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DE68921346T2 - Sensorvorrichtung. - Google Patents

Sensorvorrichtung.

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DE68921346T2
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DE
Germany
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conductor
event
conductive polymer
conductors
connection
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James Holmes
Robert Wasley
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Raychem Corp
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Publication date
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    • G01MEASURING; TESTING
    • G01MTESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • G01M3/02Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum
    • G01M3/04Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum by detecting the presence of fluid at the leakage point
    • G01M3/042Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum by detecting the presence of fluid at the leakage point by using materials which expand, contract, disintegrate, or decompose in contact with a fluid
    • G01M3/045Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum by detecting the presence of fluid at the leakage point by using materials which expand, contract, disintegrate, or decompose in contact with a fluid with electrical detection means
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01MTESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • G01M3/16Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum by detecting the presence of fluid at the leakage point using electric detection means
    • G01M3/165Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum by detecting the presence of fluid at the leakage point using electric detection means by means of cables or similar elongated devices, e.g. tapes

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Description

    HINTERGRUND DER ERFINDUNG Gebiet der Erfindung
  • Die Erfindung betrifft Sensoranordnungen, um Information über ein Ereignis zu erfassen, insbesondere Anordnungen, um zwischen einer Vielzahl von Ereignissen zu unterscheiden.
  • Einführung in die Erfindung
  • Sensorkabel und damit ausgerustete Anordnungen sind wohlbekannt. Solche Sensoren können verwendet werden, um Änderungen von Variablen entlang einer langgestreckten Bahn zu erfassen, beispielsweise die Anwesenheit einer Flüssigkeit, wie etwa Wasser oder eines organischen Lösungsmittels, das Erreichen einer vorbestimmten Temperatur oder eines vorbestimmten Drucks, die An- oder Abwesenheit von Licht oder einer anderen Form von elektromagnetischer Strahlung oder eine Änderung der physischen Position eines beweglichen Elements, beispielsweise eines Ventils in einer chemischen Anlage oder eines Fensters in einem Gebäude, an dem ein Einbruchmeldesystem angebracht ist. Änderungen dieser Art sind in der vorliegenden Beschreibung mit dem allgemeinen Begriff "Ereignis" bezeichnet. Es kann beispielsweise Bezug genommen werden auf die US- PS'en Nr. 1 084 910, 2 581 213, 2 691 134, 3 248 646, 3 382 493, 3 564 526, 3 470 340, 3 800 216, 3 991 413, 4 278 931, 4 400 663 und 4 570 477, die GB-PS'en Nr. 182 339, 1 355 176 und 1 481 850, die DE-OS'en Nr. 3 011 500 und 3 225 742, die EP-patentanmeldungsveröffentlichungen Nr. 133 748 (veröffentlicht am 6. März 1985) , 144 211 (veröffentlicht am 12. Juni 1985), 160 440 (veröffentlicht am 6. November 1985), 160 441 (veröffentlicht am 6. November 1985), 164 838 (veröffentlicht am 18. Dezember 1985), 250 776 (veröffentlicht am 7. Januar 1988) und 253 085 (veröffentlicht am 20. Januar 1988); und die Internationale Patentanmeldung Nr. WO 86/07483 (veröffentlicht am 18. Dezember 1986).
  • Sensoren wie die in den vorstehenden Veröffentlichungen beschriebenen sind nützlich zum Erfassen von Leckagen aus Rohrleitungen, Leckagen aus Dampfleitungen in die solche Leitungen umgebende Wärmeisolierung und Leckagen aus Behältern, die korrodierende oder schädliche Chemikalien enthalten. Solche Sensoren reagieren relativ langsam auf die Anwesenheit eines Lösungsmittels, können gegenüber Biegen, Druck oder anderer mechanischer Fehlbehandlung empfindlich sein und tendieren in Anwesenheit von Lösungsmitteldämpfen zu "Fehlauslösung" Ein zusätzliches Problem tritt auf, wenn mehr als eine Flüssigkeit anwesend ist. Beispielsweise sind Sensoreinrichtungen, die fähig sind, zwischen einer leitfähigen Flüssigkeit, beispielsweise Wasser, und einer nichtleitfähigen Flüssigkeit, beispielsweise Benzin, zu unterscheiden, häufig zwischen der Innen- und der Außenwand eines doppelwandigen Schutzbehälters erforderlich. Herkömmliche Sensorvorrichtungen sind nicht für diesen Zweck ausgebildet. Es müssen vielmehr verschiedene Sensordrähte, und zwar ein Paar für jede zu erfassende Flüssigkeit oder jedes zu erfassende Ereignis, verwendet werden, was eine Flexibilität ausschließt und komplexe Elektronik erfordert.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Wir haben nun gefunden, daß eine Sensoranordnung, die fähig ist, zwei Ereignisse zu erfassen und zwischen ihnen zu unterscheiden, leicht mit einer Konfiguration hergestellt werden kann, die eine schnelle Reaktion ermöglicht, Fehlauslösungen in Anwesenheit von konzentrierten Dämpfen minimiert und physisch unempfindlich ist.
