-
Dehnungsmesser, insbesondere für große Dehnungen an flexiblen oder
elastischen Körpern Die Erfindung betrifft einen Dehnungsmesser, insbesondere für
große Dehnungen an flexiblen odel elastischen Körpern, bestehend aus einem mit einem
Elektrolyten gefüllten Schlauch mit an den Enden desselben dicht schließend eingesetzten
Elektroden.
-
Es ist ein Dehnungsmesser bekannt, der aus einem mit einem Elektrolyt
gefüllten und an seinen Enden mit Elektroden versehenen Schlauch aus einem elastomeren
Material besteht, wobei als Elektrolyt Kupfersulfat verwendet ist. Der Nachteil
dieses bekannten Dehnungsmessers besteht vor allem darin, daß der Elektrolyt bereits
nach relativ kurzer Zeit unter Gasblasenbildung in die Poren des Schlauchmaterials
eindringt und die Meßvorrichtung unbrauchbar macht. Auch bei Verwendung eines von
dem Elektrolyten nicht angreifbaren Materials für den Schlauch kann bei dem bekannten
Dehnungsmesser nur eine geringe Lebensdauer erzielt werden, da stets ein gewisser
Elektrolytverlust in Kauf genommen werden muß, der zu einer Änderung der Eigencharakteristiken
des Dehnungsmessers führt, die bereits nach kurzer Zeit auf Grund der auftretenden
Meßungenauigkeiten nicht mehr in Kauf genommen werden können.
-
Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines Dehnungsmessers, insbesondere
für große Dehnungen an flexiblen oder elastischen Körpern, der eine im Vergleich
zu bekannten Anordnungen sehr große Lebensdauer unter Beibehaltung seiner ursprünglichen
Eigencharakteristiken aufweist und dabei eine große Meßgenauigkeit gewährleistet.
-
Ausgehend von einem Dehnungsmesser der eingangs angeführten Gattung
wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß der Schlauch aus zwei
ineinandergeschobenen und dicht aneinanderliegenden Schläuchen aus elastomerem Material
gebildet wird, wovon der innere Schlauch aus einem von dem Elektrolyten nicht angreifbaren
Material besteht und mit der Lösungsflüssigkeit des Elektrolyten gesättigt ist,
und der äußere Schlauch aus einem flüssigkeitsundurchlässigen Material besteht,
das vom Elektrolyten angreifbar sein kann.
-
Durch die Verwendung der beiden Schläuche wird sichergestellt, daß
praktisch kein Elektrolytverlust auftritt, da sich der Elektrolyt mit der sich in
den Poren des inneren Schlauches befindenden Lösungsfiüssigkeit im Gleichgewicht
befindet und das flüssigkeitsundurchlässige Material des äußeren Schlauches einen
Verlust an Lösungsflüssigkeit praktisch ausschließt. Auf diese Weise wird eine überaus
hohe Konstanz der Eigencharakteristiken des Dehnungsmessers erreicht.
-
Vorzugsweise besteht der Elektrolyt in bekannter Weise aus einer
wäßrigen Lösung von Kupfersulfat.
-
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung besteht der
innere Schlauch aus einem gegenüber Angriffen von Kupfersulfat resistenten, an sich
bekannten Silikongummi und der äußere Schlauch aus Naturkautschuk.
-
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung
enthält der Elektrolyt 20 Gewichtsprozent Kupfersulfat, zwischen 1,5 und 8 Gewichtsprozent
Schwefelsäure und als Rest destilliertes Wasser, und die Elektroden bestehen aus
Kupfer.
-
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist im folgenden an Hand der
Zeichnung erläutert; in dieser zeigt F i g. 1 eine perspektivische Darstellung eines
Dehnungsmessers in einem praktischen Anwendungsfalle und F i g. 2 einen vergrößert
dargestellten Längsschnitt durch ein Ende eines Dehnungsmessers.
-
F i g. 1 zeigt eine aus elastischem Material bestehende Plane 1,
deren Dehnungen gemessen werden sollen. Ein aus einem mit einem Elektrolyten gefüllten
Schlauch 2 bestehender Dehnungsmesser ist mittels eines Klebers 3 auf dieser Plane
befestigt. An den Enden des Schlauches 2 sind Elektroden 4 und 5 aus Kupferlitze
oder Kupferdraht dicht schließend eingesetzt und durch Wickelbünde 6 und 7 festgehalten.
-
Der Schlauch 2 besitzt beispielsweise eine Länge von ungefähr 25,4
cm bei einem Durchmesser von etwa 1,6 mm. Bei der Auswahl des Schlauchmaterials
ist darauf zu achten, daß es zur Vermeidung einer störenden Beeinflussung der Meßgenauigkeit
eine ausreichende Elastizität aufweist.
