DE1961826A1 - Verfahren und Einrichtung zur Bestimmung von Korrosionsbedingungen in einem fluessigen System - Google Patents

Description

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William Eugene HOYER, 57o1 West 85th Street, Overland Park, Kansas 662o7 (USA)

und

Robert Eugene STANYER, 1126 Beaumont Drive Wichita, Kansas 67 219 (USA)

Verfahren und Einrichtung zur Bestimmung von Korrosionsbedingungeri in einem flüssigen System

JLe Erfindimr betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zur Bοstimuli ng von Korrosionsbedingungen in einem, in einem Metallbehälter enthaltenen, Flüssigkeitssystem.

Es besteht ein Bedarf nach einem einfachen und wirkungsvollen Vorfahren sowie nach einer Einrichtung zur Ermittlung und An-•^eigo dos uorrosiounzusfcnndes in flüssigen Systemen, in don^rn ; i <·; korrosion üben/acht v/erden muß. Die Notwendigkeit hierfür ist besonders ausgeprägt im Falle von Kühlsystomen für Fahrzeuge a.Pj. für Au tor.'iob LIo. Bei den heute üblichen Betriebsnra-:tikon wird das Kühlmittel im Kühlsystem von Lastwagen und sonstigen Automobilen über längere Zeit hinweg belassen. Mf-AiXi i r-genfi ein Wechsel vorgenommen wird, dient dionyr gcw'ihnJ in/i nur da«u, aufgetretene Verluste wieder au organ;.·,on. Aus diesem Gründe 1 ansein sich korrosionabogüastigende Bo-

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dingungen, die zu. nicht unerheblichen Korrosionsschäden im Kühlsystem führen, nicht überwachen. Ähnliche Betriebsweisen mit den dadurch bedingten Korrosionsschäden treten auch in anderen aln Kühlsystemen auf.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, ein Verfahren zur Überwachung der Korrosionsbedingungen in flüssigen Systemen sowie eine Einrichtung dafür vorzuschlagen, mittels deren sich in einfacher Weise die Korrosivität des Flüssig- ' keitssystemes feststellen läßt. Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß ein Verfahren vorgeschlagen, in dem durch Einführen einer Elektrode in das flüssige System über die Flüssigkeit und den Metallbehälter ein Stromkreis geschlossen wird und die Intensität des darin fliessenden Stromes mit einer für ähnliche Flüssigkeiten und Behälter bestimmten Norm-3trom-Intensltät verglichen wird.

Eine Einrichtung sur Bestimmung der Korrosionsbedingungon in einem Flüsnigkeitssystem, das in einem Metallbehälter aufgenommen ist, ist erfindungogenipX gekennzeichnet durch einen in die Flüssigkeit einset::bax'en ßlektrodenfühler, der an ein V>trommeßgerät angeschlossen lot und eine mit dem Hotallbehalter verbundene /üu; ο hl u JJ klemme sowie im Stromkreis liegende Schaltelemente :;ur Einregeliuig des Ausschlage» vies Stromme..- {">Ti'^:\t,f3i> in Beriug ouf ο ine i;"v)rr.i-S tromintenni tab,

T) Ln itinbe sonde ve in den vertan.^unon drolüig Juln-eu bo brielnvaini-onnive Wrforschung der ι ur-ro^..i onsmenhiiuinmfn \n\ I die mol..Un: Fachleute davon über::ougt, dnü der primiiro Vorgang bei der

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Auflösung von Metallen in Flüssigkeiten elektro-chemischer Natur ist und daß der Korrosionsangriff grundsätzlich eine chemische Reaktion darstellt, die durch das Fließen eines elektrischen Stromes unterstützt ist. Die vorliegende "rfindung baut auf der hei diesem Vorgang "beteiligten elektrischen Erscheinung auf und besteht, was das Verfahren anbelangt, im wesentlichen nur- der Messung des korrosiven Zustandes in Einheiten des Gtromflusses über ein Meßgerät, dessen einer Anschluß direkt mit dem Behälter in Verbindung steht und dessen anderer Anschluß an ein elektrisch aktives, in die Flüssigkeit eintauchenden Fühlelement angeschlossen ist. Der tatsächlich flisGsende, genossene Strom wird empirisch ermittelten Ctromv/erten gegenübergestellt und mit diesen verglichen, welche für den Vorhr-jndennnin unzulässiger Korrosionsbedingungen und r'ulansiger irorroGionsbedingungen charakteristisch und bekannt sind. Die vorgeschlagene Einrichtung dient speziell zur Durchführung des "erfindungsgemässen Verfahrens.

