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Meßgerät Die erfindung betrifft ein MeßLrerät zum Messen des elektrischen
Widerstandes von Flüssigkeiten, insbesondere Farbspritzmittel, mit einer in die
Flüssigkeit eintauchbaren Meßsonde, die zwei unter gleichbleibendem Abstand parallel
zueinander verlaufende Elektroden aufweist, die mit einer Spannungsquelle und einem
Strommesser verbunden sind.
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Für verschiedene Zwecke ist es unerläßlich, Flüssigkeiten innerhalb
eines engen Toleranzbereiches filr die elektrische Leitfähigkeit bzw. den elektrischen
Widerstand einzustellen. Dies gilt vor allem für das elektrostatische Farbspritzen,
wobei die versprühten Partikel mittels einer möglichst hohen elektrostatischen Aufladung
zum Werkstück hingeführt werden. Je geringer diese elektrische Aufladung ist, umso
geringer sind die elektrostatischen Führungskräfte und umso ungleichmäßiger wird
die Bedeckung des Werkstückes, Der "Umgriff" ist nicht mehr gewährleistet.
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Ist die Leitfähigkeit des eingesetzten Spritzmittels zu groß, dann
wird die von den Aufladeelektroden aufgebrachte Ladung gro'ßten teils durch die
Flüssigkeitssäule wieder abgeleitet. Ist die Leitfähigkeit zu gering, so kann keine
hinreichende Aufladung erfolgen. Zudem kann sich die Leitfähigkeit durch Verflüchtigen
von Bestandteilen und dgl. während des Transportes und der Lagerung ändern, Es ist
daher nicht möglich, beispielsweise ein Spritzmittel schon bei der Herstellung dauerhaft
auf einen eindeutigen Widerstandswert abzustimmen. Vieipehr muß die Leitfähigkeit
des Farbspritzmittels kurz vor Beginn des Sprühvorganges
überprüft
und gegebenenfalls durch Zumischen von Bestandteilen mit hoher oder niedriger Leitfähigkeit
(polare oder apolare Lösungsmittel) verändert werden.
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Zu diesem Zweck sind verschiedene Meßgeräte bekannt, die durchweg
mit Meßsonden versehen sind, welche zwei großflächige Elektroden aufweisen, die
in bestimmt;em Abstand voneinander angeordnet sind.
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Bei einer Ausführung sind zylindrische Elektroden in axialer Richtung
zueinander versetzte bei einer zweiten sind sie konzentrisch angeordnet, und bet
einer dritten sind zwei ebene Elektrodenpiatten frei vorragend angeordnet.
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ei axial versetzten Zylinderflächen wird zwar eine vereinfachte Reinigung
erreicht, aber die Kraftlinien des zwischen den beiden Elektroden gebildeten elektrischen
Feldes haben recht unterschiedliche Länge, sodaß sich das Meßergebnis leicht durch
äußere Einflüsse wie Metallteile eines Behälters oder dgl. beeinflussen läßt.
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Bei konzentrischen Elektroden ist die Reinigung erschwert. Diese Reinigung
ist dagegen verhältnismäßig leicht durchzuführen, wenn man zwei ebene Elektrodenplatten
verwendet. Neben der Reinigung ist die Gleichmäßigkeit des Abstandes zwischen den
Elektroden für die Meßgenauigkeit von erheblicher Bedeutung. Da man aus verschiedenen
Gründen nur mit geringen Elektrodenspannungen unter 15 V arbeiten kann und aus Reinigungsgründen
ein Zwischenabstand von ca. 7 mm erforderlich ist, benötigt man eine bestimmte Fläche
zweier gegenüberliegender Elektroden etwa in der Größenordnung von 40 cm2. Andererseits
ist es schon aus Gründen der Handlichkeit nicht möglich, die Elektroden übermäßig
breit auszuführen, d.h. man muß relativ lange Elektrodenzungen einsetzen, die sich
leicht verformen können, wodurch sich der Zwischenabstand ändert und das Meßergebnis
verfälscht.
