SE467023B - Konduktivitetscell och saett att framstaella en saadan - Google Patents

Description

467 025 10 15 20 25 30 35 2 Ändamålet med uppfinningen är att åstadkomma en cell av det inledningsvis angivna slaget, där en så god kontakt bibehål- les mellan elektroden i-form av en metalltråd och strumpan, att cellen kan användas för mätning av fukthalten hos betong.

Exemplaren i en tillverkningssats skall kunna avläsas med samma mätinstrument utan justering av detta, även vid års- långa mättider. Detta ändamål uppnås med cellen enligt upp- finningen genom en konstruktion som beskrivs i den känneteck- nande delen av patentkrav 1.

Enligt uppfinningen är det möjligt att ge strumpans fibrer en avpassad dragförspänning, som gör att strumpan ligger an mot metalltrådarna med ett likaledes avpassat kontakttryck. De mot fibrernas dragförspänning svarande reaktionskrafterna finns, förutom i trådarna, i kärnan och i svetsfogarna mellan kärna och strumpa. Tack vare kontakttrycket fixeras trådarna till strumpan så väl, att de kan utgöra anslutningsstift till ett elektriskt kontaktdon. Ändamålet med framställningssättet är att säkerställa, att alla exemplaren i en tillverkningssats blir lika. Framställ- ningssättet enligt uppfinningen beskrivs i den kännetecknande delen av patentkrav 6.

Nämnda sätt har fördelen att strumpan med trådarna enkelt kan flätas på kärnstaven medelst kända flätningsmaskiner. Efter- som alla celler i en tillverkningssats har gemensamt utgångs- ämne och inga manuella moment behöver utföras, blir tillverk- ningsprecisionen hög. Dragförspänningen hos strumpans fibrer kan ordnas med flätningsmaskinen eller med en krympning av strumpan genom värmebehandling efter flätningen. Med värmebe- handling kan dragförspänningen åstadkommas, även efter det att svetsfogarna har bildats.

Cellen enligt uppfinningen samt figurer visande hur den kan framställas beskrives nedan i anslutning till de bifogade ritningarna, på vilka fig. 1 visar cellen i perspektiv, fig. 2 visar ett tvärsnitt genom cellen, fig. 3 visar hur ett utgångsämne till cellen framställes, fig. 4 visar hur ut- 10 15 20 25 30 35 467 023. 3 gångsämnet kapas i ämnen till cellen, fig. 5 visar ett ämne till en cell, fig. 6 visar cellen, när änddelar av ämnet tagits bort, fig. 7 visar en ändyta, fig. 8 visar cellen med en droppdetektor. Provningsresultat för celler som är avsedda för mätning av fukthalten i betong visas i tabell.

Med 11 betecknas en cylindrisk, t.ex. cirkulärcylindrisk, och eventuellt rörformad kärna av ett elektriskt oledande och fuktokänsligt material, t.ex. polypropen. Kärnan 11 är omslu- ten av en strumpa 13, som är flätad av ett elektriskt oledan- de, elastiskt, relativt formstabilt och fuktokänsligt mate- rial, t.ex. polypropen. Längs två diametralt motsatta gene- ratriser hos kärnan sträcker sig två trådar 15 och 17 av ett relativt korrosionsbeständigt och elektriskt ledande mate- rial, t.ex. silver.

Kärnan 11 med strumpan 13 och trådarna 15 och 17, som utgör en konduktivitetscell 19 enligt uppfinningen, kan anslutas till en tvåpolig elektrisk hylskontakt. strumpan 13 är in- dränkt med en noggrant avpassad mängd av en fuktabsorberande saltlösning, vilket exempelvis sker genom att ett kapillärrör innehållande saltlösningen ansättes mot strumpan. Kärnan av polypropen har t.ex. diametern 4 mm, dess längd är t.ex. 15 mm, och strumpans tjocklek är t.ex. 0,5 mm. Trådarna av silver har t.ex. diametern 0,5 mm. strumpans fibrer av poly- propen har t.ex. diametern 30 mikrometer. En elektrisk växel- spänning med frekvensen t.ex. 1 kHz är lagd över trådarna 15 och 17 och den mellan trådarna uppmätta resistansen är enligt det föregående ett mått på den relativa luftfuktigheten i cellens omgivning.

Cellen 19 framställs på följande_sätt. Garn 33, vart och ett innehållande ett antal fibrer, flätas, se fig. 3, till en strumpa på en stav 31, som utgör ämne till kärnan 11 enligt fig. 1. Samtidigt flätas trådarna 15 och 17 in i strumpan som två varptrådar. staven 31 med strumpan och trådarna utgör ett utgångsämne till cellen enligt fig. 1. Utgångsämnet, se fig. 4, kapas tvärs sin längdriktning medelst laserstrålar 35, som kapar staven 31 och strumpan, men inte trådarna 15 och 17, 467 023 10 15 20 25 30 35 4 och som svetsar strumpan till kärnstaven på båda sidor om kapningsstället. Dessutom kapas utgångsämnet helt vid 37.

