CH638616A5 - Elektrodenkopf fuer eine elektrode. - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft einen Elektrodenkopf für eine Elektrode mit einem Elektrodenschaft aus Glas oder Kunst-25 stoff und axialen Ableitungsanschlüssen, vorzugsweise für eine Elektrode zur elektrochemischen Potentialmessung. Der Elektrodenkopf weist eine mit dem Elektrodenschaft zu verbindende Elektrodenkappe, in der Elektrodenkappe angeordnete Verbindungselemente zur Verbindung mit den Ablei-30 tungsanschlüssen aus dem Elektrodenschaft sowie ein koaxiales Ableitungskabel mit einem den oder die Innenleiter isoliert umgebenden, als Abschirmung dienenden Aussenleiter auf. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Elektrodenkappe.
35 Messelektroden haben üblicherweise einen hohen Innenwiderstand (> 10 M Ohm). Das Anschlusskabel ist deshalb zur elektrostatischen Abschirmung als Koaxialkabel ausgebildet. Die Kabelseele wird mit dem eigentlichen Messystem verbunden. Die konzentrische, die Kabelseele umgebende, 40 meist als dichtes Kupfernetz angeordnete elektrostatische Abschirmung des Kabels wird entweder mit der in der Elektrode konzentrisch um das Messystem befindlichen elektrostatischen Abschirmung oder bei Einstabmessketten mit dem Bezugssystem verbunden, das gleichzeitig als Abschirmung 45 wirkt.
Im Elektrodenkopf solcher Elektroden werden im Regelfall die Innenleiter der potentialgebenden Elemente an das Elektrodenkabel angeschlossen. Mittels des Elektrodenkabels wird das elektrostatisch abgeschirmte Potential zum Messge-50 rät geleitet. Im Falle von Einstabmessketten wird das Bezugselektrodensignal ebenfalls über das Abschirmgeflecht geleitet.
Es sind bereits eine Vielzahl von solchen Elektrodenkopf-konstruktionen bekannt:
Der äussere Elektrodenkopf ist entweder als Metall- oder 55 Kunststoffhülse ausgebildet, an der wahlweise eine Kabeldurchführung oder aber eine wasserdichte Tülle angebracht ist. Weiterhin sind Konstruktionen bekannt, bei denen die Elektrode durch Zusammenschrauben der Kopfes montiert wird. Andere Konstruktionen bevorzugen eine zylindrische 60 Gummikappe, durch die das Kabel oben hindurchgeführt wird, und die ihrerseits auf den Glaselektrodenkörper aufgebracht ist. Die Kappe ist bei diesen Konstruktionen entweder durch Verkleben mit Epoxid-Harzen, Silikonharzen oder anderen Klebern bzw. Zementen oder aber durch einfachen 65 Pressitz mit dem Glaselektrodenkörper verbunden. Das Kabel bei solchen Elektroden ist in dem sogenannten Elektrodenkopf mit den Innenleitern der Elektrode verbunden. Dieses Anschluss- oder Verbindungskabel wird durch Zusam-
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menlöten oder Schweissen, gelegentlich durch Presskontakte beiden Teilen eine vollkommen hermetisch abgedichtete, mit diesen Innenleitern verbunden. Andere Konstruktionen feuchtigkeitsunempfindliche Verbindung. Die im Inneren der führen die Kabelseele tiefer in die Elektrode ein und kontak- Elektrodenkappe vorgesehene, bevorzugt als Metallhülse äusseren mit einem Steckkontakt oder über Metallwolle inner- geführte, elektrisch leitende Schicht gewährt eine durchge-halb der Elektrode. Der Bezugselektrodenanschluss wird 5 hende Abschirmung des Elektrodenkopfes. Durch die Spritz-dann durch Pressen oder Löten mit der Abschirmung verbun- giess-Technik ist es möglich, diese innere Metallhülse der den, die das Bezugselektrodensignal zum Messgerät leitet. Elektrodenkappe auf kürzester Strecke mit dem als Drahtge-
Alle bisher bekannten Konstruktionen haben einen oder flecht ausgebildeten Aussenleiter des Ableitungskabels zu ver-
mehrere der im folgenden aufgeführten Nachteile: binden. Der zentrale Innenleiter des Ableitungskabels, der in
