DE102005016065A1

DE102005016065A1 - Verfahren zum Prüfen eines Prüfkörpers, eine entsprechende Steuervorrichtung zum Durchführen des Verfahrens und eine Prüfvorrichtung

Info

Publication number: DE102005016065A1
Application number: DE200510016065
Authority: DE
Inventors: Jürgen Schindlatz; Manfred Weisse
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Continental Automotive GmbH
Priority date: 2005-04-07
Filing date: 2005-04-07
Publication date: 2006-10-12

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Prüfvorrichtung, ein Verfahren zum Prüfen eines Prüfkörpers (5) in der Prüfvorrichtung und eine Steuervorrichtung (24) zur Durchführung des Verfahrens. Bei dem Prüfen des Prüfkörpers (5) mit der Prüfvorrichtung wird in einen Hohlkörper (2) ein Elektrolyt (4) so gefüllt, dass eine Elektrode (10) in dem Hohlkörper (2) über den Elektrolyten (4) mit einer Isolationsschicht (8) gekoppelt wird. Die Isolationsschicht (8) ist auf einem elektrisch leitenden Körper (6) des Prüfkörpers (5) ausgebildet. Der Körper (6) und die Elektrode (10) werden mit einer vorgegebenen Spannung (U0) oder einem vorgegebenen Strom beaufschlagt. Dann wird ein Strom (I) beziehungsweise eine Spannung und/oder eine Leistung von einer Messvorrichtung erfasst. Abhängig von dem Strom (I) beziehungsweise der Spannung und/oder der Leistung wird von der Steuervorrichtung (24) die Güte (G) der Isolationsschicht (8) ermittelt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Prüfen eines Prüfkörpers, eine entsprechende Steuervorrichtung zum Durchführen des Verfahrens und eine Prüfvorrichtung.

Der Prüfkörper umfasst einen elektrisch leitenden Körper und eine Isolationsschicht. Die Isolationsschicht kann bezüglich ihrer Güte geprüft werden, indem der Prüfkörper in einen Stromkreis eingebaut wird.

Aus der DE 10325389 A1 ist eine Prüfvorrichtung und ein Verfahren zum Prüfen der elektrischen Isolationsschicht auf dem Prüfkörper bekannt. Die Isolationsschicht ist zwischen einem ersten elektrisch leitenden Körper und einem zweiten elektrisch leitenden Körper angeordnet. Die Prüfvorrichtung umfasst einen Stromkreis mit einer ersten und einer zweiten Elektrode. Die elektrisch leitenden Körper sind mittels der Elektroden kontaktiert. Ferner sind eine Auswerteeinrichtung für den Stromkreis und eine Stromquelle vorgesehen.

Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine Prüfvorrichtung, ein Verfahren und eine entsprechende Steuervorrichtung zu schaffen, die bzw. das ein präzises Überprüfen der Isolationsschicht einfach ermöglicht.

Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Gemäß eines ersten Aspekts zeichnet sich die Erfindung aus durch eine Prüfvorrichtung mit einem Hohlkörper. Der Hohlkörper umfasst eine Ausnehmung, die so ausgebildet ist, dass in die Ausnehmung eine Isolationsschicht eines Prüfkörpers einbringbar ist. Der Prüfkörper umfasst einen elektrisch leitenden Körper mit der Isolationsschicht. In dem Hohlkörper ist eine Elektrode mit einem vorgegebenen Abstand zu der Ausnehmung angeordnet. Der Hohlkörper ist so mit einem Elektrolyt befüllbar, dass der Elektrolyt die Isolationsschicht mit der Elektrode koppelt und der elektrisch leitende Körper frei ist von dem Elektrolyt. Elektrisch zwischen die Elektrode und den elektrisch leitenden Körper ist eine Spannungs- oder Stromquelle geschaltet. Mit einer Messvorrichtung ist ein Strom, der durch die Elektrode fließt, beziehungsweise eine Spannung, die zwischen der Elektrode und dem elektrisch leitenden Körper abfällt, und/oder eine Leistung erfassbar.