Nachfolgend v/ird ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung sni.and der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Ks zeigt:
Figur 1 eine Seitenansicht einer Ausführungsform einer erfin-

äungsgemnssen Einrichtung, wobei gebrochene Linien verkürzte L."ngen andeuten;
Figur 2 einen vergrösserten Schnitt längs dem Schnitt 2-2 in Figur 1, gesehen in Richtung der Pfeile;

Figur 3 eine Anaioht von oben auf die erfindungsgemässe Einrichtung mit einer Skala und einem davor spielenden 009829/0951

Zeiger;

Figur 4 eine schematische Ansicht der erfindungsgemässen Einrichtung beim Einsatz in einem zu messenden Flüssigkeits* system und

Figur 5 einen Teilschnitt durch eine etwas modifizierte Anschlußklemme zwischen Elektrodenfühler und dem Gehäuse des Meßgeräts.

Es ist hervorzuheben, daß.die erfindungsgemässe Einrichtung für eine Vielzahl von Anwendungszwecken jeweils entsprechend ausgebildet und dementsprechend mannigfaltig gestaltet sein kann. Die wesentlichste Bedeutung besitzt die erfindungsgemässe Einrichtung jedoch - wie dies auch in den Zeichnungen dargestellt ist - in Verbindung mit der Ermittlung der Korrosionsbedingungen in der Kühlflüssigkeit eines .Kühlsystems für Fahrzeuge. Für ein derartiges Kühlsystem wird im folgenden auch sowohl das Verfahren als auch die Einrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben.

Die allgemeine Gebrauchsweise der erfindungsgemässen Einrichtung wird anhand der Figur 4 erläutert. In dieser Figur bezeichnet das Bezugszeichen 1o das obere Ende eines typischen Fahrzeugkühlers, in dem ein Kühlmittel 11 zirkuliert. Bei normalen Verhältnissen besteht dieses Kühlmittel aus einer der typischen Gefrierschutzflüssigkeiten, in den meisten Fällen aus einer Lösung von Äthylglykol» der verschiedene Inhibitoren und weitere Korrosionsschutzstoffe hinzugefügt worden sind· Normalerweise bestehen Kühler der gezeigten Art aus Messing, sie können jedoch auch aus anderen Werkstoffen einschließlich ver-

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schiedener Legierungen hergestellt sein. In der nachfolgenden Erläuterung wird davon ausgegangen, daß der Kühler aus Messing besteht.

Der Kühler besitzt eine Einfüllöffnung 12, deren nicht dargestellter Verschlußdeckel zu dem Zweck entfernt worden ist, um den Zustand des darin enthaltenen Kühlmittels festzustellen. Die Testeinrichtung ist im ganzen mit 13 bezeichnet und besitzt einen erweiterten Oberteil in Gestalt eines Gehäuses 13a sowie einen im Durchmesser kleineren Fühlerteil 13b, der durch die Einfüllöffnung 12 mit seinem unteren Ende in das Kühlmittel eingetaucht werden kann. Das untere Ende des Fühlerteils 13b trägt freistehend einen Elektrodenfühler 14. In den Gehäuseteil 13a führt eine elektrische Leitung 15, deren anderes Ende eine typische elektrische Anschlußklemme in Form einer Krokodil-Klemme oder einer sonstigen Klammer trägt.

Beim Meßvorgang wird die ganze Einheit gemäß der Darstellung in Figur 4 vonHand eingeschoben. Das obere Ende des Gehäuseteiles 13a besitzt eine geeichte Meßskala 17, die aus Figur 3 ersichtlich ist. Wenn der Fühlerteil 13b in das Kühlmittel eingetaucht wird, läßt sich der Korrosionszustand bzw. die korrosiven Bedingungen von Kühler und Kühlmittel an einer Meßskala 19, vor der ein Zeiger 18 spielt, ablesen.

Gemnß der Darstellung in den Figuren 1 und 2 besteht der Pühlorteil 13b im wesentlichen aus einer länglichen zylindriachen Rühre, die vorzugsweise aus Nylon oder einem sonetigen, gegen oheraiechen Angriff und Therrno-Sohock wider-

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standsfähigen, elektrisch nicht leitenden Kunststoff besteht. Das obere Ende der den Fühlerteil 13b bildenden Röhre enthält ein Innengewinde, mittels dessen diese mit dem Gehäuseteil 13a verbunden ist. Das untere Ende des Fühlerteils 13b enthält eine abgesetzte Bohrung, in die ein deckelartiger Elektrodenfühler H so eingeschoben ist, daß die Röhre verschlossen ist. Vorzugsweise ist der Elektrodenfühler 14 auf praktisch seine ganze Länge in die Röhre eingeschoben, so daß lediglich seine Stirnseite der Flüssigkeit ausgesetzt ist. Der Fühler besteht aus einem galvanisch aktiven Werkstoff, der sich von demjenigen des Behälters 1o unterscheidet. Vorzugsweise besteht er aus Zink guter Qualität.