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Die Erfindung geht aus von der eingangs geschilderten Geräteausführung
und hat zur Aufgabe, ein Meßgerät dieser Art so zu gestalten, daß es einerseits
handlich und leicht zu reinigen ist, zum andern aber mit größerer Sicherheit gewährleistet,
daß der Abstand zwischen benachbarten Elektrodensauf dem vorgegebenen Wert bleibt,
Zur
Lösung dieser Aufgabe werden erfindungsgemäß mehrere positive und negative Elektroden
Jeweils parallel geschaltet und in wechselnder Folge unter gleichen Zwischenabständen
bzw. Spaltweiten an einem gemeinsamen Träger eingespannt.
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Durch die Parallelschaltung mehrerer gleichgepolter Elektroden läßt
sich die Größe der einzelnen Elektrodenflächen wesentlich herabsetzen. Sie können
daher unabhängig von ihrer Ausbildung an einem einzigen Einspannende so gehalten
sein daß auch die freien Enden der Elektroden keine wesentlichen Auslenkungen erfahren
können, die Zwischenabstände und damit die Meßgenauigkeit im wesentlichen konstant
bleiben, ohne daß die Elektroden durch eine bestimmte Formgestaltung ausgesteift
werden. Ihre Ausbildung kann vielmehr vornehmlich nach dem Gesichtspunkt der optimalen
Reinigung gewählt werden.
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So lassen sich beispielsweise die Elektroden als ebene Platten mit
unterschiedlicher Breite innerhalb eines gemeinsamen Hüllzylinders an ihrem Träger
axial vorragend anordnen. In einer handlichen Meßsonde mit sehr begrenztem Durchmesser
läßt sich dann eine hinreichend große Meßfläche unterbringen, Die zwischen den Elektroden
verlaufenden Kraftlinien können durch äußere Einflüsse praktisch nicht verändert
werden.
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So können die Elektroden mit einem Einspannende fest und dicht in
den Boden eines topfförmigen Sondenkopfes eingelassen werden, der an seinem freien
Rand mit einem Flansch eines Sondengriffes fest und dicht verbunden bzw, verklebt
ist. Dabei lassen sich die Elektroden mittels durch den Boden in den Hohlraum des
topfförmigen Sondenkopfes vorragende Kontaktstifte miteinander und mit einem Meßkabel
verbinden, wobei die Kontaktstifte durch zum Verspannen der Elektroden im Sondenkopf
dienende Schrauben gebildet sein können. Auf diese Weise lassen sich außer den frei
vorragenden Elektrodenteilen alle anderen kontaktführenden Teile zuverlässig gegenüber
der abzutastenden Flüssigkeit abschirmen, was eine Beeinflussung des Meßergebnisses
durch Restmengen des Spritzmittels oder andere den übergangswiderstand beeinflussende
Teile verhindert. Die Dicke der Elektrodeläßt sich auf mindestens 5 % ihrer Länge
bemessen und dürfte in der Regel über 2 mm liegen.
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Bei den üblichen Elektrodenwerkstoffen ergibt sich dann hinreichender
Biegewiderstand
gegen bleibende Verformungen, insbesonders: wenn der Elektrodenkern mit einer Hartchromschicht
überzogen ist, Nun können derartige Elektroden von einer abnehmbaren zylindrischen
Schutzhülle umgeben sein. In diese aus elastisch verfermbarem, nicht leitendem Werkstoff
bestehende Schutzhülle lassen sich dann von ihrem Befestigungsende her mehrere Längsschnitte
einfermen, die ein bequemes Aufschieben und Abziehen ermöglichen und doch eine zuverlässige
Haftung gewährleisten.
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dabei können die Längsschlitze eine Länge haben, die mindestens gleich
ist der Aufs chub länge der Schutzhülle auf den Sondenkopf, und sie können in verbreiterten
Durchbrechungen im Bereich der Elektroden enden. Grundsätzlich kann man also die
Sonde mit aufgeschobener Schutzhülle in die Flüssigkeit eintauchen, nur wird dadurch
die Reinigung erschwert, sodaß in der Regel die Schutzhülle vor einem Meßvorgang
abgezogen werden sollte.
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Parnit die Schutzhülle auch Schutz gegen Axialkräfte geben kann, die
sonde also zur Messung auf den Boden des Gefäßes aufgestellt werden kann sollte
die Schutzhülle die Elektroden um ein Mehrfaches der Spaltweite überragen.
