DE2121233A1

DE2121233A1 - Tragbares Gerät zur Messung statischer Elektrizität

Info

Publication number: DE2121233A1
Application number: DE19712121233
Authority: DE
Inventors: Marcel Lyon Mourier (Frankreich)
Original assignee: Rhone Poulenc SA
Current assignee: Rhone Poulenc SA
Priority date: 1970-04-29
Filing date: 1971-04-29
Publication date: 1971-11-11
Also published as: BE766435A; CS157708B2; CH535431A; SE367066B; NL7105396A; FR2088919A5; GB1303921A; US3727125A

Description

Dr. R. Koenlgsberger - Dlpl.-Phys. R. Holzbauer - Dr. F. Zumstein Jun.

PATENTANWÄLTE

TELEFON: SAMMEL-NR. 225341 TELEGRAMME: ZUMPAT POSTSCHECKKONTO: MÜNCHEN 91139

BANKKONTO: BANKHAUS H. AUFHÄUSER

8 MÜNCHEN 2,

5/Li SO 3716

EHOHE-POULENC S.A., Paris, Frankreich

Tragbares Gerät zur Messung statischer Elektrizität.

Die Erfindung betrifft ein tragbares Gerät zur Untersuchung und Messung der elektrostatischen Eigenschaften von Materialien an Ort und Stelle.

Es sind bereits Vorrichtungen bekannt, die die Untersuchung und genaue und reproduzierbare Messung der elektrostatischen Oberflächeneigenschaften von verschiedenen Materialien, vor allem von Kunststoffmaterialien, eventuell nach einer antistatischen Behandlung ermöglichen. Bei diesen Vorrichtungen erfolgt die Ladung der Probe mit Hilfe des Corona-Effekts, und die Entladung kann im Laufe der Zeit erfolgen.

In 3^eäem Falle machen es diese Vorrichtungen erforderlich, das zu untersuchende Material in die Form von Proben zu bringen, die entsprechend bestimmten Formen und Abmessungen geschnitten werden müssen, selbst dann, wenn nur eine einzige Probe unter-

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sucht werden soll.

Diese Vorrichtungen sind für eine zerstörungsfreie Messung der elektrischen Eigenschaften der Materialien, und insbesondere für Messungen des Materials an Ort und Stelle nicht verwendbar.

Die elektrostatischen Eigenschaften von Materialien hängen jedoch nicht nur von. ihrer Art, sondern ebenso von den Bedingungen ihrer Herstellung und von ihrer Umgebung, insbesondere von den Möglichkeiten der Ableitung der statischen Elektrizität durch ihre Halterung ab. Es ist daher oft erforderlich, Materialien unter ihren genauen Verwendungsbedindungen zu unter suchen.

Es ist eine Vorrichtung zum Messen von elektrostatischen Ladungen bekannt, die es ermöglicht, die Messungen an Ort und Stelle durchzuführen. Diese Vorrichtung enthält eine Reibeinrichtung, deren Verschiebung die zu untersuchende Oberfläche auflädt.

Trotz aller möglichen Vorsichtsmaßregeln kann man jedoch nicht sicher sein, daß die Berührung der Reibeinrichtung im Laufe von aufeinanderfolgenden Versuchen identisch ist, und die Ergebnisse sind schlecht reproduzierbar.

Im übrigen verändert die Reibung den Oberflächenzustand des zu untersuchenden Materials derart, daß man nicht sicher sein kann, daß die vorgenommene Messung tatsächlich dem am Platz befindlichen Material entspricht.

Die Erfindung ist auf die zerstörungsfreie Messung der elektrostatischen Eigenschaften eines Materials ohne das Erfordernis der Herstellung von Proben aus diesem Material und der Ausübung von Reibung auf das Material gerichtet, wobei die Messung gewünschtenfalls bei eingebautem Material durchgeführt

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werden können soll.

