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Prüfvorrichtung für Korrosionsprüfungen mit aggressiven Gasen
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Prüfvorrichtung für Korrosionsprüfungen
mit aggressiven Gasen, insbesondere für die Korrosionsprüfung von elektrotechnischen
Bauteilen und elektrischen Verbindungen, mit einem Prüfbehälter, in welchem der
Prüfling gelagert ist und in welchen ein Luft-Gasgemisch eingeleitet wird, welches
Luft-Gasgemischden Prüfling umströmt und aus dem Prüfbehälter wieder austritt.
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Bei einem bekannten Verfahren für Korrosionsprüfungen in simulierter
"Industrieatmosphäre" wird der Prüfling einem Schwitzwasserklima mit S02-Änteil
ausgesetzt. Diese KorrosionsprÜfung arbeitet mit permanenter Botauung und ermöglicht
somit nur sehr unsichere Rückschlüsse auf die Verhältnisse bei natürlicher Bean
spruchung. Dieses Verfahren ist beschränkt auf die Prüfung der Beständigkeit von
Oberflächenschutzschichten und wird bei der Korrosionsprüfung von Karosserieteilen
verwendet.
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Bei einem anderen bekannten Verfaliren mit Vorrichtung zur Durchführung
des Verfahrens zur Korrosionsprüfung von Werkstoffproben und deren Beschichtung
wird der in einem rohrförmigon Behälter gelagerte Prüfling einem stetigen Strom
von feuchter Luft irit einem konstanten, variierbaren Gehalt an korrosiven Gasen
ausgesetzt, wobei dieser Strom durch den Behälter hindurchgedrückt wird. Wie bei
dem erstgenannten Verfahren wird auch hier mit Betauung gearbeitet, wobei in erster
Linie die wässerige Lösung des aggressiven Fremdgases auf den Prüfling einwirkt
und nicht das Fremdgases selbst. Eine naturgetraue Nachbildung einer "Industrieatmosphäre"
ist damit nicht gegeben. Ferner besteht bei
diesem bekannten Verfahren
die Gefahr, daß das in den Prülbehälter eingedrückte aggressive und zum Teil giftige
Prüfgas infolge des im Prüfbehälter herrschenden Überdrucks durch undichte Stellen
im Prüfbehälter hindurch in den Laborraum ausströmt und damit das Laborpersonal
gefährdet.
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Der vorliegenden Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Prüfvorrichtung
der eingangs genannten Art derart auszugestalten, daß damit eine unverfälschte "Industrieatmosphäre"
simuliert wird, wobei unter Ausschaltung Jeglicher Gefährdung des Laborpersonals
die Zusammensetzung und Dosierung des Prüfgases exakt eingestellt und geregelt und
eine Kondensatbildung vermieden werden kann.
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Diese Aufgabe wird gemaß der Erfindung dadurch gelöst, daß der mit
einer Temperiereinrichtung ausgestattete Prüfbehälter eine Einströmöffnung für das
Luft-Gasgemisch aufweist, welche über eine Mischstrecke mit einer ein Klimaaggregat
aufweisenden Luftansaugleitung und mit einer eine Dosiereinrichtung sowie einen
Vorratsbehälter für aggressives Fremdgas aufweisenden Fremdgasleitung in Verbindung
steht, und daß der Prüfbehälter ferner eine Ausströmöffnung mit einer die Strömung
im Prüfbehälter bewirkenden Saugpumpe aufweist. Damit besteht die Fiöglichkeit der
Schaffung einer Prüfatmosphäre mit gleichbleibender, reproduzierbarer Fremdgaskonzentration
des Prüfgas es. Mit der erfindungs gemäßen Prüfvorrichtung kann ein sogenanntes
Durchströmverfa}iren verwirklicht werden bei welchem eine Mischung des Luft-Gasgemisches
außc-rhalb des Prüfbehälters stattfindet und damit eine exakte Einstellung dieses
Gesamt-Gemisches hinsichtlich Temperatur, Feuchte, Strömungsmenge und dergleichen
möglich ist. Insbesondere kann durch die Möglichkeit der Temperierung des Prüfraumes
des Prüfbehälters eine exakte Abstimmung zwischen der Temperatur des Prüfgases und
der Temperatur des Prüflings herbeigeführt werden, wodurch eine Kondensatbildung
und Betauung am Prüfling mit Sicherheiz vermieden werden-kann. Damit wirkt nur das
Prüfgas bzw.