  • Die Erfindung stellt eine einfache Ereignis-Erfassungsanordnung bereit, die fähig ist, zwischen Ereignissen unterschiedlicher Art zu unterscheiden.
  • Die Erfindung stellt somit eine Sensoranordnung bereit, um ein erstes Ereignis zu erfassen, das die Anwesenheit eines Elektrolyten mit sich bringt, wobei der Sensor folgendes aufweist:
  • (1) einen ersten langgestreckten Leiter, der eine Metallseele aufweist, die von einem leitfähigen Polymer umgeben und mit ihm in Kontakt ist; und
  • (2) einen zweiten langgestreckten Leiter, der
  • (a) eine Metallseele aufweist, die von einem leitfähigen Polymer umgeben und mit diesem in Kontakt ist,
  • (b) von dem ersten Leiter bei Nichtauftreten des ersten Ereignisses elektrisch isoliert ist und
  • (c) bei Auftreten des ersten Ereignisses mit dem ersten Leiter durch eine ionische Verbindung elektrisch verbunden wird,
  • und ist dadurch gekennzeichnet, daß, damit die Anordnung (1) auch ein zweites Ereignis erfassen kann, das die Anwesenheit eines Elektrolyten nicht mit sich bringt, und zwischen dem ersten und dem zweiten Ereignis unterscheiden kann,
  • (A) das leitfähige Polymer, das die Metallseele in dem zweiten Leiter umgibt, bei Auftreten des zweiten Ereignisses guillt, aber bei Auftreten des ersten Ereignisses nicht quillt; und
  • (B) die Anordnung ferner folgendes aufweist:
  • (3) eine langgestreckte Isolierschicht, die den zweiten Leiter, aber nicht den ersten Leiter bedeckt und die bei Nichtauftreten des zweiten Ereignisses einen physischen Kontakt zwischen dem ersten und dem zweiten Leiter verhindert und die Öffnungen aufweist, durch die
  • (i) bei Auftreten des ersten Ereignisses ein Elektrolyt hindurchtreten und eine ionische Verb indung zwischen dem ersten und dem zweiten Leiter herstellen kann und
  • (ii) durch die bei Auftreten des zweiten Ereignisses und einem daraus resultierenden Quellen des leitfähigen Polymers, das den zweiten Leiter umgibt, gequollenes leitfähiges Polymer quellen kann, um eine elektronische Verbindung mit dem ersten Leiter herzustellen; und
  • (4) eine Einrichtung, um zu bestimmen, ob die Verbindung zwischen dem ersten und dem zweiten Leiter eine ionische Verbindung oder eine elektronische Verbindung ist, wobei die Einrichtung einen ersten Festwiderstand R&sub1; und einen zweiten Festwiderstand R&sub2; aufweist, wobei der erste und der zweite Widerstand mit dem ersten Leiter, dem zweiten Leiter und einer Stromquelle in Reihe geschaltet ist.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
  • Figuren 1 und 2 zeigen eine Draufsicht auf eine Querschnittsansicht eines Sensorkabels der Erfindung; und
  • Figur 3 ist ein schematisches Schaltbild der Sensorvorrichtung der Erfindung.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • Die Sensoranordnung der Erfindung ist nützlich, um ein erstes Ereignis, das die Anwesenheit eines Elektrolyten mit sich bringt, zu erfassen. In der vorliegenden Beschreibung wird der Begriff "Elektrolyt" im Sinn eines Fluids, d. h. einer Flüssigkeit oder eines Gases, verwendet, das durch Ionen eine elektrische Verbindung herstellt. Geeignete Fluide weisen Wasser, wäßrige Säuren, wäßrige Basen und andere ionische Lösungen auf. Eine ionische Verbindung ist eine Verbindung, in der die Ladungsträgereinheiten Ionen sind. Ionische Verbindungen haben häufig einen relativ hohen Widerstandswert, beispielsweise 40 000 Ω oder höher.