Mit der Innenfläche der Stirnwand des Elektrodenl'ühlers 14 steht eine Leitung 21 in Verbindung, die zu einem Widerstand 22 führt. Mittels einer Leitung 23 ist der Widerstand 22 in Reihe mit einem elektrischen Leiter 24 geschaltet, der zu einem Anschluß 25 führt. Eine weitere Leitung 26 und ein zweiter Widerstand 27 sind mit dem Leiter 24 verbunden. Die Leitung 26 führt zu einem Anschluß 265,

Die Widerstände 22 und 27 und die zugehörigen Stromführungen sind in eine Füllmasse oder Verbindung 29 eingebettet, die vorzugsweise aus einem Ephoxydharz besteht, jedoch genauso gut aus einem keramischen oder sonstigen wärmeabschirmenden Material bestehen kann. Die Füllmasse 29 dient gleichzeitig dazu, den I¹Il ekt rodenfühl er 14 mit der Röhre 13b zu verbinden.

In der in Figur 2 dargestellten Ausführungsform, die für

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Kühler Verwendung findet, stehen die Anschlüsse 25 und 28 mit einem Stift 31 einer Steckeranordnung 3o in Verbindung, wie sie aus der Nachrichtentechnik bekannt ist. Der Stift verläuft durch eine Abschirmung S nach oben, die auf einer aus Kunststoff oder sonstigem Isolierwerkstoff bestehenden Platte 3oa abgestützt ist. Die Platte 3oa ist im oberen Ende des Fühlerteiles 13b eingepreßt oder eingeformt. Der Anschluß 25 steht mit dem oberen Ende 31a des Stiftes 31 und über einen Kontakt 31b mit einem Leiter 32 in Verbindung, der zu einem Anschluß eines Amperemeters 33 führt. Der andere Anschluß 28 ist mit dem unteren Teil 31c des Stiftes 31 verbunden, der gegenüber dem oberen Ende 31a isoliert ist und der mit der Wandung der Abschirmung S Kontakt bildet. Die Abschirmung S steht durch eine Leitung 34 mit dem anderen Anschluß des Amperemeters 33 in Verbindung. Die Leitung 15 mit der Klemme 16 ist durch einen Kontakt 31d mit dem unteren Teil 31c des Stiftes verbunden.

Wie nachfolgend im Zusammenhang mit Figur 5 noch näher erläutert wird, ist bei Einheiten, in denen der Stromkreis umgekehrt gepolt ist, wie dies gemäß der Darstellung in Figur 2 der Fall ist, der Anschlußteil 3o des Elektrodenfühlers so ausgebildet, daß trotz umgekehrter Polung eine korrekte Ablesung möglich ist.

Das Amperemeter 33 ist ein gewöhnliches Schwachstrom-Amperemeter und ist an einer Stirnseite 35 befestigt. Die Stirnseite 35 bildet das obere Ende des Gehäuseteiles 13a. Das Gehäuse 13a

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ist über einen Rohrstutzen 36 mit dem oberen Ende des Fühlerteiles 13b verschraubt. Die Stirnseite 35 ist am oberen Ende des Gehäuseteils ati besonders dafür vorgesehenen Warzen im Gehäuseinneren durch Schrauben 37 an vier Ecken angeschraubt. Das Amperemeter selbst ist mit der Platte 35 wieder mittels Schrauben 38 verbunden. Eine durchsichtige Deckscheibe 39 dient als Schutz für die Skala.

Die elektrische Schaltung der erfindungsgemässen Einrichtung besteht aus einer Reihenschaltung, ausgehend vom Elektrodenfühler 14 über den Widerstand 22, die Leiter 23, 24 und 32, über das Amperemeter 33 zur Leitung 34 und von dort zum unteren Teil 31c des Stiftes 31. Von dort führt die Reihenschaltung zum Kontakt 31 d über die Leitung 15 zur Anschlußklemme 16. In der dargestellten Ausführungsform bildet der im shunt geschaltete Widerstand 27 eine Verbindung über die Steckeranordnung 3o zum Leiter 34 und sum anderen Anschluß des Amperemeters. Dieser Umgehungswiderstand kann, braucht aber nicht vorgesehen zu sein. Dies hängt jeweils von Art und Widerstand des verwendeten Amperemeters ab.

