DE2828248B2 - Elektrodenkopf und dessen Herstellungsverfahren - Google Patents
Elektrodenkopf und dessen HerstellungsverfahrenInfo
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- H01R13/6592—Specific features or arrangements of connection of shield to conductive members the conductive member being a shielded cable
Description
Die Erfindung betrifft einen Elektrodenkopf, insbesondere für eine der elektrochemischen Potentialmessung
dienende Elektrode mit einem Ableitungsanschlüsse aufweisenden Elektrodenschaft aus Glas oder
Kunststoff, bestehend aus einem koaxialen Ableitungskabel mit wenigstens einem isolierten Innenleiter und
einem abschirmenden Außenleiter mit einer Außenisolierung
sowie aus einer Elektrodenkappe, die einen Kunststoffmantel zur Aufnahme des Elektrodenschaftendes
mit den Ableitungsanschlüssen aufweist, der an seinem Innenumfang mit einer elektrisch leitenden
Schicht versehen ist an die der Außenleiter über eine leitende radiale Stirnwand angeschlossen ist und durch
die der Innenleiter isoliert hindurchgeführt ist, an den
ίο ein Verbindungselement angeschlossen ist, das einem
ist. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur
J5 (DE-OS 24 15 176). Hier ist der Innenleiter mit seiner
Isolierung durch die radiale Stirnwand geführt und mit einer Steckfassung für das kopfseitige Ende einer
Normelektrode verlötet Die Stirnwand wird von einer Metallscheibe gebildet mit welcher der Außenleiter
ίο verlötet ist und an die sich die elektrk.-b leitende Schicht
am Innenumfang des Kunststoffmantels anschließt die perforiert ausgebildet ist und aus Kupfer oder einem
anderen Metall besteht Diese Schicht erstreckt sich im wesentlichen bis zum freien Ende des Kunststoffman-
r. tels, wo auch die Abschirmwirkung endet, da keine
Anschlubmöglichkei! bzw. kein dem Außenleiter λ.ι-geordnetes
Verbindungselement vorgesehen ist. Eine die Stirnwand hintergreifende Einschnürung des Knnststoffmantels
liegt zwar an der Außeriisolierung des
erzielt wird.
v> Innen widerstand (> IO M Ohm). Das Anschlußkabel ist
deshalb zur elektrostatischen Abschirmung als Koaxialkabel ausgebildet. Die Kabelseele wird mit dem
eigentlichen Meßsystem verbunden. Die konzentrisch?, die Kabelseele umgebende, meist als dichtes Kupfernetz
W) angeordnete elektrostatische Abschirmung des Kabels
wird entweder mit der in der Elektrode konzentrisch um das Mcßsystcm befindlichen elektrostatischen Abschirmung
oder bei Einstabrießketten mit dem Bezugssystem verbunden, das gleichzeitig als Abschirmung wirkt.
'·"' Im F.leklroclcnkopf solcher Flcktroclen werden im
Regelfall die Innenleiter der potentialgebcndcn Elemente
an das Clektrodcnkabel angeschlossen. Mittels des Elcklrodenkahrl wird das elektrostatisch abgeschirmte
Potential zum Meßgerät geleitet. Im Fall von Einstabmeßketten
wird das Bezugselektrcdensignal ebenfalls über das Abschirmgeflecht geleitet
Für die Verbindung des Ableitungskabels mit der Elektrode gibt es eine Reihe von Lösungen (z B. >
DE-GM 72 08 139). In den bekannten Konstruktionen ist der äußere Elektrodenkopf als Metall- oder
Kunststoffhülse ausgebildet, an der wahlweise eine Kabeldurchführung oder aber eii.e wasserdichte Tülle
angebracht ist. Wäiterhin sind Konstruktionen bekannt, ι ο
bei denen die Elektrode durch Zusammenschrauben des Kopfes montiert wird. Andere Konstruktionen bevorzugen
eine zylindrische Gummikappe, durch die das Kabel oben hindurchgeführt wird, und die ihrerseits auf den
Glaselektrodenkörper aufgebracht isL Die Kappe ist bei ι =>
diesen Konstruktionen entweder durch Verkleben mit Epoxid-Harzen, Silikonharzen oder anderen Klebern
bzw. Zementen oder aber durch einfachen Preßsitz mit dem Glaselektrodenkörper verbunden. Das Kabel bei
solchen Elektroden ist in dem sogenannten Elektroden- 2»
kopf mit den Innenleitern der Elektrode verbunden. Dieses Anschluß- oder VcrbindungsRabc! wird durch
Zusammenlöten oder Schweißen, gelegentlich durch Preßkontakte mit diesen Innenleitern verbunden.
