DE4216412A1 - Temperaturfuehler fuer potentiometrische elektroden und verfahren zu seiner herstellung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Temperaturfühler für potentiome­ trische Elektroden, insbesondere für pH-Einstabmeßketten, gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie Verfahren zu seiner Herstellung. Die Erfindung ist auf alle potentiometri­ schen Elektroden mit Flüssigableitung anwendbar; sie wird jedoch bevorzugt auf pH-Einstabmeßketten angewendet.

Um zu verhindern, daß die Meßgenauigkeit von potentiometri­ schen Elektroden, vor allem von pH-Einstabmeßketten, im Be­ trieb bei unterschiedlichen Temperaturen durch die Temperatu­ rabhängigkeit des Meßsignals beeinträchtigt wird, ist für eine ausreichende meßtechnische Temperaturkompensation zu sorgen. Zu diesem Zweck werden Temperaturfühler vorgesehen, welche eine automatische Temperaturmessung und eine automati­ sche Temperaturkompensation erlauben.

Es ist bekannt, Temperaturfühler zur automatischen Kompensa­ tion des Signals von pH-Einstabmeßketten entweder in den Bezugselektrolytraum oder in die pH-Elektrode selbst einzu­ bauen.

Der Einbau des Temperaturfühlers in den Bezugselektrolytraum hat den Vorteil, daß der Bezugselektrolyt die pH-Elektrode vor elektrostatischen Störwirkungen des Temperaturfühlers, die bei galvanisch getrennter Verstärkung von pH- und Tempe­ ratursignal auftreten können, schützt.

Nachteilig wirkt es sich beim Einbau in den Bezugselektroly­ ten aus, daß die große Entfernung zwischen Temperaturfühler und Glasmembran Temperaturunterschiede zuläßt, die zu Kom­ pensationsfehlern führen können. Dies ist vor allem dann der Fall, wenn die pH-Einstabmeßkette in eine industrielle Armatur eingebaut ist, welche den Glasschaft einkapselt und nur die Glasmembran der Temperatur des Meßmediums aussetzt. Zudem ist die Ansprechzeit eines im Bezugselektrolyten unter­ gebrachten Temperaturfühlers wegen der lokalen Wärmeflüsse unerwünscht lange.

Der Einbau des Temperaturfühlers in die pH-Elektrode bringt den Vorteil der kurzen Ansprechzeit und der korrekten Messung der Temperatur der Glasmembran. Nachteilig wirkt es sich hingegen aus, daß die pH-Elektrode elektrisch gegen den Temperaturfühler abgeschirmt werden muß, wenn die Elektrode störungsfrei an Meßverstärkern mit galvanisch getrennten Eingängen für das PH-Signal und das Temperatursignal betrie­ ben werden soll. Ferner treten bei der Herstellung Schwierig­ keiten durch den elektrisch hochisolierenden Verschluß der pH-Elektrode auf, und zwar vor allem wegen der engen Platzver­ hältnisse und weil nicht nur der Ableitdraht sondern auch der Temperaturfühler durch diesen Verschluß hindurchgeführt werden müssen.

Beim Einbau eines Temperaturfühlers in pH-Einstabmeßketten mit Glasschaft erwachsen vor allem daraus Schwierigkeiten, daß zwei Dimensionen die Randbedingungen für die Konstrukti­ on der Elektrode bilden, und zwar: zum einen hat der vordere Teil der Elektrode einen Durchmesser von 12 mm, während zum anderen die Länge der Elektrode für industrielle Anwendungen oft bis zu 450 mm beträgt. Diese beiden Randbedingungen erschweren den Einbau von Temperaturfühlern, insbesondere eines üblicherweise hierfür verwendeten Dünnschicht-Platinwi­ derstandes, in die pH-Elektrode. Dabei stellen sich insbeson­ dere die folgenden Probleme:

