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Die vorliegende Erfindung betrifft einen
Lösungsmittel-Detektorsensor, der sich zum Feststellen
eines Lecks eines speziellen Lösungsrnittels oder
eine Gruppe von Lösungsmitteln eignet.
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Wassererkennende Sensoren bilden den am weitesten
bekannten Typ von Lösungsmittel-Detektorsensoren,
und bei einem üblicherweise in derartigen Sensoren
verwendeten Aufbau ist ein Paar Leiter, die Teil
einer Detektorschaltung sind, auf einem
isolierenden Substrat angeordnet, so daß die Leiter
freiliegen und voneinander beabstandet sind. In
Wasserdetektor-Sensoren mit einem solchen Aufbau tritt eine
elektrische Änderung in der Detektorschaltung auf,
wenn das Leiterpaar durch Wasser kurzgeschlossen
wird, und dadurch läßt sich ein Wasserleck durch
Erfassen dieser elektrischen Anderung feststellen.
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Aus dem zum Stand der Technik gehörenden Dokument
DE-A- 3 535 918 ist ein Sensor für
Leckerfassungszwecke bekannt, welches ein Koaxialkabel und ein
unbedecktes Kabel aufweist, die parallel
zueinander angeordnet sind. Beide Kabel befinden sich in
Isolierumhüllungen, die mit Öffnungen versehen
sind, so daß das unbedeckte Kabel und ein
Außenleiter des Koaxialkabels teilweise zu der
Umgebungsatmosphäre freiliegen.
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Der Mittelleiter des Koaxialkabels wird dazu
verwendet, jegliches leitendes Leckfluid,
beispielsweise Wasser, und dessen Ort mit Hilfe einer
Widerstandsmessung festzustellen.
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Es gibt allerdings Falle, in denen es erwünscht
ist, andere Lösungsmittel festzustellen, z.B.
ausschließlich
Methyläthylketon (im folgenden als MEK
bezeichnet). Folglich wurden
Wasser-Detektorsensoren der oben beschriebenen Art eingesetzt, um
solche anderen Lösungsmittel festzustellen, da die
meisten dieser Lösungsmittel jedoch im allgemeinen
eine geringere elektrische Leitfähigkeit besitzen
als Wasser, müssen die Wassersensoren modifiziert
werden, um ihre Empfindlichkeit zu erhöhen. In
diesem Fall ist der Sensor immer noch grundsätzlich
ein Wasser-Detektorsensor, und wenn er zum
Feststellen eines anderen Lösungsmittels eingesetzt
wird, z. B. dann, wenn der Sensor zum Überwachen
eines Lösungsmittellecks in einer chemischen Anlage
oder dergleichen eingesetzt wird, wird
möglicherweise das Leiterpaar in dem Sensor auch dann
kurzgeschlossen, wenn kein Lösungsmittelleck vorhanden
ist, und zwar als Ergebnis der Benetzung durch
Regen oder anderweitiges Wasser. Somit läßt sich
eine genaue Überwachung eines Lösungsmittellecks
mit einem solchen Sensor nicht gewährleisten.
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Außerdem gibt es Beschränkungen dahingehend, wie
weit die Empfindlichkeit der
Wasser-Detektorsensoren erhöht werden kann, und es ist schwierig, eine
Erfassungsempfindlichkeit zu erreichen, die für
einen zuverlässigen Lösungsmittel-Detektorsensor
ausreicht.
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Die Patentschrift CA-A- 978 614 zeigt ein
Leckdetektorkabel, welches ein Paar schraubenförmig
verdrehter metallischer elektrischer Leiter verwendet,
von denen jeder Leiter in eine Isolierschicht aus
einem Styren-Butadien-Block-Copolymer eingehüllt
ist. Beide Isolierschichten lassen sich durch eine
dünne Schicht Paraffinwachs abdecken, um eine
Beeinträchtigung der Isolierschichten durch Ozon zu
verhindern. Dieses bekannte Kabel kann dazu
verwendet
werden, Lecks von Petroleumprodukten und
dergleichen Fluiden aus Rohren oder Behältern
festzustellen.