Die Erfindung "bezieht sich auf eine Vorrichtung, die dazu vorgesehen ist, mit einem Hochspannungs-Gleichstromgenerator und einem Meßgerät verbunden zu werden, und die die Form eines tragbaren Meßkopfes aufweist, der auf das zu untersuchende Material aufgebracht werden kann und der eine Einrichtung, die ohne Berührung die Ladung des Materials durch Corona-Effekt sicherstellt, und eine Meßsonde, die so ausgebildet ist, daß sie die Messung der durch das Material gesammelten Ladung und die Entwicklung dieser Ladung während des Zeitablaufes gestattet, aufweist. Der erfindungsgemäße Meßkopf, der zu seiner Verwendung mit einem Gleichstrom-Hochspannungsgenerator und einem Meßgerät verbunden werden muß, ist durch folgende Merkmale gekennzeichnet:

a) eine feste Platte aus leitendem Material, die eine Erdschlußklemme trägt und mit gleichen Öffnungen versehen ist, die gleichmäßig über ihren Umfang verteilt sind.;

b) einen Elektromotor, der mit der Platte verbunden ist, dessen Welle, die mit einer Erdklemme verbunden ist, senkrecht zu der Platte im Mittelpunkt des genannten Umfanges steht,

c) eine sich drehende Scheibe, die mit ihrer Achse auf der Welle des Motors zwischen dem Motor und der Platte befestigt ist,

d) eine Corona-Effekt-Ladelektrode und eine Influenz-Meßsonde, die auf der Fläche der Drehscheibe gegenüber und parallel zu der Platte mit einem mittleren Abstand von der Achse der Scheibe befestigt sind, der dem mittleren Abstand der Öffnungsmittelpunkte auf dem Umfang, wie zuvor beschrieben, gleicht,

e) eine elektrische Verbindung mit einem Schleifkontakt, die die Übertragung einer elektrischen Spannung mit einem absoluten Wert zwischen 2 kV und 20 kV auf die Ladelektrode ermöglicht,

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f) eine elektrische Verbindung mit einem Schleifkontakt, die die Übertragung der von der Meßsonde aufgenommenen Signale auf die Meßorgane gestattet.

Im folgenden werden "beispielsweise, bevorzugte Ausführungsfor— men der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung näher.erläutert.

Pig. 1 zeigt einen Schnitt durch den Meßkopf;

Pig. 2 ist eine schematische Darstellung des mit einem Schaltbrett verbundenen Meßkopfes;

Pig. 3 zeigt eine Unteransicht der Drehscheibe 7 des Meßkopfes entsprechend einem Schnitt, entlang' der Linie c-c der Pig. 4;

Pig. 4 zeigt eine Ansicht der Drehscheibe 7 des Meßkopfes von der linken Seite;

Pig. 5 ist eine perspektivische Darstellung der aufgeschnittenen Isoliermanschette 20, die die Meßsonde hält;

Pig. 6 ist eine perspektivische Darstellung der aufgeschnittenen Meßsonde 10.

Der in Pig. 1 dargestellte Meßkopf enthält eine feste Platte 1, die eben ist und aus leitendem Material, im allgemeinen Metall, besteht und eine Erdklemme trägt. Diese Platte 1 ist mit Öffnungen 2 versehen, die im gleichen Abstand über einen Umfang mit dem Durchmesser d verteilt sind. Ein Elektromotor 3 ist auf einer Halterung 4 befestigt, die mit der Platte 1 über Stege 5 verbunden ist. Unter Umständen können diese Stege 5 von der Seite .der Platte 1 aus über nicht dargestellte Isolierfüße verlängert sein, deren Höhe im allgemeinen unter 5 mm liegt. Die Welle 6 des Motors ist mit einem nicht dargestellten Leiter verbunden, der eine Erdung der Welle ermöglicht, und sie ist senkrecht zu der Platte 1 im Mittelpunkt des erwähnten Umfangs angeordnet. Eine kreisförmige Scheibe 7 ist an der Welle 6 befestigt. Sie wird vorzugsweise durch eine Schraube 8 gehalten und kann dadurch durch den Motor in Drehung versetzt werden.

