DE2339481A1 - Elektrischer messfuehler in form eines koerpers mit abwechselnd leitenden und nicht leitenden oberflaechenabschnitten - Google Patents

Elektrischer messfuehler in form eines koerpers mit abwechselnd leitenden und nicht leitenden oberflaechenabschnitten

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Description

Elektrischer Meßfühler in Form eines Körpers mit abwechselnd leitenden und nicht leitenden Oberflächenabschnitten
Die Erfindung bezieht sich auf einen elektrischen Meßfühler in Form eines Körpers mit abwechselnd leitenden und nicht leitenden Oberflächenabschnitten.
Derartige Meßfühler finden beispielsweise Verwendung als sogenannte Streufeldelektroden zur Leitfähigkeitsmessung von Elektrolyten, in Einrichtungen zur Messung des Höhenstandes usw.
Da das Meßgut in vielen Fällen chemisch aggressiv ist, muß der Meßfühler aus chemisch resistentem Material bestehen. Andererseits ist die Materialauswahl auch so zu treffen, daß bei der Anwendung des Meßfühlers in der Nahrungs- und Genußmittelherstellung keine schädliche Wechselwirkung zwischen Meßfühlermaterial und Meßgut entsteht.
Der Stand der Technik sowie die Erfindung seien im folgenden am Beispiel einer Streufeldelektrode für Leitfähigkeitsmessung erläutert.
Man unterscheidet stabförmige Meßfühler, die in das Meßgut eintauchen und rohrförmige Fühler, die Teil einer das Meßgut führenden Leitung bilden.
Zur Messung mittlerer Leitfähigkeiten werden diese Meßfühler häufig in Form sogenannter Vierringelektroden ausgebildet, d.h., die mit dem Meßgut in Berührung stehenden leitenden Oberflächenabschnitte bestehen aus Ringen aus Edelstahl, Edelmetall oder Elektrokohle, welche durch isolierende Zwischenstücke voneinander getrennt sind. Ein
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Elektrodenpaar dient, wie bekannt, zur Stromzuführung das andere Elektrodenpaar zur Kessung des zwischen den Stromelektroden im Meßgut auftretenden Spannungsabfalls, welcher der Leitfähigkeit des Meßguts umgekehrt proportional ist.
Bei der Herstellung und der Anwendung bisher bekannter Streufeldelektroden der beschriebenen Art treten technologische Probleme auf, die im wesentlichen auf die unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten der für den Aufbau der Meßfühler verwendeten Werkstoffe zurückzuführen sind.
Da die Meßfühler häufig in Temperaturbereichen von über 100° und auch nach raschen Temperaturwechseln funktionsfähig sein und in diesen Bereichen gegenüber mechanischer Beanspruchung durch fließendes, zähes Meßgut formbeständig bleiben müssen, ergaben sich bei dem bisher bekannten Aufbau der Meßfühlerkörper aus Kohle- oder Metallformteilen einerseits und isolierenden Kunststoffteilen andererseits erhebliche Einschränkungen der Anwendungsmöglichkeiten, da die Ausdehnungskoeffizienten der nicht leitenden Werkstoffe sich von denen der leitenden Werkstoffe um ein Mehrfaches unterscheiden.'Infolge dieses Unterschieds traten im Betrieb bei Temperaturwechseln Risse im Meßfühlerkörper, in den Elektrodenringen oder -scheiben sowie Ablösungen und Undichtigkeiten an den Grenzflächen auf, die den Meßfühler, insbesondere in seiner druckbeaufschlagten, rohrartigen Form unbrauchbar machten.
Es besteht somit die Aufgabe, einen elektrischen Meßfühler in Form eines einfach herzustellenden Körpers mit abwechselnd leitenden und nicht leitenden Oberflächenabschnitten zu schaffen, der die obengenannten Nachteile der bekannten Meßfühler nicht aufweist.
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Eine Lösimg der Aufgabe wird darin gesehen, den Körper des Meßfühlers aus einem einheitlichen abschnittsweise mit leitendem oder nicht leitendem Füllstoff präparierten Kunststoff herzustellen.
Durch Abstimmung der Art und Anteile von Kunststoff und Füllstoffen kann erreicht werden, daß die thermischen Ausdehnungskoeffizienten der leitenden und nicht leitenden Abschnitte wenigstens annähernd übereinstimmen. Damit sind die eingangs geschilderten Schwierigkeiten weitgehend vermeidbar.
Als Kunststoff bieten sich wegen ihrer leichten Verarbeitungsmöglichkeit, ihrer hohen mechanischen Beanspruchbarkeit und Resistenz gegen chemischen Angriff vor allem Reaktionsharzformstoffe auf Epoxidharzbasis an, die in einem Gieß-, Spritzgieß- oder. Preßverfahren verarbeitet werden können.
Besonders hinsichtlich ihrer Resistenz gegen chemischen Angriff ausgezeichnete Epoxidharzformstoffe sind durch Katalyse mit tertiären Aminen, wie z.B. Dimethylbenzylamin, 2,4,6-Tri(dimethylaminomethyl)phenol oder anderen Katalysatoren bewirkte Homopolymerisatiohsprodukte von Bisglycidyläthern des 2,2-Diphenylolpropans und/oder Glycidyläthern von Phenolformaldehydkondensationsprodukten, ferner vorgenannte Glycidylverbindungen oder deren Mischungen gehärtet mit aromatischen Aminen, wie z.B. Diaminodiphenylmethan, Diaminodiphenylsulfon, Benzidin.
Als leitende Füllstoffe sind beispielsweise Ruß bzw. Graphitpulver zu verwenden, als nicht leitende Füllstoffe bevorzugt Quarzmehl, Titandioxyd oder Siliciumcarbid, dann Molybdändisulfid, Bariumsulfat usw.
Bei der Herstellung der Formkörper können ohne Schwierigkeit die zum Anschluß der leitenden Oberflächenabschnitte an die nachfolgenden elektrischen Geräte notwendigen Lei-
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tungen und Drähte mitverarbeitet werden. Anzahl und Anordnung der leitenden und nicht leitenden Oberflächenabschnitte lassen sich leicht variieren, so daß auch Meßfühler für Sonderzwecke in kleinen Serien herstellbar sind.
Zur Erläuterung der Erfindung sind in den Figuren 1 und 2 Ausführungsbeispiele von Meßfühlern für Leitfähigkeit von Elektrolyten dargestellt und im folgenden beschrieben.
Figur 1 zeigt einen zylindrischen Eintauchmeßfühler 1, dessen Mantelfläche vier ringförmige leitende Abschnitte 2 aufweist, während die übrigen Oberflächenteile des Meßfühlers 1 nicht leitend sind.
Wie man aus der teilweise geschnittenen Darstellung erkennen kann, gehören die leitenden Abschnitte 2 Elektrodenringen 21 an, die aus gießharzgebundenem Graphitpulver bestehen. Diese Elektrodenringe 2' sind, der Körperform des Meßfühlers 1 entsprechend, von gleichartigem Gießharz mit Quarzmehl als Füllstoff umgeben. Bei der Herstellung der Elektrodenringe 2' bzw. des Meßfühlers sind die Anschlußdrähte 4 für die Elektrodenringe 2' bereits mit eingearbeitet worden und sind an der Stirnseite des Meßfühlers 1 herausgeführt.
Figur 2 zeigt einen rohrförmigen Meßfühler für durchfließendes Meßgut, der ähnlich wie der Meßfühler in Figur 1 wieder vier ringförmige, leitende Zonen 2 auf der Rohrinnenfläche aufweist, die Teil der Fläche von Elektrodenringen 2· ist, welche senkrecht zur Rohrachse in gleichen Abständen angeordnet sind und elektrische Anschlüsse 4 im äußeren Mantel des Meßfühlers 1 aufweisen. Die übrigen Teile des Meßfühlers 1 bestehen auch hier aus einem mit isolierendem Füllstoff gefüllten Kunststoff auf gleicher Basis wie der der Elektrodenringe 2'.
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Der Füllstoffgehalt der Elektrodenringe 2f ist so eingestellt, dai3 einerseits eine genügende mechanische Festigkeit gewährleistet ist, andererseits der Forderung, daß der Übergangswiderstand zwisehen Anschlußdrähten 4 und der leitenden Oberfläche 2 der Elektrodenringe 21 bei 0,2 Ohm oder darunt.er liegen soll, Rechnung getragen wird.
10 Patentansprüche
2 Figuren
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Claims (10)