  • Die Sensoranordnung ist auch fähig, ein zweites Ereignis zu erfassen, das die Anwesenheit eines Elektrolyten nicht mit sich bringt. Beispiele solcher zweiter Ereignisse sind (1) die Anwesenheit eines Fluids, beispielsweise einer organischen Flüssigkeit wie etwa eines Kohlenwasserstoffs, (2) ein Temperaturanstieg über oder eine Temperaturabnahme unter einen bestimmten Wert, (3) ein Druckanstieg über oder eine druckabnahme unter einen bestimmten Wert oder (4) jede Kombination der obigen Ereignisse. Die elektrische Verbindung, die bei Auftreten eines zweiten Ereignisses hergestellt wird, ist elektronisch, nicht ionisch und hat gewöhnlich einen relativ niedrigen Widerstandswert, beispielsweise 1 bis 1000 Ω.
  • Die Sensoranordnung weist einen ersten Leiter und einen zweiten Leiter auf. Die Anordnung kann zwar jede Konfiguration aufweisen, in der der erste Leiter von dem zweiten Leiter bei Nichtauftreten sowohl des ersten als auch des zweiten Ereignisses elektrisch isoliert ist, eine bevorzugte Ausbildung ist jedoch die, bei der der erste und der zweite Leiter langgestreckte Kabel aufweisen. Entweder der erste oder der zweite Leiter oder beide können mit einer elektrisch isolierenden Schicht bedeckt sein oder eine solche Schicht aufweisen, die entfernt, aufgelöst, in ein leitfähiges Material umgewandelt, zum Quellen gebracht, durchstochen oder auf irgendeine Weise gestört wird, so daß der erste und der zweite Leiter bei Auftreten des ersten oder zweiten Ereignisses elektrisch verbunden werden können.
  • Als Isolierschicht besonders bevorzugt wird ein Geflecht oder ein Band, das Öffnungen aufweist, durch die hindurch ein Polymer, das einen oder beide Leiter umgibt oder berührt, quellen oder Flüssigkeit dringen kann. Die Öffnungen können jede Größe oder Gestalt haben, beispielsweise viereckig, rautenförmig oder rund sein. Um die Reaktionsrate zu maximieren und die Anzahl von "Fehlauslösungen" in Anwesenheit von Dämpfen zu minimieren, werden viele kleine Öffnungen bevorzugt. Sie können gleichmäßig oder willkürlich beabstandet sein.
  • Die kleinste Dimension der Öffnungen ist bevorzugt im Bereich von 0,0025 cm bis 0,051 cm (0,001 inch bis 0,020 inch), beispielsweise ca. 0,008 cm bis 0,015 cm (0,003 inch bis 0,006 inch). Die Oberfläche der Öffnungen ist bevorzugt im Bereich von 0,0000065 cm² bis 0,0026 cm² (0,000001 inch² bis 0,0004 inch²), beispielsweise ca. 0,000058 cm² bis 0,00016 cm² (0,000009 inch² bis 0,000025 inch²). Die Tiefe der Öffnungen ist bevorzugt im Bereich von 0,0025 cm bis 0,051 cm (0,001 inch bis 0,020 inch), beispielsweise 0,013 cm bis 0,020 cm (0,005 bis 0,008 inch).