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Eine Corona -Effekt-Ladeleketrode 9 und eine Meßsonde 10 sind auf der Fläche der Scheibe 7 gegenüber der Platte 1 parallel zu der letzteren angeordnet, wobei der mittlere Abstand der Achse der Scheibe dem mittleren Abstand der Öffnungsmittelpunkte 2 auf dem Umfang mit dem Durchmesser d gleicht. Es ist möglich, einen nicht dargestellten Handgriff zur Erleichterung der Handhabung des Meßkopfes vorzusehen.

Die Ladeelektrode 9, die im allgemeinen durch einen radialen Metallfaden gebildet wird, wird durch zwei isolierende Halter 11 und 12, die z.B. aus Polytetrafluorathylen bestehen, und die in einer zylindrischen Aussparung 13 der Scheibe 7 angeordnet sind, gehalten. Die ladeelektrode 9 ist mit einem Schleifkontakt verbunden, der die elektrische Verbindung mit einem Hochspannungs-Gleichstromgenerator ermöglicht. Der Schleifkontakt kann durch eine Kohle 14 gebildet werden, die durch eine Feder 15 gegen eine kreisförmige leitung 17, beispielsweise aus Metall und mit einem Mitteldurchmesser D, gedrückt wird. Die Kohle 14 ist mit der Elektrode 9 über einen umhüllten Draht 16 verbunden. Sie verschiebt sich unter Einwirkung der Feder 15 im Inneren einer Halterung 50 aus Isoliermaterial, die an der Scheibe 7 befestigt ist. Die Leitung 17 ist an der Platte 1 über eine isolierende Halterung gleichen Durchmessers befestigt. Sie ist mit einem biegsamen Kabel 19 verbunden, das eine elektrische Verbindung mit einem Hochspannungsgenerator ermöglicht. Die Anordnung ist so ausgebildet, daß die Ladeelek trode auf ein positives oder negatives Potential zwischen 2 und 20 kV gebracht werden kann.

Die Meßsonde 10 (Fig. 6) besteht aus einer Metallplatte, deren Oberfläche etwa ao große ist wie diejenige der öffnungen 2. Sie wird verlängert durch einen axialen Stab 23 und ist in bezug auf die Erde durch eine Haltemuffe 20 isoliert, die beispielsweise aus Polytetrafluorathylen besteht. Der Stab der

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Sonde ist vorzugsweise mit einem Kanal 24 versehen. Die Muffe ist vorzugsweise zylindrisch, und mit zwei Kanälen, einem Axialkanal 21 und einem Radialkanal 22 versehen. Der Stab 23 wird in den Kanal 21 eingepreßt, "bis die Kanäle 22 und 24 miteinander fluchten. Die Muffe 20 wird in die Aussparung 25 der Scheite eingefügt (Pig. 3).

Die mit der Scheibe 7 verbundene Sonde- 10 steht elektrisch mit einem Schleifkontakt in Verbindung, der die Sonde mit den Meßorganen verbindet. Vorzugsweise wird der Schleifkontakt und seine elektrische Verbindung wie folgt hergestellt:

Der Kontakt wird vorzugsweise über ein Kugellager 32 gebildet. Der äußere Ring dieses Lagers ist über- einen isolierten Draht 26, der sich in einem Kanal 27 der Scheibe 7 und in dem Kanal 22, der den Kanal 27 verlängert, befindet, mit der Sonde 10 verbunden. Dieser Ring wird im Inneren eines isolierenden Teils 30 gehalten, das mit der Platte 7 im Inneren einer zylindrischen Aussparung 31 verbunden ist. Der innere Ring des Lagers ist um einen festen Stab 28 herum angeordnet, der auf der Platte 1 über eine isolierende Halterung 29 gehalten wird. Der Stab 28 ist mit den Meßorganen zunächst über einen isolierten Draht 33, der durch eine Öffnung der Platte 1 bis zu einem Steg 5 hin geführt ist, sodann von dort über ein isoliertes Kabel 34 mit dem in Pig. 2 dargestellten Steuerschaltbrett verbunden. Zur Klarstellung ist der Draht 33 in den Pig. 1 und 2 außerhalb der Platte 1 dargestellt.