• a) Für den Einbau eines Temperaturfühlers, z. B. eines Dünn­ schicht-Platinwiderstandes, in eine pH-Elektrode herkömmli­ cher Art, ist es notwendig, ein Schutzrohr für den Tempera­ turfühler vorzusehen, in dessen geschlossenem vorderen Ende der Platinwiderstand zu liegen kommt. Wenn dieses Schutz­ rohr sehr lang ist (z. B. 400 mm), wie es bei für die industrielle Anwendung bestimmten Elektroden häufig der Fall ist, bereitet das Einfüllen einer wärmeleitenden Substanz, die den Temperaturfühler umgeben muß, um kurze Ansprechzeiten zu gewährleisten, große Schwierigkeiten. Um ein leichtes Einfüllen zu ermöglichen, muß das Schutzrohr aus zwei Teilen, und zwar einem kurzen, leicht füllbaren Vorderteil und einem Verlängerungsteil bestehen. Das Zusam­ menfügen der Einzelteile und die damit verbundenen Umstände mit den Drahtableitungen des Temperaturfühlers machen die Herstellung einer solchen Konstruktion kompliziert und teuer.
• b) Beim Aufbau einer Elektrode mit einem Temperaturfühler, z. B. einem Dünnschicht-Platinwiderstand, aus konzentrischen Glasrohren für - in Richtung von innen nach außen - Schutzrohr für den Temperaturfühler, pH-Elektrode und Bezugselektrode wird der Spalt zwischen dem Glaselektroden­ rohr und dem Schutzrohr für den Temperaturfühler sehr eng, insbesondere dann, wenn in der Bezugselektrode ein Bezugs­ element mit einem Vorrat an Silberchlorid unterzubringen ist. Es ist dann sehr schwierig, mit herkömmlicher Glasver­ arbeitungs- oder Klebtechnik einen elektrisch hochisolie­ renden Verschluß der pH-Elektrode mit der Durchführung eines Ableitdrahtes herzustellen.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, die meßtechnischen Vortei­ le, die durch den Einbau eines Temperaturfühlers in eine pH- Elektrode zu erreichen sind, zu nützen und ein zur Temperatur­ messung geeignetes Element zu schaffen, dessen Platzbedarf gering ist, das ohne Schwierigkeiten und großen Arbeits- und Zeitaufwand in eine pH-Elektrode eingesetzt werden kann, unab­ hängig davon, ob es sich dabei um eine Elektrode mit großer Längenausdehnung oder um eine relativ kurze Elektrode handelt, und dessen Herstellung einfach und ohne großen Zeit- und Kostenaufwand möglich ist. Dabei sollen die im Vorhergehenden beschriebenen Nachteile, insbesondere die Schwierigkeiten beim Einbau infolge der erwähnten geometrischen Randbedingungen, vermieden werden.

Die gestellte Aufgabe wird mittels des im kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 definierten Temperaturfühlers gelöst.

Dieser Temperaturfühler stellt eine einfach zu handhabende Einrichtung dar, in der zwei herkömmliche Teile, nämlich der als Temperaturmesser dienende Meßwiderstand und der Ableit­ draht der pH-Elektrode, vereinigt sind, derart daß der Ableit­ draht der pH-Elektrode in den Temperaturfühler integriert ist. Das als erfindungswesentlich betrachtete Prinzip der Integrati­ on des Ableitdrahtes in den Temperaturfühler wird mit besonde­ rem Vorteil auf pH-Einstabmeßketten angewandt; es läßt sich jedoch auf alle potentiometrischen Elektroden mit Flüssigablei­ tung anwenden.

Besondere Ausbildungen des Temperaturfühlers der eingangs erwähnten Art sind in den Ansprüchen 2 bis 9 umschrieben.

Eine besonders vorteilhafte Ausbildung des Temperaturfühlers ist in Anspruch 2 definiert. Bei dieser bilden der Meßwiderstand und der Ableitdraht der pH-Elektrode zusammen mit dem sie umgebenden Schutzrohr und der Einkapselung eine Einheit, die als solche lagerfähig ist und im Bedarfsfall ohne Schwierigkei­ ten in die pH-Elektrode einer Einstabmeßkette eingebracht werden kann. Dieser Temperaturfühler ist insbesondere für die Verwendung im Labor geeignet, kann jedoch auch für zahlreiche industrielle Zwecke eingesetzt werden.

Für zahlreiche industrielle Anwendungen, insbesondere bei der Verwendung bestimmter Verstärkertypen, ist ein mit einer elek­ trischen Abschirmung ausgestatteter Temperaturfühler entspre­ chend Anspruch 3 bevorzugt, wobei die in den Ansprüchen 4 und 5 umschriebenen Ausbildungen besondere Vorteile bieten.

Bei der Ausbildung nach Anspruch 4 bilden das Abschirmrohr mit der aufgeschobenen Abschirmhülse, der Meßwiderstand und der Ableitdraht der pH-Elektrode zusammen mit dem Schutzrohr und der Einkapselung eine Einheit, die wie die zuvor beschriebene als solche aufbewahrt und im Bedarfsfall leicht und ohne Schwierigkeiten in eine pH-Elektrode eingesetzt werden kann.

Bei der Ausbildung nach Anspruch 5 bilden das dreiaderige Kabel, bestehend aus zwei abgeschirmten Drähten als Drahtzufüh­ rungen für den Meßwiderstand und einem dritten, außerhalb der Abschirmung liegenden Draht als Ableitdraht der pH-Elektrode zusammen mit dem Meßwiderstand, der aufgeschobenen Abschirm­ hülse und der Einkapselung eine Einheit, die wie die zuvor beschriebene als solche aufbewahrt und im Bedarfsfall leicht und ohne Schwierigkeiten in eine pH-Elektrode eingesetzt werden kann.

