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Einrichtung zur Messung der chemischen oder physikalischen Eigenschaften
von Stoffen, insbesondere des Wassergehaltes Die chemische Industrie verwendet mit
Vorteil zur Kontrolle vieler Arbeitsvorgänge elektrische Einrichtungen, bei denen
mit Hilfe von elektrischen Strömen die physikalischen oder chemischen Eigenschaften
der Werkstoffe geprüft werden. Insbesondere werden solche Einrichtungen vielfach
zur Bestimmung des Wassergehaltes in den Werkstoffen benutzt. Hierfür sind Einrichtungen
im Gebrauch, die sowohl kontinuierlich als auch an Mustern die Prüfung hinsichtlich
des Wassergehaltes oder der sonstigen Eigenschaften ausführen.
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Bei diesen Einrichtungen, gleichgültig ob sie zur Prüfung des Wassergehaltes
oder zur Prüfung anderer chemischer oder physikalischer Eigenschaften verwendet
werden, treten besondere Schwierigkeiten dann auf, wenn das Meßgut eine gegenüber
dem Meßorgan abweichende Temperatur besitzt. Die Temperaturänderungen, die sich
beim Ausgleich der Temperaturdifferenz einstellen, bewirken nämlich eine räumliche
Veränderung des Meßorgans und eine Veränderung der elektrischen oder dielektrischen
Konstanten des Meßgutes: es ergibt sich somit ein Meßfehler, der zwei Ursachen besitzt.
Beide Ursachen verlaufen stetig und sind voneinander nicht zu trennen.
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Um genaue Messungen auszuführen, ist es notwendig, den endgültig vollzogenen
Temperaturaustausch abzuwarten und die sich dann einstellende gemeinsame Temperatur
des Meßorgans und des Meßgutes festzustel--len und zur Berichtigung des erzielten
Meßwertes heranzuziehen.
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Dieser Vorgang ist um so mehr erklärlich, wenn man berücksichtigt,
daß zur Erzielung höchster Wirkung des Meßgutes eine möglichst
enge
Annäherung zwischen den wirksamen Flächen des Meßorgans und dem Meßgut angestrebt
werden muß. Diese Meßorgane sind entweder in der Form eines Kondensators oder auch
in der Form einer Spule ausgebildet. Sie haben die Aufgabe. entweder im laufenden
Strom oder in bestimmten Mengen das Meßgut aufzunehmen und den meßströmen auszusetzen.
Diese Meßorgane erleiden also bei dem unmittelbaren Wärmekontakt eine Temperaturveränderung,
die sich in einer Veränderung der elektrischen Werte des meßorgans auswirken muß.
Andererseits erfährt das Meßgut in den an das Äießorgan angrenzenden Teilen zuerst
und in den übrigen Teilen dann später eine Temperaturveränderung, die in bekannter
Weise eine Veränderung der elektrischen Konstanten der verschiedenen Schichten des
Materials hervorruft.
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Eine andere Schwierigkeit tritt bei den heute bekannten Meßorganen
für derartige Zwecke dadurch auf, daß durch aggressive Meßgüter das Meßorgan zerstört
und teilweise irn Aleßgut selbst aufgelöst wird.
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Wiederum ändern sich die elektrischen Werte des Meßorgans und des
Meßgutes in einer Weise. die nicht überprüfbar ist. Die Folge hiervon sind erhebliche
Meßfehler.
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Die vorliegende Erfindung beseitigt diese Mängel an den Einrichtungen
zur Prüfung der physikalischen oder chemischen Eigenschaften von Stoffen mit Hilfe
elektrischer oder magnetischer Felder dadurch, daß das Meßorgan für diese Einrichtungen,
z. B. ein Kondensator oder eine Spule, aus einem keramischen Körper hergestellt
ist, auf den die zur Messung benötigten metallischen Schichten oder Leitungen durch
Einbrennen aufgebracht und durch eine keramische Schicht (Glasur) vor der unmittelbaren
Berührung mit dem Meßgut geschützt sind.