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IJie Zeichnung gibt eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung
wieder. Es zeigen Fig. 1 eine räumliche Ansicht eines erfindungsgemäßen Meßgerätes,
die 2 die Meßsonde im Längsschnitt und Fig. 3 eine Ansicht der Meßsonde von oben
in Fig. 2 gesehen.
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Iias dargestellte Meßgerät besteht irn wesentlichen aus einer Meßeinheit
1 und einer Meßsonde 2, die durch ein zweiadriges dabei Z über Steckbuchsen 4 und
Stecker 5 mit der Meßeinheit 1 verbunden ist, Diese Meßeinheit umfaßt in bekannter
Weise eine Hatterie und ein Drehspul-Meßgerät, das durch Zwischenschalten geeichter
Niderstände mittels eines Einstellers 6 auf verschiedene teßbereiche einstellbar
ist und den Jeweiligen Meßwert mittels eines eigens 7 an Skalen 8, 9, 10 anzeigt.
Die Skala 8 ist dabei mit verschiedenen Größenangaben für Gleichströme (= A) Gleichspannungen
(= V) und Wechselspannungen (V) versehen. Die obere
Skala 10 zeigt
den Widerstandswert Ohm an, die benachbarte Skala 9 den zugehörigen Wert Mega-Ohm
x cm, der aufgrund der Elektrodengestaltung an der Meßsonde im bestimmten Verhältnis
zum Widerstandswert der Skala 10 steht. Mit 11 ist ein Testknopf und mit 12 ein
Einstellrad für ein Potentiometer bezeichnet.
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Vor Beginn einer Messung ist zunächst der Einsteller 6 auf die Marke
mit dem möglicherweise in Betracht kommenden Einstellbereich x 1, x 100 x 1 K oder
x 10 K einzustellen, Dann wird durch Drücken des Testknopfes 11 festgestellt, ob
der Zeiger 7 sich auf die Nullmarke am rechten Ende der Skala einspielt. Steht er
links dieser Marke, kann durch das Einstellrad 12 nachgeregelt werden, steht er
rechts, ist die Batterie auszuwechseln. Der bei der anschließenden Messung ermittelte
Wert der Skala 10 ist dann mit dem Faktor der jeweils eingestellten Marke zu multiplizieren,
um den effektiven Widerstandswert zu erhalten.
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Zum Ertasten des Widerstandswertes dient die Meßsonde 2 mit einem
als Hohlkörper zur Führung des Kabels 3 ausgebildeten Sondengriffes 13, der am Kabelende
eine kegelförmige Verjüngung 14 und am Kopfende eine Endscheibe 16 mit einem Ringflansch
17 aufweist. In diesen Ringflansch ist eingepaßt und eingeklebt der Rand eines topfförmigen
Sondenkopfes 18, wodurch ein ringsum geschlossener Hohlraum 19 gebildet wird.
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Der massive Boden des Sondenkopfes 18 trägt axial frei vorragende
Elektroden 21, 22, 23. Diese Elektroden haben die Form von Rechteckplatten aus hochleitfähigem
Metall wie Kupfer oder Messing und sind mit einer Hartchromschicht versehen, Mit
ihrem Fußteil sitzt jede Elektrode fest im Boden des Sondenkopfes eingelassen.
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Dies kann durch Umspritzen oder dgl., aber auch durch Einsetzen nach
mechanischer Ausarbeitung erreicht werden.
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In den Fußteil einer jeden Elektrode ist eine Kontaktschraube 20 eingeschraubt,
die auch zur Befestigung dienen kann und durch den Boden in den Hohlraum 19 ragt.
Die Schrauben 20 dienen dabei als Kontaktstifte, über welche einmal die Elektroden
21 und 23 an eine erste Ader 24 und die Elektroden 22 an eine zweite Ader 25 des
Kabels 3 angeschlossen sind. Die beAspielsweise negative Spannung führenden Elektroden
22 stehen somit zwischen den etwa
positive Spannung fahrenden Elektroden
21 und 23. Die fünf als ebene Platten ausgebildeten Elektroden bilden also vier
Meßspalte 26. Eie Spaltweite h beträgt dabei ca. 3 mmX die Dicke d der Elektroden
ca. 2,5 mm und ihre Länge 40 mm. Die Breite der Elektroden ändert sich jedech zwischen
b21 = 32 mm für die Elektrod 21 und b23 = 19 mm für die Elektroden 23. Sie passen
sich damit in einen Hüllkreis ein, der zentrisch zum Umfang des Sondenkopfes 18
liegt, Wenigstens der Sondenkopf, in aller Regel auch der Sondengriff 13 bestehen
aus einem elektrisch isolierendem Duroplast, der gegenüber der zu ertastenden Flüssigkeit
widerstandsfähig ist. Es sind auch die Elektroden einerseits weitgehend starr im
Sondenkopf eingespannt und zum anderen zuverlässig gegenüber diesem abgodichtet,
soclat sich keine Ritzen oder dgl. ergeben, in welchen sicn Restbestandteile der
Flilssigkeit halten können.