Da außerdem bei beiden Ausbildungen zwischen der Abschirmhülse und dem Abschirmrohr bzw. -geflecht nur eine minimale Kontakt­ fläche vorhanden ist, die durch einige wenige Führungsnocken oder Führungsrippen, wie sie sowohl zur Zentrierung der Ab­ schirmhülse wie auch zur Sicherung des elektrischen Kontaktes erforderlich sind, gebildet wird, ist der Wärmetransport in der Abschirmung in axialer Richtung minimal. Außerdem ist die Abschirmung unmittelbar oberhalb des Meßwiderstandes durch einen Luftspalt zwischen dem Abschirmrohr und dem es umgebenden Teil der Abschirmhülse, die nur über die Führungsnocken mit dem Abschirmrohr in Kontakt steht, geteilt. Dieser Luftspalt be­ wirkt, daß der Wärmefluß von der Meßspitze zum entgegenge­ setzten Teil des Temperaturfühlers und in der Gegenrichtung unterbrochen ist.

Die Ausbildungen nach den Ansprüchen 6 und 7 ermöglichen den Einsatz herkömmlicher und leicht verfügbarer Bauteile.

Die Ausbildungen nach den Ansprüchen 8 und 9 erlauben einer­ seits eine Minimierung des axialen Wärmeflusses in der Abschir­ mung und gewährleisten andererseits einen raschen Wärmeaus­ tausch im Bereich des Meßwiderstandes. Dabei ist die Ausbil­ dung gemäß Anspruch 9 besonders vorteilhaft.

Die Herstellung des Temperaturfühlers erfolgt mittels des im Patentanspruch 10 definierten Verfahrens. Dieses Verfahren zeichnet sich durch seine Einfachheit aus, da den bekannten Verfahren anhaftende Nachteile vermieden werden. Dabei kann ein einteiliges Schutzrohr verwendet werden, so daß das kompli­ zierte Zusammensetzen des Schutzrohres aus zwei Teilen, einem langen, offenen Teil und einem kürzeren, geschlossenen Teil, entfällt. Da bei dem beschriebenen Aufbau des Temperaturfühlers ein einziges Teil den Verschluß des Vorderendes des Schutzroh­ res, die wärmeleitende Einkapselung des Temperaturfühlers und die elektrisch hochisolierende Durchführung des Ableitdrahtes ins Schutzrohr bildet, entfallen die Verwendung einer wärmelei­ tenden Substanz sowie eine separate, schwierig herzustellende Durchführung des Ableitdrahtes aus der pH-Elektrode. Außerdem kann die Herstellung des Verschlusses des der Meßspitze zuge­ wandten Endes des Schutzrohres, der Einkapselung des Meßwider­ standes und der abdichtenden Durchführung des Ableitdrahtes der pH-Elektrode in einem Arbeitsgang bewerkstelligt werden. Die bevorzugten Verfahren für diesen Arbeitsgang bestehen in einer Tauchbeschichtung oder dem Vergießen mit einem Epoxidkleber gemäß Anspruch 11.

Mittels der Ausgestaltung der Verfahren gemäß den Ansprüchen 12 oder 14 kann ein mit einer elektrischen Abschirmung versehe­ ner Temperaturfühler auf einfache Weise und ohne großen Ko­ sten- und Arbeitsaufwand hergestellt werden, wobei die Ausge­ staltung des Verfahrens gemäß den Ansprüchen 13 und 15 eine besonders einfache Fertigstellung des Temperaturfühlers er­ laubt.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnungen, welche bevorzugte Ausführungsbeispiele darstellen, beschrieben; dabei zeigen:

Fig. 1 einen Temperaturfühler mit integrier­ tem Ableitdraht im Schnitt;

Fig. 2 einen Temperaturfühler mit integrier­ tem Ableitdraht und einer elektrischen Abschirmung im Schnitt;

Fig. 3 einen aus einem dreiaderigen Kabel hergestellten Temperaturfühler mit integrierter Abschirmung und inte­ griertem Ableitdraht im Schnitt.

Fig. 1 zeigt einen Temperaturfühler 2, ohne elektrische Ab­ schirmung, mit einem Schutzrohr 4, das mit einer Öffnung 6 ausgestattet ist. In diesem Schutzrohr sind ein Meßwiderstand 8 mit Drahtzuführungen 10 und ein Ableitdraht 12 einer pH- Elektrode untergebracht. Dabei ist der Meßwiderstand 8 so an­ geordnet, daß er vom Schutzrohr 4 nur teilweise eingeschlossen ist und sein als Meßspitze 14 ausgebildeter Teil durch die Öffnung 6 austritt. Der Ableitdraht 12 ist unmittelbar nach dem Austritt aus der Öffnung 6 zurückgebogen. Die Meßspitze 14 ist von einer Einkapselung 16 aus einem elektrisch hochiso­ lierenden Kunststoff umgeben, wobei sich die Einkapselung (16) außerdem über einen der Öffnung 6 benachbarten Bereich 18 des Schutzrohres 4 erstreckt und dabei eine Durchführung 20 für den Ableitdraht 12 bildet. Außerhalb der Durchführung 20 ist der zurückgebogene Teil des Ableitdrahtes 12, zumindest in seinem potentialbestimmenden Bereich 22, unbedeckt.