Die Öffnungen 2 der Platte 1 sind vorzugsweise so verteilt, daß die kürzeste Entfernung zwischen zwei aufeinanderfolgenden Öffnungen etwa gleich dem Durchmesser einer Öffnung ist. Jede Öffnung hat im allgemeinen eine symmetrische form in bezug auf eine Radialebene, damit ein symmetrisches Signal abgegeben wird. Die Abmessungen dieser Öffnungen und ihre Zwischenachsen sind so festgelegt, damit ein etwa sinusförmiges Meßsignal entsteht.

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Im Interesse einer einfachen Herstellung sind kreisförmige Öffnungen "bevorzugt.

Die Sonde hat vorzugsweise dieselbe Form wie die Öffnungen. Im allgemeinen haben die Öffnungen und die Sonden eine Kreisform mit gleichem Durchmesser.

Der erfindungsgemäße Meßkopf kann zu seiner Anwendung mit einem Hochspannungs-Gleichstromgenerator verbunden werden, dessen Polarität gewählt werden kann und der in der Lage ist, eine Spannung zwischen 2 und 20 kV abzugeben. Im allgemeinen wird die Ladeelektrode mit einer Spannung zwischen 3 und 10 kV versorgt. Die Meßsonde kann elektrisch mit jedem Gerät verbunden werden, mit dem üblicherweise elektrische Ladungen gemessen werden können.

Pig. 2 stellt den Meßkopf in Verbindung mit einem Steuerschaltbrett dar, das den Hochspannungsgenerator und die Meßorgane umfaßt. Ein derartiges Steuerscialtbrett ermöglicht die gleichzeitige Verwendung der durch den Meßkopf gebotenen Möglichkeiten. Die Versorgung der Ladelektrode 9 wird durch einen elektrostatischen Generator 35 üblicher Art bewirkt, der eine Gleichstromhochspannung abgibt, deren Polarität mit Hilfe von Hochspannungsrelais 36 und 37 und des Kommutators 38, der mit dem Verbindungskabel 19 mit der Leitung 17 verbunden ist, ausgewählt werden kann. Man verbindet mit der Sonde 10 einm Verstärker 39, der mit einer Verstärkersteuerung über ein Potentiometer 40 ausgerüstet ist, über ein Kabel 34, das über eine isolierte Klemme läuft. Der Verstärker ist mit einem Anzeigekreis 41 für das verstärkte Signal und mit einem Drehspul-Mill!amperemeter 42 verbunden. Man kann im übrigen in vorteilhafter Weise mit dem Milliamüdremeter einen Zählerkreis 43 verbinden, der einen Generator 44 enthält, der in regelmäßigen Abständen elektrische Impulse abgibt und der einen oder mehrere Impulszähler (z.B. den Impulszähler 45) aufweist, die je durch ein Relais 46 gesteuert werden, das seinerseits von der Anzeige des Milli-

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amperemeters betätigt wird. Man kann so automatisch, die Zeit "bestimmen, die die von dem Material aufgenommene ladung "bis zum Abbau, auf die Hälfte, ein Viertel oder jeden vorbestimmten Bruchteil des Ausgangswertes braucht (Zeit für Halbentladung, Dreiviertelentladung usw.).

Das Schaltbrett kann mit dem Stromnetz verbunden sein oder unter Umständen durch eine unabhängige Spannungsquelle versorgt werden.

Die Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Torrichtung ist sehr einfach. Wenn die Vorrichtung mit einem Hochspannungsgenerator und einem Meßgerät, vorzugsweise in der Form des zuvor beschriebenen Steuerschaltbretts, verbunden ist, und beispielsweise auf einem Blatt aus Kunststoffmaterial eine Messung durchgeführt werden soll, legt man das Kunststoffblatt auf eine metallische, flache Unterlage, die mit der Erde verbunden ist, und setzt die Platte 1 des Meßkopfes auf das zu untersuchende Blatt. Man versetzt den Motor in eine gleichförmige Bewegung. Das hat eine Drehung der Scheibe 7 und damit der Ladelektrode 9 und der Meßsonde 10 zur iOlge. Man setzt die Ladeelektrode unter Spannung, nachdem die gewünschte Polarität mit Hilfe des Kommutators 38 ausgewählt worden ist. Das Blatt lädt sich durch den Corona-Effekt auf.

