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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Leitfähigkeitssensors und einen Leitfähigkeitssensor, insbesondere ein Verfahren zum Herstellen eines Leitfähigkeitssensors und einen Leitfähigkeitssensor zum Erfassen der Leitfähigkeit eines Mediums, insbesondere eines flüssigen Mediums, wie beispielsweise Wasser, nach dem konduktiven Prinzip.
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Konduktive Leitfähigkeitssensoren werden in vielfältigen Anwendungen zur Messung einer Leitfähigkeit eines Mediums eingesetzt. Die bekanntesten konduktiven Leitfähigkeitssensoren sind die so genannten Zwei- oder Vierelektrodensensoren.
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Zweielektrodensensoren weisen zwei im Messbetrieb in das Medium eingetauchte und mit einer Gleich- oder Wechselspannung beaufschlagte Elektroden auf. Eine an die beiden Elektroden angeschlossene Messelektronik misst eine elektrische Impedanz der Leitfähigkeitsmesszelle, aus der dann anhand einer von durch die Geometrie und die Beschaffenheit der Messzelle gegebenen vorab bestimmten Zellkonstante ein spezifischer Widerstand bzw. ein spezifischer Leitwert des in der Messzelle befindlichen Mediums ermittelt wird.
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Vierelektrodensensoren weisen vier im Messbetrieb in das Medium eingetauchte Elektroden auf, von denen zwei als sogenannte Strom- und zwei als sogenannte Spannungselektroden betrieben werden. Zwischen den beiden Stromelektroden wird im Messbetrieb eine Gleich- oder Wechselspannung angelegt, und damit ein Gleich- oder Wechselstrom in das Medium eingespeist. Der eingespeiste Strom bewirkt eine zwischen den Spannungselektroden anliegende Potentialdifferenz, die durch eine vorzugsweise stromlose Messung bestimmt wird. Auch hier wird mittels einer an die Strom- und Spannungselektroden angeschlossenen Messelektronik, die sich aus dem eingespeisten Strom und der gemessenen Potentialdifferenz ergebende Impedanz der Leitfähigkeitsmesszelle bestimmt, aus der dann anhand einer von durch die Geometrie und die Beschaffenheit der Messzelle gegebenen vorab bestimmten Zellkonstanten ein spezifischer Widerstand bzw. ein spezifischer Leitwert des in der Messzelle befindlichen Mediums bestimmt wird.
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Aus der
EP 1 089 072 A2 ist ein Leitfähigkeitssensor bekannt, welcher ein kreiszylindrisches Gehäuse aufweist, wobei metallene Messelektroden planar an einer kreisflächenförmigen Stirnwandung des kreiszylinderartigen Gehäuses angeordnet sind. Die metallenen Messelektroden bilden dabei zwei Spannungselektroden und zwei Stromelektroden. Die Spannungselektroden sind kreisflächenförmig ausgebildet und von den zwei kreis- oder kreisringflächenförmigen, im Wesentlichen in einem Halbkreis angeordneten Stromelektroden umgeben.
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Aus der
US 4 227 151 A ist eine Messzelle zum Messen und Überwachen der elektrischen Leitfähigkeit einer Flüssigkeit bekannt. Diese Messzelle weist eine Vielzahl von kreisförmigen Elektroden auf, die wechselseitig im Abstand und elektrisch isoliert voneinander angeordnet sind. Wenigstens vier konzentrische kreisförmige Elektroden sind dabei in oder auf einer ebenen Oberfläche angeordnet und gegeneinander durch Bereiche aus elektrisch nicht leitendem Material getrennt. Die innerste der vier Elektroden ist dabei hohl ausgebildet, um ein temperaturempfindliches Element aufzunehmen.
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Ein weiterer Leitfähigkeits-Messwertaufnehmer ist aus der
EP 0 386 660 Al bekannt. An der Stirnfläche eines zylindrischen Trägerkörpers aus Isolierstoff sind vier konzentrische Metallringe als Elektroden für den Leitfähigkeits-Messwertaufnehmer angebracht. Die Elektroden schließen dabei plan mit der Stirnfläche ab. Dabei sind die Elektroden mit einem größeren Querschnitt als Stromelektroden geschaltet, während die Elektroden mit einem geringeren Querschnitt als Spannungselektroden eingesetzt werden.