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Fremdgas auf den Prüfling ein und nicht dessen wässerige Lösung.
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Durch das vorhandene Klimaaggregat kann eine definierte Be- oder Entfeuchtung
der gasförmigen Prüfmedien mit vorgegebenen Festwer-
ten und in
engen Toleranzen eingestellt werden. Erforderliciienfalls können auch zeitlich veränderliche
Konzentrationen nach PrcZ gramm gefahren werden. Die vorliegende Erfindung ergibt
insgesamt die Möglichkeit, die Prüfbeanspruchung besser an die natü.-liche Beanspruchung
anzupassen und Prüfbedingungen zu definieren und darzustellen, die gesicherte Aussagen
über das Verhalten in der Praxis erlauben. Nicht zuletzt bietet die erfindungsgemäße
Prüfvorrichtung den Vorteil, daß durch das Vorhandensein einer Saugpumpe im Bereich
der Ausströmöffnung des Prüfbehälters kein Fremdgas durch Undichtheiten des Prüfbehälters
in den Laborraum gelangen kann, da - im Gegensatz zu den eingangs geschilderten
bekannten Systemen - im Prüfbehälter kein Überdruck vorhanden ist.
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Eine weitere Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Prüfvorrichtung ist
dadurch gegeben, daß im Bereich der Mnschstrec1re vor der Einströmöffnung des Prüfbehälters
die Fremdgasleitung mit einem Injektorrohr in die Luftansaugleitung einmündet und
daß vorzugsweise dieser Mischbereich von einem mit dem Prüfraum des Prüfbehälters
in Verbindung stehenden Wärmetauscher umgeben ist. Die Ko.mbina-ticn von Saugpumpe,
Dosierpumpe und Injektorrohr erlaubt eine sehr konstante Dosierung auch kleinster
Gasmengen. Durch den Wärmetauscher schließlich wird eine sehr exakte Abstimmung
der Temperatur des Luft-Gasgemisches mit den Temperaturverhält nissen im Innenraum
des Prüfbehälters ermöglicht, so daß eine Kondensatbildung mit Sicherheit vermieden
werden kann, Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist am Ansaugende der Luftansaugleitung
ein Firschluftfilter angeordnet. Durch diesen Frischluftfilter wird eine hohe Konstanz
in der Zusammensetzung des Luft-Gasgemisches erreicht, was insbesondere deshalb
von Wichtigkeit ist, weil in diesem Luft-Gasgemisch die Fremdgaskonzentration meist
sehr niedrig ist.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann eine Verunreinigung
oder Vergiftung der Atmosph?re i.m I.aborraum und damit eine Gefährdung des Laborpersonals
mit Sicherheit dadurch vermieden werden, daß im Anschluß an die Ausströmöffnung
des Prüfbehälr
ters zwischen Ausströmöffnung und Saugpumpe eine
als Absorptionsbad ausgebildete Einrichtung für die Reinigung des aus strömenden
Gases angeordnet ist. In einfacher Weise kann hierbei eine mit einem geeigneten
Absorptionsreagens gefüllte Waschflasche verwendet werden, durch welche das Abgas
hindurchgesaugt wird.
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Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß im Verlauf der Fremdgasleitung
ein der portionsweisen Bereitstellung des Fremdgases dienender Flüssigkeitsbehälter
angeordnet ist, in dessen Flüssigkeit eine nach unten hin offene Gasvorratsglocke
eintaucht in welche Gasvorratsglocke n einen Gasvorrat angeschlossene Verblndungsleitungen
für das zum und abströmende Gas einmünden. In diesem Bereitstellungsbehälter kann
in exakter Weise e;;ne Fremdgasmenge bereitgehalten werden, welche dann in einem
sehr konstanten Förderstrom dem Prüfbehälter zugeleitet werden kann, wobei Konzentrationsschwankungen
vermieden werden. Die Bereitstellung sowie die Förderung der Fremdgasmenge erfolgt
hierbei we.itgehend druckfrei, was die Voraussetzung für eine hohe Gleichmäßig Keit
in der Konzentration des Luft-Gasgemisches ist. Als Sperr-oder Verdrängungsflüssigkeit
wird hierbei vorzugsweise ein Paraffinol verwendet.
