DE935257C

DE935257C - Pruefkondensator zur Messung der dielektrischen Eigenschaften von Stoffen

Info

Publication number: DE935257C
Application number: DEU1777A
Authority: DE
Inventors: Kurt Goldsmith
Original assignee: Unilever NV
Current assignee: Unilever NV
Priority date: 1951-07-27
Filing date: 1952-07-19
Publication date: 1955-11-17

Description

Prüfkondensator zur Messung der dielektrischen Eigenschaften von Stoffen Die Erfindung bezieht sich auf einen Apparat, der im folgenden als Prüfkondensator bezeichnet wird und zur Messung der dielektrischen Eigenschaften von Stoffen dient, beispielsweise von körnigen oder zerkleinerten, von plastischen Stoffen oder Flüssigkeiten.
Es ist ein Zweck der vorliegenden Erfindung, einen neuartigen und verbesserten Prüfkondensator zu schaffen.
Dies wird bei dem Prüfkondensator zur Messung der dielektrischen Eigenschaften von Stoffen erfindungsgemäß durch ein Trägerelement aus Isoliermaterial und eine ungerade Zahl von mindestens drei gleichachsig angeordneten Elektroden in Form von Ringen erreicht, welche der Achse entlang voneinander getrennt angeordnet und durch das Trägerelement getragen sind.
vorzugsweise ist jede Elektrode mit der übernächsten elektrisch verbunden.
Das Trägerelement kann die Form eines Stabes haben, an dessen Außenseite die Elektroden angebracht sind. Das Trägerelement kann aber auch rohrförmig sein, wobei die Elektroden entweder außen oder innen angebracht sind, während ein Ende des Rohres geschlossen sein kann. Die Oberflächen der Elektroden können dadurch gegen Kontakt mit dem zu prüfenden Stoff geschützt werden, daß sie mit Isoliermaterial überzogen oder von einer Hülle aus Isoliermaterial umgeben sind. Der Überzug oder die Hülle können mit dem Trägerelement aus einem Stück bestehen, so daß die Elektroden vollständig im Trägerelement eingebettet sind. Um die Wirkung von Streukapazitäten zu beschränken, kann eine Schicht aus leitendem Material als Schirm verwandt werden.
Obwohl der bevorzugte Querschnitt kreisrund ist, kann es für gewisse Verwendungszwecke vorteilhaft sein, rechteckige, dreieckige oder andere Querschnitte zu verwenden. Die Erwähnung der gleichachsigen Anordnung soll die Verwendung von nicht kreisrunden Formen nicht ausschließen.
Im folgenden sollen bevorzugte Formen des Prüfkondensators im Zusammenhang mit den beigelegten Zeichnungen erläutert werden.
Fig. i zeigt einen Querschnitt durch einen Prüfkondensator in Form eines Rohrkörpers.
Fig. 2 zeigt einen Querschnitt eines Prüfkondensators in Form eines Bechers.
Fig. 3 zeigt einen Querschnitt eines Prüfkondensators in Form eines Tauchstabes.
Fig. 4 zeigt einen Querschnitt einer weiteren Ausführungsform des Prüfkondensators in Form eines Hohlkörpers.
Fig. 5 zeigt einen Querschnitt einer weiteren Ausführungsform des Prüfkondensators in Form eines Bechers.
Gleiche Bezugszeichen bezeichnen gleiche Teile. In Fig. i hat das Trägerelement i aus Isoliermaterial die Form eines Hohlzylinders. Fünf Elektroden 2 in Ringform sind in den Zylinder in der Weise eingebettet, daß die Innenflächen der Elektrodenringe mit der Innenfläche des Zylinders bündig sind und damit eine glatte Fläche bilden. Die Außenseite des Zylinders deckt eine Schicht leitenden Materials 3, das, ausgehend von der Elektrode in der Nähe eines Endes des Zylinders, mit jeder zweiten Elektrode mittels starrer Drähte 4 elektrisch verbunden ist. Die anderen Elektroden sind durch einen starren Draht 5 elektrisch verbunden, der in einer Steckbuchse 6 endet. Das Gehäuse der Steckbuchse ist mit dem leitenden Material 3 verbunden. Im Gebrauch sind die Elektroden in der Nähe des Zylinderendes und die damit elektrisch verbundene Elektrode geerdet, während die anderen Elektroden unter Spannung stehen. Es ist also der Draht 4 geerdet und der Draht 5 stromführend. Es ist ersichtlich, daß das Elektrodenaggregat, wenn der Zylinder mit Material gefüllt ist, das über die beiden äußeren Elektroden hinausgeht, ein bestimmtes wirksames Volumen umschließt. Das leitende Material 3 auf der Außenseite des Zylinders dient als Schirm, welcher die Wirkung von Streukapazitäten begrenzt.