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Ferner ist aus der
DE 10 2010 042 637 Al ein Leitfähigkeitssensor bekannt, bei dem die konzentrisch angeordneten Elektroden eine gleiche, konstante Fläche aufweisen.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Herstellen eines Leitfähigkeitssensors und einen Leitfähigkeitssensor bereitzustellen, die im Hinblick auf einen robusten Aufbau und die Herstellungskosten verbessert sind.
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Diese Aufgabe wird mit dem Verfahren gemäß Anspruch 1 und dem Leitfähigkeitssensor gemäß Anspruch 8 gelöst. Bevorzugte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Der vorliegenden Erfindung liegt im Wesentlichen der Gedanke zu Grunde, einen kompakten und robusten Aufbau eines Leitfähigkeitssensor dadurch vorzusehen, dass die mehreren einstückig hergestellten Elektroden in einem oder mehreren Schritten mittels eines Umspritzverfahrens, beispielsweise eines Kunststoffspritzgussverfahrens, zu einer Einheit zusammengefügt werden, die mechanisch stabil ist. Dabei sind die Messabschnitte der Elektroden zumindest teilweise in dem durch das Umspritzverfahren gebildeten Träger eingebettet, was dazu führt, dass die relative Positionierung der Elektroden zueinander stabil ist und sehr geringe Toleranzen aufweist. Außerdem kann dadurch eine einfache Abdichtung zwischen dem Träger und den Elektroden erzielt werden.
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Gemäß eines ersten Aspekts der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Herstellen eines Leitfähigkeitssensors offenbart, der dazu ausgebildet ist, die elektrische Leitfähigkeit eines Mediums, vorzugsweise Wasser, nach dem konduktiven Prinzip zu erfassen. Das erfindungsgemäße Verfahren weist ein Bereitstellen von zumindest zwei jeweils einstückigen Elektroden auf, die jeweils einen Anbindungsabschnitt und jeweils einen mit dem Anbindungsabschnitt verbundenen Messabschnitt aufweisen. Der Anbindungsabschnitt ist dazu ausgebildet, eine elektrische Anbindung zum Messabschnitt herzustellen, der wiederum dazu ausgebildet ist, mit dem Medium in direkten Kontakt zu gelangen. Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst ferner ein Umspritzen der zumindest zwei Elektroden mit einem elektrisch isolierenden Material zum Herstellen eines die zumindest zwei Elektroden relativ zueinander positionierenden Trägers derart, dass die Messabschnitte der zumindest zwei Elektroden zumindest teilweise im Träger eingebettet sind. Insbesondere sind die Messabschnitte der zumindest zwei Elektroden derart zumindest teilweise im Träger eingebettet, dass die Messabschnitte zumindest teilweise aus dem Träger hervorstehen und folglich zur Leitfähigkeitsmessung mit dem Medium in direkten Kontakt gelangen können.
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Aufgrund des Vorsehens von einstückigen bzw. integral gebildeten Elektroden mit jeweils einem Anbindungsabschnitt und jeweils einem sich an den Anbindungsabschnitt unmittelbar anschließenden Messabschnitt kann die Anzahl an elektrischen Verbindungen des Leitfähigkeitssensors zumindest teilweise reduziert werden. Ferner kann durch das zumindest teilweise Einbetten der Messabschnitte der zumindest zwei Elektroden die Gefahr einer Beschädigung der Elektroden durch beispielsweise Einfrieren des Mediums reduziert werden, da der die Elektroden zumindest teilweise umschließende Träger die Elektroden zumindest teilweise schützt. Außerdem ist die Kontaktfläche der Elektroden mit dem Medium durch das Einbetten reduziert, was mit einer Reduktion der Angriffsfläche für das Einfrieren einhergeht. Ferner ist die relative Positionierung der Elektroden zueinander ein werkzeuggebundenes Maß.