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Die erfindungsgemäße Prüfvorrichtung kann mit besonderem Vorteil angewendet
werden für die Korrosionsprüfung von elektrotechnischen Bauelementen sowie von elektrischen
Verbindungen, wie elektrische Schalter, Relaiskontakte, Drahtanschlüsse und dergleichen,
da diese Prüfvorrichtung die Schaffung einer Prüfatmosphäre mit einer sehr niedrigen
Fremdgaskonzentration erlaubt.
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Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus dem in der Zeichnung
dargestellten und nachstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel.
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Es zeigt Fig. 1 eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen
Prüfvorrichtung mit einer Schnittansicht des Prüfbehälters,
Fig.
2 bis 5 schematische Darstellungen einer Behälteranordnung für die Bereitstellung
von drucklosem Fremdgas in unterschiedlichen Betrlebsstellungen.
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Bei der in Fig. 1 dargestellten Prüf-vorrichtung ist mit 1 ein geschlossener
Prüfbehälter bezeichnet, welcher eine innere Tür 2 und eine äußere Tür 3 besitzt.
Der Vorraum 4 zwischen den Türen 2 und 3 ist durch eine Vorraumheizung 6 temperierbar,
wobei ein Ventilator 7 für eine hohe Gleichmäßigkeit dieser Temperatur sorgt.
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Im Prüfraum 8 des Prüfbehälters 1 ist der Prüfling 9 gelagert.
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In der Behälterwandung des Prüfbehälters 1 befinden sich Heizelemente
10, welche mit einer Temperaturregeleinrichtung 11 in Verbindung stehen und mittels
welchen eine sehr exakte Einstellung und Regelung der Temperatur im Prüfraum 8 und
der Temperatur des Prüflings 9 möglich ist. Für eine gleichmäßige Temperaturverteilung
im Prüfraum 8 sorgt ein Ventilator 12.
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Mit 13 ist eine Einströmöffnung bezeichnet, welcher eine rohrförmige
Mischstrecke 14 vorgelagert ist, die ihrerseits von einem mit den Prüfraum 8 in
Verbindung stellenden Wärmetauscher 15 umgeben ist. In diese Mischstrecke 14 ragt
das Fühlorgan 16 einer Einrichtung 17 zur Luftfeuchtemessung. Aus der Mischstrecke
14 heraus führt eitle Luftansaugleitung 18, in deren VerlauS cich ein nur schematisch
angedeutetes Klimaaggregat 19 befindet mit einer Kältemaschine 20, einem Befetchtungs-Wassernachlauf
21, einem Überströmventil 22, Heizelementen 23 sowie mit einer die Kältemaschine
20 sowie die Heizelemente 23 regelnden Regeleinrichtung 24. lm weiteren Verlauf
der Luftansaugleitung 18 befindet sich eine Druckpumpe 25, eine Einrichtung 26 zur
Durchflußmengenmessung scwie am Leitungsende ein Frischtluftfilter 27.
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Mit einem Injektorrohr 28 mündet in die Mischstrecke 14 ferner eine
Fremdgasleitung 29 ein, in deren Verlauf vorgesehen sind eine Dosiereinrichtung
30 für die dosierte Zuführung des Fremdgases, eine an Hand der Fig. 2 bis 5 beschriebene
Behälteranordnung 31, eine Einrichtung 32 für die Druckregelung des Fremdgases,
sowie ein Gasvorrat 33. Im Bereich der Mischstrecke 14 befindet
sich
schließlich noch eine Einrichtung 34 für die Differenzaruckmessung des Luft-Gasgemisches.
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Mit 35 ist eine Einrichtung bezeichnet, mit welcher die Gaskonzentration
im Prüfraum 8 gemessen werden kann. Schließlich besitzt der Prüfbehälter 1 noch
eine Ausströmöffnung 36 mit einer Abströmleitung 37, die in ein Absorptionsbad 38
einmündet und im weiteren Verlauf mit einer Einrichtung 39 für die Durchflußmengenmessung
und schließlich mit einer Saugpumpe 40 in Verbindung steht.