Die Schaltung der erfindungsgemässen Einrichtung beruht auf einer Simulierung eines zwischen zwei unterschiedlichen Metallen gebildeten Stromkreises, die elektrisch durch einen gewöhnlichen Leiter verbunden sind und sich in einer Lösung befinden, die einen Stromfluß von einem zum anderen Metall durch die Lösung •erlaubt. Dieser Stromkreis läßt sich mathematisch durch die folgende Gleichung I beschreiben '

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in der E, das anliegende elektrische Potential, gemessen in Volt, I den Strom gemessen in Ampere und R-. den Gesamtwiderstand gemessen in Ohm innerhalb des Stromkreises darstellt. Dieser Stromkreis läßt sich jedoch deshalb nicht messen, da das Einschalten irgend eines Meßgerätes sofort einen Widerstand hinzufügen würde. Aus diesem Grund ist eine Simulierung erforderlich. Der Stromkreis gemäß der vorliegenden Erfindung repräsentiert den elektrischen Kreis, der sich zwischen einer Zinkelektrode in dem Kühlmittel 11 und der Messingwand des Kühlers 1o einstellen würde. Wenn mit R der elektrische Widerstand des Kreises von der Elektrode über die mit dem Ampere-Meter in Reihe bzw. im shunt geschalteten Widerstände und das Amperemeter bis zum Anschluß der Verbindungsleitung zum Behälter bezeichnet wird, läßt sich die Beziehung folgendermaßen ausdrücken:

in der Ip der durch die Flüssigkeit fließende Strom ist.

Wird nach Ip aufgelöst und R^ aus Gleichung I ersetzt, so erhält man:

Ev
I = S (HI)

^Rm ^+Eb

In jedem praktischen Fall sind auf Umgebungseinflüsse zurückzuführende Faktoren zu berüokaiohtigen, die den tatsächlichen

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Stromfluß beeinträchtigen. Anstelle diese Umgebungseinflüsse individuell zu bestimmen und ihren Einfluß auf den'durch das Amperemeter gemessenen Strom abzuschätzen ist es einfacher diese in folgender V/eise algebraisch darzustellen:

I₂= f(C)MKA_xf(D)^T_Et(A_N+A_xj|f(H_Fy_:p)f(H_TV_:D)f(T)f(P) . 1__

R ₊ ρ

fCs) f (τ) 17

Darin ist E-J₃ definiert durch die Beziehung E_b = f(C) M

AjT = Fläche des nicht der Flüssigkeit ausgesetzten Elektroden-

metalls
Α_χ = Fläche des der zu untersuchenden Flüssigkeit ausgesetzten Elektrodenmetalls

C = Freie Ionenkonzentration in der flüssigen Lösung D = Verteilung von Verunreinigungen im Elektrodenmetall E, = Elektrische Potentialdiiferenz zwischen dem Behälter und

der Elektrodenfühlerspitze in einer bestimmten Lösung f( ) bedeutet Funktion von

Π = spezifische Wärme des Elelctrodenmaterials IL, = spezifische Wärme der Füllmasse hinter der Elektrode IL - spezifische Wärme dea Fühlerröhrenmaterials I₁ = elektrischer Strom im Originalstromkreis, in dem die Korrosion stattfindet

Ig = Strom im Stromkreis, der dem Originalstromkreis'nachgebildet ist

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-- 11 -

M = eine Konstante zur Berücksichtigung des Elektrodenmaterials

P = ein Paktor zur Berücksichtigung der Elektrodenreinheit R, = elektrischer Widerstand im Stromkreis ausgehend vom Berührungspunkt der Lösung mit der Elektrode durch die Lösung, durch den Behälter und durch den Anschlußpunkt der Leitung bis zum Korrosionsmeßgerät

R = Widerstand im Stromkreis ausgehend von der Elektrode m °

üher die in Reihe und im shunt mit dem Aperemeter geschalteten Widerstände zum Anschlußpunkt der Leitung am Behälter.

S - gew ünschte Skalenmarkierung T = Elektrodentemperatur

t = Elektrodendicke

V-n = Volumen der Füllmasse hinter der Elektrode

Vm = Volumen des Anteils der Fühlerröhre, in dem ein Wärme-

übergang zum Fühler stattfindet und K = eine dimensionslose Konstante.

