DE2462039C3 - Einrichtung zum Messen der Säuredichte einer Akkumulatorbatterie - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum Messen der Säuredichte einer Akkumulatorbatterie, zwecks Ermittlung ihres Ladezustands mit mindestens einem, in die Säure eingetauchten kapazitiven Meßfühler, dessen dichteabhängige Kapazitätsänderung gemessen und angezeigt wird.

Zur Messung der Dichte einer Flüssigkeit sind kapazitive Meßfühler mit zwei zueinander parallelen oder zwei konzentrisch zueinander angeordneten Elektroden aus einem gut elektrisch leitfähigen Material, wie Kupfer, bekannt. Diese Meßfühler haben den Nachteil, daß sie zur Messung der Säuredichte in einer Akkumulatorbatterie nicht verwendet werden können, da sie durch die dort vorhandene, 25- bis 35prozentige Schwefelsäure in kurzer Zeit aufgelöst werden.

An und für sich könnte dieser Nachteil dadurch beseitigt werden, daß für die Elektroden säurebeständige Materialien, wie Gold, Cadmium oder Blei, in sehr hohen Reinheitsgraden verwendet werden. Die genannten Materialien sind jedoch sehr weich, so daß die Elektroden bereits bei geringen mechanischen Belastungen deformiert werden und daher für den vorliegenden Zweck wenig geeignet sind. Ein Aufbringen dieser Materialien auf einen säurebeständigen Träger hoher Formstabiütät mittels üblicher Verfahren verbietet sich, da die hierbei erforderlichen Zwischenschichten aus Chiom oder Platin von der Schwefelsäure angegriffen werden.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Meßfühler für die eingangs genannte Einrichtung zu schaffen, dessen Elektroden von der Schwefelsäure nicht angegriffen werden. Zudem soll der Meßfühler einen einfachen, fertigungsgünstigen Aufbau besitzen und möglichst billig sein.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß jeder Meßfühler aus zwei Trägern aus einem säurebeständigen Kunststoff besteht, auf die jeweils eine Leitschicht und darüber eine dünne Schutzschicht aus einem säurebeständigen Kunststoff aufgebracht sind. Die Verbindung der Schutzschicht mit dem Träger kann durch Verschweißen oder mittels eines geeigneten Klebers erfolgen. Als vorteilhaft hat sich die Verwendung von Polymethylmethacrylat für die Träger und Schutzschichten erwiesen.

Durch einen derartigen Aufbau wird erreicht, daß die Elektroden vor der Aggressivität der Schwefelsäure geschützt sind, und infolgedessen billiges Elektrodenmaterial Verwendung finden kann. Hinzu kommt, daß ein solcher Meßfühler billig ist und ohne besondere Schwierigkeiten hergestellt werden kann.

Eine in fertigungstechnischer Hinsicht noch vorteilhaftere Ausfertigungsform besteht darin, daß jede Leitschicht durch eine Metallelektrode und die Träger und Schutzschichten durch eine säurebeständige Glasur substituiert sind.

Da die Glasuren bei hohen Temperaturen auf die Metallelektroden aufgebracht werden, ist es zur Erzielung eines rißfreien Überzugs erforderlich, daß die Metallelektroden den gleichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten besitzen wie die Glasur. Diese Forderung läßt sich jedoch ohne Schwierigkeiten erfüllen, da nahezu jeder gewünschte thermische Ausdehnungskoeffizient durch Legieren verschiedener Metalle realisiert werden kann. Als vorteilhaft hat sich eine Glasur aus Titandioxyd erwiesen, ein Material, das sich besonders problemlos verarbeiten läßt. Ebenfalls möglich ist die Verwendung von polarisiertem Bariumtitanat, das eine wesentlich größere Dielektrizitätskonstante wie die Schwefelsäure besitzt und infolgedessen besonders gut für die vorliegenden Zwecke geeignet wäre. Nachteilig ist jedoch, daß sich Metalle lediglich in Bariumtitanat einschmelzen lassen und dieses Einschmelzen äußerst aufwendig ist.

Jeder Meßfühler besteht in bekannter Weise aus zwei im Abstand zueinander angeordneten Elektroden. Die Elektrodenform kann nahezu beliebig gewählt werden. Es hat sich jedoch als zweckmäßig erwiesen, jeden Meßfühler aus zwei konzentrisch zueinander angeordneten Elektroden aufzubauen. Dadurch können Störeinflüsse vermieden werden.