Bei der Herstellung des beschriebenen Temperaturfühlers geht man so vor, daß man von unten, d. h. ausgehend von der Öffnung 6, die Drahtzuführungen 10 und einen Teil des Meßwiderstandes 8 zusammen mit dem Ableitdraht 12 in das Schutzrohr 4, das vorzugsweise aus Glas oder Kunststoff besteht, einschiebt, derart daß der als Meßspitze 14 ausgebildete Teil des Meßwiderstandes 8 aus der Öffnung 6 herausragt. Der Ableitdraht 12 wird unmittelbar nach seinem Austritt aus der Öffnung 6 zu­ rückgebogen. Anschließend wird diese Anordnung mit der Einkap­ selung 16 versehen, was vorzugsweise mittels eines Tauch- oder Gießverfahrens geschieht. Dabei wird gleichzeitig die Durch­ führung 20 für den Ableitdraht 12 gebildet. Die Eintauchtiefe bei der Herstellung der Einkapselung 16 wird so bemessen, daß der potentialbestimmende Bereich 22 des Ableitdrahtes 12 unbe­ deckt bleibt. Dieses Verfahren zeichnet sich durch seine Ein­ fachheit aus, da es die Verwendung eines einteiligen Schutzroh­ res gestattet, so daß sämtliche aus der Verwendung von aus zwei Teilen zusammenzusetzenden Schutzrohren resultierenden Probleme entfallen. Der so hergestellte Temperaturfühler zeich­ net sich dadurch aus, daß die Vereinigung von Temperaturfühler und darin geschütztem Ableitdraht ein handliches Zwischenpro­ dukt ergibt und daß dieses auf eine einfache Art in eine pH- Elektrode eingesetzt werden kann.

Fig. 2 zeigt einen mit einer elektrischen Abschirmung versehenen Temperaturfühler 30, bei dem in einem Abschirmrohr 32, beispielsweise aus Stahl, mit einer Öffnung 34 Drahtzuführungen 36 eines Meßwiderstandes 38 untergebracht sind. Außerhalb des Abschirmrohres 32 ist ein isolierter Ableitdraht 40 angeordnet, der sich parallel zum Abschirmrohr 32 erstreckt. Das Abschirmrohr 32 weist in Richtung der Öffnung 34 eine Erweiterung 42 auf, wobei das Abschirmrohr am Übergang zum erweiterten Bereich eine schulterförmige Auswölbung 44 zeigt. Das Abschirmrohr 32 und der Ableitdraht 40 sind von einem Schutzrohr 46, beispielsweise aus Glas oder Kunststoff, mit einer Öffnung 48 umgeben, wobei das Schutzrohr 46 durch die schulterförmige Auswölbung 44 des Abschirmrohres 32 abgestützt ist. Der Ableitdraht 40 ist unmittelbar nach dem Austritt aus der Öffnung 48 zurückgebogen und am zurückgebogenen Teil abisoliert und chloriert. Auf den unteren, der Öffnung 34 benachbarten Endbereich der Erweiterung 42 des Abschirmrohres 32 ist eine Abschirmhülse 50, beispielsweise aus Aluminium, die mit einer wärmeleitenden Substanz 52 gefüllt und mittels Führungsnocken 54 zentriert ist, aufgesteckt. Da die Abschirmhülse 50 nur über die Führungsnocken 54 mit dem Abschirmrohr 32 in Verbindung stehen, existiert ein Luftspalt 56 zwischen dem Abschirmrohr 32 und der Abschirmhülse 50, so daß der axiale Wärmefluß zwischen dem im Bereich der Meßspitze 58 liegenden Teil und dem von der Meßspitze 58 abgewandten, im rückwärtigen Teil 60 der Elektrode liegenden, aus Abschirmrohr 32 und Abschirmhülse 50 gebildeten Abschirmung unterbrochen ist. Durch die Wahl der für das Abschirmrohr 32 und die Abschirmhülse 50 verwendeten Materialien (Stahl : Aluminium, deren Wärmeleitfähigekeit im Verhältnis 1 : 10 steht) wird eine weitere Minimierung des axialen Wärmeflusses in der Abschirmung erreicht. Die Führungsnocken 54 bilden gleichzeitig einen elektrischen Kon­ takt zwischen dem Abschirmrohr 32 und der Abschirmhülse 50. Die Abschirmhülse 50, der aus der Öffnung 48 des Schutzrohres 46 herausragende Teil des Abschirmrohres 32 und der der Öffnung 48 unmittelbar benachbarte Bereich des Schutzrohres und ein Teil des Ableitdrahtes 40 sind von einer Einkapselung 62 umge­ ben, die gleichzeitig eine abgedichtete Durchführung 64 für den Ableitsdraht 40 bildet.