- Die Abschirmung, d.h. bei Einstabmessketten der Be- i0 der Mitte dieser Konstruktion endet, kann leicht mit der ent-zugselektrodenanschluss, liegt als Aussenmantel nicht isoliert sprechenden Steckbuchse verbunden werden. Eine weitere zur Umgebung vor. Bei auftretender Feuchtigkeit oder einer Steckbuchse wird an der Abschirmung an geeigneter Stelle Handberührung des Elektrodenkopfes wird das Bezugssy- angebracht, damit dass Bezugselektrodensignal und/oder die stem über den sich ergebenden Nebenschlusswiderstand kurz- Abschirmung ebenfalls leicht an das Innere des Elektrodengeschlossen oder es entsteht eine Doppelerdung. 15 schaftes angeschlossen werden können. Diese Herstellung der
- Der Elektrodenkopf ist durch eine Schraubkonstruk- elektrischen Verbindung zwischen den Innenkontakten des tion mechanisch fest, jedoch nicht ausreichend feuchtigkeits- Elektrodenschaftes und den Anschlüssen des Elektrodenkop-dicht verbunden, so dass der für die Messung erforderliche fes, die aus dem Ableitungskabel kommen, ist jeweils mit ei-Isolationswiderstand zwischen Kabelseele und Abschirmung nem einfachen Handgriff durch Einstecken eines Metalldrah-des Koaxialkabels nicht auf Dauer eingehalten werden kann. 20 tes geeigneter Stärke in zugehörige Kontaktbuchsen zu errei-
- Der Elektrodenkopf ist überhaupt nicht abgeschirmt, chen. Durch diese einfache Stecktechnik wird die Montage-dies ist entweder der Fall bei Verwendung einer Kunststoff- zeit für mit Ableitungskabeln versehene Elektroden auf ein hülse als Elektrodenkopf oder aber auch bei der Verwendung überraschend niedriges Mass herabgesetzt. Bemerkenswert ist einer Metallhülse als Elektrodenkopf und diese Metallhülse ausserdem, dass die Möglichkeiten für Montagefehler weitaus ist nicht an das Abschirmsystem angeschlossen. Derartig auf- 25 geringer sind.
gebaute Elektroden sind handempfindlich durch elektrostati- Durch die Tatsache, dass das Ableitungskabel fest an die sehe Umladungen. übrige Konstruktion angespritzt ist, entfallt das anderenfalls
- Die Kabelseele und die Abschirmung werden jeweils erforderliche aufwendige und teure Anvulkanisieren oder durch Löten mit den Innenkontakten verbunden. Dieses Lö- sonstige Anbringen von betriebssicheren, vor allem feuchtigten birgt die Gefahr von Kaltlötstellen und ist in der Monta- 30 keitsdichten Kabeldurchführungen oder Tüllen an dem Elek-gezeit aufwendig. trodenkopf. Es entfällt weiterhin die Arbeit für das Kabelauf-
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen ziehen auf Tüllen. Während des Montagevorganges zwischen
Elektrodenkopf der eingangs bezeichneten Art zu schaffen, dem Elektrodenkopf und dem Elektrodenschaft liegt kein ab-
der keinen der erwähnten Nachteile aufweist und insbeson- isoliertes Ableitungskabel frei, so dass jegliche Verschmut-
dere eine vollkommene Isolierung des Bezugssignals und der 35 zung ausgeschlossen ist.
Abschirmung nach aussen hin aufweist, eine ununterbrochen Der Glaskörper des Elektrodenschaftes lässt sich auf eindurchgehende Abschirmung besitzt, lötfreie Verbindungen fache Weise durch Vergiessen oder Verkitten mittels eines zwischen den Ableitungsanschlüssen aus dem Elektroden- Klebers mit dem neuen Elektrodenkopf verbinden und da-schaft und den Kontakten im Elektrodenkopf ermöglicht, durch hermetisch gegen Umwelteinflüsse, wie beispielsweise eine hermetisch abschliessende Verbindung mit dem Elektro- 40 Feuchtigkeit oder Salze abschirmen.
denschaft gestattet, kürzeste Montagezeiten erlaubt und ge- Die elektrostatische Abschirmung der Elektrode ist bei genüber allen beim Einsatz zu erwartenden Chemikalien che- dem beanspruchten Aufbau lückenlos. Im unteren, glasum-
misch beständig ist. Diese Aufgabe wird für einen Elektro- mantelten Teil der Elektrode ist die Abschirmung wie üblich denkopf der eingangs genannten Art erfindungsgemäss durch nach heutigem Stand der Technik bei Einstabmessketten die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. 45 durch die Elektrolyt-Lösung; z.B. eine KCl-Lösung, erfüllt.