Wenn sich die Meßsonde 10 gegenüber einer Öffnung 2, die die geladene Probe freigibt, befindet, nimmt die Meßsonde eine ladung durch Influenz auf. Diese ladung ist etwa proportional zu dem Potential, das sich auf der Probe befindet,und zu der Kapazität der Sonde in bezug auf die Probe. Während der Drehung der Platte 7 ändert sich die Oberfläche der Sonde in bezug auf die Probe, und damit die Kapazität der Anordnung, und folglich die von der Sonde aufgenommene ladung.

Der Eingangskreis des Verstärkers 39, mit dem die Sonde 10 über das Kabel 34 verbunden ist, ist aus Widerständen zusammen-

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gesetzt und "bietet folglich eine geringe Impedanz. Das elektrische Signal, das durch den Verstärker aufgenommen wird, ist proportional zu der zeitlichen Veränderung des elektrischen Feldes, dem die Sonde während ihres Weges gegenüber der Probe in Höhe der Öffnungen ausgesetzt ist. In erster Annäherung stellt die Kurve der Veränderung des Signals die zeitliche Ableitung der von der Sonde aufgenommenen Ladung dar. Diese ladung nimmt zunächst zu und dann ab in Form einer periodisch hin- und hergehenden Kurve. Da sich die Sonde periodisch in der Nähe von zwei aufeinanderfolgenden Öffnungen befindet, folgen zwei Perioden einander ohne Diskontinuität, und die Ver- ι änderung des von der Sonde aufgenommenen Potentials besitzt die Form eines periodischen, alternativen Signals, das leicht verstärkt und angezeigt werden kann. Die Amplitude des Signals ■ ist proportional zu dem Potential, auf dem sich die Probe befindet.

Die Ladespannung wird die notwendige Zeit lang aufrechterhalten (im allgemeinen zwischen 5 und 50 Sek.), damit die Probe eine maximale Ladung aufnimmt. Man wirkt nunmehr über das Potentiometer 40 auf den Verstärker 39 ein, so daß die Anzeige des Milliamperemeters 42 in einer vorbestimmten Position herbeigeführt wird. Man bringt die Ladeelektrode nunmehr außer Spannung. Dadurch wird die Tätigkeit des Impulsgenerators 44 ' ausgelöst und ermöglicht, auf dem Impulszähler 45 die automatische Anzeige der Zeit für die halbe, dreiviertel oder

einen vorher ausgewählten Bruchteil der Entladung zu entnehmen.

Vor dem Durchführen von Messungen mit der beschriebenen Vor richtung kann eine Einstellung erforderlich sein, damit die richtige Arbeitsweise, beispielsweise nach einem Iransport, überprüft werden kann. Zur Durchführung der Einstellung kann man beispielsweise unter die Platte 1 des Meßkopfes ein leitendes Blech, legen, das von dem Meßkopf und der Erde isoliert ist. Man bringt dieses Blech auf ein bekanntes Potential, das direkt

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von dem Steuerschaltbrett abgelten wird, setzt den Motor in Gang und schaltet den Meßlereis ein. Man bringt nunmehr den Zeiger des Milliamperemeters mit Hilfe des Potentiometers 40 auf einen vorbestimmten Wert (entsprechend dem Maximum der Unterteilung) und liest den durch den Index des Potentiometers angegebenen Wert ab. Die Vorrichtung ist betriebsbereit, wenn der abgelesene Wert dem im Laboratorium vorbestimmten Wert entspricht.

Bei einer Messung an Ort und Stelle, z.B. auf einer Farbe, die eine Mauer bedeckt, kann die Vorrichtung auf zwei bestimmte Arten verwendet werden, und zwar mit dem Ziel der Bestimmung des Materials allein (der Farbe) oder des Materials und seines Trägers. Im ersten Falle setzt man die Platte 1 des Meßkopfes direkt auf die Farbe. Im zweiten Falle sieht man kräftig isolierende (nicht dargestellte) Füße zwischen der Platte 1 und dem Material vor.