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Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es außerdem möglich, die Anzahl an Dichtungsvorrichtungen innerhalb des Leitfähigkeitssensors zu reduzieren, da durch das erfindungsgemäße Umspritzen der Elektroden bereits ein nahezu dichtender Kontakt zwischen dem Träger und den Elektroden hergestellt werden kann.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung weist das erfindungsgemäße Verfahren ferner ein Bereitstellen eines Hilfsträgers auf, der dazu ausgebildet ist, die Anbindungsabschnitte der zumindest zwei Elektroden derart zu lagern, dass die Messabschnitte der zumindest zwei Elektroden relativ zueinander positioniert sind. Vorzugsweise ist der Hilfsträger ebenfalls mittels Umspritzen der Anbindungsabschnitte der zumindest zwei Elektroden mit einem elektrisch isolierenden Material hergestellt. Alternativ kann der Hilfsträger ein zuvor hergestellter Körper sein, in dem Aufnahmeausnehmungen für die Anbindungsabschnitte der Elektroden vorgesehen sind.
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Durch das Vorsehen eines Hilfsträgers können die Messabschnitte der zumindest zwei Elektroden vor dem Einsetzen der zumindest zwei Elektroden in das Spritzgusswerkzeug vorab relativ zueinander wie gewünscht ausgerichtet und positioniert werden, so dass durch den Hilfsträger außerdem eine Greifvorrichtung für das Werkzeug zum Einsetzen in das Spritzgusswerkzeug zum Herstellen des Trägers vorab bereitgestellt werden kann. Somit können die relativen Lagen und Positionen der zumindest zwei Elektroden relativ zueinander innerhalb des Spritzgusswerkzeugs zum Herstellen des Trägers gewährleistet werden.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens sind die Anbindungsabschnitte der zumindest zwei Elektroden jeweils vollständig im Träger eingebettet. Das heißt, dass die Anbindungsabschnitte der zumindest zwei Elektroden vollständig im Träger verlaufen und lediglich die dem Messabschnitt gegenüberliegenden Endabschnitte der zumindest zwei Elektroden freiliegen, um eine elektrische Anbindung der Elektroden, und somit des Leitfähigkeitssensors, zu einer elektrischen Leistungsquelle oder Auswerteelektronik zu ermöglichen.
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Wie bereits oben erwähnt kann durch den Umspritzvorgang der Anbindungsabschnitte der zumindest zwei Elektroden zum Herstellen des Hilfsträgers bereits eine vollständig oder nahezu vollständig dichtende Verbindung zwischen den Anbindungsabschnitten und dem Trägers derart hergestellt werden, dass nachfolgend zu montierende Dichtungsvorrichtungen, wie beispielsweise O-Ringe, nicht mehr notwendig sind.
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In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens sind die zumindest zwei einstückigen Elektroden aus einem einstückigen Draht geformt, der mittels plastischer Umformung in die gewünschte Elektrodenform umgeformt wird.
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Vorzugsweise ist der Träger aus einem Kunststoff geformt, wie beispielsweise Polyamid (PA), Polyoxymethylen (POM), Polyethersulfon (PES), Polyethylen (PE) oder einem anderen thermoplastischen Kunststoff. Es können aber auch sogenannte Duroplaste, die durch Wärmeeinwirkung aushärten, zum Einsatz kommen.
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Vorteilhafterweise ist an einer Außenseite des vorzugsweise im Wesentlichen zylindrischen Trägers zumindest eine Verstärkungsrippe angeordnet, die sich im Wesentlichen parallel zu einer Längsachse des im Wesentlichen zylindrischen Trägers erstreckt und die die zumindest zwei Elektroden abschnittsweise bedeckt. Die Verstärkungsrippe ist dabei mit dem Träger einstückig bzw. integral ausgebildet und kann beim Umspritzvorgang der Elektroden bereits geformt werden. Alternativ ist die zumindest eine Verstärkungsrippe ein nachträglich am Träger angebrachtes separates Element. Die Verstärkungsrippe kann die mechanische Stabilität des Trägers sowie des gesamten Leitfähigkeitssensors erhöhen und die Elektroden zumindest abschnittsweise vor einem äußeren Einfluss und Beschädigungen beschützen.
