejilla en el lado inferior de la pletina de sensor (1) igualmente un conjunto de electrodos de alambre (6) orientados preferiblemente en paralelo y que no se cruzan y estando orientados los electrodos de alambre (6) de los diferentes planos en un angulo superior a 0°, preferiblemente 90°, uno respecto a otro,
    - una union electricamente conductora (por ejemplo una pista (7)) entre cada electrodo de alambre (6) y un punto de conexion de cable electrico o enchufe (12) en el borde de la pletina de sensor (1), caracterizado por que
    - desde el borde de la seccion de medicion (2) discurren unos canales (3) con una anchura superior al diametro de los electrodos de alambre (6) y con una profundidad inferior a la mitad del grosor de la pletina de sensor (1) en esta hacia fuera,
    - los canales (3) estan revestidos con una capa de metal (5),
    - los electrodos de alambre (6) se insertan con sus dos extremos en cada caso en uno de los canales (3) enfrentados en la periferia de la seccion de medicion (2) y se fijan en los canales (3) por medio de una masa de sellado conductora (8), tal como soldadura fuerte o blanda,
    - la masa de sellado conductora (8) en cada canal (3) termina de manera plana con el lado superior de la pletina de sensor (1),
    - la pletina de sensor (1) se sujeta entre dos placas de sujecion (10) y en cada caso un anillo de junta plana (9) interpuesto en el lado superior asf como uno interpuesto en el lado inferior por medio de algunos tornillos de apriete
    (II) dispuestos en la periferia del sensor.
  2. 2. Sensor de rejilla segun la reivindicacion 1, caracterizado por que
    - por fuera del anillo de junta plana (9) a una distancia de al menos algunos milfmetros con respecto al borde de la seccion de medicion (2) unas perforaciones (4) estan realizadas dentro de los canales (3), que crean un paso hacia en cada caso el otro lado de la pletina de sensor (1),
    - en el lado de la pletina de sensor (1) opuesto a los canales (3), partiendo de las perforaciones (4), estan previstos canales (3) adicionales con una longitud de algunos milfmetros en la pletina de sensor (1) de manera continuada,
    - las perforaciones (4) y los canales (3) estan revestidos con una capa de metal (5),
    - los electrodos de alambre (6), que estan sujetos sobre la seccion de medicion (2), se grnan a traves de los canales (3) en un lado de la pletina de sensor (1) y las perforaciones (4) hacia los canales (3) en el otro lado de la pletina de sensor (1).
  3. 3. Sensor de rejilla segun la reivindicacion 1, caracterizado por que en la pletina de sensor (1) se han realizado canales (3) de diferente profundidad y por medio de los electrodos de alambre (6) fijados en estos canales (3) con masa de sellado electricamente conductora (8) y sujetos sobre la seccion de medicion (2) se realiza una rejilla con mas de dos planos.
  4. 4. Sensor de rejilla segun la reivindicacion 1, caracterizado por que se sujetan y fijan varias pletinas de sensor
    (1) por medio de anillos de junta plana (9) interpuestos y dado el caso placas de separacion adicionales entre dos placas de sujecion (10) por medio de algunos tornillos de apriete (11) dispuestos en la periferia del sensor y por tanto pueden utilizarse como sensor de rejilla de varios planos.
  5. 5. Sensor de rejilla segun la reivindicacion 1, caracterizado por que las dos placas de sujecion (10) presentan una abertura que evita que los anillos de junta plana (9) interpuestos se aprieten dentro de la seccion de medicion
    (2) al ejercer un apriete.
  6. 6. Sensor de rejilla segun la reivindicacion 1, caracterizado por que los anillos de junta plana (9) se sustituyen por anillos en forma de o o de x.
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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102013203437B4 (de) * 2013-02-28 2015-05-28 Helmholtz-Zentrum Dresden - Rossendorf E.V. Anordnung zur Bestimmung der Phasenverteilung in mehrphasigen Medien mit mindestens einer hochleitfähigen Phase und zugehöriges Verfahren
WO2016061115A1 (en) 2014-10-13 2016-04-21 Providence Health & Services-Oregon D/B/A Providence Portland Medical Center Bacterial vaccines deficient in the 2-c-methyl-d-erythritol-4-phosphate pathway and methods of preparation and use thereof
DE102015117084B3 (de) 2015-10-07 2016-05-19 Helmholtz-Zentrum Dresden - Rossendorf E.V. Gittersensor-System zum Charakterisieren einer Fluidströmung
EP3546931B1 (de) 2018-03-28 2021-07-21 Siemens Aktiengesellschaft Thermoresistiver gassensor, strömungssensor und wärmeleitfähigkeitssensor
DE102021116540A1 (de) * 2021-06-25 2022-12-29 Helmholtz-Zentrum Dresden - Rossendorf E. V. Gittersensor, Gittersensorsystem, Messvorrichtung und Computerprogrammprodukt zum Korrigieren eines Störeinflusses von ein oder mehreren Fluiden

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4644263A (en) * 1984-12-13 1987-02-17 Marathon Oil Company Method and apparatus for measuring water in crude oil
US5210499A (en) * 1990-11-16 1993-05-11 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army In-situ sensor method and device
DE19649011C2 (de) * 1996-11-27 2000-09-21 Rossendorf Forschzent Gittersensor zur Bestimmung der Leitfähigkeitsverteilung in strömenden Medien sowie Verfahren zur Gewinnung der Meßsignale
DE102005019739B3 (de) * 2005-04-28 2006-10-26 Forschungszentrum Rossendorf E.V. Gittersensor

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Publication number Publication date
EP2142915A1 (de) 2010-01-13
DE102007019926B4 (de) 2009-04-09
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EP2142915B1 (de) 2016-07-06
DE102007019926A1 (de) 2008-11-06
US20100117664A1 (en) 2010-05-13

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