Bei der Herstellung des Temperaturfühlers der beschriebenen Art geht man so vor, daß man die Drahtzuführungen 36 des Meßwiderstandes 38 von unten, d. h. durch die Öffnung 34, in das Ab­ schirmrohr 32 einführt, was ohne Schwierigkeiten zu bewerkstel­ ligen ist, da die Erweiterung 42 wie ein Trichter wirkt. Danach wird das Abschirmrohr 32 zusammen mit dem Ableitdraht 40 in das Schutzrohr 46 eingeführt und der Ableitdraht 40 unmittelbar nach dem Austritt aus der Öffnung 48 des Schutzrohres 46 zu­ rückgebogen. Dabei wird das Schutzrohr 46 im Bereich der Öff­ nung 48 durch die schulterförmige Auswölbung 44 des Abschirm­ rohres 32 abgestützt. Anschließend wird die Abschirmhülse 50 mit einer wärmeleitenden Substanz 52 gefüllt, in die der Meßwiderstand 38 eingebettet wird, und von unten auf die Erweite­ rung 42 aufgeschoben und mittels der Führungsnocken 54 zen­ triert. Abschließend werden die Abschirmhülse 50, der aus der Öffnung 48 des Schutzrohres 46 herausragende Teil des Ab­ schirmrohres 32 und der der Öffnung 48 benachbarte Bereich in einem Arbeitsgang mit einer Einkapselung 62 aus einem hochiso­ lierenden, wärmeleitenden Kunststoff, z. B. einem Epoxidkleber, versehen, was vorzugsweise mittels eines Tauch- oder Gießver­ fahrens geschieht. Das beschriebene Verfahren zeichnet sich durch seine Einfachheit und problemlose Durchführung aus und liefert einen Temperaturfühler, der lagerfähig ist und im Bedarfsfall ohne Schwierigkeiten in eine pH-Elektrode einge­ setzt werden kann.

Die Funktionsprüfung des beschriebenen Temperaturfühlers mit zweiteiliger Abschirmung - aus Abschirmrohr 32 und Abschirmhül­ se 50 - zeigte gegenüber herkömmlichen Temperaturfühlern mit durchgehender metallischer Abschirmung eine um annährend 50% kürzere Ansprechzeit bei einem Temperatursprung von 40°C.

Fig. 3 zeigt einen mit einer elektrischen Abschirmung versehe­ nen Temperaturfühler 70, bei dem Drahtzuführungen 72 zu einem Meßwiderstand 74, eine Abschirmung 76 der Drahtzuführungen 72, die von einer Isolation 78 umgeben sind, und der Ableitdraht einer pH-Elektrode die Bestandteile eines dreiaderigen Kabels 80 bilden. Die Abschirmung 76 umgibt die isolierten Drahtzufüh­ rungen 72 und ist auf ihrer Außenseite von einer Isolation 82 umgeben. Zwischen dieser und der einer äußeren Isolation 84 des Kabels 80 verläuft ein Draht 86, beispielsweise aus Silber, der die Funktion des Ableitdrahtes der pH-Elektrode übernimmt. Die Drahtzuführungen 72 sind in ihrem Endbereich abisoliert und bilden abisolierte, wenige Millimeter über das Ende des Kabels 80 herausragende Drahtenden 88, an die der Meßwiderstand 74 angeschlossen ist. Dahinter ist die Abschirmung 76 über eine kurze Strecke freigelegt, auf der eine mit einer wärmeleitenden Substanz 90 gefüllte Abschirmhülse 92, beispielsweise aus Aluminium, die den Meßwiderstand 74 umgibt, mit ihren Füh­ rungsrippen 94 aufliegt. Sie berührt dabei das Ende der Isola­ tion 82 der Abschirmung 76. Da die Abschirmhülse 92 nur über die Führungsrippen 94 mit der Abschirmung 76 in Verbindung steht, ergeben sich die gleichen Vorteile wie beim Ausführungs­ beispiel nach Fig. 2. Die äußere Isolation 84 des Kabels 80 endet wenige Millimeter hinter dem Ende der Isolation 82 der Abschirmung 76. Der aus dem Zwischenraum dieser Isolationen austretende Silberdraht 86 ist unmittelbar nach dem Austritt zurückgebogen und auf seinem potentialbestimmenden Teil 96 chloriert und mit einem Überzug 98 aus Silberchlorid versehen, so daß er in diesem Bereich die Funktion des Ableitdrahtes der pH-Elektrode übernehmen kann. Die Abschirmhülse 92, der frei­ liegende Bereich der Isolation 82 der Abschirmung 76 und das Ende der äußeren Isolation 84 des Kabels 80 sind von einer Einkapselung 100 umgeben, die gleichzeitig eine abdichtende Durchführung 102 für den als Ableitdraht dienenden Silberdraht 86 bildet.