Der Elektrolyt passt sich jeder beliebigen Form der Isolationsschicht an. So können auch kleine lokale Fehlstellen der Isolationsschicht erkannt werden. Eine Güte der Isolationsschicht ist somit sehr präzise ermittelbar. Die Güte der Isolationsschicht kann beispielsweise angegeben werden in einem Flächenanteil von möglichen Fehlstellen der Isolationsschicht abhängig von einem elektrischen Widerstand der Isolationsschicht.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Prüfvorrichtung ist die Ausnehmung in dem Hohlkörper so ausgebildet, dass die Isolationsschicht dichtend in die Ausnehmung einbringbar ist. Darüber hinaus umfasst der Hohlkörper einen Zulauf und einen Ablauf durch die der Elektrolyt austauschbar und mit einer vorgegebenen Druckdifferenz beaufschlagbar ist. Falls ein Strom über die Isolationsschicht zwischen dem Elektrolyten und dem elektrisch leitenden Körper fließt, so können sich in dem Elektrolyten, speziell in Fehlstellen der Isolationsschicht, Luft- oder Gasblasen bilden. Wird während einer Messung der Elektrolyt kontinuierlich über den Zulauf und den Ablauf ausgetauscht, so wird der Elektrolyt entlüftet. Dies verhindert ein Verfälschen des Messergebnisses durch Luft- oder Gasblasen in dem Elektrolyten.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Prüfvorrichtung weist der Elektrolyt eine hohe Leitfähigkeit auf. Dadurch ist schon ein geringer Stromfluss durch die Isolationsschicht und den Elektrolyten messbar. Bevorzugt ist die Leitfähigkeit des Elektrolyten so hoch, dass bei einer Isolationsschicht mit einer hohen Güte lediglich eine Spannung bzw. ein Strom angelegt werden muss, die bzw. der für einen Menschen ungefährlich ist.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Prüfvorrichtung weist der Elektrolyt eine hohe Viskosität auf und/oder umfasst ein Netzmittel, das die Oberflächenspannung des Elektrolyten verringert. Der Elektrolyt kann dann in sehr kleine Fehlstellen der Isolationsschicht fließen. Bevorzugt ist die Viskosität des Elektrolyten so hoch, dass der Elektrolyt in Fehlstellen der Isolationsschicht in der Größenordnung der Schichtdicke eindringen kann.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Prüfvorrichtung ist die Elektrode so ausgebildet und angeordnet, dass der Abstand zu der Isolationsschicht entlang der ganzen Fläche der Isolationsschicht annähernd gleich ist. Dies ruft bei angelegter Spannung ein über die gesamte Isolationsschicht homogenes elektrisches Feld hervor. Dies trägt zu einer präzisen Ermittlung der Güte der Isolationsschicht bei.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Prüfvorrichtung ist die Elektrode so angeordnet, dass sie einen vorgegebenen Abstand zu der Isolationsschicht aufweist, der einigen Schichtdicken der Isolationsschicht entspricht. Das Ermitteln der Güte ist dann unabhängig von lokalen Schwankungen, beispielsweise der Schichtdicke der Isolationsschicht und/oder der Ionenkonzentration in dem Elektrolyten. Bevorzugt beträgt der Abstand zirka 1000 Schichtdicken.

Gemäß eines zweiten und eines dritten Aspekts zeichnet sich die Erfindung aus durch eine Verfahren und eine entsprechende Steuervorrichtung zum Prüfen des Prüfkörpers in der Prüfvorrichtung. Bei dem Verfahren wird in den Hohlkörper der Elektrolyt so gefüllt, dass die Elektrode über den Elektrolyten mit der Isolationsschicht gekoppelt wird. Der Körper und die Elektrode werden mit einer vorgegebenen Spannung oder einem vorgegebenem Strom beaufschlagt. Ein erfasster Strom beziehungsweise eine erfasste Spannung und/oder eine erfasste Leistung werden ermittelt und abhängig von dem erfassten Strom beziehungsweise der erfassten Spannung und/oder der erfassten Leistung wird die Güte der Isolationsschicht ermittelt.