Es ist darauf hinzuweisen, daß f (T) sowohl im Zähler als auch im Nenner der vorstehenden Gleichung auftritt. Daraus ergibt sich, daß der Strom I₂ temperaturunabhängig wird, wenn der Stromkreis so ausgelegt ist, daß die Funktion f (T) im V/iderstandsteil des Stromkreises gleich der Funktion f (T) in dem das Potential erzeugenden Teil des Stromkreises ist. Wenn dagegen die Funktion f (T) aus dem Widerstandsteil

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des Kreises I₂ weggelassen wird, wird die Skalenmarkierung nur bei einer gegebenen Temperatur - oder bei einem gegebenen Temperaturbereich, v/enn nämlich die Ableitung von f(T) über diesem Temperaturbereich konstant ist "- genau sein.

Die Gleichung III zeigt, daß die Eintauchtiefe der Elektrode oder die Größd des Behälters keine die Anzeige bestimmende Größe ist, da R^ herausfällt.

Es ist empfehlenswert als Amperemeter 33 ein relativ empfindliches Gerät zu verwenden. Als Korr osionsanzeigegerät für ein Kühlsystem eines Fahrzeuges empfiehlt sich ein Amperemeter mit einer Empfindlichkeit von 1,o Milliampere voller SkalenausBchlag.

Um eine besonders günstige Temperaturkompensation zu gewährleisten, werden die Widerstände 27 und 22 vorzugsweise in der dargestellten Anordnung, d.h. innerhalb der Füllmasse 29 befestigt. Lediglich dann, wenn eine Temperaturkompensation bei der besonderen Ausführungsform nicht notwendig oder vorgesehen ist, können sie an einer anderen Stelle angeordnet sein. Wie aus dem folgenden hervorgeht, v/erden die Widerstandswerte ( gemessen in Ohm) der Widerstände der jeweiligen Flüssigkeit und den jeweiligen Zustand angepaßt und bereits beim Entwurf der erfindungsgemässen Einrichtung berücksichtigt. Typische V/iderstandswerte für eine als Korrosionsanzeiger in einem Fahrzeugkühlsystem dienende Einrichtung sind für den Widerstand 22 1oo Ohm und für den geshunteten

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Widerstand 27 33,2 Ohm. Weiterhin wird für eine Einrichtung der geschilderten Art eine aus gutem,reinem Zink bestehende Elektrode als Elektrodenfühler 14 verwendet, deren der Flüssig-

2 keit ausgesetzte äussere Fläche etwa 5,0 cm und deren der Flüssigkeit nicht ausgesetzte (äussere) Fläche etwa 8,5 cm . Die letztgenannte Fläche ist diejenige, die durch das untere Ende des Fühlerteiles 13b überdeckt wird. Die Elektrodendicke beträgt etv/a o,35 mm. Als typischer Wert für den Widerstand des Meßgerätes kann ein Wert von 64 Ohm gemessen zwischen den äusseren Instrumentenanschlüssen, angenommen werden. Vorzugsweise wird eine Skalenteilung von annähernd 32 bei vollem Skalenausschlag verwendet.

Der einfachste Weg, die erfindungsgemässe Einrichtung zu eichen ist der empirische Weg mittels einer gegebenen typischen Fühlerröhre. Zur Bestimmung der Ampere- und Ohmwerte für die endgültige Ausführung des Meßgerätes beginnt man mit einem Meßgerät, dessen Amperezahl bei vollem Skalenausschlag und dessen Gleichstromv/iderstand bekannt ist. Damit im Zusammenhang verwendet man eine versuchsweise ausgebildete Fühlerkonntruktion - die beispielsweise von der vorstehend geschilderten Art sein kann - und einen bekannten Behälter. Der Fühler wird in eine Lösung mit bekannter maximaler Korrosivi-Vr't eingetaucht,und der Stromfluß in der gesamten Einrichtung in Amnere gemessen. Die untersuchte Lösung mit maximaler Xorrosivität wird empirisch ausgewählt. Beispielsweise kann im Hinblick auf die zu untersuchenden Kühlsysteme für Fahr-

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zeuge, insbesondere für Automobile ein statitisch ausgewählter Probekühler verwendet werden, der eine Gefrierschutzmittellösung enthält, die bereits drei Jahre nicht ausgewechselt v/orden ist und einer Zirkulation unterworfen worden ist, welche einer Fahrstrecke von etwa 67 ooo km entspricht. Eine derartige Lösung wurde durch über einen Zeitraum von mehreren Monaten durchgeführte Messungen bestimmt.

