DE2339481B2 - Elektrischer Meßfühler zur Verwendung in elektrisch leitenden Flüssigkelten - Google Patents
Elektrischer Meßfühler zur Verwendung in elektrisch leitenden FlüssigkeltenInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf einen elektrischen Meßfühler zur Verwendung in elektrisch leitenden
Flüssigkeiten, mit einem rohr- oder stabförmigen Trägerkörper aus einem einheitlichen, abschnittsweise
leitenden oder nichtleitenden Füllstoff enthaltenden Kunststoff.
Da das Meßgut in vielen Fällen chemisch aggressiv ist, muß der Meßfühler aus chemisch resistentem
Material bestehen. Andererseits ist die Materialauswahl auch so zu treffen, daß bei der Anwendung des
Meßfühlers in der Nalhrungs- und Genußmittelhentellung
keine schädliche Wechselwirkung zwischen Meßfühlermaterial und Meßgut entsteht.
Bei einem bekannten Meßfühler (DE-AS 10 39 1150)
wird diesen Forderungen dadurch Rechnung getragen, daß ein platten- oder rohrförmiger Träger aus
elastischem Isolierstoff hergestellt ist, mit dem nichtmetallische,
elektrisch leitende elastische Schichten fest verbunden sind. Insbesondere wird dort die Verwendung
von Weichgummi empfohlen, dessen Leitfähigkeit in an sich bekannter Weise durch Zusatz von Ruß,
Graphit oder Metalloxyden bewirkt ist Er wird als Füllstandsgeber in ätzendem Meßgut eingesetzt
Zur Messung der elektrischen Leitfähigkeit von Elektrolyten werden im weiten Umfang sogenannte
Streufelrfelektroden als Meßfühler eingesetzt, die stabförmig ausgebildet in das Meßgut eintauchen oder
ίο rohrförmig Teil einer das Meßgut führenden Leitung
bilden. Bei bekannten Ausführungen bestehen die mit dem Meßgut in Berührung stehenden leitenden
Oberflächenabschnitte aus Ringen aus Edelstahl, Edelmetall oder Elektrokohle, welche durch isolierende
is Zwischenstücke von einander getrennt sind. Ein aus
solchen Ringen bestehendes Elektrodenpaar dient, wie bekannt, zur Stromzuführung, ein anderes Elektrodenpaar
zur Messung des zwischen den Stromelektroden im Meßgut auftretenden Spannungsabfalls, welcher der
Leitfähigkeit des Meßguts umgekehrt proportional ist.
Bei der Herstellung und der Anwendung von Streufeldelektroden der beschriebenen Art treten
technologische Probleme auf, die im wesentlichen auf die unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten
der für den Aufbau der Meßfühler verwendeten Werkstoffe zurückzuführen sind.
Da diese Meßfühler häufig in Temperaturbereichen von über 1000C arbeiten und auch nach raschen
Temperaturwechseln funktionsfähig bleiben müssen,
jo ergaben sich bei dem bisher bekannten Aufbau der Meßfühlerkörper aus Kohle- oder Metallformteilen
einerseits und isolierenden Kunststoffteilen andererseits erhebliche Einschränkungen der Anwendungsmöglichkeiten,
da die Ausdehnungskoeffizienten der nichtleitenden Werkstoffe sich von denen der leitenden Werkstoffe
um ein Mehrfaches unterscheiden. Infolge dieses Unterschieds traten im Betrieb bei schnellen Temperaturwechseln
Risse im Meßfühlerkörper auf sowie Ablösungen und Undichtigkeiten an den Grenzflächen,
die den Meßfühler, insbesondere in seiner druckbeaufschlagten, rohrartigen Form, unbrauchbar machten.
Bei der Verwendung in fließendem, zähem Meßgut treten Biege- und Torsionsbeanspruchungen auf, die bei
bekannten Meßfühlern aus elastischen Kunststoffen zu meßwertverfälschenden Elektrodenabstandsänderungen
führen und bei den bekannten formbeständigen Meßfühlern aus Metallelektroden und isolierenden
Zwischenstücken die Neigung zur Rißbildung und Ablösung an den Grenzflächen vergrößern.
W Es besteht somit die Aufgabe, einen elektrischen Meßfühler zur Verwendung in elektrisch leitenden
Flüssigkeiten zu schaffen, der die aufgezeigten Nachteile der bekannten Meßfühler nicht aufweist und
insbesondere zur Verwendung als Streufeldelektrode geeignet ist.
Eine Lösung der Aufgabe wird in einem Meßfühler der eingangs genannten Art gesehen, der gekennzeichnet
ist durch eine derartige Abstimmung von Art und Anteilen von Füllstoffen in dem einheitlichen formbeständigen
Kunststoffmateria! des Trägerkörpers, daß die thermischen Ausdehnungskoeffizienten von dessen
elektrisch leitenden und nichtleitenden Abschnitten gleiche Werte aufweisen.
Wegen ihrer leichten Verarbeitungsmöglichkeit, ihrer hohen mechanischen Beanspruchbarkeit und Resistenz
gegen chemischen Angriff bieten sich zur Herstellung des Trägerkörpers vorzugsweise Reaktionsharzformstofle
aus EDoxidharzbasis an. die in einem Gieß-.
Spritzgieß- oder Preßverfahren verarbeitet werden können.
Als leitende Füllstoffe sind beispielsweise: Ruß bzw.