Bei der Herstellung des beschriebenen Meßfühlers geht man so vor, daß man vom Ende eines dreiaderigen Kabels 80 die äußere Isolation 84 entfernt, den als Ableitdraht dienenden Silber­ draht 86 in seinem potentialbestimmenden Bereich 96 galvanisch chloriert, mit einem Schmelzüberzug 98 aus Silberchlorid ver­ sieht und zurückbiegt, die Isolation 82 von der Abschirmung 76 und die Isolation 78 der zum Meßwiderstand 74 führenden Draht­ zuführungen 72 entfernt, um letztere an den Meßwiderstand 74 anzuschließen. Die Abschirmhülse 92 wird mit der wärmeleiten­ den Substanz 90 gefüllt und danach über den Meßwiderstand 74 bis zum Ende der Isolation 82 der Abschirmung 76 aufgeschoben, derart, daß ihre Führungsrippen 94 auf der Abschirmung 76 zu liegen kommen. Anschließend umgibt man die Abschirmhülse 92, den freiliegenden Bereich der Isolation 82 der Abschirmung 76 und den Bereich des Endes der äußeren Isolation 84 des Kabels 80 mit der Einkapselung 100 aus einem elektrisch hochisolieren­ den Kunststoff, derart, daß gleichzeitig die abdichtende Durchführung 102 für den als Ableitdraht 78 dienenden Silber­ draht 86 geschaffen wird. Als bevorzugte Arbeitsweise für die Herstellung der Einkapselung empfiehlt sich ein Pulverbeschich­ tungsverfahren.

Bezugszeichenliste

  2 Temperaturfühler ohne Abschirmung
  4 Schutzrohr
  6 Öffnung des Schutzrohres
  8 Meßwiderstand
 10 Drahtzuführungen für Meßwiderstand
 12 Ableitdraht einer pH-Elektrode
 14 Meßspitze
 16 Einkapselung
 18 der Öffnung 6 benachbarter Bereich des Schutzrohres 4
 20 Durchführung für Ableitdraht 12
 22 potentialbestimmender Bereich des Ableitdrahtes 12
 30 Temperaturfühler mit Abschirmung
 32 Abschirmrohr
 34 Öffnung des Abschirmrohres 32
 36 Drahtzuführungen
 38 Meßwiderstand
 40 Ableitdraht einer pH-Elektrode
 42 Erweiterung des Abschirmrohres 32
 44 schulterförmige Auswölbung
 46 Schutzrohr
 48 Öffnung des Schutzrohres 46
 50 Abschirmhülse
 52 wärmeleitende Substanz
 54 Führungsnocken
 56 Luftspalt
 58 Meßspitze
 60 rückwärtiger Teil des Temperaturfühlers
 62 Einkapselung
 64 Durchführung für Ableitdraht 40
 70 Temperaturfühler
 72 Drahtzuführungen zu Meßwiderstand
 74 Meßwiderstand
 76 Abschirmung
 78 Isolation der Drahtzuführungen 72
 80 dreiadriges Kabel
 82 Isolation der Abschirmung 76
 84 äußere Isolation des Kabels 80
 86 Draht, z. B. aus Silber
 88 Drahtenden
 90 wärmeleitende Substanz
 92 Abschirmhülse
 94 Führungsrippen
 96 potentialbestimmender Teil des Silberdrahtes
 98 Überzug aus Silberchlorid
100 Einkapselung
102 Durchführung für Ableitdraht

Claims (15)

1. Temperaturfühler für potentiometrische Elektroden, insbe­ sondere Einstabmeßketten, dadurch gekennzeichnet, daß ein für die Temperaturmessung ausgebildeter, mit Drahtzuführun­ gen (10) versehener Meßwiderstand (8) und ein Ableitdraht (12) einer, Teil der Einstabmeßkette bildenden Meßelektrode eine Einheit bilden.

2. Temperaturfühler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßwiderstand (8) und der Ableitdraht (12) in einem einteiligen und an einem Ende eine Öffnung (6) aufweisenden Schutzrohr (4) untergebracht sind, daß ein Teil des Meßwiderstandes (8) zusammen mit dem Ableitdraht (12) durch die Öffnung (6) aus dem Schutzrohr (4) austritt und als Meßspitze (14) ausgebildet ist, daß der Ableit­ draht (12) unmittelbar nach dem Austritt aus der Öffnung (6) zurückgebogen ist und daß das Schutzrohr (4) in dem der Öffnung (6) benachbarten Bereich und der die Meßspitze (14) bildende Teil des Meßwiderstandes (8) von einer Einkapselung (16) aus einem elektrisch hochisolierenden Material umgeben sind, wobei die Einkapselung (16) gleich­ zeitig eine Durchführung (20) für den Ableitdraht (12) bildet, derart, daß ein Teil des zurückgebogenen Ableit­ drahtes (12), mindestens jedoch sein potentialbestimmender Teil (22) aus der Einkapselung (16) herausragt.