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In Fig. 2 ist der schon genannte Flüssigkeitsbehälter 31 gezeigt,
der nach oben offen ist und durch eine Verbindungsleitung 41 nach Art kommunizierender
Röhren mit einem ortsfesten Flüssigkeitsbehälter 42 verbunden ist. Nit 43 ist der
Flüssigkeitsspiegel bezeichnet. In den Flüssigkeitsbehlter 31 taucht eine nach unten
offene Gasvorrasglocke 44 ein, die am unfreien Ende ein Portionsgefäß 45 besitzt.
Mit 46 und 47 sind zum Gasvorrat 33 bzw. zum Prüfraum 8 (Fig. 1) hinfunrenae Verbindungsleitungen
bezeichnet, wobei die Verbindungsleitung 46 in das Portionsgefäß 45 und die Verbindungleitung
47 unmittelbar in die Gasvorratsglocke 414 einmündet. Der Flüssigkeitsbehälter 44
ist zusammen mit der Gasvorratsglocke 44 vertikal gegenüber dem Behälter 42 bewegbar.
In Fig. 2 befindet sich das vom Gasvorrat 33 zugeführte Fremdgas 4-8, z.B S02 und
H2S, im oberen Restraum des Flüssigkeitsbehälters 44 und wird nach unten durch die
Flüssigkeit 49 gesperrt. Durch Absenken des Flüssigkeitsbehälters 31 wird das Restgas
aus dem Flüssigkeitsbehälter 31 in Pfeilrichtung verdrängt (Fig. 3).
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Durch Anheben d.es Flüssigkeitsbehälters 31 (Fig. 4) strömt vom Gasvorrat
33 her Fremdgas in das Portionsgefäß 45 ein und wird anschließend mit Luft oder
Stickstoff verdünnt. Dieses bereItgestellte bzw. aufbereitete Fremdgas wird nun
durch mehr oder weniger weites Absenken des Flüssigkeitsbehälters 31 nahezu drucklos
über die Dosiereinrichtung 30 bzw. Dosierpumpe (Fig. 1) dem Prüfbehälter 1 zugeführt.
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Beim Betrieb der beschriebenen Prüfvorrichtung wird außerhalb des
Prüfbehälters 1 durch die Saugpumpe 40 eine eingestellte
Luftmenge
aus dem Prüfraum 8 abgesaugt. Aufgrund des entstehenden Unterdruckes wird über die
Einströmöffnung 13 im Prüfbehälter 1 die gleiche Menge klimatisierter Luft aus dem
Nutzraum des Prüfbehälters bzw. aus dem angeschlossenen Klimaaggregat 19 nachgesaugt.
Uber das Injektorrohr 28 wird in diesen gefilterten Luftstrom das Fremdgas zugemischt.
Um Konzentrationsschwankungen in der Prüfatmosphäre zu vermeiden, ist ein sehr konstanter
Förderstrom erforderlich. Voraussetzung dafür ist der erläuterte, weitgehend drucklose
Gaszustand des Fremdaees im Flüssigkeitsbehälter 31 vor der Dosierpumpe. Dieses
vermischte Luft-Gasgemisch strömt nun sehr gleichmäßig und mit sehr hoher Konzentrationskonstanz
in den Prüfraum 8 und umströmt hierbei den Prüfling 9, ohne daß eine Kondensatbildung
stattfindet, da durch das Vorhandense.7n der Temperierung (Heizelemente 10) des
Prüfbehälters 1 sowie des Wärmetauschers 15 eine exakte Abstimmung zwischen der
Temperatur des einströmenden Luft-Gasgemisches und derjenigen des Prüflings 9 gewährleistet
ist. Das Luft-Gasgemisch strömt nun durch die Auslaßöffnung 36 hindurch in das Absorptionsgefäß
38, wo es von giftiger Bestandteilen befreit wird. Es wi3d sodann in die freie Atmosphäre
abgesaugt.
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8 Patentansprüche 5 Figuren