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Das zum Stand der Technik gehörige Dokument
FR-A-2 204 304 beschreibt einen weiteren Aufbau
einer Sonde, die ausschließlich zum Erfassen
organischer Flüssigkeiten, z. B. Mineralölen,
Kohlenwasserstoffen und dergleichen dient, wobei
die Sonde eine wasserabweisende
Oberflächenabdeckung aufweist, welche die Ansammlung von
organischen Flüssigkeiten begünstigt. Eine derartige
Abdeckung besteht z.B. aus PTFE.
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Die vorliegende Erfindung zielt darauf ab, die bei
den bekannten Bauelementen vorhandenen Probleme zu
vermeiden und einen Lösungsmittel-Detektorsensor
anzugeben, der in der Lage ist, vornehmlich
Lösungsmittel festzustellen, und der eine gute
Detektorempfindlichkeit besitzt.
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Zu diesem Zweck schafft die Erfindung einen
Lösungsmittel-Detektorsensor, umfassend einen
ersten und einen zweiten elektrischen Leiter, die
auf einem elektrisch isolierenden Substrat
angeordnet sind, und die voneinander getrennt sind, und
ein Detektorschaltungsnetzwerk bilden, eine den
ersten und den zweiten Leiter auf dem Substrat
abdeckende Maskierschicht, die aus einem elektrisch
isolierenden Material besteht, welches sowohl
wasserabweisend ist als auch in der Lage ist, von
dem festzustellenden Lösungsmittel aufgelöst zu
werden, und eine poröse Oberflächenschicht aus
einem elektrisch leitenden Material auf der
Maskierschicht.
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Das Material der Maskierschicht hängt
offensichtlich von dem speziellen festzustellenden
Lösungsmittel ab, für MEK und ähnliche Lösungsmittel
jedoch handelt es sich vorzugsweise um
Polyvinylchlorid oder einen Paraffin-Anstrich.
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Die Oberflächenschicht auf der Maskierschicht
besteht vorzugsweise aus leitendem Kohlenstoffpulver.
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Da die Maskierschicht eher wasserabweisend als
hydrophil ist, schließt der Kontakt des Sensors mit
Wasser den ersten und den zweiten Leiter nicht
kurz, und deshalb fühlt der Sensor nicht das
Vorhandensein von lediglich Wasser. Wenn andererseits
die Maskierschicht mit dem festzustellenden
Lösungsmittel in Berührung gelangt, löst die
Maskierschicht sich auf, so daß der erste und der
zweite Leiter freiliegen. Im Ergebnis werden der
erste und der zweite Leiter von dem Lösungsmittel
oder von dem Lösungsmittel in Verbindung mit
Wasser, wenn das Lösungsmittel mit Wasser gemischt
ist, kurzgeschlossen, und die leitende Substanz,
die die Oberflächenschicht auf der Maskierschicht
bildet, vermischt sich mit der Flüssigkeit in dem
kurzgeschlossenen Bereich, um eine Umgebung zu
schaffen, die den Durchgang elektrischen Stroms
erleichtert. Somit erfolgt also eine elektrische
Änderung in der Detektorschaltung, und das
Vorhandensein des Lösungsmittels läßt sich mit Hilfe
dieser elektrischen Änderung feststellen.
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Das Lösungsmittel wird auf diese Weise selektiv als
Hauptgegenstand des Erfassungsvorganges
festgestellt, wobei in zweiter Linie Wasser festgestellt
wird, und die Detektorempfindlichkeit des
Bauelementes als Lösungsmittel-Detektorsensor ist
genügend groß.
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Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel eines
Lösungsmittel-Detektorsensors gemäß der Erfindung
beispielhaft unter Bezugnahme auf die begleitende
Zeichnung erläutert. Es zeigen:
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Fig. 1 eine Draufsicht auf den
Lösungsmittel-Detektorsensor 1, der für den Fall
ausgelegt ist, daß es sich bei dem
festzustellenden Lösungsmittel um MEK handelt;
und
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Fig. 2 eine Querschnittansicht durch den Sensor
entlang der Linie 2-2 in Fig. 1.