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    Pat ent ansp rüche
    /1./Elektrischer Meßfühler in Form eines Körpers mit abwechselnd leitenden und nicht leitenden Oberflächenabschnitten, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper aus einem einheitlichen, abschnittsweise mit leitendem oder nicht leitendem Füllstoff präparierten Kunststoff besteht.
  2. 2. Meßfühler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Art und Anteile von Kunststoff und Füllstoffen derart aufeinander abgestimmt sind, daß die thermischen Ausdehnungskoeffizienten der leitenden und nicht leitenden Abschnitte wenigstens annähernd übereinstimmen.
  3. 3. Meßfühler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß er einen rohr- oder stabförmigen Körper aufweist.
  4. 4. Meßfühler nach den Ansprüchen 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die leitenden Abschnitte (2) als
    -Elektrodenringe (2') aus kunststoff gebundenem C-raphitpulver ausgebildet sind und daß sie der Körperform des Meßfühlers (1) entsprechend von Kunststoff mit nicht leitendem Füllstoff, vorzugsweise Quarzmehl, umgeben sind.
  5. 5. Meßfühler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kunststoff ein Reaktionsharzformstoff ist.
  6. 6. Meßfühler nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Reaktionsharzformstoff ein Epoxidharzformstoff ist.
    — 7 —
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  7. 7. Meßfühler nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Epoxidharzformstoff ein Homopolymerisationsprodukt aus Bisglycidyläthern des 2,2-Diphenylolpropans ist.
  8. 8. Meßfühler nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Epoxidharzformstoff ein Homopolymerisationsprodukt aus Glycidyläthern von Phenolformaldehydkondensationsprodukten ist.
  9. 9. Meßfühler nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Epoxidharzformstoff ein Copolymerisationsprodukt aus Bisglycidyläthern des 2,2-Diphenylolpropans und au* Glycidyläthern von Phenolformaldehydkondensationsprodukten ist.
  10. 10. Meßfühler nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Epoxidharzformstoff ein Reaktionsprodukt aus Bisglycidyläthern des 2,2-Diphenylolpropans und/oder aus Glycidyläthern von Phenolformaldehydkondensationsprodukten mit aromatischen Aminen ist.
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