3. Temperaturfühler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß er mit einer elektrischen Abschirmung verse­ hen ist.

4. Temperaturfühler nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß er ein Abschirmrohr (32) aufweist, welches die Draht­ zuführungen (36) eines Meßwiderstandes (38) umgibt und sich innerhalb eines Schutzrohres (46) parallel zu einem Ableitdraht (40) einer pH-Elektrode erstreckt, derart, daß das Abschirmrohr (32), der Meßwiderstand (38) und der Ableitdraht (40) eine Einheit bilden, daß das Abschirmrohr (32) in seinem unteren, außerhalb des Schutzrohres (46) gelegenen Teil einen erweiterten Bereich (42) mit einer schulterförmigen Auswölbung 44, aufweist, auf der das Schutzrohr (46) aufliegt und dessen unteres Ende mit einer Öffnung (34) versehen ist, durch die der Meßwiderstand (38) herausragt, daß eine auf den die Öffnung (34) umge­ benden Bereich des Abschirmrohres (32) eine Abschirmhülse (50) aufgesteckt und mittels Führungsnocken (54) zentriert ist, wobei die Abschirmhülse (50) den als Meßspitze (58) ausgebildeten Teil des Meßwiderstandes (38) umgibt, daß der von der Abschirmhülse (50) umgebene Innenraum mit einer wärmeleitenden Substanz (52) gefüllt ist, und daß die Abschirmhülse (50) und der aus dem Schutzrohr (46) heraus­ ragende Teil des Abschirmrohres (32) in eine Einkapselung (62) aus elektrisch hochisolierendem, wärmeleitendem Mate­ rial eingeschlossen sind, wobei die Einkapselung (62) eine abdichtende Durchführung (64) für den Ableitdraht (40) einschließt.

5. Temperaturfühler nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Schutzrohr (4, 46) aus Glas oder Kunststoff gebildet ist.

6. Temperaturfühler nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Drahtzuführungen (72) zum Meßwiderstand (74), ein den Ableitdraht einer Meßelektrode bildender Draht (86), z. B. aus Silber, und die elektrische Abschirmung (76) Teil eines dreiaderigen Kabels (80) sind, wobei die mit einer Isolation (78) versehenen Drahtzuführungen (72) zum Meßwiderstand (74) von der durch ein Drahtgeflecht oder ein Rohr gebildeten Abschirmung (76) umgeben sind, welche ihrerseits von dem den Ableitdraht der Meßelektrode bildenden Draht (86) durch eine Isolation (82) getrennt ist und zusammen mit dem Draht (86) in einer äußeren Isolation (84) verläuft, daß der Meßwiderstand (74) an den wenig aus dem Ende des Kabels (80) herausragenden Drahtzuführungen (72) ange­ schlossen ist, daß eine den Meßwiderstand (74) umgebende, mit einer wärmeleitenden Substanz (90) gefüllte Abschirm­ hülse (92) mit Führungsrippen (94) auf der die Drahtzufüh­ rungen (72) umgebenden Abschirmung (76) zentriert ist, und daß der als Ableitdraht der Meßelektrode dienende Draht (86) des Kabels (80) unmittelbar nach seinem Austritt aus der äußeren Isolation (84) zurückgebogen ist und sein zurückgebogener, abisolierter, potentialbestimmender Teil (96) aus einer das Ende der äußeren Isolation (84) und die Abschirmhülse (92) umgebenden hochisolierenden, wärmelei­ tenden Einkapselung (100) herausragt, die ihrerseits eine abgedichtete Durchführung (102) für den Draht (86) bildet.

7. Temperaturfühler nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßwiderstand (8, 38, 74) ein Dünnschicht-Platinwiderstand ist.

8. Temperaturfühler nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Abschirmrohr (32) oder die Ab­ schirmung (76) und die Abschirmhülse (50, 92) aus elek­ trisch leitenden Materialien bestehen, wobei das Material, aus dem das Abschirmrohr (32) oder die Abschirmung (76) gebildet ist und dasjenige aus dem die Abschirmhülse (50, 92) besteht, unterschiedliche Wärmeleitfähigkeiten aufwei­ sen.

9. Temperaturfühler nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschirmhülse (50, 92) und das Abschirmrohr (32) oder die Abschirmung (76) aus Metallen bestehen und daß die Leitfähigkeit des die Abschirmhülse (50, 92) bildenden Metalls annähernd 10-mal so groß ist wie diejenige des Metalls, aus dem das Abschirmrohr (32) oder die Abschirmung (76) gebildet ist.