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Gemäß eines weiteren Aspekts der vorliegenden Erfindung ist ein Leitfähigkeitssensor zum Erfassen der elektrischen Leitfähigkeit eines Mediums nach dem konduktiven Prinzip offenbart. Der erfindungsgemäße Leitfähigkeitssensor weist zumindest zwei voneinander isolierte einstückige Elektroden auf, die jeweils einen Anbindungsabschnitt und jeweils einen mit dem Anbindungsabschnitt verbundenen Messabschnitt aufweisen. Der Anbindungsabschnitt ist dazu ausgebildet, eine elektrische Anbindung zum Messabschnitt herzustellen, der wiederum dazu ausgebildet ist, mit dem Medium in direkten Kontakt zu gelangen. Der erfindungsgemäße Leitfähigkeitssensor umfasst ferner einen die zumindest zwei Elektroden relativ zueinander positionierenden Träger, der dazu ausgebildet ist, die zumindest zwei Elektroden zu lagern. Erfindungsgemäß sind die Messabschnitte der zumindest zwei Elektroden zumindest teilweise im Träger eingebettet.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung weist der erfindungsgemäße Leitfähigkeitssensor ferner zumindest eine Verstärkungsrippe auf, die sich im Wesentlichen parallel zu einer Längsachse des Trägers erstreckt und die die zumindest zwei Elektroden abschnittsweise bedeckt.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist der Leitfähigkeitssensor außerdem zumindest einen Hilfsträger auf, der dazu ausgebildet ist, die Anbindungsabschnitte der zumindest zwei Elektroden derart zu lagern, dass die Messabschnitte der zumindest zwei Elektroden relativ zueinander positioniert sind.
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Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung werden dem Fachmann durch Ausüben der hierin beschriebenen Lehre und Betrachten der beiliegenden Zeichnungen ersichtlich, in denen:
- 1 eine perspektivische Ansicht einer einstückigen Elektrode eines erfindungsgemäßen Leitfähigkeitssensors zeigt,
- 2 vier der in 1 gezeigten Elektroden eines erfindungsgemäßen Leitfähigkeitssensors zeigt, die relativ zueinander ausgerichtet sind,
- 3 eine vormontierte Einheit bestehend aus den in 2 dargestellten vier Elektroden und einem die vier Elektroden lagernden Hilfsträgers darstellt,
- 4 einen erfindungsgemäßen Leitfähigkeitssensor zeigt, der die vormontierte Einheit der 3 aufweist,
- 5 eine Schnittansicht durch den Leitfähigkeitssensor der 4 zeigt,
- 6 einen erfindungsgemäßen Leitfähigkeitssensor zeigt, der an einem mit dem zu vermessenden Medium gefüllten Behälter angebracht ist, und
- 7 ein Ablaufdiagramm eines beispielhaften erfindungsgemäßen Verfahrens darstellt.
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Elemente gleicher Konstruktion oder Funktion sind figurenübergreifend mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet. Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind gegebenenfalls nicht in allen dargestellten Figuren sämtliche Elemente mit Bezugszeichen gekennzeichnet.
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Im Rahmen der vorliegenden Erfindung beschreibt eine einstückige Elektrode ein Element, das aus einem Stück besteht. Beispielsweise kann eine einstückige Elektrode gemäß der vorliegenden Offenbarung mittels plastischer Umformung eines Drahts hergestellt sein. Alternativ kann die einstückige Elektrode ein Gussteil sein oder im 3D-Druck hergestellt sein. Folglich sind aus mehreren zusammengefügten Elementen hergestellte Elektroden, wie beispielsweise Ringelektroden, die mit Anbindungsleitungen mittels Schweißen, Löten, Kleben oder ähnlichem verbunden sind, nicht unter einstückigen Elektroden zu subsummieren.
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Im Rahmen der vorliegenden Erfindung beschreibt ein Einbetten eines Elements in einem anderen Element, dass vorzugsweise in einem der Elemente eine Ausnehmung vorgesehen ist, die in Form und Größe im Wesentlichen der Form des anderen Elements entspricht. Vorzugsweise liegt zwischen den Elementen ein flächiger Kontakt vor, der noch bevorzugter dichtend ist. Beispielsweise kann eine Nut in dem Träger vorgesehen sein, in dem die aus einem einstückigen Draht hergestellte Elektrode zumindest teilweise einsetzbar ist, wobei sich die Nut und die Elektrode in Form und Größe im Wesentlichen entsprechen.