Andere Konstruktionen führen die Kabelseele tiefer in die Elektrode ein und kontaktieren mit einem
Steckkontakt oder über Metallwolle innerhalb der Elektrode. Der Bezugselektrodenanschluß wird dann
durch Pressen oder Löten mit der Abschirmung verbunden, die das Bezugselektrodensigna] zum Meßge- x>
rät leitet
Alle bisher bekannten Konstruktionen haben einen oder mehrere der im folgenden aufgeführten Nachteile:
— Die Abschirmung, d.h. bei Einstabmeßketten der
Bezugselektrodenanschluß, liegt als Außenmantel !l
nicht isoliert, zur Umgebung vor. Bei auftretender Feuchtigkeit oder einer Handberührung des Elektrodenkopfes
wird das Bezugssystem über den sich ergebenden Nebenschlußwiderstand kurzgeschlossen
oder es entsteht eine Doppelerdung. >0
— Der Elektrodenkopf ist durch eine Schraubkonstruktion mechanisch fest jedoch nicht ausreichend
feuchtigkeitsdicht verbunden, so daß der für die Messung erforderliche Isolationswiderstand zwischen
Kabelseele und Abschirmung des Koaxialka- 4>
bels nicht auf Dauer eingehalten werden kann.
— Der Elektrodenkopf ist überhaupt nicht abgeschirmt dies ist entweder der Fall bei Verwendung
einer Kunststoffhülse als Elektrodenkopf oder aber auch bei der Verwendung einer Metallhalse als
Elektrodenkopf und diese Metallhülse ist nicht an das Abschirmsystem angeschlossen. Derartig; aufgebaute
Elektroden sind handempfindlich durch elektrostatische Umladungen.
— Die Kabelseele und die Abschirmung werden jeweils
durch Löten mit den Innenkontakten verbunden. Dieses Löten birgt die Gefahr von Kaltlötstellen und
ist in der Montagezeit aufwendig.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen t>o
Elektrodenkopf der eingangs bezeichneten Art zu schaffen, der eine vollkommene Isolierung des ElezugssignaJs
und der Abschirmung nach außen hin aufweist und eine ununterbrochen durchgehende Abschirmung
auch über das äußere Ende des Kunststoffmantel tv>
hinaus aufweist, lctfreie Verbindungen zwischen den Ableitungsanschlüssen des Elektrodenschaftes und dem
Elektiodenkopf crmöglici.t. einen hermetischem Abschluß
zwischen dem Kunststoffmantel und dem Ableitungskabel aufweist und ebenfalls eine hermetisch
abschließende Verbindung mit dem Elektrodenschaft gestattet gegenüber allen beim Einsatz zu erwartenden
Chemikalien chemisch beständig ist und insbesondere auch schnell und mit geringem Aufwand herstellbar ist
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst daß der Kunststoffmantel fest an Jas Ableitungskabel
angegossen ist und daß ein weiteres Verbindungselement an der Stirnwand zwischen dem Außenleiter und
der elektrisch leitenden Schicht angeschlossen ist
Das Gießen oder Spritzen des Kunststoffs um das Ableitungskabel herum führt nicht nur zu einer festen
und zugleich einfachen Verbindung ohne diesbezüglichen Montageaufwand, sondern kann zugleich der
gegenseitigen Fixierung von Teilen der Elektrodenkappe in vorgesehener isoliener Lage dienen. Durch das
dem Außenleiter zugeordnete weitere Verbindungselement wird die Möglichkeit geschaffen, auf einfache
Weise die Abschirmung über den Kunststoffmantel hinaus fortzuführen, so daß auch be: vergleichsweise
kurzem Kunststoffmantel und aus diesem vorragendem Elektrodenschaft eine vollständige Abschirmung erzielt
werden kann.
Bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des Elektrodenkopfes ergeben sich aus den Ansprüchen
2 bis 11.
Das Verfahren zur Herstellung eines Elektrodenkopfes der vorgenannten Gattung ist dadurch gekennzeichnet
daß ein die metallisch leitende Schicht und die Stirnwand bildender Metallkörper an seinem kabelseitigen
Ende mit dem Außenleiter des Ableitungskabels verbunden wird und die Verbindungselemente an den
Innenleiter bzw. an die Stirnwand angeschlossen werden, worauf diese Anordnung in eine Gießform
eingebracht und mit dem Kunststoffmantel umgössen wird.
Der Vorteil dieser Herstellungsweise ergibt sich bereits aus den vorstehenden Ausführunger und liegt
insbesondere in der Einsparung an Montagezeit.
Besteht die elektrisch leitende Schicht innerhalb der Kunf -Stoffkappe ausnahmsweise aus einer aufgetragenen
Beschichtung, so kann das Einlegen eines die elektrisch leitende Schicht bildenden Metallkörpers in
die Gießform entfallen und die Beschichtung nach dem Gießen aufgetragen werden. Zusätzlich kann es
erwünscht sein, in die Gießform bereits einen Isolierkörper mit einzufügen, der eine Durchführung des bzw. der
Innenleiter durch die elektrisch leitende Schicht darstellt.
Die erfindungsgemäße Ausführung und Herstellungsweise der Elektrodenkappe bieten eine Mehrzahl
entscheidender Vorteile. Dadurch, daß die Elektrodenkappe direkt an das Ableitungskabel angespritzt wird,
ergibt sich zwischen diesen beiden Teilen eine vollkommen hermetisch abgedichtete, feuchJ.gkeitsunempfindliche
Verbindung. Die im Inneren der Elektrodenkappe vorgesehene, bevorzugt als Metallhülse
ausgeführte, elektrisch leitende Schicht gewährt eine durchgehende Abschirmung des Elektrodenkopfes.
Durch die Spritzgieß-Technik ist es möglich, diese innere Metallhülse der Elektrodenkappe auf kürzester
Strecke mit dem als Drahtgeflecht ausgebildeten Außenleiter des Ableitungskiibels zu verbinden. Der
zentrale Inncnleiter des Ableitungskabels, der in der
Mitte dieser Konstruniion endet, kann leicht mit der
entsprechenden Steckbuchse verbunden werden. Fine weitere Steckbuchse wird an der Abschirmung an
geeigneter Stelle angebracht, damit das Bezugselektrodensignal und/oder die Abschirmung ebenfalls leicht an
das Innere des Elektrodenschaftes angeschlossen werden können. Diese Herstellung der elektrischen
Verbindung zwischen den Innenkontakten des Elektrodenschaftes und den Anschlüssen des Elektrodenkopfes,
die aus dem Ableitiingskabel kommen, ist jeweils mit
einem einfachen Handgriff durch Einstecken eines Metalldrahtes geeigneter Stärke in zugehörige Kontaktbuchsen
zu erreichen. Durch diese einfache Stecktechnik wird die Montagezeit für mit Ableitungskabeln versehene Elektroden auf ein überraschend
niedriges Maß herabgesetzt. Bemerkenswert ist außerdem, daß die Möglichkeilen für Montagefehler weitaus
geringer sind.
Durch die Tatsache, daß das Ableitungskabel fest an die übrige Konstruktion angespritzt ist, entfällt das
anderenfalls erforderliche aufwendige und teure Anvulkanisieren oder sonstige Anbringen von betriebssicheren,
vor allem feuchtigkeitsdichten Kabeldurchführungen oder Tüllen an dem Elektrodenkopf. Es entfällt
weiterhin die Arbeit für das Kabelaufziehen auf Tüllen. Während des Montagevorganges zwischen dem Elektrodenkopf
und dem Elektrodenschaft liegt kein abisoliertes Ableitungskabel frei, so daß jegliche
Verschmutzung ausgeschlossen ist.