Gelegentlich kann es interessant sein, die Kurve der ladung und der Entladung des untersuchten Materials zu erhalten. Zu diesem Zweck kann man eine automatische Vorrichtung zur Aufzeichnung der Entladzeiten hinzufügen, und zwar entweder auf einem Oszilloskop oder auf einem Registriergerät (beide sind nicht gezeigt). Für die genaue Bestimmung dar Entladezeit unterhalb einer Sekunde ist die Verwendung eines Oszilloskops oder eines Registriergeräts notwendig.

Die in. Fig. 1 dargestellte Vorrichtung kann auf verschiedene Arten abgewandelt werden. Beispielsweise kann das Kugellager durch ein Rollen- oder Hagellager ersetzt werden. Es können auch entsprechende Kugel-, Rollen- oder Nadel-Axiallager verwendet werden. Diese Elemente sind vorzugsweise dicht abgeschlossen, insbesondere gegenüber Staub.

Die Übertragung des Meßsignales kann ebenfalls über einen

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Schleifkontakt erfolgen, der durch ein flexibles Blatt gebildet wird, das über eine Achse läuft. Die Leitung oder der Kontaktring 17» der die Ladeelektrode versorgt, kann einen geringeren Durchmesser besitzen, als die Aussparung 31. Er kann auch mit der Platte 1 oder der Halterung 4 oder den Stegen 5 aus einem Stück bestehen. Es ist auch möglich, die Verbindung der Schleifkontakte umgekehrt vorzunehmen. Darüberhinaus sind v/eitere Abwandlungen möglich.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung erlaubt die Untersuchung und Messung der elektrostatischen Eigenschaften von Materialien, die j aufgeladen werden können und sich im Laufe der Zeit entladen. Sie ermöglicht es insbesondere, Materialien im nicht fluidförmigen Zustand, wie feste Materialien, zu untersuchen, beispielsweise Farben auf einer Unterlage, Plattenbeläge, Kunststoffplatten, biegsame Materialien, wie Gewebe, Stoffe, Teppiche, Filme, Blätter und teigförmige Materialien, die den Meßkopf während der Messung tragen können, wie Kautschuk. Sie erlaubt die Durchführung von Messungen auf Oberflächen, äie mit antistatischen Mitteln bedeckt sind, deren Reaktion auf Reibung mäßig ist. Sie gestattet im übrigen die Messung an Ort und Stelle auf Farben und Anstrichen, direkt auf deren Unterlage und in jeder Stellung des Meßkopfes, beispielsweise auf Mauern, Decken usw. "

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist geeignet für die Durchführung von Messungen auf Materialien, die ebene oder im wesentlichen ebene Flächen in bezug auf die Abmessung des Meßkopfes aufweisen.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung gestattet gewünschtenfalls ebenso die gleichzeitige Untersuchung von mehreren Proben gleicher Größe, eventuell sovielerProben, wie die Platte 1 Öffnungen 2 aufweist. Für diesen Zweck enthält der Meßkreis ein Kathoden-

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oszilloskop zur Signalanzeige. Man synchronisiert die Kippgeschwindigkeit des Oszilloskops mit der Drehgeschwindigkeit des Motors. Auf diese Art erscheinen auf dem Schirm des Oszilloskops soviele Spitzen, wie Proben gegenüber der Platte 1 liegen.

Man kann ebenso lediglich den Me-ßkreis der Vorrichtung verwenden, ohne eine Probe durch den Corona- Effekt aufzuladen. Eine solche Möglichkeit bietet sich in dem Falle der Messung an Ort und Stelle, wenn das Material bereits natürlich aufgeladen ist, und wenn man z.B. feststellen will, auf welche Art die gegenwärtigen elektrostatischen Aufladungen am besten verhindert werden können.

Die beschriebene Vorrichtung ermöglicht genaue und reproduzierbare Messungen, und die Wiedergabe derResultate erfolgt sofort, wie die folgenden Beispiele zeigen:

Beispiel 1

Die Messungen werden durchgeführt, indem das zu untersuchende Material auf eine flache, leitende Unterlage gelegt wird, die mit der Erde verbunden ist.