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Die 1 zeigt eine perspektivische Ansicht von einer Elektrode 10, die aus einem einstückigen Draht mit kreisförmigen Querschnitt mittels plastischer Umformung hergestellt ist. Die Querschnittsform ist dabei nicht auf eine kreisförmige Form begrenzt und kann in anderen Ausgestaltung jede geeignete Querschnittsform aufweisen. Die Elektrode 10 der 1 weist einen Anbindungsabschnitt 12 und einen sich direkt daran anschließenden Messabschnitt 14 auf. Insbesondere umfasst der Anbindungsabschnitt 12 einen sich entlang einer Längsachse 2 erstreckenden axialen Abschnitt 11 und einen sich davon relativ zur Längsachse 2 in radialer Richtung erstreckenden radialen Abschnitt 13. Der Messabschnitt 14 ist, wie in der 1 gezeigt, ein im Wesentlichen ringförmiger Abschnitt und erstreckt sich in Umfangsrichtung um die Längsachse 2.
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Aus der 1 geht hervor, dass der ringförmige Messabschnitt 14 einen Endabschnitt 15 aufweist. Im Sinne einer genau definierten und robusten Form, insbesondere im Hinblick auf den Umspritzgußvorgang, ist es vorteilhaft, wenn sich der Endabschnitt 15 nahe an das radial äußere Ende des radialen Abschnitts 13 erstreckt. Für eine besonders gute mechanische Stabilität der Elektrode 10 kann der freie Endabschnitt jeweils in eine der mit Bezug auf die 6 beschriebenen Verstärkungsrippen 62, 64, 66, 68 eingebettet sein. Alternativ kann der freie Endabschnitt 15 den Übergang vom radialen Abschnitt 13 in den Messabschnitt 14 auch teilweise überlappen.
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Der radiale Abschnitt 13 des Anbindungsabschnitts 12 hat eine radiale Erstreckung, die kleiner ist als der halbe Durchmesser des ringförmigen Messabschnitts 14. Der Grund hierfür geht aus der 2 hervor, die eine relative Positionierung von insgesamt vier Elektroden darstellt, die im Wesentlichen gemäß der 1 konfiguriert sind.
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In der 2 sind insgesamt vier Elektroden 10, 20, 30, 40 dargestellt, deren Messabschnitte 14, 24, 34, 44 relativ zur Längsachse 2 in axialer Richtung zueinander mit gleichem Abstand versetzt sind. Aus der 2 geht hervor, dass die einzelnen Messabschnitte 14, 24, 34, 44 der einzelnen Elektroden 10, 20, 30, 40 relativ zueinander derart verdreht sind, dass sich axialen Abschnitte 12, 22, 32, 42 parallel zueinander entlang der Längsachse 2, vorzugsweise relativ zur Längsachse 2 symmetrisch zueinander, erstrecken können, ohne in gegenseitigen Kontakt zu gelangen.
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In der 2 ist gezeigt, dass die axialen Abschnitte 12, 22, 32, 42 in einer gemeinsamen Ebene enden. Alternativ können jedoch die axialen Abschnitte 12, 22, 32, 42 an unterschiedlichen axialen Positionen relative zur Längsachse 2 enden. Beispielsweise kann es fertigungstechnisch vorteilhaft sein, vier identische, in der 1 gezeigte, Elektroden 10 herzustellen und diese, wie in der 2 gezeigt, relativ zueinander zu positionieren.
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Nach dem relativen Positionieren der Elektroden 10, 20, 30, 40 zueinander können die Anbindungsabschnitte 12, 22, 32, 42, insbesondere die axialen Abschnitte 11, 21, 31, 41, in einen Hilfsträger 50 (siehe 3) gesteckt werden, so dass die Messabschnitte 14, 24, 34, 44 relativ zueinander in einer gewünschten Position positioniert sind. Hierzu kann ein bereits vorgefertigter Hilfsträger 50 mit entsprechenden Ausnehmungen vorgesehen werden, in denen dann die einzelnen Anbindungsabschnitte 12, 22, 32, 42 der Elektroden 10, 20, 30, 40 mittels Presspassung eingesteckt werden können. Alternativ kann es bevorzugt sein, dass der Hilfsträger 50 mittels eines Umspritzvorgangs, beispielsweise mittels eines Kunststoffspritzvorgangs, hergestellt wird und direkt an den zuvor relativ zueinander ausgerichteten Elektroden 10, 20, 30, 40 angeformt wird.