L»er Glaskörper ueS Eickiiuiicnscliaiieb iüßi sich auf
einfache Weise durch Vergießen oder Verkitten mittels eines Klebers mit dem neuen Elektrodenkopf verbinden
und dadurch hermetisch gegen Umwelteinflüsse, wie beispielsweise Feuchtigkeit oder Salze, abschirmen.
Die elektrostatische Abschirmung der Elektrode ist bei dem beanspruchten Aufbau lückenlos. Im unteren,
glasummantelten Teil der Elektrode ist die Abschirmung wie üblich nach heutigem Stand der Technik bei
Einstabmeßketten durch die Elektrolyt-Lösung, z. B. eine KCI-Lösung, erfüllt. Unmittelbar an die Stelle
anschließend, an der diese Elektrolyt-Abschirmung ihre Obergrenze erreicht, setzt die durch die in den
Elektrodenkopf eingearbeitete, metallisch leitende Schicht gewährleistete Abschirmung ein. Diese metallisch
leitende Schicht, die von außen durch den Kunststoff ummantelt ist, umschließt ihrerseits den
obersten, mit dem Verbindungsgießharz oder -zement gefüllten Teil des Elektrodenschaftes. Unmittelbar
anschließend an die Elektrodenkappe erfolgt die Abschirmung durch den Außenleiter des Koaxialkabels
bis zum Meßgerät.
Die elektrische Isolation von Fremdeinflüssen für die
Abschirmung und das Bezugspotential, z. B. Doppelerdung, ist ebenfalls vollständig gewährleistet. An den
Glasaußenmantel des Elektrodenschaftes schließt sofort das vergossene, kunststoffummantelte Konstruktions-
Ii)
teil des erfimliingsgemäßen Klcktrotlcnkopfcs an. Der
Kunststoff ist bis zum Kabel hin hermetisch dicht und umfaßt noch einen Teil des Kabclaußenmantels. so daß
eine vollständige Feuchtigkeitsabdichlung und damit e<n
hoher Isolationswiderstand nach außen erreicht werden.
Der erfindungsgemäßc Elektrodenkopf ist in gleicher Weise für ßezugseleklroden oder für ähnlich aufgebaute
Meßsysteme, wie z. B. Leitfähigkcitsmcßzcllen, Doppclplatinmeßelektroden für Polarisationsslromoder
Polarisationsspannungstitrationen, Sauerstoffelektroden
oder aber auch für Temperaturfühler unter Verwendung von /.. B. Widerstandsthermometern
Pt 100 in variierter Ausführungsform verwendbar. So kann /.. B. eine Ausführung für Glasclektroden anstelle
von Steckbuchsen mit drahtförmigcn Steckstiften ausgebildet sein, die in clcktrodenschaftscitig 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 Kemmanschlüssen verschen sein.
Im folgenden werden zwei bevorzugte Ausführungsbeispiele eines erfindungsgemäßen Elektrodenkopfes
unter Hinweis auf die Zeichnungen im einzelnen näher beschrieben.
F i g. I einen Schnitt durch einen Elektrodenkopf mit einem Innenleiter und innerhalb der Elektrodenkappe
vorgesehener Steckbuchsen und
Fig./ einen Elektrodenkopf entsprechend Fig. I,
der jedoch im Inneren der Elektrodcnkappe mit Steckstiften versehen ist
Der in F i g. 1 dargestellte Elektrodcnkopf besteht aus einem Koaxialkabel (f) und einer kompletten Elektrodenkappe
(2). Das Kabel besteht aus dem Innenleiter (3), der Innenisolation (Dielektrikum) (4), dem Abschirmgeflecht
(S) 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 hochohmigen Kunststoff justierteil (10), das gewährleistet, daß die
Innenleiter und Außenleiter während des Herstellvorganges sich nicht berühren. Das Unterteil des
Kunststoffmantels ist am Fuß der Konstruktion (II) geringfügig langer und um die Abschirmung herumgespritzt,
damit die Isolation nach außen vollständig gewährleistet isL Im Inneren des Kopfes endet der
Innenleiter in der Kontaktbuchse (7), die auch als Kontaktstift ausgebildet sein kann, und die Abschirmung
in der Kontaktbuchse (12), die leitend mit der
Abschirmhülse (8) und damit mit dem Abschirmgeflecht
des Kabels (5) verbunden ist Die Kontaktbuchsen (7) und (12) können auch als Steckstife (13) und (14)
ausgebildet sein.