Die verwendete Vorrichtung ist diejenige, die in den Fig. 1 bis 6 dargestellt ist. Das Teil des Meßkopfes, das mit dem Material in Verbindung steht, ist eine Platte 1, die flach, fest und rechteckig ist, die Abmessungen 150 χ 150 mm aufweist und aus Duralumin mit einer Stärke von 1 mm besteht. Diese Platte, die mit der Erde verbunden iet, ist mit 9 kreisförmigen öffnungen mit einem Durchmesser von 14 mm versehen, die im gleichen Abstand voneinander und in bezug auf den Mittelpunkt auf einem Umfang mit einem Durchmesser d = 80 mm angeordnet sind. Ein elektrischer Synchronmotor, der sich mit 1500 U/min dreht, bewirkt die Drehung der kreisförmigen Scheibe aus Duralumin mit

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einem Durchmesser von 150 mm.

Die ladeelektrode 9, die aus einem Wolframdraht mit 20 mm Länge und 20 μ Durchmesser gebildet wird, ist radial auf der Scheibe in der Achse der zylindrischen Aussparung 13 mit einem Durchmesser von 20 mm angeordnet und "besitzt einen Abstand von 11 mm gegenüber der Platte 1. Sie ist an einen Hochspannungsgenerator angeschlossen, der beim Laden eine Gleichspannung von + 4100 V abgibt.

Die Meßsonde aus Messing ist eben, kreisförmig, mit einem Durchmesser von 15 mm und gegenüber der Scheibe durch eine Muffe 20 aus Polytetrafluoräthylen isoliert, die die Sonde in einer Aussparung 25 der Scheibe hält. Der Abstand der Meßsonde von der Platte 1 beträgt 1 mm.

Die durch die Meßsonde aufgenommenen elektrischen Signale werden über den isolierten Draht 26 auf den äußeren Ring eines starren Lagers mit einer Reihe von Kugeln übertragen, das staubdicht ist, einen Innendurchmesser von 4 mm, einen Außendurchmesser von 15 mm und eine Höhe von 5 mm aufweist. Der Draht 26 ist an den äußeren Ring des Lagers angelötet.

Zur Durchführung einer Messung mit dieser Vorrichtung geht man wie folgt vor:

a) man legt die Probe (ohne sie zuvor zu zerschneiden) auf eine flache, metallische Unterlage, die mit der Erde verbunden ist und setzt auf diese Probe den Meßkopf, der mit einem SteuerSchaltbrett verbunden ist, wie es zuvor beschrieben wurde,

b) man betreibt den Motor mit konstanter Geschwindigkeit, o) man setzt die Ladelektrode unter Spannung,

d) man bringt den Zeiger des Mill lampe¹ remeters auf die Unter-

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.-_!.teilung 100 (Maximum des MilliampHremeters), indem man das Potentiometer betätigt . Die Stellung, die das Potentiometer auf dem Index einnimmt, zeigt das von der Probe aufgenommene Potential an,

e) man setzt die Ladeelektrode außer Spannung und löst die Zählvorrichtung aus.

Man erhält mit verschiedenen Proben folgende Ergebnisse:

Dicke in aufgenom- Entladezeit in Sek.

Proben μπι menes Po- 1/2 Entl. 3/4 Entlad.

tential in V

Äthylenglykol- polyterephthalat	190	750	>iooo	O
regenerierte Zellulose	15	30	O	27
Zellulosediacetat	1000	650	10	10
Teppich		750	3

Arbe itskle idung

(80$ Polyvinylchlorid;

(20$ Äthylenglykolterephthalat)

nicht antistatisch

behandelt

dieselbe Arbeits- y

kleidung 450 25 S,

antistatisch behandelt

Beispiel· 2

Die Messungen werden an Ort und Stelle durch direktes Aufsetzen des Meßkopfes auf die Probe durchgeführt.