Der Elektrolyt passt sich jeder beliebigen Form der Isolationsschicht an. Eine Güte der Isolationsschicht ist somit sehr präzise ermittelbar.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens wird die Güte der Isolationsschicht abhängig von dem Körper, der Isolationsschicht und dem Elektrolyten ermittelt. Dies ermöglicht einfach ein präzises Ermitteln der Güte der Isolationsschicht.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens wird die Güte der Isolationsschicht durch eine Vergleichsmessung an einem Referenzkörper mit einer Referenzisolationsschicht bekannter Güte ermittelt. Dies ermöglicht ein einfaches und schnelles Ermitteln der Güte.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens ist die angelegte Spannung eine Wechselspannung beziehungsweise der angelegte Strom ein Wechselstrom. Dies verhindert lokale Schwankungen der Ionenkonzentration im Elektrolyten beispielsweise in einer Fehlstelle. Darüber hinaus verhindert eine Wechselspannung das Bilden einer elektrischen Doppelschicht im Elektrolyten an der Elektrode oder der Isolationsschicht.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens wird der Elektrolyt während dem Erfassen des Stroms beziehungsweise der Spannung mit einer Druckdifferenz zwischen dem Zulauf und dem Ablauf in dem Hohlkörper beaufschlagt. Dies ermöglicht ein permanentes Entlüften des Elektrolyten während dem Messvorgang.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind im Folgenden anhand der schematischen Zeichnungen erläutert.
Es zeigen:
1 eine erste Ausführungsform einer Prüfvorrichtung,
2 eine zweite Ausführungsform der Prüfvorrichtung,
3 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Prüfen eines Prüfkörpers mit der Prüfvorrichtung.
Eine Prüfvorrichtung 1 umfasst einen Hohlkörper 2, der mit einem Elektrolyten 4 befüllt ist (1). Eine Ausnehmung 3 des Hohlkörpers 2 ist von einem Prüfkörper 5 bedeckt. Der Prüfkörper 5 umfasst einen elektrisch leitenden Körper 6 und eine Isolationsschicht 8. Die Ausnehmung 3 ist so ausgebildet, dass die Isolationsschicht 8 die Ausnehmung 3 dichtend verschließt. Die Ausnehmung 3 kann auch so ausgebildet sein, dass sie nicht von der Isolationsschicht 8 dichtend verschlossen wird. Es besteht keine direkte Kopplung des Elektrolyten 4 mit dem elektrisch leitenden Körper 6. In dem Hohlkörper 2 ist eine Elektrode 10 auf der Seite angeordnet, die von dem Prüfkörper 5 abgewandt ist. Die Elektrode 10 ist mit einem vorgegebenen Abstand zu der Isolationsschicht 8 angeordnet. Der vorgegebene Abstand kann im Bereich weniger Schichtdicken der Isolationsschicht 8 liegen, bevorzugt entspricht der Abstand etwa 1.000 Schichtdicken. An der Elektrode 10 und dem elektrisch leitenden Körper 6 ist eine Spannung U0 angelegt. Die Spannung U0 wird von der Steuervorrichtung 24 vorgegeben. Mit einem Strommessgerät 14 wird ein Strom I erfasst, der durch die Elektrode 10, den Elektrolyten 4, die Isolationsschicht 8 und den elektrisch leitenden Körper 6 fließt. Der Hohlkörper 2 weist einen Zulauf 16 und einen Ablauf 18 auf, über die der Elektrolyt 4 während der Strommessung permanent ausgetauscht wird. Zwischen dem Zulauf 16 und dem Ablauf 18 wird der Elektrolyt 4 mit einer Druckdifferenz beaufschlagt. Von einer Steuervorrichtung 24 wird abhängig von der vorgegebenen Spannung U0 und dem erfassten Strom I die Güte der Isolationsschicht 8 bestimmt.
Alternativ kann anstatt der Spannungsquelle 12 eine Stromquelle angeordnet sein. Anstatt des Strommessgeräts 14 ist dann ein Spannungsmessgerät angeordnet. Zur Bestimmung der Güte G der Isolationsschicht 8 wird dann ein Strom vorgegeben und eine Spannung erfasst, die zwischen der Elektrode 10 und dem elektrisch leitenden Körper 6 abfällt.