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Der in den Zeichnungen dargestellte Lösungsmittel-
Detektorsensor 1 enthält ein isolierendes Substrat
3, vorzugsweise aus glasfaserverstärktem Epoxyharz,
wobei ein erster Leiter 4 und ein zweiter Leiter 5
in Form eines Musters in die Oberseite 3a des
Substrats 3 eingeätzt sind, um ein
Detektorschaltungsnetzwerk 2 zu bilden. Das vordere Ende 4a des
ersten Leiters 4 befindet sich gemäß Zeichnung an
einem Ende des isolierenden Substrat 3, und von
dort aus erstreckt sich der erste Leiter 4
geradlinig in Richtung auf das andere verwendete
Substrat 3. An einem Zwischenpunkt verzweigt sich der
erste Leiter 4 in vier voneinander beabstandeten
Zweige, die parallel zueinander verlaufen, und das
Ende eines dieser Zweige bildet das hintere Ende 4b
des ersten Leiters 4 an dem anderen Ende des
isolierenden Substrats 3. Entsprechend befindet
sich das vordere Ende 5a des zweiten Leiters 5 an
dem anderen Ende des isolierenden Substrats 3, und
von dort aus erstreckt sich der zweite Leiter 5
geradlinig in Richtung auf das erste Ende des
Substrats 3. Auch dieser zweite Leiter 5 verzweigt
sich an einem Zwischenpunkt in vier voneinander
beabstandete Zweige, die parallel zueinander
verlaufen. Das Ende eines dieser Zweige bildet das
hintere Ende 5b des zweiten Leiters 5 an dem ersten
Ende des isolierenden Substrats 3, und die anderen
drei Zweige des zweiten Leiters 5 sind zwischen den
Zweigen des ersten Leiters 4 derart gelegen, daß
die Zweige der zwei Leiter ineinander verkämmt und
voneinander beabstandet sind, wie in der Zeichnung
dargestellt ist. Dementsprechend sind der erste
Leiter 4 und der zweite Leiter 5 elektrisch
voneinander auf der Oberfläche 3a des isolierenden
Substrats 3 getrennt.
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In dem durch die Pfeile "A" in Fig. 1 angedeuteten
Bereich ist die Oberfläche 3a des isolierenden
Substrats 3 sowie die freiliegenden Abschnitte des
ersten und des zweiten Leiters 4 und 5 von einer
Maskierschicht 6 abgedeckt, die aus einem Material
besteht, welches elektrisch isoliert und
wasserabweisende Eigenschaften besitzt, und welches von dem
Ziel-Lösungsmittel MEK gelöst wird. Ein geeignetes
Material ist Polyvinylchlorid (im folgenden als PVC
bezeichnet). Eine Oberschicht 9 aus elektrisch
leitendem, pulverförmigem Kohlenstoff ist auf der
Oberfläche der Maskierschicht 6 durch Auf sprengen
des Kohlenstoffpulvers auf das PVC gebildet,
während sich dies in klebrigem Zustand befindet.
Nach dem Aushärten enthält das PVC auf sich das
Kohlenstoffpulver als poröse leitende Schicht.
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Das Ende eines Kabels 8, welches von einem für den
Anschluß an einen (nicht gezeigten) Detektor
dienenden Verbinder 7 kommt, befindet sich an dem
ersten Ende der Oberfläche 3a des isolierenden
Substrats 3. Die Spitzen eines Paares von
Leitungsdrähten, die von diesem Kabel 8 ausgehen, sind
elektrisch mit dem vorderen Ende 4a des ersten
Leiters 4 bzw. des hinteren Endes 5b des zweiten
Leiters 5 verbunden. In ähnlicher Weise befindet
sich das von einem für den Anschluß eines (nicht
gezeigten) Widerstands am hinteren Ende
vorgesehenen Verbinder 10 kommende Ende eines Kabels 10 an
dem anderen Ende der Oberfläche 3a des isolierenden
Substrats 3, und die Spitzen eines Paares von
Leitungsdrähten, die von diesem Kabel 2 ausgehen,
sind elektrisch an das vordere Ende 4b des ersten
Leiters 4 und das hintere Ende 5a des zweiten
Leiters 5 angeschlossen.
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Wenn also der Verbinder 9 an einen Detektor
angeschlossen ist und der Detektor 10 an einen
hinterendigen Widerstand angeschlossen ist, wird
ein geschlossener Detektorschaltkreis gebildet.