Weitere bevorzugte Ausführungsformen der Elektroden- Unmittelbar an die Stelle anschliessend, an der diese Elektro-
kappe sind in abhängigen Ansprüchen beansprucht. lyt-Abschirmung ihre Obergrenze erreicht, setzt die durch die
Das zugehörige Herstellungsverfahren ist dadurch ge- in den Elektrodenkopf eingearbeitete, metallisch leitende kennzeichnet, dass eine die metallisch leitende Schicht bil- Schicht gewährleistete Abschirmung ein. Diese metallisch dende Metallhülse an ihrem kabelseitigen Ende mit dem Aus- so leitende Schicht, die von aussen durch den Kunststoff um-senleiter des Ableitungskabels und dessen Innenleiter mit den mantelt ist, umschliesst ihrerseits den obersten, mit dem Verzugehörigen Verbindungselementen verbunden werden, das bindungsgiessharz oder -zement gefüllten Teil des Elektro-so entstandene Gebilde in vorgesehener Anordnung in eine denschaftes. Unmittelbar anschliessend an die Elektroden-Giessform eingebracht und mit einem Kunststoffmantel um- kappe erfolgt die Abschirmung durch den Aussenleiter des gössen wird. 55 Koaxialkabels bis zum Messgerät.
Besteht die elektrisch leitende Schicht innerhalb der Die elektrische Isolation von Fremdeinflüssen für die Ab-Kunststoffkappe ausnahmsweise aus einer aufgetragenen Be- schirmung und das Bezugspotential, z.B. Doppelerdung ist Schichtung, so kann das Einlegen eines die elektrisch leitende ebenfalls vollständig gewährleistet. An den Glasaussenmantel Schicht bildenden Metallkörpers in die Giessform entfallen des Elektrodenschaftes schliesst sofort das vergossene, kunst-und die Beschichtung nach dem Giessen aufgetragen werden. 60 stoffummantelte Konstruktionsteil des erfindungsgemässen Zusätzlich kann es erwünscht sein, in die Giessform bereits ei- Elektrodenkopfes an. Der Kunststoff ist bis zum Kabel hin nen Isolierkörper mit einzufügen, der eine Durchführung des hermetisch dicht und umfasst noch einen Teil des Kabelausbzw. der Innenleiter durch die elektrisch leitende Schicht dar- senmantels, so dass eine vollständige Feuchtigkeitsabdich-stellt. tung und damit ein hoher Isolationswiderstand nach aussen
Die vorgeschlagene Ausführung und Herstellungsweise es erreicht werden.
der Elektrodenkappe bieten eine Mehrzahl entscheidender Der erfindungsgemässe Elektrodenkopf ist in gleicher
Vorteile. Dadurch dass die Elektrodenkappe direkt an das Weise für Bezugselektroden oder für ähnlich aufgebaute
Ableitungskabel angespritzt wird, ergibt sich zwischen diesen Messysteme, wie z.B. Leitfähigkeitsmesszellen, Doppelplatin-
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messelektroden für Polarisationsstrom- oder Polarisations-spannungstitrationen, Sauerstoffelektroden oder aber auch für Temperaturfühler unter Verwendung von z.B. Widerstandsthermometern Pt 100 in variierter Ausführungsform verwendbar. So kann z.B. eine Ausführung für Glaselektroden anstelle von Steckbuchsen mit drahtförmigen Steckstiften ausgebildet sein, die in elektrodenschaftseitig angeordnete Steckbuchsen leicht einsteckbar sind. Die Anzahl der Kontakte kann beliebig variiert werden. Das Ende des Ableitungskabels kann je nach Bedarf mit einem Steckkontakt oder mit Klemmanschlüssen versehen sein.
Im folgenden werden zwei bevorzugte Ausführungsbeispiele eines erfindungsgemässen Elektrodenkopfes unter Hinweis auf die beigefügten Zeichnungen im einzelnen näher beschrieben.
Es stellen dar:
Fig. 1 einen Schnitt durch einen Elektrodenkopf mit einem Innenleiter und innerhalb der Elektrodenkappe vorgesehener Steckbuchsen und
Fig. 2 einen Elektrodenkopf entsprechend Figur 1, der jedoch im Inneren der Elektrodenkappe mit Steckstiften versehen ist.
Der in Fig. 1 dargestellte Elektrodenkopf besteht aus einem Koaxialkabel (1) und einer kompletten Elektrodenkappe 5 (2). Das Kabel besteht aus dem Innenleiter (3), der Innenisolation (Dielektrikum) (4), dem Abschirmgeflecht (5) und der Aussenisolation (6). Der angespritzte Elektrodenkopf (2) besteht aus einem Kunststoffmantel (9), der auch das Kabel teilweise umschliesst, der Abschirmhülse (8) und einem extrem io hochohmigen Kunststoffjustierteil (10), das gewährleistet, dass die Innenleiter und Aussenleiter während des Herstellvorganges sich nicht berühren. Das Unterteil des Kunststoffmantels ist am Fuss der Konstruktion (11) geringfügig länger und um die Abschirmung herumgespritzt, damit die Isolation 15 nach aussen vollständig gewährleistet ist. Im Inneren des Kopfes endet der Innenleiter in der Kontaktbuchse (7), die auch als Kontaktstift ausgebildet sein kann, und die Abschir-nung in der Kontaktbuchse (12), die leitend mit der Abschirmhülse (8) und damit mit dem Abschirmgeflecht (5) des 20 Kabels verbunden ist. Die Kontaktbuchsen (7) und (12) können auch als Steckstifte (13) und (14) ausgebildet sein.