Fig. 2 zeigt einen Prüfkondensator in Tassen- oder Becherform. Das Rohr i mit kreisrundem Querschnitt ist verjüngt und mit einem Griff versehen. Im Rohr sind fünf Elektroden 2 angeordnet, wobei die Elektrode in der Nähe des verjüngten Rohrendes mit einer Verlängerung 7 aus einem Stück besteht, die dieses verjüngte Ende vollkommen abschließt. Jede zweite Elektrode, ausgehend von der Elektrode in der Nähe eines Becherendes, ist durch den starren Draht 4 elektrisch verbunden, während die anderen durch den starren Draht 5 miteinander elektrisch verbunden sind, der in einer Steckbuchse 6 endet. Die Außenseite des Rohres ist von einer Hülle aus leitendem Material 3 umgeben, die mit der Verlängerung 7, welche das verjüngte Ende des Rohres verschließt und mit dem Gehäuse der Steckbuchse 6 elektrisch verbunden ist.
In einem speziellen Ausführungsbeispiel zur Messung des Feuchtigkeitsgehaltes von zerkleinertem Material, dessen Teilchen einen Durchmesser von bis etwa o,o8 cm aufweisen, wurde für den Becher ein Nutzdurchmesser von etwa 5 cm gewählt, während die Elektrodenringe o,62 cm breit und in Abständen von o,62 cm angeordnet waren.
Fig. 3 zeigt einen Prüfkondensator in Form eines Tauchstabes. Er umfaßt einen Stab aus Isoliermaterial, auf dessen Außenseite die Elektrodenringe 2 angebracht sind. Zwischen den Elektrodenringen 2 befinden sich Distanzringe 8 aus Isoliermaterial. Die Außenfläche der Ringe ist mit der Außenfläche des Stabes -bündig und bildet damit eine glatte Fläche. Jede zweite Elektrode, ausgehend von der Elektrode in der Nähe eines Stabendes, ist mittels eines starren Drahtes 4 verbunden, während die anderen Elektroden mittels eines starren Drahtes 5 verbunden sind. Der Draht 5 endet in einer Steckbuchse 6, deren Gehäuse mit dem Draht 4 elektrisch verbunden ist.
Das Trägerelement kann auch die Form von Scheiben oder Ringen annehmen, welche die Elektroden trennen, und die Elektroden können scheibenförmig sein und ein oder mehrere kleine Löcher aufweisen, durch welche die Verbüidungsdrähte 4 und 5 geführt werden.
Wenn nötig, können die mit dem zu prüfenden Material in Berührung gelangenden Flächen der Elektroden mit einem Isoliermantel überzogen oder durch eine dünne Hülle aus Isoliermaterial abgedeckt sein. Beispielsweise kann ein dünnwandiges Rohr aus Isoliermaterial mit gleichem Außendurchmesser wie der Innendurchmesser der Elektrodenringe in den Prüfungskondensator der Fig. i eingeführt werden. Auch können die Elektroden auf der Außenseite des Trägerelements in Form eines Hohlzylinders liegen, wie dies in Fig. 4 und 5 .dargestellt ist.
Fig. 4 zeigt einen Prüfkondensator, bei welchem das Trägerelement i aus Isoliermaterial die Form eines Hohlzylinders hat. Drei Elektroden 2 befinden sich auf der Außenseite des Zylinders, der eine glatte Innenbohrung aufweist. Die Verbindungen mit den Elektroden sind hier nicht dargestellt. Diese Art von Kondensator ist, ebenso wie der in Fig. i dargestellte, besonders als Durchlaufkondensator geeignet.
Fig. 5 zeigt einen Prüfkondensator in Form eines Bechers. Das Trägerelement i aus Isoliermaterial hat die Form eines Hohlzylinders, dessen eines Ende durch ein mit ihm aus einem Stück bestehendes Stück Isoliermaterial geschlossen ist. Auf der Außenseite des Hohlzylinders sind fünf Elektroden, nämlich die Elektroden 2,1, 2B, 20 und zwei Außenelektroden 21 an jedem Ende des Zylinders, angeordnet. Die Hülle 3 aus leitendem Material besteht mit den Elektroden 21 aus einem Stück. Die Hülle umschließt auch das geschlossene Ende des Zylinders. Diese Hülle ist mittels eines Drahtes 4 mit der mittleren Elektrode 2C verbunden. Die Zwischenräume zwischen der Hülle 3 und den Elektroden 2,1,2B, 20 und dem Trägerelement z können luftgefüllt sein, enthalten jedoch mit Vorteil einen Isolator g. Separate Verbindungsdrähte io, ii sind für die Elektroden 2.j und 2B dargestellt worden. Diese Verbindungsdrähte sind zur Verbindung miteinander außerhalb des Bechers bestimmt.