Ferner kann alternativ zu dem Strommessgerät 14 und dem Spannungsmessgerät ein Leistungsmessgerät angeordnet sein.
Die Prüfvorrichtung 1 eignet sich besonders gut zum Prüfen der Isolationsschicht 8 auf einer unebenen Oberfläche. Der Prüfkörper 5 kann beispielsweise ein Düsenkörper für einen Injektor ei ner Brennkraftmaschine sein (2). Die Prüfvorrichtung 1 kann zusätzliche Elemente aufweisen, die zur Fixierung und/oder Dichtung des zu Prüfenden Prüfkörpers 5 dienen. Weist der Prüfkörper 5 beispielsweise an einer Seite eine Ausnehmung auf, so kann die Ausnehmung im Prüfkörper 5 mit einer Dichtung 22 dichtend verschlossen werden. Dadurch wird verhindert, dass der Elektrolyt 4 ins Innere des Prüfkörpers 5 gelangt und der Strom I direkt von dem elektrisch leitenden Körper 6 in den Elektrolyt 4 fließen kann. Der Prüfkörper 5 kann zur zusätzlichen Halterung auf einem Tisch 20 stehen, der in dem Hohlkörper 2 angeordnet ist. Die Elektrode 10 kann beispielsweise in Form eines Zylinderrings um den Prüfkörper 5 angeordnet sein. Die Elektrode 10 weist entlang der gesamten Fläche der Isolierschicht 8 einen konstanten Abstand zu der Isolierschicht 8 auf.
Ein Programm ist in der Steuervorrichtung 24 gespeichert und wird zum Prüfen des Prüfkörpers 5 abgearbeitet. Das Programm wird durch Schließen eines Kontakts in einem Schritt S1 gestartet. Der Kontakt kann beispielsweise so ausgebildet sein, dass er genau dann geschlossen ist, wenn die Ausnehmung 3 im Hohlkörper 2 durch die Isolierschicht 8 dichtend verschlossen ist.
In einem Schritt S2 wird die Elektrode 10 in dem Hohlkörper 2 automatisch auf einen vorgegebenen Abstand zu der Isolierschicht 8 gefahren.
In einem Schritt S3 wird der Hohlkörper vollständig mit dem Elektrolyten 4 über den Zulauf 16 gefüllt.
In einem Schritt S4 wird der Ablauf 18 geöffnet, wenn zwischen Zulauf 16 und Ablauf 18 eine vorgegebene Druckdifferenz erreicht ist. Der Zulauf 16 und der Ablauf 18 werden genau so weit geöffnet, dass die vorgegebene Druckdifferenz während des gesamten Programmablaufs konstant ist.
In einem Schritt S5 wird eine Spannung U0 an den elektrisch leitenden Körper 6 und die Elektrode 10 angelegt.
In einem Schritt S6 wird der Strom I erfasst.
In einem Schritt S7 wird abhängig von der vorgegebenen Spannung U0 und dem erfassten Strom I der Gesamtwiderstand der Prüfvorrichtung 1 mit dem Prüfkörper 5 ermittelt. Die Güte G der Isolationsschicht 8 ist abhängig von dem elektrischen Widerstand R der Isolationsschicht 8. Der Gesamtwiderstand der Prüfvorrichtung 1 ist abhängig von dem elektrischen Widerstand R der Isolationsschicht 8, dem Material und der Form des elektrisch leitenden Körpers 6, der Dichte und der Leitfähigkeit des Elektrolyten 4. Abhängig von der vorgegebenen Spannung U0 und dem erfassten Strom I kann der Gesamtwiderstand der Prüfvorrichtung 1 ermittelt werden. Falls alle Materialien bekannt sind, kann aus dem Gesamtwiderstand der Widerstand R der Isolationsschicht 8 und daraus die Güte G ermittelt werden.
Alternativ kann die Güte G der Isolationsschicht 8 durch eine Vergleichsmessung an einem Referenzkörper mit einer Referenzisolierschicht oder abhängig von einem vorgegebenen Kennfeld ermittelt werden.
Die Güte G der Isolationsschicht kann durch eine Ausgabevorrichtung ausgegeben werden, vorzugsweise über eine optische Anzeige.
In einem Schritt S8 wird der Prüfkörper 5 von dem Hohlkörper abgenommen, der Kontakt geöffnet und dadurch das Programm beendet.