10. Verfahren zur Herstellung eines Temperaturfühlers nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man als Schutzrohr (4) ein einteiliges offenes Glas- oder Kunst­ stoffrohr verwendet, in dieses ausgehend von der Öffnung (6) die Drahtzuführungen (10) des Meßwiderstandes (8) und den Ableitdraht (12) der Meßelektrode einführt, derart, daß der als Meßspitze (14) ausgebildete Teil des Meßwiderstandes (8) außerhalb der Öffnung (6) verbleibt, daß man den aus der Öffnung (6) herausragenden Teil des Ab­ leitdrahtes (12) unmittelbar nach dem Austritt aus der Öffnung (6) zurückbiegt und daß man anschließend den der Öffnung benachbarten Bereich (18) des Schutzrohres (4) und den die Meßspitze (14) bildenden Teil des Meßwiderstandes (8) mit einer Einkapselung (16) aus einem elektrisch hoch­ isolierenden Kunststoff versieht und dabei gleichzeitig eine abdichtende Durchführung (20) für den Ableitdraht (12) bildet, wobei mindestens der potentialbestimmende Teil (22) des zurückgebogenen Ableitdrahtes (12) freigehalten wird.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß man die Einkapselung (16) aus elektrisch hochisolierendem Kunststoff mittels eines Tauch- oder Gießverfahrens her­ stellt.

12. Verfahren zur Herstellung eines Temperaturfühlers nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß man die Drahtzuführungen (36) des Meßwiderstandes (38) in ein Abschirmrohr (32) aus Metall einführt bis der Meßwiderstand (38) auf dem die Öffnung (34) bildenden Rand des Ab­ schirmrohres (32) aufsteht, daß man das Abschirmrohr (32), dessen unterer Teil einen erweiterten Bereich (42) aufweist, zusammen mit dem Ableitdraht (40) der pH-Elek­ trode nach dem Verfahren gemäß Anspruch 9 in ein Schutz­ rohr (46) einführt, derart, daß der die Öffnung (48) bildende Rand des Schutzrohres (46) sich auf die schulter­ förmige Auswölbung (44) beim Übergang zum erweiterten Bereich (42) des Abschirmrohres (32) abstützt, den Ableit­ draht (40) unmittelbar nach seinem Austritt aus der Öff­ nung (48) zurückbiegt, daß man auf den erweiterten Bereich (42) des Abschirmrohres (32) eine mit Führungsnocken (54) versehene Abschirmhülse (50) aus einem Metall, dessen Wärmeleitfähigkeit von derjenigen des Metalls aus dem das Abschirmrohr (32) besteht, verschieden ist, aufschiebt, wobei man die Abschirmhülse (50), welche den die Meßspitze (58) bildenden Bereich des Meßwiderstandes (38) einschließt, vor dem Aufschieben auf das Abschirmrohr (32) mit einer wärmeleitenden Substanz (52) füllt und daß man anschließend die Abschirmhülse (50) und den aus der Öff­ nung (48) des Schutzrohres (46) herausragenden Teil des Abschirmrohres (32) sowie den der Öffnung (48) benachbar­ ten Bereich des Schutzrohres (46) mit einer Einkapselung (62) aus einem elektrisch hochisolierenden, wärmeleitenden Kunststoff versieht, derart, daß gleichzeitig eine abge­ dichtete Durchführung (64) für den Ableitdraht (40) ge­ schaffen wird.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß man die Einkapselung (62) mittels eines Tauch- oder Gieß­ verfahrens herstellt.

14. Verfahren zur Herstellung eines Temperaturfühlers nach Anspruch 3 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß man vom Ende eines dreiaderigen Kabels (80) die äußere Isolation (84) entfernt, den als Ableitdraht dienenden, freigelegten Silberdraht (86) in seinem potentialbestimmenden Bereich (96) galvanisch chloriert, mit einem Schmelzüberzug (98) aus Silberchlorid versieht und zurückbiegt, die Isolation (82) der Abschirmung (76) und die Isolation (78) der zum Meßwiderstand (74) führenden Drahtzuführungen (72) derart entfernt, daß der Meßwiderstand (74) an die Drahtzufüh­ rungen (72) angeschlossen und die Abschirmhülse (92), nachdem sie mit der wärmeleitenden Substanz (90) gefüllt worden ist, über den Meßwiderstand (74) bis zum Ende der Isolation (82) der Abschirmung (76) aufgeschoben werden kann, derart, daß ihre Führungsrippen (94) auf der Ab­ schirmung (76) zu liegen kommen, und daß man anschließend die Abschirmhülse (92), den freiliegenden Bereich der Isolation (82) der Abschirmung (76) und den Bereich des Endes der äußeren Isolation (84) des Kabels (80) mit einer Einkapselung (100) aus einem elektrisch hochisolierenden Kunststoff umgibt, derart, daß gleichzeitig eine abdich­ tende Durchführung (102) für den als Ableitdraht dienenden Silberdraht (86) geschaffen wird.

15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß man die Einkapselung (100) mittels eines Pulverbeschich­ tungsverfahrens herstellt.