C
1 Blatt Zeichnungen
Claims (16)
- 638 616PATENTANSPRÜCHE1. Elektrodenkopf für eine Elektrode mit einem Elektrodenschaft aus Glas oder Kunststoff und axialen Ableitungsanschlüssen, vorzugsweise für eine Elektrode zur elektrochemischen Potentialmessung, welcher Elektrodenkopf eine mit dem Elektrodenschaft zu verbindende Elektrodenkappe, in der Elektrodenkappe angeordnete Verbindungselemente zur Verbindung mit den Ableitungsanschlüssen aus dem Elektrodenschaft sowie ein koaxiales Ableitungskabel mit einem den oder die Innenleiter isoliert umgebenden, als Abschirmung dienenden Aussenleiter aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrodenkappe (2) aus einem fest an das elektro-denseitige Ende des Ableitungskabels (1) angegossenen Kunststoffmantel (9) besteht, der an seiner Innenseite mit einer im wesentlichen durchgehenden, elektrisch leitenden Schicht belegt ist, die sich unmittelbar an den als Drahtgeflecht ausgeführten Aussenleiter (5) des Ableitungskabels (1) anschliesst und mit ihm in elektrischen Kontakt steht, dass der oder die Innenleiter (3) des Ableitungskabels (1) isoliert (10) durch die elektrisch leitende Schicht (8) hindurchgeführt und im Inneren der Elektrodenkappe (2) mit je einem Verbindungselement (7,13) versehen sind und dass ein weiteres Verbindungselement (12,14) an der Stirnseite der Elektrodenkappe (2) mit der elektrisch leitenden Schicht (8) verbunden ist.
- 2. Elektrodenkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungselemente als längliche, sich in axialer Richtung der Elektrodenkappe (2) erstreckende Steckbuchsen (7,12) zum Einstecken von Anschlussdrähten aus dem Elektrodenschaft ausgebildet sind.
- 3. Elektrodenkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungselemente als drahtartige, sich in axialer Richtung der Elektrodenkappe (2) erstreckende Steckstifte (12,14) ausgebildet sind.
- 4. Elektrodenkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrisch leitende Schicht durch eine Metallhülse (8) gebildet ist.
- 5. Elektrodenkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrisch leitende Schicht aus einem Metallgeflecht besteht.
- 6. Elektrodenkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrisch leitende Schicht auf dem Kunststoffmantel (9) als metallische Beschichtung aufgetragen ist.
- 7. Elektrodenkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrisch leitende Schicht aus einem leitfähigen oder leitfähig gemachten Kunststoff besteht.
- 8. Elektrodenkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoffmantel (9) an seinem offenen Ende (11) die elektrisch leitende Schicht (8) zwecks Berührungsfreiheit durch die Bedienungsperson umgreift.
- 9. Elektrodenkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoffmantel (9) zylindrisch ausgebildet ist.
- 10. Elektrodenkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoffmantel konisch ausgebildet ist.
- 11. Elektrodenkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoffmantel (9) an seiner Aussenseite mit einem Gewinde versehen ist.
- 12. Elektrodenkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Ableitungskabel (1) in koaxialer Anordnung mit der Elektrodenkappe (2) vergossen ist.
- 13. Elektrodenkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Ableitungskabel unter einem Winkel an den Kunststoffmantel der Elektrodenkappe angegossen ist.
- 14. Elektrodenkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoffmantel (9) aus5 einem duroplastischen oder thermoplastischen Kunststoff besteht.
- 15. Elektrodenkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass er nur einen Innenleiter (3) aufweist, dessen Verbindungselement (7,13) in der Achse der io Elektrodenkappe (2) angeordnet ist.
- 16. Verfahren zur Herstellung eines Elektrodenkopfes gemäss einem der Ansprüche 4 bis 5 und 8 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass eine die metallisch leitende Schicht bildende Metallhülse (8) an ihrem kabelseitigen Ende mit dem15 Aussenleiter (5) des Ableitungskabels (1) und dessen Innenleiter (3) mit den zugehörigen Verbindungselementen (7,13) verbunden werden, das so entstandene Gebilde in vorgesehener Anordnung in eine Giessform eingebracht und mit einem Kunststoffmantel (9) umgössen wird.
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