  • Die Isolierschicht kann durch jedes geeignete Verfahren gebildet werden, beispielsweise indem ein geschlitztes Band wendelförmig um einen Leiter herum gewickelt oder ein Geflecht über einem Leiter angebracht wird. Wenn, was bevorzugt wird, ein Geflecht verwendet wird, können die Filamente, die das Geflecht bilden, ein oder mehrere Materialien aufweisen, um geeignete physische und elektrische Eigenschaften zu erzielen. Geeignete Materialien weisen Nylon-, Glas-, Polyester-, Fluorpolymer- oder andere Polymermonofilamente in Form von kreisrunden Stäben oder rechteckigen Bändern auf. Es wird bevorzugt, daß das Material, das das Geflecht bildet, verformbar ist, so daß während des Umflechtvorgangs die mechanische Spannung ausreicht, um jedes Monofilament an der überkreuzungsstelle auf andere Filamente flachzulegen, um eine glatte, einheitliche Oberflächenschicht zu erzeugen. Das Geflecht oder die sonstige elektrisch isolierende Schicht kann entweder auf dem ersten oder dem zweiten Leiter oder auf beiden anwesend sein oder kann alternativ oder zusätzlich mit einem oder mehreren Stütz- oder Füllstäben in Berührung sein, die einen Teil der Sensoranordnung bilden können.
  • Sowohl der erste als auch der zweite Leiter der Erfindung weisen gewöhnlich langgestreckte Drähte, beispielsweise aus Kupfer, Nickel, Platin oder Silber oder irgendeiner Kombination davon, auf. Bei manchen Anwendungen kann entweder der erste oder der zweite Leiter ein Lot aufweisen, das bei bestimmten Temperaturen schmilzt und mit dem anderen Leiter einen Kontakt herstellt. Beide Leiter können teilweise oder vollständig mit einer Schicht überzogen sein, die ein Polymer oder anderes Material aufweist. Der erste und der zweite Leiter können im wesentlichen parallel zueinander in einer im wesentlichen geraden Linie angeordnet sein, sie können verdrillt sein, sie können wendelförmig um ein zentrales Stützelement herum gewickelt oder anderweitig nahe aneinander positioniert sein.
  • Um eine schnelle Reaktion zu erhalten, wird bevorzugt, daß der Abstand zwischen dem ersten und dem zweiten Leiter relativ klein, beispielsweise gleich der Dicke der Isolierschicht ist. Der erste und der zweite Leiter sowie eventuelle Stützoder Füllstäbe können durch eine äußere Umflechtung, die eine mechanische Spannung auf die Komponenten aufbringt, in Position gehalten werden. Wenn die Sensorvorrichtung eine Elektronik aufweist, die fähig ist, ein Ereignis sowohl zu erfassen als auch zu lokalisieren, können ein oder mehrere Füllstäbe, die einen zentralen Leiter aufweisen, zusätzlich zu dem ersten und dem zweiten Leiter in einem Drei- oder Vierleitersystem verwendet werden.
  • Der erste und der zweite Leiter können zwar jedes Material aufweisen, es wird jedoch bevorzugt, daß wenigstens einer davon ein Polymer aufweist, das fähig ist, in Anwesenheit eines Lösungsmittels, einer Temperatur oder eines anderen Ereignisses zu erweichen oder zu quellen, und das durch die elektrisch isolierende Schicht hindurch quellen oder diese stören kann, um mit dem anderen Leiter in Berührung zu gelangen. Bevorzugt weist das Polymer ein leitfähiges Polymer auf, d. h. ein Gemisch aus einem teilchenförmigen leitfähigen Füllstoff und einem organischen Polymer (dieser Begriff soll auch Polysiloxane einschließen), wobei der Füllstoff in dem organischen Polymer dispergiert ist. Es kann jeder geeignete leitfähige Füllstoff verwendet werden, beispielsweise Ruß, Graphit, Metall, Metalloxid, Teilchen von leitfähigem Polymer oder ein Gemisch davon. Ein geeigneter spezifischer Widerstandswert des leitfähigen Polymers ändert sich je nach der Anwendung, liegt aber gewöhnlich im Bereich von 0,1 bis 20 000 Ω cm, insbesondere 1 bis 1000 Ω cm, speziell 1 bis 250 Ω cm. Wenn das Polymer im Gebrauch quillt, wird der spezifische Widerstand des leitfähigen Polymers vor dem Quellen gemessen. Dokumente, die leitfähige Polvmerzusammensetzungen und ihre Verwendung in Sensorvorrichtungen beschreiben, umfassen die EP-Patentanmeldungsveröffentlichungen Nr. 133 748; 144 211; 160 440; 160 441; 164 838; 250 766; 253 085; und die Internationale Patentanmeldung Nr. WO/86/07483.