In einem Ausführungsbeispiel des Bechers nach Fig.5 betrug der Innendurchmesser des Trägerelements etwa 15 cm, die Wandstärke o,62 cm. Die Elektrodenringe waren 2,54 cm breit und in Abständen von 2,54 cm angeordnet.
Das für das Trägerelement und die Elektroden verwendete Material wird durch Faktoren, wie das zu prüfende Material, die Temperatur des Materials u. a. m., bestimmt. Für das Trägerelement werden Kunststoffe für niedrige Temperaturen und Keramik für hohe Temperaturen bevorzugt. Das Trägerelement nach Fig. 4 und 5 kann aus Glas bestehen. Für die Elektroden hat sich Messing als geeignetes Material erwiesen, doch kann es für gewisse Verwendungsarten von Vorteil sein, rostfreien Stahl zu verwenden. Es ist auch möglich, die Elektrodenringe durch Auflage eines leitenden Materials auf das Trägerelement zu bilden, beispielsweise in der Form eines leitenden Anstriches, z. B. von kolloidalem Graphit, oder durch Aufspritzen eines Metalles.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Prüfkondensator zur Messung der dielektrischen Eigenschaften von Stoffen, gekennzeichnet durch ein Trägerelement aus Isoliermaterial und eine ungerade Zahl von mindestens drei gleichachsig angeordneten Elektroden in Form von Ringen, welche der Achse entlang voneinander getrennt angeordnet und durch das Trägerelement getragen sind.
2. Prüfkondensator nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß jede Elektrode mit der übernächsten elektrisch verbunden ist.
3. Prüfkondensator nach Anspruch i oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Trägerelement stabförmig ist und die Elektroden auf seiner Außenseite angeordnet sind.
4. Prüfkondensator nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenflächen der Elektroden mit der Außenfläche des Trägerelements bündig sind und damit eine glatte Fläche bilden.
5. Prüfkondensator nach Anspruch i oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Trägerelement die Form eines Hohlzylinders hat und die Elektroden an seiner Außenseite angeordnet sind.
6. Prüfkondensator nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch eine gleichachsig mit dem Trägerelement angeordnete Hülle aus leitendem Material, welche die Außenflächen der Elektroden umgibt und von den beiden Elektroden beiderseits der mittleren Elektrode und von allen anderen Elektroden, welche mit den beiden ersteren Elektroden elektrisch verbunden sind, isoliert ist.
7. Prüfkondensator nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine Ende des Hohlzylinders geschlossen ist. B.
Prüfkondensator nach Anspruch i oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Trägerelement die Form eines Hohlzylinders aufweist und die Elektroden an der Innenseite angeordnet sind. g.
Prüfkondensator nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenflächen der Elektroden mit der Innenfläche des Zylinders bündig sind und damit eine glatte Fläche bilden. io.
Prüfkondensator nach Anspruch 8 oder g, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ende des Hohlzylinders geschlossen ist. ii.
Prüfkondensator nach Anspruch io, dadurch gekennzeichnet, daß der Boden des Kondensators durch ein Stück leitendes Material geschlossen ist, das mit der nächsten Elektrode aus einem Stück besteht.
12. Prüfkondensator nach einem der Ansprüche 8 bis ii, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenseite des Hohlzylinders von einer Hülle aus leitendem Material abgedeckt ist.
13. Prüfkondensator nach Anspruch ii, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenseite des Hohlzylinders durch eine Hülle aus leitendem Material abgedeckt ist, die mit dem den Boden des Zylinders bildenden Stück elektrisch verbunden ist. Angezogene Druckschriften Deutsche Patentschriften Nr. 354161, 664 502, 676 g51.