Härigenom erhålles delar-enligt fig. 5. Från dessa delar avlägsnas de enligt fig. 6 laserskurna bitarna 39, varigenom trådarna 15 och 17 frigöres vid delarnas ändar 41, så att den färdiga cellen enligt fig. 1 bildas.

Det är väsentligt att saltlösningen fördelar sig jämnt och reproducerbart i strumpan 13. Detta sker om strumpans fibrer har en yta som väts lätt av vatten. Cellens ändar 41 och svetsfogar 42, se fig. 6, som båda bildas vid laserkapningen, skall i motsats därtill vara vattenfrånstötande för att hindra lösningen från att krypa bort från strumpan. Fukt- okänsliga polymerer, som polypropen, har i regel en starkt vattenfrånstötande yta, vilket medför att det tidigare be- skrivna framställningssättet automatiskt ger åsyftat resultat beträffande ändytorna och svetsfogarna. Genom en ytbehand- ling, t.ex. oxidering, av utgångsämnet före laserkapningen kan strumpans fibrer fås att bli vätbara. Då blir även kär- nans mantelyta behandlad, vilket är fördelaktigt. Ändarna 41 och svetsfogarna 42 blir ej ytbehandlade, eftersom ytorna hos dessa nybildas av laserstrålarna 35.

Då cellen ansluts till ett kontaktdon, t.ex. en elektrisk hylskontakt av standardtyp, bör ena paret av trådändar vara anslutningsstift och det andra paret vara grepp att användas, då stiften ansluts till hylskontakten. Därigenom förhindras att strumpan berörs samt att trådarna 15 och 17 rubbas i förhållande till strumpan. Avståndet mellan trådarna väljs lika med avståndet mellan kontaktens hylsor.

För att erhålla starka och mot lösningen täta svetsfogar kan det vara nödvändigt, att låta laserstrålarna 35 var och en utgöras av flera laserstrålar, som ligger i skärplanet. Till svetsfogarna skall alla fibrer i strumpan vara fixerade.

Trådarna 15 och 17 skall vara ingjutna i svetsfogarna, vilkas vattenfrånstötande yta därigenom hindrar lösningen från att krypa bort från strumpan längs trådarna. *l 10 15 20 25 30 35 467 025, 5 Det ovan beskrivna framställningssättet säkerställer att en mängd av celler, vilka är hämtade från samma tillverknings- sats, har en hög inbördes precision. Det är därför praktiskt att ge varje cell en märkning, som identifierar tillverk- ningssatsen. En sådan märkning kan ordnas, genom att låta garnen 33 vara olikfärgade, så att en färgkod liknande den hos elektriska motstånd bildas. Varje garnrulle i flätnings- maskinen svarar mot en position i strumpan och färgen hos varje garnrulle kan väljas ur en mängd av färger. Även kär- nans 11 färg kan ingå i färgkoden.

Med hjälp av uppgifter från den kemiska handbokslitteraturen väljs den saltlösning med vilken strumpan skall indränkas.

Inom mätområdet för luftfuktighet bör lösningen sakna kristaller. Dess konduktivitet uttryckt i 1/ohmcm bör öka kraftigt med ökad luftfuktighet.

Om man väljer att indränka strumpan med saltlösning genom doppning av strumpan i lösningen, skall detta ske före laser- kapningen. Då erhålls lösningsfria ändytor.

I det följande beskrivs cellens funktion och användning närmare samt beskrivs sådant som minskar risken för mätfel.

Då den relativa luftfuktigheten är nära 100 procent, blir efter en tid lösningens volym så stor, att den ej längre ryms i strumpans kapillärer. Droppar av lösningen faller från strumpan och mätfel uppstår bl.a. på grund av att antalet joner i strumpan minskar. Om cellen är monterad med kärnans axel vertikal, kommer den nedre ändytan därvid att beläggas med lösning, eftersom ytans vattenfrånstötande krafter ej övervinner tyngden av droppe. Det är således väsentligt ur tillförlitlighetssynpunkt att veta om ändytorna är belagda med lösning eller ej. Detektering av lösning på ytorna av ändarna 41 kan ske med en extra tråd 40 enligt fig. 2, inlagd i kärnan och koaxial med denna. Så länge resistansen mellan en eller flera elektroder i strumpan å ena sidan och kärnans elektrod å andra sidan är stor, är ändytan ej belagd med lösning. Ett radiellt elektriskt fält avsöker nämligen änd- 467 025 10 15 20 25 30 35 6 ytan, se fig. 7. Strumpan med sin lösning har god kondukti- vitet.

Ett alternativ till metoden med en elektrod i kärnan är att använda färgad lösning och en under cellen placerad, ofärgad droppdetektor 43, se fig. 8. Då en droppe vid 44 faller från strumpan, fångas den in av droppdetektorn, som färgas, vilket signalerar att cellen skall bytas. En droppdetektor åstadkoms t.ex. genom en extra laserkapning någonstans mellan cellens 19 ändar 41.