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Die in der 3 aus den Elektroden 10, 20, 30, 40 und dem Hilfsträger 50 vormontierte Einheit kann dann in ein Spritzgusswerkzeug eingesetzt werden, um dann einen Träger 60 mittels Spritzgießen herzustellen (siehe 4) . Die 4 zeigt einen erfindungsgemäßen Leitfähigkeitssensor 1, bei dem die Messabschnitte 14, 24, 34, 44, die ringförmig um die Längsachse 2 in Umfangsrichtung herum verlaufen, im Träger 60 zumindest teilweise eingebettet sind. Alternativ können die Elektroden 10, 20, 30, 40 ohne einem Hilfsträger im Spritzgusswerkzeug angeordnet werden, so dass im Anschluss an den Umpspritzvorgang die Anbindungsabschnitte 12, 22, 32, 42 direkt vom Träger 60 gelagert und gehalten werden.
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Unter Verweis auf die 5 ist eine Schnittansicht der in der 4 gezeigten Einheit gezeigt. Die Schnittebene der in der 5 dargestellten Schnittansicht beinhaltet die Längsachse 2. Wie aus der 5 hervorgeht, sind die Messabschnitte 14, 24, 34, 44 im Träger 60 zumindest teilweise eingebettet. Das heißt, dass die Messabschnitte 14, 24, 34, 44 zumindest teilweise von dem Träger 60 bedeckt sind und zumindest teilweise freiliegen. Aus der 5 geht ferner hervor, dass der Hilfsträger 50 ebenfalls zumindest teilweise im Träger 60 eingebettet ist. Mittels des Umspritzens des Hilfsträgers 50 zum Herstellen des Trägers 60 kann eine im Wesentlichen dichtende Anbindung des Hilfsträgers 50 am Träger 60 erfolgen. In ähnlicher Weise kann eine dichtende Verbindung zwischen den Elektroden 10, 20, 30, 40 und dem Träger 60 hergestellt werden.
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Die 6 zeigt eine weitere mögliche Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Leitfähigkeitssensors 1. In der 6 ist der Träger 60 dargestellt, der gegenüber der in der 4 dargestellten Ausgestaltung zusätzlich noch mit insgesamt vier Verstärkungsrippen 62, 64, 66, 68 versehen ist, die bereits während des Umspritzens der Elektroden 10, 20, 30, 40 berücksichtigt und mitgeformt werden. Die Verstärkungsrippen 62, 64, 66, 68 befinden sich relativ zur Längsachse 2 an einer radialen Außenseite des im Wesentlichen zylindrischen Trägers 60 und erstrecken sich im Wesentlichen parallel zur Längsachse 2. Die Verstärkungsrippen 62, 64, 66, 68 bedecken dabei die Messabschnitte 14, 24, 34, 44 der Elektroden 10, 20, 30, 40. Alternativ können die Verstärkungsrippen 62, 64, 66, 68 separate Elemente sein, die beispielsweise nach dem Herstellen der in der 4 gezeigten Einheit am Träger 60 angebracht werden können, beispielsweise mittels Kleben.
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Die Verstärkungsrippen 62, 64, 66, 68, deren Anzahl nicht auf vier begrenzt ist, sind dazu ausgebildet, die mechanische Stabilität des gesamten Leitfähigkeitssensors 10 zum Beispiel gegen Eisbildung im Medium zu erhöhen.
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In der 6 ist außerdem dargestellt, wie ein erfindungsgemäßer Leitfähigkeitssensor 1 an einem Behälter (nicht explizit dargestellt), der das zu untersuchende Medium enthält, angebracht werden kann. Beispielsweise weist der Behälter einen Flansch 70 auf, der die Trennebene zwischen dem Inneren des Behälters und dem Äußeren des Behälters angibt und eine Anbindung für den Leitfähigkeitssensor 1 am Behälter bereitstellt. Aus der 6 geht hervor, dass lediglich der mit den Messabschnitten 14, 24, 34, 44 versehen vordere Teil des Trägers 60 in den Behälter derart hineinragt, dass die Messabschnitte 14, 24, 34, 44 mit dem Medium im direkten Kontakt gelangen können. Der hintere Abschnitt des Trägers 60, aus dem sich die Anbindungsabschnitte 12, 22, 32, 42 nach außen erstrecken, befindet sich außerhalb des Behälters und bietet eine elektrische Anbindung an eine elektrische Leistungsquelle zur Ansteuerung des Leitfähigkeitssensors 1 oder an eine Auswerteelektronik.