Des weiteren hat es sich als vorteilhaft erwiesen, jeden Meßfühler an einem Ende als Batterieverschlußstopfen auszubilden. Ein derartiger Aufbau des Meßfühlers erfordert nicht nur keinerlei konstruktive Änderungen am Batteriegehäuse, sondern auch keine zusätzlichen Befestigungsmittel für ihn, so daß die Montage der gesamten Einrichtung von ungeschultem Personal, damit auch vom Fahrzeughalter selbst, durchgeführt werden kann.

Bei einer Einrichtung, die zwei Meßfühler enthält, von denen einer in die Batteriesäure und der andere in eine Referenzsäure eingetaucht ist, ist am zweckmäßigsten der der Referenzsäure zugeordnete Meßfühler von einem mit der Referenzsäure gefüllten Topf umgeben, der mit dem Meßfühler eine

Baueinheit bildet. Dies erleichtert die Handhabung der Einrichtung beträchtlich, Eine solche Hinrichtung mit zwei Meßfühlern, wie sie ausführlich in der deutschen Patentschrift 2 413 Kl8 beschrieben ist, ermöglicht eine besonders genaue Messung der Siiuredichte und gestaltet es. ckn Temperaturgang der Siiuredichte aus der Messung zu eliminieren, was eine unabdingbare Forderung tür eine genaue Ladezustandsermittlung ist.

Die Einrichtung sei an Hand der Zeichnung, die in zum Teil schematischer Darstellung ein Ausführungsbeispiel enthält, näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Meßfühler und

Fig. 2 einen Längsschnitt durch eine Elektrode eines anderen Meßfühlers in vergrößerter Darstellung.

Der in Fig. 1 dargestellte Meßfühler besitzt zwei konzentrisch zueinander angeordnete Elektroden 3 und 4, von denen jede aus einem elektrisch leitenden Metallteil 5 und einem Überzug 6 aus Titandioxyd besieht. Beide Elektroden 3 und 4 sitzen in einer Halterung 7, die als Batterieverschlußstopfen ausgebildet ist. Die Halterung 7 umfaßt einen Kopf 8. dessen Umfang mit einer Rändelung 9 versehen isl und einen GewindeabschniH 10, der zum Einschrauben der Halterung 7 in eine normalerweise für einen BaUerieverschlutJstopfen vorgesehene Gewi.ndebohrung im Deckel des Akkumulators dient.

Die in F i g. 2 dargestellte Elektrode eines anderen Meßfühlers besteht aus einem Träger 1 i aus PoIymelhylmethacrylat, auf den eine Leitschicht 12 und darüber eine dünne Schulzschicht 13 aus PoIymethylmethacrylat aufgebracht ist.

Zur Messung der Siiuredichte bzw. des Ladezuslands wird der Meßfühler in die in der Akkumuiatorbatterie befindliche Säure getaucht. Der Meßfühler stellt in diesem in die Säure getauchten Zustand einen Mehrschichtkondensator dar, dessen Dielektrikum aus der auf der einen Elektrode befindlichen Schutzschicht bzw. Glasur, der Säure und der auf der anderen Elektrode sitzenden Schutzschicht bzw. Glasur besteht. Die elektrischen Anschlüsse des Meßfühlers werden mit einem Oszillator verbunden, des-.cn schwingungsbestimmendes Element sie sind.

Hier/u I Blau Zeichnungen

Claims (6)

24 62 03S Patentansprüche:

1. Einrichtung zum Messen der Säuredichte einer Akkumulatorbatterie, insbesondere der Batterie eines Kraftfahrzeugs, zwecks Ermittlung ihres Ladezustands mit mindestens einem, in die Säure eingetauchten kapazitiven Meßfühler, dessen dichteabhängige Kapazitätsänderung gemessen und angezeigt wird, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Meßfühler aus zwei Trägern aus einem säurebeständigen Kunststoff besteht, auf die jeweils eine Leitschicht und darüber eine dünne Schutzschicht aus einem säurebeständigen Kunststoff aufgebracht ist. j

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Träger und die Schutzschichten aus Polymethylmethacrylat bestehen.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Leitschicht durch eine Metallelektrode (5) und die Träger und Schutzschichten durch eine säurebeständige Glasur (6) substituiert sind.

4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Glasur (6) aus Titandioxyd besteht.

5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Meßfühler zwei konzentrische zueinander angeordnete Elektroden (3, 4) umfaßt.

6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Meßfühler an einem Ende als Batterieverschlußstopfen ausgebildet ist.

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