I fig. 8 visas också hur de båda metoderna kan kombineras.

Tråden 40 är förbunden med exempelvis tråden 15 vid a, Dess- utom är tråden 15 avklippt vid b. Resistansen mellan trådän- darna c och e är ett mått på luftfuktigheten i cellens om- givning. Då en droppe fångas in, färgas droppdetektorn 43 och sjunker resistansen mellan trådändarna c och d markant, vilka förändringar var för sig signalerar att cellen skall bytas.

Droppdetektorns färgning kvarstår även i torr luft, då lös- ningen kan ha övergått i elektriskt oledande saltkristaller, vilka ej är elektriskt detekterbara.

Mätning av fukthalt hos betong sker ofta i samband med tork- ning av betong. Det gäller då att avgöra, när betongen har torkat till en viss fukthalt. Cellen enligt uppfinningen kan därvid användas på ett sådant sätt, att en märkning, som identifierar dess tillverkningssats, är värdefull. Utöver den betongkavitet, inuti vilken luftens relativa fuktighet skall mätas, åstadkoms i närheten av denna ytterligare en, inuti vilken en mättad saltlösning håller luftens relativa fuktig- het vid det värde som eftersträvas i mätkaviteten. En cell placeras i varje kavitet och betongen är precis tillräckligt torr, då båda cellerna är i jämvikt med omgivande luft och har samma resistans, förutsatt att de är tillverkade i samma sats.

Det är fördelaktigt att låta den mättade saltlösningen i användningsexemplet ovan vara avskild från cellen med ett vätsketätt och ånggenomsläppligt membran. Tack vare den V) 467 023, 7 stabila temperaturen inuti ett stort betongblock, åstadkommer den mättade saltlösningen ett mycket noggrant referensvärde för relativ luftfuktighet.

I den på ritningen återgivna tabellen visas provningsresultat för fyra celler, som är avsedda att användas för mätning av fukthalten hos betong. De är hämtade från samma tillverk- ningssats.

Claims (8)

467 D23 10 15 20 25 30 35 Patentkrav

1. Konduktivitetscell (19) innefattande en strumpa (13), som är flätad av ett flertal trådar (33), var och en bestående av ett flertal fibrer av ett elektriskt oledande material, vilken strumpa är indränkt med en fuktabsorberande vätska. exempelvis en saltlösning, samt minst två elektroder (15.17) i form av trådar av ett ledande material, vilka är inflätade som varp- trådar i strumpan (13) på avstånd från varandra och sträcker sig väsentligen parallellt med varandra, k ä n n e t e c k - n a d av att strumpan (13) är flätad runt en cylindrisk kärna (11) av ett elektriskt oledande material, vars axel är väsent- ligen parallell med elektroderna (l5,17), och att trådarna (33) i strumpan (13) är dragförspända för åstadkommande av an- liggning mellan trådarna (33) och elektroderna (15.17).

2. Cell enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att strum- pan (13) är fastsvetsad mot kärnan (11) vid ändarna (41).

3. Cell enligt krav 2. k ä n n e t e c k n a d av att fib- rerna i strumpan (13) är vätbara på sina mantelytor medelst den fuktabsorberande vätskan. k ä n n e t e c k - n a d av att elektrodernas (15.17) ändar utgör anslutnings- stift till ett elektriskt kontaktdon.

4. Cell enligt något av föregående krav,

5. Cell enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k - n a d av att färgen hos var och en av strumpans (13) trådar (33) samt färgen hos kärnan (11) bildar en färgkod för märk- ning av cellen (19).

6. Sätt för framställning av en konduktivitetscell enligt något av krav 1-5, k ä n n e t e c k n a d av att en strumpa (13) flätas med ett flertal trådar (33). var och en bestående av ett flertal fibrer av ett elektriskt oledande material. på ett kärnämne (31) av ett elektriskt oledande material samti- 10 15 20 467 025 digt som minst två elektroder (l5,17) i form av trådar av elektriskt ledande material flätas in i strumpan som varptrå- dar på avstånd från varandra och väsentligen parallellt med varandra och med kärnämnets axel, att kärnämnet med strumpan (13) och elektroderna (15.17) kapas tvärs sin längdriktning till ett flertal delar och att bitar (39) av kärnämnet och strumpan (l3) avlägsnas från delarnas ändar så att elektroder- na (15,17) frigöres, varvid strumpan (13) under framställning- en dessutom indränkes med en fuktabsorberande vätska, exempel- vis en saltlösning. och dess trådar (33) ges en dragförspän- ning för åstadkommande av anliggning mellan trådarna (33) och elektroderna (15,l7).

7. Sätt enligt krav 6. k ä n n e t e c k n a d av att bitar- na (39) skäres loss medelst minst en laserstrâle (35).

8. Sätt enligt krav 6 eller 7. k ä n n e t e c k n a d av att strumpan (13) indränks med vätskan genom att ett kapillär- rör, som innehåller vätskan, ansättes mot strumpan (13).