Ansohliessend an den oben geschilderten Test nimmt man den _Ä Mittelwert der gemessenen Stromstärke in Ampere, schreibt diesen in Mikro-Ampere umgerechnet die im Stromkreis abge-

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gebene leistung P in 1o unter Verwendung der Formel

in der I der Strom in Mikro-Ampere (A χ Ιο" ) und R der Gleichstrorawiderstand im Stromkreis (Widerstand des Meßgerätes + Widerstand des [Fühlers), gemessen in Ohm, ist.

TJm festzulegen, welches Meßgerät verwendet werden kann, um bei der gegebenen Leistung P einen vollen Skalenausschlag zu erhalten, wird I— aus der folgenden Formel ermittelt

I - Ρ¹'³

f> 1 ?

wobei I_M in A χ 1o , ρ in 1o Watt gemessen wird und K aus der nachfolgenden Tabelle I ausgewählt werden muß.

Daraufhin kann der gesamte Widerstand des Kreises aus der folgenden Formel ermittelt werden

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R= K

I_M 1.2319

in der R in Ohm, I in A χ 1o~ gemessen wird und K wiederum aus der nachfolgenden Tabelle I auszuwählen ist.

Tabelle I	2,125 425 85	K
Empfindlichkeitsfaktoren		,000 ,000 ,000
1.0 χ 5.0 χ 25.0 χ

Die Empfindlichkeit bzw. die Empfindlichkeitsfaktoren stehen im umgekehrten Verhältnis zu der Konstanten K. Das bedeutet, daß die Bezeichnung 5,ο χ in der Tabelle I einen Wert für K ( angibt, gemäß dem die Empfindlichkeit des Meßgerätes fünfmal so groß ist wie die, die sich einem Wert von 2,125,ooo für den Wert K ergäbe. Folglich ist auch dann, wenn eine Meßgerätempfindlichkeit von dem 25fachen erzielt werden soll, ein K-Faktor von B5ooozj vählen. Eine eventuell erforderliche Interpolation oder Extrapolation kann zur Angleichung der Einrichtung an ein bestimmtes Standardmodell eines Meßgerätes durchgeführt werden. Jini der Einrichtung zur Untersuchung von Fahrzeugkühlnystßm v/ird ein K-'./ert von 2 ,31 ο,οοοverwendet, der innerhalb der zu erv/artenden UntersjUÄlgiWi|s^g^.^he eine gute Empfindlichkeit

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ergibt. Die K-Werte werden empirisch aus Versuchen ermittelt, die an korrosiven Testflüssigkeiten unterschiedlicher Eigenschaften durchgeführt wurden. Ein niedriger Empfindlichkeitsfaktor findet dann Verwendung, wenn die elektro-chemische Aktivität einen hohen Wert aufweist, wie das bei Fahrzeugkühlsystemen der Fall ist.

Es ist nunmehr möglich, die Widerstandswerte zu ermitteln, die die Fühlerwiderstände 22 und 27 erhalten müssen. Hierzu wird der bekannte Widerstand des ausgewählten Meßgerätes von dem aus der obenstehenden Gleichung für R ermittelten Wert subtrahiert, der shunt-Widerstand 27 wird so abgeglichen, daß er den geeigneten vollen Skalenausschlag, der aus I^ oben ermittelt wurde, ergibt und der Wert des Widerstandes 22 in bekannter· Weise aus dem Wert des Widerstandes 27 und dem"dazu parallel geschalteten Meßgerätwiderstand (Multiplikation der Widerstandswerte und Division durch die Summe der Widerstandswerte) bestimmt. Ansehliessend wird der auf diese V/eise erhaltene Widerstand von dem oben ermittelten Wert für R subtrahiert,

Um diese Einrichtung zu prüfen und zu eichen, wird ein Norm-Korrosionsstrom aus praktischen und Laboratoriums-Versuchsergebnissen bestimmt. Die normale Korrosionsrate wird dadurch bestimmt, daß eine Anzahl von Proben untersucht wird, in denen die Korrosion bekannt und sehr geringfüfig ist, wie das beispielsweise bei einem neuen ungebrauchten Gefrierschutzmittel oder Kühlmittel in einem sauberen Kühler der Fall ist. Der Nullpunkt oder Ausgangspunkt wird willkürlich

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auf der linken Seite der Skala gewählt. Er sollte an einer Stelle zwischen 5 und 15$ des vollen Skalenausschlages liegen. Wenn der verwendete Fühler und das verwendete Meßgerät einen Ausschlag zu weit nach rechts ergeben, kann es erforderlich sein, den shunt-Widerstand und/oder den direkten Widerstand zu ändern, um das Ergebnis zu verbessern. In diesem Fall wird sich aber auch der Ausschlag für eine maximale Korrosion etwas ändern.