Claims (11)
1. Elektrodenkopf, insbesondere für eine der
elektrochemischen Potentialmessung dienende Elektrode mit einem Ableitungsanschlüsse aufweisenden
Elektrodenschaft aus Glas oder Kunststoff, bestehend aus einem koaxialen Ableitungskabel mit
wenigstens einem isolierten Innenleiter und einem abschirmenden Außenleiter mit einer Außenisolierung
sowie aus einer Elektrodenkappe, die einen Kunststoffmantel zur Aufnahme des Elektrodenschaftendes
mit den Ableitungsanschlüssen aufweist, der an seinem Innenumfang mit einer elektrisch
leitenden Schicht versehen ist, an die der Außenleiter
über eine leitende radiale Stirnwand angeschlossen ist und durch die der Innenleiter isoliert
hindurchgeführt ist, an den ein Verbindungselement angeschlossen ist, das einem Ableitungsanschluß am
Elektrodenschaft zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet,
daß der Kunststoffmantel (9) fest an das Abieitungskabei (f) angegossen ist und
daß ein weiteres Verbindungselement (12,14) an die Stirnwand zwischen dem Außenleiter (5) und der
elektrisch leitenden Schicht (8) angeschlossen ist
2. Elektrodenkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungselemente als
längliche, sich in axialer Richtung der Elektrodenkappe (2) erstreckende Sieckbuchsen (7, 12) zum
Einstecken von Anschlußdrähten aus dem Elektrodenschaft ausgebildet sind.
3. Elektnxknkopf nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß d?e Verbindungselemente als
drahtartige, sich in axialer Richtung der Elektrodenkappe (2) erstreckende SKtkslifie (12, 14)
ausgebildet sind.
4. Elektrodenkopf nach einem der Ansprüche 1 bis
3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kunststoffmantel (9) an seinem offenen Ende (11) die elektrisch
leitende Schicht (8) zwecks Berührungsfreiheit durch
die Bedienungsperson umgreift.
5. Elektrodenkopf nach einem der Ansprüche 1 bis
4, dadurch gekennzeichnet, daß der Kunststoffmantel (9) zylindrisch ausgebildet ist.
6. Elektrodenkopf noch einem der Ansprüche 1 bis
4. dadurch gekennzeichnet, daß der Kunststoffmantel konisch ausgebildet ist.
7. Elektrodenkopf nach einem der Ansprüche I bis
6. dadurch gekennzeichnet, daß der Kunststoffmantel (9) an seiner Außenseite mit einem Gewinde
versehen ist.
8. Elektrodenkopf nach einem der Ansprüche I bis
7, dadurch gekennzeichnet, daß das Ableitungskabel
(1) in koaxialer Anordnung mit der Elektrodenkappe
(2) vergossen ist.
9. Elektrodenkopf nach einem der Arsprüche I bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Ableitungskabel
unter einem Winkel an den Kunststoffmantel der Elektrodenkappe angegossen ist.
10. Eiektrodenkopf nach einem der Ansprüche I
bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Kunststoffmantel (9) ans einem duroplastischcn oder thermo
plastischen Kunststoff besieht.
11. Flcklrodcnkopf nach einem der Ansprüche I
bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß er nur einen
Innenleiter (3) aufweist, dessen Verbindungselement (7, 13) in der Achse der Klektrodenkappe (2)
iingenrdncl ist.
IZ Verfahren zur Herstellung des Elektrodenkopfes
gemäß einem der Ansprüche 1 bis II, dadurch gekennzeichnet, daß ein die metallisch leitende
Schicht und die Stirnwand bildender Metallkörper (8) an seinem kabelseitigen Ende mit dem Außenleiter
(5) des Ableitungskabels (1) verbunden wird und die Verbindungselemente (7, 12; 13, 14) an den
Innenleiter (3) bzw. an die Stirnwand angeschlossen werden, worauf diese Anordnung in eine Gießform
eingebracht und mit dem Kunststoffmantel (9) umgössen wird.
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