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Durch das der Erfindung entsprechende Meßorgan für die obengenannten
Meßeinrichtungen ergeben sich folgende Vorteile: Die keramischen Körper haben an
sich die Eigenschaft. ihre elektrischen und räumlichen Werte itl Abhängigkeit von
der Temperatur nur in sehr geringem Maße zu verändern.
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Außerdem sind keramische Stoffe gegen den Nngriff aggressiver Nießgüter
beständig. Da mit würde also der Nachteil der Veränderung der räumlichen und elektrischen
Werte des meßorgans vollkommen vermieden werden.
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Ein besonderer Vorteil ergibt sich noch dadurch, daß die metallischen
Schichten oder Leitungen durch die enge Bindung mit dem schwer veränderlichen lseramischen
Stoff, die durch das Aufbrennen entsteht, selbst nur noch in geringer Weise den
Temperatureinflüssen unterliegen. Durch die erfindungsgemäß benannte Anwendung eines
keramischen Schutzes für die aufgebrannten dünnen Metallschichten oder -leitungen
werden diese wesentlichen Teile vor dem mechanischen oder chemischen Angriff des
Meßgutes geschützt. Es ist also nicht möglich, daß sich Teile des Meßorgans verändern
und in das Meßgut übertreten. Eine chemische Veränderung des Meßgutes aus diesem
Grunde ist also auch nicht möglich.
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Der wichtigere Vorteil ergibt sich jedoch aus der Tatsache, daß.
die keramischen Stoffe eine sehr geringe Wärmeleitfähigkeit und eine geringe Wärmekapazität
besitzen. Die metallischen Leitungen und Schichten, die für das Meßorgan benötigt
werden, haben nur ein so geringe Masse, daß ihre Wärmekapazität nur eine unbedeutende
Rolle spielt. Andererseits sind diese geringen Metallmassen jedoch durch das Aufbrennen
auf den keramischen Körper außerordentlich stabil, so daß mechanische Veränderungen
auch nicht auftreten können. Durch die gesamte Anordnung er gibt sich nunmehr der
wesentliche Vorteil, daß der Wärmeausgleichvorgang bei versichedener Temperatur
des Meßorgans und des Meßgutes nur eine sehr geringe Zeit benötigt; dieses ist jedoch
ein wichtiger Punkt für die Durchführung genauer Messungen.
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Es sind, insbesondere in der Hochfrequenztechnik, keramische Trägerkörper
mit aufgebrannten Metallteilen in der Form von Spulen oder Kondensatoren bereits
seit langem bekannt. Sie haben gegenüber der Verbindung von anderen Isolierstoffen
mit festen Metallteilen die oben schon benannten, erheblichen Vorteile. Diese keramischen
Bauteile der Hochfrequenztechnik sind jedoch bisher nicht für die Untersuchung von
Stoffen verwendet worden. Sie sind auch ohne den gemäß der vorliegenden Erfindung
angebrachten besonderen Schutz der Metallteile durch eine zweite keramische Schicht
(Glasur) für den gedachten Zweck nicht verwendbar. In der Regel werden leicht angreifbare
Metalle, z.
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Silber, auf den keramischen Stoff gebrannt.
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Die Schicht ist sehr dünn, so daß sowohl mechanische als auch chemische
Angriffe eine bedeutende und rasche Veränderung der elektrischen Werte dieser Bauteile
verursachen.
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Die Anbringung von Glasuren zum Schutz von Oberflächen gegenüber
mechanischen oder chemischen Angriffen ist an sich auch bekannt; sie haben sich
in bester Weise für die verschiedensten Aufgaben bewährt. Ein solches Schutzverfahren
ist jedoch bei Meßorganen für Einrichtungen zur Prüfung der physikalischen oder
chemischen Eigenschaften von Stoffen bisher nicht zur Anwendung gelangt, so daß
durch die der Erfindung entsprechende Verbindung von keramischen Bauteilen
mit
Metallauflagen, die durch eine weitere keramische Schicht geschützt sind, sich eine
vorteilhafte Bauart für Meßorgane dieser Art ergibt.