Unter "Verwendung der vorstehenden Gleichung III läßt sich dann die Skala in erforderlicher Weise in Stromwerten eichen. Die zur Untersuchung von FahrzBugkühlsystemen verwendete bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemässen Einrichtung wird in vielfachen von zwei in einer geometrischen Reihe geeicht, d.h. es wird jeweils das 1-, 2-, 4—, 8-, 16- fache des Norm-Korrosionswertes aufgetragen. Bei dieser Auftragung repräsentiert der Wert 1 den Nullpunkt. Es läßt sich auf diese V/eise ein gleichraässiges Markierungssystem von höchster bis zu niedrigster Empfindlichkeit erstellen, das von sehr niedrigen Werten, beispielsweise einem Wert von 1o~ bis zu sehr hohen

+6
Werten, beispielsweise 1o erreichen kann. In einem genormten Schema zur Bestimmung der Korrosionsrate oder des Korrosionswertes ist dies deshalb möglich, da sich die zugrundeliegenden Geoetzmäfjsigkeiten in methematischen Beziehungen, wie voretohend erläutert worden ist, ausdrücken lassen.

Die Potentialdifferenz E^ verändert sich,und der Veränderung3-bereioh muß bei der Bestimmung dea Skaleneichpunktes berüok-

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sichtigt werden, da eine proportionale Änderung im "tatsächlichen" Strom nicht eine proportionale Änderung im Strom des Meßgerätes zur Folge hat. Zur Bestimmung dieses Bereiches der Potentialdifferenz E, kann ein Vakuumröhrenvoltmeter Anwendung finden.

Die V/irkungsweise der erfindungsgemässen Einrichtung beruht auf dem vorstehend dargelegten Grundprinzip, nämlich dem, daß chemich aktive, eine Korrosion erzeugende Lösungen gleichzeitig auch eine Erzeugerquelle für Elektronen, also für einen elektrischen Strom darstellen. Lösungen, die Korrosionserscheinungen bewirken, die zu der chemischen, elektro-chemischen, galvanischen Korrosion und zur Kavitation zählen, sind ebenfalls Erzeugerquellen für Elektronen, also für elektrische Ströme. Die Neigung einer Lösung, Korrosion in einem gegebenen System zu erzeugen, steht stets in einem bestimmten Verhältnis r,u den in chemisch aktiven und elektrisch leitenden Lösungen und Behältern erzeugten elektrischen Strömen.

Der elektrische Widerstand der Lösung hat keinen Einfluß auf die Wirkungsweise der erfindungsgemässen Einrichtung, ebenso wenig wie die Behälterg'röße oder die Eintauchtiefe des Elektrodenfühlers in die Berechnung als Faktor eingeht. Es läßt sich daher eine einzige Elektrode bei der Prüfung einer erfindungsgemässen Einrichtung praktisch verwenden.

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Die Einrichtung, die temperaturempfindlich ist, kann "bei einer gegebenen Temperatur uder in einem gegebenen Temperatur-*· bereich geeicht werden. Eine Temperaturkompensation läßt sich dadurch erzielen, daß man den Widerstand R^ zugleich mit einem eventuellen Temperaturanstieg entsprechend vergrössert.

Bei der Verwendung der erfindungsgemässen Einrichtung und bei Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens soll das zu untersuchende .Kühlmittel oder die jeweilige zu untersuchende Flüssigkeit die normalen Betriebstemperaturen aufweisen. Kalte, extrem heiße oder schäumende Flüssigkeiten geben Anlaß zu ungenauen Ablesungen. Zur Verminderung des Schäumens kann vor der Untersuchung Wasser zugegeben werden. Das Kühlmittel sollte jedoch in Zirkulation gebracht werden, um es mit dem zugegebenen Wasser vor der Durchführung des Versuches zu mischen. Der Fühler soll vor der Verwendung mit einem sauberen trockenen Tuch abgewischt werden und dann, wenn Schmutz oder Korrosionsspuren darauf zu erkennen sind, vorsichtig mit feiner Stahlwolle gesäubert werden. Die Anschlußklemme wird am Rand der Einfüllöffnung des Kühlers festgeklemmt, wobei darauf zu achten ist, daß ein guter elektrischer Kontakt gewährleistet ist. Daraufhin wird der Elektrodenfühler in den Kühler durch die Einfüllöffnung eingetaucht. Es ist dabei wiederum darauf zu achten, daß der Fühler nicht in Berührung mit dem Behälter selbst oder Kühlröhren kommt. Eine Ablesung soll erst dann erfolgen, wenn der Zeiger nach einer Zeitdauer von etwa 15 See. zur Ruhe kommt.