  • Wenn es erwünscht ist, daß das Polymer, das den Leiter bedeckt, quellfähig ist, kann jedes geeignete Material verwendet werden. Es kann ein amorphes oder ein kristallines Polymer oder ein Gemisch davon sein. Die Wahl des Materials hängt von dem zu erfassenden Ereignis ab. Wenn die Sensorvorrichtung beispielsweise verwendet werden soll, um die Anwesenheit eines bestimmten Fluids zu erfassen, muß ein Material gewählt werden, das in dieser Flüssigkeit, aber nicht in irgendeiner anderen Flüssigkeit, die ebenfalls anwesend sein könnte, quillt. Das Material kann jedoch anderen Veränderungen als einem Quellen unterliegen. Wenn beispielsweise, wie bei einer bestimmten Ausführungsform bevorzugt wird, die Sensorvorrichtung fähig ist, einen Kohlenwasserstoff und Wasser zu erfassen, kann der Polymerüberzug auf wenigstens einem von dem ersten und dem zweiten Leiter in Anwesenheit des Kohlenwasserstoffs quellen, quillt jedoch nicht in Anwesenheit von Wasser. Vielmehr wird durch Ionenleitung von dem ersten zu dem zweiten Leiter durch das Wasser eine elektrische Verbindung hergestellt.
  • Um die Stabilität der Sensorvorrichtung zu verbessern und ihre Dampf- und Temperaturempfindlichkeit zu begrenzen, ist es manchmal wünschenswert, den Polymerüberzug auf einem oder beiden Leitern zu vernetzen. Das Vernetzen kann durch Anwendung von Bestrahlung oder chemischen Vernetzungsmitteln erreicht werden. Wenn das Polymer durch Bestrahlen vernetzt wird, wird bevorzugt, daß die Strahlendosis 2 bis 30 Mrad, insbesondere 5 bis 15 Mrad, beispielsweise ca. 7,5 Mrad beträgt. Das Polymer kann durch seine gesamte Dicke auf die gleiche Strahlendosis oder durch seine gesamte Dicke auf verschiedene Werte bestrahlt werden. Wenn das Polymer ein amorphes Material aufweist, wird ein Vernetzen besonders bevorzugt. Man hat gefunden, daß die Rückstellbarkeit der Sensorvorrichtung, d. h. die Fähigkeit der Sensorvorrichtung, wiederholt verwendet zu werden, verbessert wird, wenn der leitfähige Polymerüberzug bestrahlt wird.
  • Wie vorstehend erwähnt, kann die Sensorvorrichtung jede geeignete Geometrie aufweisen. Bei einer bevorzugten Geometrie sind der erste und der zweite Leiter langgestreckt und werden von einem Geflecht, das unter mechanischer Spannung aufgebracht ist, in Position gehalten. Wenn der polymere oder sonstige Überzug auf wenigstens einem der Leiter erweicht oder quillt, was das Auftreten eines Ereignisses anzeigt, trägt die mechanische Spannung an dem Geflecht dazu bei, die Leiter in Kontakt miteinander zu drücken.
  • Die Sensorvorrichtung der Erfindung ist besonders nützlich zum Erfassen und Unterscheiden zwischen Benzin, das aus einem doppelwandigen Schutzbehälter austritt, und Grundwasser, das in einen solchen Behälter eindringt.
  • Es wird nun auf die Zeichnung Bezug genommen:
  • Figur 1 zeigt eine Draufsicht auf ein Sensorkabel 1 der Erfindung, und Figur 2 zeigt eine Querschnittsansicht entlang der Linie A-A von Figur 1.
  • Ein erster Leiter 2 und ein zweiter Leiter 5 sowie zwei Abstandsstäbe 9, 10 werden von einer äußeren Umflechtung 11 in ihrer Position gehalten. Der erste Leiter 2 weist einen zentralen Leiter 3 auf, der von einer leitfähigen Polymerschicht 4 umgeben ist. Der zweite Leiter 5 weist einen zentralen Leiter 8 auf, der zuerst von einer leitfähigen Polymerschicht 7 und dann von einer Schicht aus Geflecht 6 umgeben ist.