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Der Leitfähigkeitssensor 1 der vorliegenden Erfindung bietet den Vorteil, dass zum einen die Dichtigkeit zwischen den Elektroden 10, 20, 30, 40 und dem mittels Umspritzen geformten Träger 60 verbessert werden kann und zum anderen ein kompakter und robuster Aufbau des Leitfähigkeitssensors vorgesehen werden kann. Außerdem kann ein erfindungsgemäßer Sensor vereinfacht in eine Behälterwandung oder ein Gehäuse, das das zu untersuchende Medium bevorratet, integriert werden, wobei die Abdichtung zur Behälterwand oder dem Gehäuse durch lediglich eine den Träger 60 umgebende Dichtung vereinfacht ausgestaltet sein kann. Zudem kann durch das Vorsehen von einstückigen Elektroden die elektrischen Verbindungen, wie z. B. Löt- und Schweißverbindungen, reduziert werden, was ebenfalls zu einer Verringerung der Herstellungsschritte führt. Ferner kann die Positionierungsgenauigkeit der Elektroden zueinander erhöht werden.
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Die 7 zeigt ein Ablaufdiagramm eines beispielhaften erfindungsgemäßen Verfahrens zum Herstellen eines Leitfähigkeitssensors 1. Das Verfahren beginnt am Schritt 100 und gelangt dann zum Schritt 110, in dem insgesamt vier gemäß der 1 geformten einstückigen Elektroden 10 bereitgestellt werden. Beispielsweise können die Elektroden 10, 20, 30, 40 jeweils mittels plastischer Umformung eines Metalldrahts hergestellt werden.
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Im darauffolgenden Schritt 120 wird ein Hilfsträger 50 (siehe 3) bereitgestellt, der mit insgesamt vier Durchgangsöffnungen versehen ist. Die Durchgangsöffnungen sind dazu ausgebildet, die Anbindungsabschnitte 12, 22, 32, 42 der Elektroden 10, 20, 30, 40 aufzunehmen und zu halten. Dabei sind die Durchmesser der Anbindungsabschnitte 12, 22, 32, 42 und die Durchmesser der Durchgangsöffnungen im Hilfsträger 50 derart bemessen, dass sich eine Presspassung dazwischen ergibt, die vorzugsweise eine dichtende Lagerung der Anbindungsabschnitte 12, 22, 32, 42 innerhalb der Durchgangsöffnungen bereitstellt.
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Anstelle des Vorsehens eines zuvor hergestellten Hilfsträgers 50 ist es alternativ möglich, die vier Elektroden 10, 20, 30, 40 zunächst relativ zueinander auszurichten und dann den Hilfsträger 50 mittels eines Umspritzvorgangs direkt an den Anbindungsabschnitten 12, 22, 32, 42 zu formen.
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In einem darauffolgenden Schritt 130 wird die gemäß der 3 gezeigte vormontierte Einheit in einem Spritzgusswerkzeug angeordnet und mittels eines Umspritzvorgangs wird der Träger 60 geformt (siehe 4). Dabei kann der Träger 60 mit oder ohne Verstärkungsrippen 62, 64, 66, 68 (siehe 6) gebildet werden.
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Alternativ kann der Schritt 120 ausgelassen werden, so dass die Elektroden 10, 20, 30, 40 in einem Schritt 130 direkt im Spritzgusswerkzeug angeordnet und mittels eines Umspritzvorgangs wird der Träger 60 geformt werden können.
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Im letzten Schritt 140 wird dann der Leitfähigkeitssensor 1 mit einem Gehäuse (in den Figuren nicht explizit dargestellt) versehen und kann dann wie gewünscht in einen Behälter, der mit Medium gefüllt ist, dessen elektrische Leitfähigkeit mittels Leitfähigkeitssensors 1 zu erfassen ist, verwendet werden. Das Verfahren endet dann beim Schritt 150.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 1089072 A2 [0005]
- US 4227151 A [0006]
- EP 0386660 [0007]
- DE 102010042637 [0008]