Claims

Prüfvorrichtung (1) mit einem Hohlkörper (2), – der eine Ausnehmung (3) umfasst, die so ausgebildet ist, dass in die Ausnehmung (3) eine Isolationsschicht (8) eines Prüfkörpers (5) einbringbar ist, der einen elektrisch leitenden Körper (6) mit der Isolationsschicht (8) umfasst, – in dem eine Elektrode (10) mit einem vorgegebenen Abstand zu der Ausnehmung (3) angeordnet ist, – der so mit einem Elektrolyt (4) befüllbar ist, dass der Elektrolyt (4) die Isolationsschicht (8) mit der Elektrode (10) koppelt und der elektrisch leitende Körper (6) frei ist von dem Elektrolyt (4), und mit einer Spannungsquelle (12) oder einer Stromquelle, die elektrisch zwischen die Elektrode (10) und den elektrisch leitenden Körper (6) geschaltet ist, und mit einer Messvorrichtung, durch die ein Strom (I), der durch die Elektrode (10) fließt, beziehungsweise eine Spannung, die zwischen der Elektrode (10) und dem elektrisch leitenden Körper (6) abfällt, und/oder eine Leistung erfassbar ist.
Prüfvorrichtung (1) nach Anspruch 1, bei der die Ausnehmung (3) in dem Hohlkörper (2) so ausgebildet ist, dass die Isolationsschicht dichtend in die Ausnehmung (3) einbringbar ist, und der Hohlkörper einen Zulauf (16) und einen Ablauf (18) umfasst, durch die der Elektrolyt (4) austauschbar und mit einer vorgegebenen Druckdifferenz beaufschlagbar ist.
Prüfvorrichtung (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der der Elektrolyt (4) eine hohe Leitfähigkeit aufweist.
Prüfvorrichtung (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der der Elektrolyt (4) eine hohe Viskosität aufweist und/oder ein Netzmittel umfasst, das die Oberflächenspannung des Elektrolyten (4) verringert.
Prüfvorrichtung (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der die Elektrode (10) so ausgebildet und angeordnet ist, dass der Abstand zu der Isolationsschicht (8) entlang der ganzen Fläche der Isolationsschicht (8) annährend gleich ist.
Prüfvorrichtung (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem die Elektrode (10) so angeordnet ist, dass sie einen Abstand zu der Isolationsschicht (8) aufweist, der einigen Schichtdicken der Isolationsschicht (8) entspricht.
Verfahren zum Prüfen des Prüfkörpers (5) in der Prüfvorrichtung (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem – der Prüfkörper (5) in die Ausnehmung (3) eingebracht wird, – in den Hohlkörper (2) der Elektrolyt (4) so gefüllt wird, dass die Elektrode (10) über den Elektrolyten (4) mit der Isolationsschicht (8) gekoppelt wird, – der elektrisch leitende Körper (6) und die Elektrode (10) mit einer vorgegebenen Spannung (U0) oder einem vorgegebenen Strom beaufschlagt werden, – ein erfasster Strom (I) beziehungsweise eine erfasste Spannung und/oder eine erfasste Leistung ermittelt wird und abhängig von dem erfassten Strom (I) beziehungsweise der erfassten Spannung und/oder der erfassten Leistung die Güte (G) der Isolationsschicht (8) ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 7, bei dem die Güte (G) der Isolationsschicht abhängig von dem elektrisch leitenden Körper (6), der Isolationsschicht (8) und dem Elektrolyten (4) ermittelt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 oder 8, bei dem die Güte (G) der Isolationsschicht (8) durch eine Vergleichsmessung er mittelt wird an einem Referenzkörper mit einer Referenzisolationsschicht bekannter Güte (G).
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, bei dem die angelegte Spannung (U0) eine Wechselspannung beziehungsweise der angelegte Strom ein Wechselstrom ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 10, bei dem der Elektrolyt (4) während dem Erfassen des Stroms (I) beziehungsweise der Spannung mit einer Druckdifferenz zwischen einem Zulauf (16) und einem Ablauf (18) in dem Hohlkörper (2) beaufschlagt wird.
Steuervorrichtung (24) für die Prüfvorrichtung (1) zum Prüfen des Prüfkörpers (5) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, die ausgebildet ist zum Durchführen des Verfahrens zum Prüfen des Prüfkörpers (5) gemäß einem der Ansprüche 7 bis 11.