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Die breite b der schmalsten Elektroden 23 ist annähernd halb so 23
grcß wie ihre wirksame Länge 1. Aufgrund der großen Plattendicke und der festen
Einspannkraft kann daher bei annähernd normaler Handhabung davon ausgegangen werden,
daß alle Elektroden noch nach langer Betriebszeit in ihrer Einspannstellung verbleiben,
die Weite w zwischen ihnen also in allen Spalten auf ganzer Breite und Länge konstant
bleibt, was die angestrebte genaue Messung ermöglicht. Ebenso läßt sich die Sonde
leicht reinigen. Es genügt in n ler Regel, sie nach Gebrauch in ein geeignetes Lösungsmittelbad
einzutauchen und nach kurzer Einwirkungszeit mit Preßluft trocken zu blasen, wcbei
zwischen den parallel liegenden Elektroden alle verbleibenden Reste ausgelöst werden.
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Zum Schutz der Elektroden dient eine zylindrische Schutzhülle 27,
die sich bis zwn Flanscharisatz 17 auf den Sondenkopf 18 aufshieben läßt und in
diesem Bereich vier über Kreuz angeordnete Längsschlitze 28 aufweist, die in kreisförmigen
Durchbrechungen 29 enden welche vor dem Sondenkopf im Bereich der Elektroden legen.
Die SChutzhülle besteht aus elastischem, wiederum elektrisch isolierendem Kunststoff
und sitzt dank der Längsschlitze 28 unter Federkraft haftend auf dem Sondenkopf,
kann also leicht für eine Messung abgezogen und wieder aufgeschoben werden. Im
Prinzip
ist es auch möglich, eine Messung mit aufgeschobener Schutzhüßle durchzuführen,
sofern die Leitfähigkeit von Flüssigkeiten gemessen werden soll, die keine gründliche
nachfolgende Reinigung erfordern, Hierfür ist es von besonderer Bedeutung, daß die
Schutzhülle die Elektroden um ein Mehrfaches der Spaltweite w überragt. Zur Messung
läßt sich die Sonde dann stirnseitig auf den Boden des Gefäßes stellen, ohne die
Elektroden einer Beschädigungsgefahr auszusetzen bzw. den Meßwert zu beeinträchtigen.
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nur iießvorgang mit an die Meßeinheit 1 angeschlossenem Kabel 3 brahcht
man lediglich die Sonde soweit in die zu messende Flüssigkolt einzuführen, daß die
Elektroden 21 bis 23 vollständig einauchen, ei der Spaltweite d = 3 mm und einer
freien Wirkfläche in (le Spalten 26 von insgesamt 40 cm2 ist eine feste Meßstrecke
vorgegeben, Zeigt nn der Zeiger 7 auf der Skala 10 einen sehr großen Wert dicht
am Ende der linken Skala an könnte es zweckmäßig sein, den Einsteller 6 auf die
nächst höhere Marke beispielsweise von x 1 K auf x 10 K umzuschalten. Nach erneuter
Betätigung des Testknopfes 11 und gegebenenfalls Justage über das Einstellrad 12
kann dann bei wiederum eingetauchter Sonde die Messung erfolgen.
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Z.igen sich zieh Differenzen zwischen dem Meßwert und einem vom Hersteller
angegebenen Richtwert, dann ist die Leitfähigkeit der Flüssigkeit durch Zugabe eines
entsprechend mehr oder weniger @eitfähigen Mittels auszugleichen. Die Korrektur
ist nach gründlicher Durchmischung anhand einer erneuten Messung zu überprüfen .rnd
gegebenenfalls der Korrekturvorgang nochmals zu wiederholen.