  • Figur 3 zeigt ein schematisches Schaltbild der Sensorvorrichtung, die fähig ist, das Auftreten eines offenen Stromkreises, einer Kohlenwasserstoffleckage oder einer Wasserleckage anzuzeigen. Der erste Leiter 2 und der zweite Leiter 5 sind mit einer Stromquelle V und zwei Festwiderständen R&sub1;, dem "Strombegrenzungs"-Widerstand, und R&sub2;, dem "Leitungsende"- Widerstand, in Reihe geschaltet. Die über R&sub1; gemessene Spannung ist zu dem Widerstandswert in dem Stromkreis proportional und wird einer Reihe von Vergleichern zugeführt, die jeweils mit einer anderen Anzeigelampe verbunden sind. Unter normalen Umständen ist der Gesamtwiderstandswert RT des Stromkreises mit (R&sub1; + R&sub2;) festgelegt. Wenn eine Unterbrechung in der Leitung vorliegt, steigt der Widerstandswert stark an, und Loc, die einen offenen Stromkreis anzeigende Lampe, leuchtet. Im Fall eines Ereignisses E, beispielsweise einer Wasser- oder Kohlenwasserstoffleckage, wird zwischen dem ersten und dem zweiten Leiter eine elektrische Verbindung mit einem Widerstand RE hergestellt. Unter diesen Umständen ist RE zu R&sub2; parallel, und der Gesamtwiderstandswert RT des Stromkreises kann aus der Gleichung
  • bestimmt werden. Die Art des Ereignisses kann durch die Größe von RE bestimmt werden: Eine Kohlenwasserstoffleckage hat einen relativ niedrigen Widerstandswert, bevorzugt 1 bis 1000 Ω, beispielsweise 100 Ω, wohingegen ein Elektrolyt, wie etwa Wasser einen relativ hohen Widerstandswert, bevorzugt 4000 bis 40 000 Ω, beispielsweise 10 000 Ω, hat. Je nach der Größe des Widerstandswerts leuchtet die entsprechende Lampe: LHC leuchtet bei Auftreten einer Kohlenwasserstoffleckage, und LH O leuchtet bei Auftreten einer Wasserleckage. (Andere Arten von Meldeeinrichtungen, beispielsweise Summer, können anstelle von Lampen verwendet werden.) Zusätzliche Komponenten, die einen oder zwei zusätzliche Rückführungsdrähte aufweisen, können hinzugefügt werden, wenn es wünschenswert ist, das Auftreten des Ereignisses zu lokalisieren und nicht nur zu erfassen.
  • Die Erfindung wird durch das nachstehende Beispiel veranschaulicht.
  • BEISPIEL
  • Eine Schicht von 0,127 cm (0,050 inch) aus kohlenstoffgefülltem Ethylen-Propylen-Dien-Polymer (EPDM) wurde über einen ersten verseilten 24 AWG Zinn/Kupfer-Leiter extrudiert, und das Polymer wurde dann auf 7,5 Mrad bestrahlt, um eine erste Elektrode herzustellen. Eine zweite Elektrode wurde durch Extrudieren einer Schicht von 0,030 cm (0,012 inch) aus kohlenstoffgefülltem Polyvinylidenfluorid auf einen verseilten 24 AWG Nickel/Kupfer-Leiter hergestellt. Die zweite Elektrode wurde mit einem Geflecht bedeckt, das aus sechzehn Litzen aus gesponnener Polyesterfaser von 0,008 cm (0,003 inch) mit einer Dichte von 30 Schußfäden pro Inch bestand. Die erste und die zweite Elektrode sowie zwei Polyethylen-Abstandsstäbe mit einem Durchmesser von 0,165 cm (0,065 inch) wurden mit einem Geflecht bedeckt, das aus sechzehn Litzen aus Fluorpolymer-Monofilament von 0,036 cm (0,014 inch) bestand. Unter der mechanischen Spannung des Umflechtvorgangs wurde die erste Elektrode, die ein relativ weiches Material aufwies, verformt, um einen nichtkreisförmigen Querschnitt zu ergeben. Bei dem resultierenden Sensorkabel wurden die erste und die zweite Elektrode durch einen kleinen Spalt, der durch das Polyestergeflecht geschaffen wurde, getrennt.