Die verwendete Vorrichtung ist dieselbe, wie sie in Beispiel 1 tesotoieten würfle. _|0Ββ4β/,_3Β0

- 15 Verschiedene Messungen haben folgende Ergebnisse geliefert:

Proben	aufgenommenes Potential in V	Entladezeit 1/2 Entladg.	in Sek. 3/4 Entladg
Glycerophtalfarbe auf einer Mauer	50	< 1	<1
Sandste irplatten auf einem Boden	150	< 1	< 1
Teppich auf einem . Boden	500	. 4	14
Farbe auf einer Automobilkarosserie	550	22	113

Automobilsitz aus
Kunststoff auf der
Basis von Polyvinyl-Chlorid 180

Steingutplatte auf

einem labortisch · 450 13 28

Beispiel 3

Die Messungen wurden an Ort und Stelle durchgeführt, indem isolierende Füße sswischen den Meßkopf und die Probe gelegt wurden.

Die Isolierung zwischen der Probe und dem Meßkopf wird durch 3 Füße, mit einer Dicke von 2 mm aus einem elastomeren Silikon erzielt.

Die verwendete Vorrichtung ist diejenige, die in Beispiel 1 beschrieben wurde.

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Proben	aufgenommenes Potential in V	Entladezeit 1/2 Entldg.	in Sek. 3/4 Entladg
Steingutplatte auf einem Labortisch.	450	40	160
Farbe auf einer AUtOmO-"* bilkarosserie (wie bei Beispiel 2)	500	39	151
Sandsteinplatte auf dem Beden	115	^ 1	< 1

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Claims

Patentansprüche

1.J Vorrichtung zur Untersuchung und Messung der elektrostatischen Eigenschaften von Materialien an Ort und Stelle, die sich auf der Oberfläche aufladen und entladen können, wobei die Vorrichtung dafür vorgesehen ist, elektrisch mit einem Gleichstrom-Hochspannungsgenerator und Meßorganen verbunden zu werden und einen Meßkopf aufweist, g e kennzeichnet durch folgende Merkmale: ;

a) eine feste Platte (1) aus leitendem Material, die eine Erdungsklemme trägt und mit gleichen Öffnungen (2) versehen ist, die gleichmäßig über den Umfang verteilt sind,

b) einen Elektromotor (3), der mit der Platte (1) verbunden ist, und dessen Welle (6), die mit einer Erdklemme in Verbindung steht, senkrecht zu der Platte (1) im Mittelpunkt von deren Umfang steht,

c) eine sich drehende Scheibe (7), die in ihrer Achse an der Welle (6) des Motors (3) zwischen dem Motor (3) und der Platte (1) befestigt ist,

d) eine Corona-Effekt-Ladeelektrode (9) und eine Sonde (10) zur Messung durch Influenz, die auf der Seite der sich drehenden Scheibe (7) gegenüber der Platte (1) parallel zu dieser befestigt sind und einen mittleren Abstand von der Achse der Scheibe (7) aufweisen, der dem mittleren Abstand der Öffnungsmittelpunkte (2) auf dem genannten Umfang gleicht,

e) eine elektrische Verbindung mit einem Schleifkontakt, die die Übertragung einer elektrischen Spannung mit einem absoluten Wert zwischen 2 kV und 20 kV auf die Lade-

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elektrode gestattet, und

f) eine elektrische Verbindung mit einem Schleifkontakt, die die Übertragung der durch die Meßsonde aufgenommenen Signale auf die Meßorgane ermöglicht.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der mit der Sonde -verbundene Schleifkontakt ein Axialoder Radial-Kugel-, !Tadel- oder Rollenlager ist.

3. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß

a) die Öffnungen (2) der festen Platte (1) kreisförmig und von gleichem Durchmesser sind und voneinander einen Abstand aufweisen, der ihrem Durchmesser gleicht,

b) die Ladelelcfcrode (9) durcti einen radialen Metalldraht gebildet wird,

c) die Meßsonde (10) der Ladeelektrode (9) diametral gegenüber angeordnet ist und durch eine Metallscheibe mit einem Durchmesser gebildet wird, der dem Durchmesser der Öffnungen (2) der Platte (1) gleicht.

4. Meßanordnung, gebildet durch den Meßkopf gemäß Anspruch 1 und ein Steuerschaltbrett, das einen Hochspannungs-Generator; und Meßorgane umfaßt, die selbstätig die Zeit eines vorbestimmten Bruchteils der Entladung bestimmen.

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