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In Fig. 5 ist eine etwas modifizierte Steckeranordnung dargestellt, die besonders bei solchen Fühlrohren Verwendung finden kann, bei denen die Polarität in dem Korrosions-Strom-Kreis gegenüber derjenigen bei der in Pig. 2 dargestellten Einrichtung umgekehrt ist. Das Gehäuse des Meßgerätes und Teile der Abschirmung S, die hier verwendet werden, stimmen mit denjenigen überein, die bereits im Zusammenhang mit Figur 2 beschrieben worden sind. Jedoch ist hier der Stift 31' in drei Abschnitte unterteilt - gegenüber zwei Abschnitten bei der Ausführungsform gemäß Figur 2 - nämlich in einen oberen Abschnitt 31a', einen unteren Abschnitt 31c· und einen Mittelabschnitt 31e'. Die jeweiligen Abschnitte sind gegeneinander elektrisch isoliert. leitungen 24' und 26' stehen mit den zugehörigen Widerständen und dem Fühler auf gleiche Weise in Verbindung, wie es bereits im Zusammenhang mit der vorstehend geschilderten Ausführungsform beschrieben ist. So gibt der Leiter 24' eine Verbindung vom Fühler H zum unteren Abschnitt 31C des Stiftes 31' und von dort über den Leiter 34 zum positiven Anschluß des Meßgerätes. Die Anschlußklemme 16 verbindet den negativen Anschluß des Meßgerätes über einen Kontaktstreifen 31d mit dem Abschnitt 31a' und dem Leiter 32. Der shunt-Kreis zwischen der Anschlußklemme 16 und dem Fühler ist verbunden durch den Kontaktstreifen 31d und den Leiter 26'.

Wenn die Fühlerröhre bei einer bestimmten Konstruktion ausgewechselt v/erden soll, braucht lediglich die Röhre vom Ge-

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häuseteil 13a abgeschraubt und herausgezogen zu werden. Die Steckeranordnung unterbricht dadurch die elektrische Verbindung zwischen dem Meßgerät und dem Kühler. Daraufhin kann eine neue Röhre entsprechend eingesetzt werden.

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Claims (7)

1. Patentansprüche

   ( 1./Verfahren zur Bestimmung von Korrosionsbedingungen in einem, in einem Metallbehälter enthaltenen !Flüssigkeitssystem, dadurch gekennzeichnet, daß durch Einführen einer Elektrode in das flüssige System über die Flüssigkeit und den Metallbehälter ein Stromkreis geschlossen wird und die Intensität des darin fliessenden Netzstroms mit einer für ähnliche Flüssigkeiten und Behälter bestimmten Norm-Strom-Intensität verglichen wird.
2. 2. Einrichtung zur Bestimmung von Korrosionsbedingungen in einem in einem Metallbehälter enthaltenen Flüssigkeitssystem, insbesondere nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen in die Flüssigkeit einsetzbaren Elektrodenfühler(1 -V), der an ein Strommeßgerät (33) angeschlossen ist, und eine mit dem Metallbehälter (12) verbundene Anschlußklemme (16), sowie im Stromkreis liegende Schaltelemente (22, 27) zur Einregelung des Ausschlages des Strommeßgeräts (33) in Bezug auf eine Normstromintensität.
3. 3. Einrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch ein Prüfgerät (13a, 13b), das den Elektrodenfühler (14) trägt und an dem das Strommeßgerät (33) lösbar befestigt ist.
4. 4. Einrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Schalter (31) zur Umpolung der Anschlüsse (32,34) am Strommeßgerät (33) vorgesehen ist.

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5. 5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 2-4, dadurch gekennzeichnet, daß anschliessend an den Elektrodenfühler (14) ein Abschnitt mit hoher Wärmeaufnahmefähigkeit angeordnet ist.
6. 6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Fühlerteil (13b) des Prüfgerätes hohl ausgebildet ist und den Fühler (14) an seinem unteren Ende trägt und daß eine Füllmasse (29) mit hoher Wärmekapazität innerhalb des Fühlerteiles (13b) angeordnet ist.
7. 7. Einrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltelemente (22,27) innerhalb der Füllmasse

   (29) angeordnet sind.

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