Claims (8)

1. Langgestreckte Sensoranordnung (1), um ein erstes Ereignis zu erfassen, das die Anwesenheit eines Elektrolyten mit sich bringt, wobei die Sensoranordnung folgendes aufweist:
(1) einen ersten langgestreckten Leiter (2), der eine Metallseele (3) aufweist, die von einem leitfähigen Polymer (4) umgeben und mit ihm in Kontakt ist; und
(2) einen zweiten langgestreckten Leiter (5), der
(a) eine Metallseele (8) aufweist, die von einem leitfähigen Polymer (7) umgeben und mit diesem in Kontakt ist,
(b) von dem ersten Leiter (2) bei Nichtauftreten des ersten Ereignisses elektrisch isoliert ist und
(c) bei Auftreten des ersten Ereignisses mit dem ersten Leiter (2) durch eine ionische Verbindung elektrisch verbunden wird,
dadurch gekennzeichnet,
dab, damit die Anordnung (1) auch ein zweites Ereignis erfassen kann, das die Anwesenheit eines Elektrolyten nicht mit sich bringt, und zwischen dem ersten und dem zweiten Ereignis unterscheiden kann,
(A) das leitfähige Polymer (7), das die Metallseele (8) in dem zweiten Leiter umgibt, bei Auftreten des zweiten Ereignisses quillt, aber bei Auftreten des ersten Ereignisses nicht quillt; und
(B) die Anordnung (1) ferner folgendes aufweist:
(3) eine langgestreckte Isolierschicht (6), die den zweiten Leiter (5), aber nicht den ersten leiter (2) bedeckt und die bei Nichtauftreten des zweiten Ereignisses einen physischen Kontakt zwischen dem ersten und dem zweiten Leiter verhindert und die Öffnungen aufweist, durch die
(i) bei Auftreten des ersten Ereignisses ein Elektrolyt hindurchtreten und eine ionische Verbindung zwischen dem ersten und dem zweiten Leiter herstellen kann und
(ii) durch die bei Auftreten des zweiten Ereignisses und einem daraus resultierenden Quellen des leitfähigen Polymers (7), das den zweiten Leiter (5) umgibt, gequollenes leitfähiges Polymer quellen kann, um eine elektronische Verbindung mit dem ersten Leiter (2) herzustellen; und
(4) eine Einrichtung, um zu bestimmen, ob die Verbindung zwischen dem ersten und dem zweiten Leiter eine ionische Verbindung oder eine elektronische Verbindung ist, wobei die Einrichtung einen ersten Festwiderstand R&sub1; und einen zweiten Festwiderstand R&sub2; aufweist, wobei der erste und der zweite Widerstand mit dem ersten Leiter (2), dem zweiten Leiter (5) und einer Stromquelle in Reihe geschaltet sind.
2. Anordnung nach Anspruch 1, die ferner eine äußere Umflechtung (11) aufweist, die eine mechanische Spannung auf den ersten und den zweiten Leiter aufbringt.
3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2,
wobei das leitfähige Polymer (4), das die Metallseele (3) des ersten Leiters (2) umgibt, auch bei Auftreten des zweiten Ereignisses quillt.
4. Anordnung nach Anspruch 1, 2 oder 3,
wobei zumindest ein Teil des leitfähigen Polymers (4, 7) vernetzt worden ist.
5. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei die Isolierschicht (6) ein Geflecht ist, das Polyester aufweist und Öffnungen hat, deren kleinste Dimension 0,025 mm bis 0,51 mm (0,001" bis 0,020") beträgt.
6. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das leitfähige Polymer quillt, wenn ein organisches Lösungsmittel mit ihm in Kontakt gelangt.
7. Verfahren zum Erfassen von austretendem Fluid in einem doppelwandigen Schutzbehälter, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist:
(1) Positionieren einer Sensoranordnung (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche zwischen der Innenwand und der Außenwand des doppelwandigen Schutzbehälters und
(2) Verbinden der Anordnung mit einer elektrischen Stromquelle, um das Überwachen der Anordnung zu ermöglichen.
8. Verfahren nach Anspruch 7,
wobei das erste Ereignis das Erfassen der Anwesenheit von Wasser und das zweite Ereignis das Erfassen der Anwesenheit eines Kohlenwasserstoffs einschließt.
DE68921346T 1988-10-12 1989-10-11 Sensorvorrichtung. Expired - Fee Related DE68921346T2 (de)

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DE68921346T2 true DE68921346T2 (de) 1995-11-23

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