-
Der Elektrolyt besteht vorzugsweise aus einer wäßrigen Lösung von
Kupfersulfat von normaler Laboratoriumsreinheit.
-
Normaler Naturkautschuk wird von Kupfersulfat angegriffen, wobei
das Kupfer bei einer Anzahl von den Kautschuk zerstörenden Reaktionen als Katalysator
wirkt. Ein solchen Angriffen widerstehendes Material ist Silikongummi, der jedoch
in gewissem Umfange Elektrolyt durchläßt.
-
Dieser Nachteil der Durchlässigkeit kann behoben werden, wenn ein
Schlauch aus Silikongummi bis zur Sättigung mit destilliertem Wasser getränkt und
dann in einen etwas weiteren, dicht anliegenden Schlauch aus Naturkautschuk eingesteckt
wird.
-
Fig. 2 zeigt ein Ende eines derartigen Dehnungsmessers, bei dem der
innenliegende Schlauch 8 aus Silikongummi mittels eines Wickelbundes 9 an die Kupferelektrode4
angeschlossen und diese gesamte Anordnung von einem Schlauch 10 aus Naturkautschuk
umgeben ist. Der Schlauch 10 gewährleistet somit die erforderliche Dichtheit, und
der mit destilliertem Wasser gesättigte innere Schlauch 8 unterbindet ein Durchtreten
des Elektrolyten 11 zu dem äußeren Schlauch 10.
-
Der Elektrolyt besteht vorzugsweise aus 20 Gewichtsprozent CuSO4,
zwischen 1,5 und 8 Gewichtsprozent H2SO4 und destilliertem Wasser.
-
Die Schwefelsäure gibt dem Elektrolyten die erforderliche Leitfähigkeit
und verringert die Neigung zur Gasblasenbildung.
-
Die Elektroden 4 und 5 aus Kupferdraht oder Kupferteilen sind an
ihren äußeren Enden abgeffacht und in der in Fig. 2 dargestellten Weise an Ausgangsleitungen
12 und 13 gelötet. Dieser Teil der Anordnung ist von einer Ummantelung 14 aus Naturkautschuk
umschlossen, welche einerseits an dem äußeren Schlauch 10 mittels eines Wickelbundes
15 und andererseits an der Isolation 16 der Leitung 12 mittels eines Wickelbundes
17 befestigt ist.
-
Bei Lösung von Kupfersulfat und Schwefelsäure in Wasser findet folgende
chemische Reaktion statt: CuSO4 + H20 + H2SO4 2 CU+-F + 2 SO4--+ 3 H+ + OH-Wenn
an die beiden Kupferelektroden eine Spannung angelegt wird, geht das Kupfer von
der positiven Anode in Lösung und bildet zweifachpositiv geladene Ionen Cu++, welche
zu der negativen Kathode wandern und sich an dieser als metallisches Kupfer anlagern,
so daß die Konzentration der Kupferionen konstant bleibt. Da die Kupferionen positiv
doppelwertig sind, bewegen sie sich vorwiegend zu den H+-und OH---Ionen. Es kann
dabei angenommen werden, daß die SO4-Ionen sich an die positive Anode anlagern und
CuSO4 bilden, welches unmittelbar hierauf erneut in Lösung geht. Die Zusammensetzung
des Elektrolyten bleibt somit konstant, und es wird kein Gas frei.
-
Die elektrische Charakteristik des Dehnungs messers bleibt praktisch
konstant, solange de Stromfluß so gering ist, daß im Bereich der Anode keine Ansammlung
von Kupfersulfat erfolgt. Auct periodische Umkehrungen der Polarität verbesserr
die Leistung des Meßgerätes in dieser Hinsicht.
-
Das beschriebene Meßgerät hat einen Widerstand von etwa 25000 Ohm.
-
Die Verwendung zweier ineinandergeschobeneI Schläuche hat den weiteren
Vorteil, daß ohne Ablösung des äußeren Schlauches von dem Meßobjekt eine Auswechslung
des inneren Schlauches und der Elektroden erfolgen kann. Zu diesem Zweck ist es
lediglich erforderlich, die-Endhalterungen bzw. Wikkelbünde zu lösen und den bisherigen
Innenschlauch mit Elektrodenanordnung durch neue Teile zu ersetzen.
-
Obwohl die Verwendung von Kupfersulfat als Elektrolyt zusammen mit
Kupferelektroden auf Grund des in diesem Fall erhaltenen geringen spezifischen Widerstandes
des Dehnungsmessers besonders vorteilhaft ist, können auch andere Metallsalzlösungen
und Elektrodenmetalle verwendet werden. Im Falle der Verwendung von Kupfersulfat
als Elektrolyt können gegebenenfalls auch verschiedene Kunststoffharze als Material
für den inneren. Schlauch verwendet werden.