Graphitpulver, als nichtleitende Füllstoffe Quarzmehl,
Titandioxyd, Siliciumcarbid, Molybdänaisulfid, Bariumsulfat
usw. bekannt.
Infolge der Verwendung von einheitlichen! Kunststoff
für den Trägerkörper, insbesondere einen Reaktionsharzformstoff, lassen sich die einzelnen leitenden
und nichtleitenden Abschnitte leicht herstellen bzw. miteinander verbinden.
Dabei können ohne Schwierigkeit die zum Anschluß der leitenden Abschnitte an die nachgeschalteten
elektrischen Geräte notwendigen Leitungen und Drähte mitverarbeitet werden. Anzahl und Anordnung der
leitenden und nichtleitenden Abschnitte lassen sich leicht variieren, so daß auch Meßfühler für Sonderzwekke
in kleinen Serien herstellbar sind
Die Trägerkörper sind auch weitgehend unempfindlich gegen die im normalen Betrieb, insbesondere bei
fließendem Meßgut auftretenden mechanischen Beanspruchungen.
Zur Erläuterung der Erfindung sind in den F i g. 1 und 2 Ausführungsbeispiele von Meßfühlern für Leitfähigkeit
von Elektrolyten dargestellt und im folgenden beschrieben.
Fig. 1 zeigt einen zylindrischen Eintauchmeßfühler 1,
dessen Mantelfläche vier ringförmige leitende Abschnitte 2 aufweist, während die übrigen Oberflächenteile des
Meßfühlers 1 nicht leitend sind.
Wie man aus der teilweise geschnittenen Darstellung erkennen kann, gehören die leitenden Abschnitte 2
Elektrodearingen Ύ an, die aus g»eßharzgebundenem
Graphitpulver bestehen. Diese Elektrodenringe 2' sind,
der Körperform des Meßfühlers 1 entsprechend, von gleichartigem Gießharz mit Quarzmehl als Füllstoff
umgeben. Bei der Herstellung der Elekuodenringe 2'
bzw. des Meßfühlers sind die Anschlußdrähte 4 für die Elektrodenringe 2' bereits mit eingearbeitet worden und
ι ο sind an der Stirnseite des Meßfühlers 1 herausgeführt
Fig.2 zeigt einen rohrförmigen Meßfühler für durchfließendes Meßgut, der ähnlich wie der Meßfühler
in F i g. 1 wieder vier ringförmige, leitende Zonen 2 auf
der Rohrinnenfläche aufweist, die Teil der Fläche von Elektrbdenringen 2' ist, welche senkrecht zur Rohrachse
in gleichen Abständen angeordnet sind und elektrische Anschlüsse 4 im äußeren Mantel des Meßfühlers 1
aufweisen.
Die übrigen Teile des Meßfühlers I bestehen auch
hier aus einem mit isolierendem Füllstoff gefüllten Kunststoff auf gleicher Basis wie der der Elektrodenringe
2'.
Der Füllstoffgehalt der Elektrodenringe 2' ist so eingestellt, daß einerseits eine genügende mechanische
Festigkeit gewährleistet ist, andererseits der Forderung, daß der Übergangswiderstand zwischen Anschlußdrähten
4 und der leitenden Oberfläche 2 der Elektrodenringe 2' bei 0,2 Ohm oder darunter liegen soll, Rechnung
getragen wird.
Claims (8)
1. Elektrischer Meßfühler zur Verwendung in elektrisch leitenden Flüssigkeiten mit einem ilphr-
oder stabförmigen Trägerkörper aus einem einheitlichen, abschnittsweise leitenden oder nichtleitenden
Füllstoff enthaltenden Kunststoff, gekennzeichnet durch eine derartige Abstimmung
von Art und Anteilen der Füllstoffe in idem einheitlichen, formbeständigen Kunststoftmaierial
des Trägerkörpers, daß die thermischen Ausdehnungskoeffizienten von dessen elektrisch !eiternden
und nichtleitenden Abschnitten gleiche Werte aufweisen.
2. Meßfühler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
dall die leitenden Abschnitte (2); als Elektrodenringe (2') aus kunststoffgebundanem
Graphitpulver ausgebildet sind und daß sie der Körperform des Meßfühlers (1) entsprechend von
Kunststoff mit nichtleitendem Füllstoff, vorzugsweise Quarzmehl, umgeben sind.
3. Meßfühler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kunststoff ein Reaktionsharzformstoff
ist.
4. Meßfühler nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Reaktionsharzformstoff ein Epoxidharzformstoff
ist.
5. Meßfühler nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Epoxidharzformstoff ein Homopolymerisationsprodukt
aus Bisglycidyläthern des 2,2-Diphenylolpropans ist.
6. Meßfühler nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Epoxidharzformstoff ein Homopolymerisationsprodukt
aus Glycidyläthern von l'henolformaldehydkondensationsproduktenist.
7. Meßfühler nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Epoxidharzformstoff ein' Copolymerisationsprodukt
aus Bisglycidylättern des 2,2-Diphenylolpropans und aus Glycidyläthern von
Phenolformaldehydkondensationsproduktenist.
8. Meßfühler nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Epoxidharzformstoff ein Reaktionsprodukt
aus Bisglycidyläthern des 2,2-Diphenylolpropans und/oder aus Glycidyläthern von Phenolformaldehydkondensationsprodukten
mit aromatischen Aminen ist.
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