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Für Montagezwecke vorgesehene Öffnungen 14, 14
durchsetzen das isolierende Substrat 3, und an
entgegengesetzten Enden des
Detektorschaltungsnetzwerks 2 sind auf dem Substrat 3 Anformungen 13, 13
ausgebildet.
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Im folgenden wird die Arbeitsweise des
Lösungsmittel-Detektorsensors 1 anhand eines Beispiels
erläutert, bei dem der Sensor an einer Stelle
außerhalb eines Gebäudes angeordnet ist, um ein
Lösungsmittelleck zu überwachen.
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In Fällen, in denen der
Lösungsmittel-Detektorsensor 1 einer Flüssigkeit ausgesetzt wird, z.B.
Regenwasser, welches bezüglich der Maskierschicht 6
inert ist, löst sich die Schicht 6 nicht auf.
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Weil die Schicht 6 eher wasserabweisend als
hydrophil ist, gibt es kein Kurzschließen des ersten
Leiters 4 und des zweiten Leiters 5 in dem
Detektorschaltungsnetzwerk 2. Folglich tritt keine
elektrische Änderung in der Detektorschaltung auf.
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Wenn allerdings der Sensor von dem
Ziel-Lösungsmittel MEK angegriffen wird, oder von einem
Flüssigkeitsgemisch aus MEK und Wasser, löst das
MEK die Maskierschicht 6 auf und legt den ersten
Leiter 4 und den zweiten Leiter 5 frei. Auf diese
Weise werden die zwei Leiter 4, 5 in dem
Detektorschaltungsnetzwerk 2 durch das MEK kurzgeschlossen.
Gleichzeitig vermischt sich der pulverförmige
Kohlenstoff der Oberschicht 3, welches durch das
Lösen der Maskierschicht freigesetzt ist, mit dem
MEK oder dem MEK in Verbindung mit Wasser, wodurch
das Leiten elektrischen Stroms in dem
Kurzschlußbereich weiter begünstigt wird. Als Ergebnis erfolgt
sehr rasch eine elektrische Anderung in der
Detektorschaltung, und das Lösungsmittelleck kann mit
Hilfe dieser elektrischen Anderung schnell
festgestellt werden.
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Durch Verwendung des Lösungsmittel-Detektorsensors
1 ist es also möglich, selektiv MEK als Primärziel
der Feststellung festzustellen, und man kann das
Vorhandensein inerter Flüssigkeiten wie z.B.
Wasser, in zweiter Linie feststellen. Da außerdem
die Detektorempfindlichkeit extrem hoch ist, sind
Fälle, in denen die Erfassung versagt,
unwahrscheinlich.
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Die vorliegende Erfindung ist nicht auf den Aufbau
des obigen Beispiels beschränkt. Es können
verschiedene Konfigurationen verwendet werden.
Beispielsweise muß das für die Maskierschicht 6
verwendete Material nicht PVC sein, ein geeignetes
Ersatzmaterial ist ein Paraffin-Anstrich. In den
Fällen, in denen das festzustellende Lösungsmittel
ein anderes Lösungsmittel als MEK ist, wird
außerdem eine geeignete Substanz zur Verwendung bei der
Bildung der Maskierschicht 6 ausgewählt, welche
sich durch das in Frage stehende Lösungsmittel
auflöst.
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Das Material in der Oberschicht 9 ist nicht auf
pulverförmigen Kohlenstoff beschränkt. Diese
Schicht kann auch aus einem Salz wie z.B.
Natriumchlorid oder einem anderen ähnlichen Material
gebildet werden.
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Das isolierende Substrat ist nicht beschränkt auf
ein Substrat, welches aus einem
glasfaserverstärktem Epoxyharz hergestellt ist, und der erste und
der zweite Leiter müssen nicht durch Muster-Ätzung
gebildet werden. Verschiedene
Entwurfsmodifizierungen sind in dieser Hinsicht möglich.
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Außerdem sind die möglichen Anwendungsfälle für den
Lösungsmittel-Detektorsensor nicht auf die
Lecküberwachung beschränkt. Der Sensor kann auch für
verschiedene andere Zwecke eingesetzt werden.