DE3840848C2

DE3840848C2 -

Info

Publication number: DE3840848C2
Application number: DE3840848A
Authority: DE
Inventors: Scato 2061 Gross Schenkenberg De Albarda; Helge Frank; Joachim Dr. 2400 Luebeck De Marcoll
Original assignee: Draegerwerk AG and Co KGaA
Current assignee: Draegerwerk AG and Co KGaA
Priority date: 1988-12-03
Filing date: 1988-12-03
Publication date: 1992-06-25
Also published as: US4985165A; GB8925121D0; FR2640074B1; FR2640074A1; DE3840848A1; GB2226041B; GB2226041A

Description

Es sind Meßgeräte bekannt, die zur Messung des Sauerstoffgehaltes von Gasen die paramagnetische Eigenschaft des Sauerstoffs ausnützen. Da der paramagnetische Effekt klein ist, mißt man immer die Differenz zwischen dem von dem Meßgas erzeugten Signal und dem Signal, das ein das Meßgas verdrängendes Mittel erzeugt. Dieses, das Meßgas verdrängende Mittel ist bei Hantelgeräten und bei Induktionsgeräten (DE 35 44 966 C2, DE 35 44 967 A1) ein Verdrängungskörper, der sich in einem Magnetfeld bewegt. Die Erfindung bezieht sich auf einen Werkstoff zur Herstellung solcher Verdrängungskörper.

Bei Hantelgeräten wird der Verdrängungskörper als hantelförmiges Gebilde aus zwei kleinen Glashohlkugeln, die mittels einer Glasfaser verbunden sind, hergestellt. Dieser Herstellungsprozeß ist aufwendig, und der Verdrängungskörper ist mechanisch sehr empfindlich. Die Hantelform des Verdrängungskörpers erzwingt außerdem eine bestimmte Formgebung der Polschuhe des Magneten, der das zur Messung des Sauerstoffgehaltes des Meßgases nötige Magnetfeld erzeugt. Diese Formgebung ist ungünstig, da das damit erzeugbare Magnetfeld schwach ist.

Bei Induktionsgeräten besitzt der Verdrängungskörper die Form einer rotierenden Küvette, die eine oder mehrere Kammern für das zu untersuchende Gas aufweist. Damit die Küvette selbst kein Störsignal erzeugt, ist es bei nicht verschwindender magnetischer Suszeptibilität des Küvetten-Werkstoffes erforderlich, daß sich während der Rotation der Küvette stets die gleiche Menge Küvetten-Werkstoff im Magnetfeld befindet. Dies bedingt sehr enge Fertigungstoleranzen und erzwingt eine bestimmte Formgebung der Küvette. Außerdem muß der Küvetten-Werkstoff hochgradig homogen sein.

An einen optimalen Verdrängungskörper werden folgende Anforderungen gestellt:

a) Der Verdrängungskörper muß eine genügende mechanische Festigkeit und ein möglichst konstantes Volumen haben, das nicht in unvorhersehbarer Weise von Gasdruck, Temperatur, Feuchte oder chemischen Einflüssen abhängt.
b) Die magnetische Suszeptibilität des Verdrängungskörpers muß möglichst konstant sein.
c) Der Verdrängungskörper soll wirtschaftlich in einer Form herstellbar sein, die eine optimale Gestaltung des Magnetfeldes zuläßt.
d) Der Verdrängungskörper soll möglichst leicht sein, da hierdurch die Stoßempfindlichkeit des Meßgerätes verringert und die Ansprechzeit verbessert wird.
e) Die magnetische Suszeptibilität des Verdrängungskörpers sollte nahe Null sein, da dann keine zu hohen Forderungen an die Konstanz des zur Messung nötigen Magnetfeldes gestellt werden müssen.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Werkstoff anzugeben, aus dem ein Verdrängungskörper hergestellt werden kann, der den Anforderungen a) bis e) möglichst gut gerecht wird.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der Werkstoff einen aushärtbaren oder thermoplastischen Kunststoff als Grundstoff und Bindemittel aufweist und in beliebigem Mischungsverhältnis als Zusatzstoffe kleine Hohlkörper und/oder einen paramagnetischen Stoff enthält.

In diesem Werkstoff dient die Kunststoffmasse als Bindemittel und Grundstoff. Die Hohlkörper machen den Werkstoff form- und maßstabil, verringern die Dichte gegenüber reinem Kunststoff, senken die magnetische Suszeptibilität des Kunststoffes (dadurch wird weniger von den oft teuren weiteren Zusatzstoffen benötigt) und sie senken die dielektrische Konstante des Werkstoffs. Eine geringe dielektrische Konstante verbessert die Eigenschaften eines Verdrängungskörpers bei Verwendung eines magnetischen Wechselfeldes im Meßgerät.

Aus dem beschriebenen Werkstoff lassen sich Verdrängungskörper für Sauerstoffmeßgeräte leicht in der gewünschten Formgebung herstellen, indem der Werkstoff im plastischen Zustand in eine geeignete Form gegossen wird, in der er dann aushärtet. Man erhält somit einen Werkstoff aus einer Materialmischung, dessen Suszeptibilität schon bei seiner Erstellung festgelegt werden kann, und die sich auch bei nachfolgender Bearbeitung bis hin zum fertigen Verdrängungskörper oder anderer gewünschter Bauformen nicht mehr verändert.

Die Kunststoffmasse kann ein Epoxidharz sein. Als Hohlkörper werden vorzugsweise Glashohlkugeln mit einem Durchmesser zwischen 30 Mikrometer und 180 Mikrometer und einer Wanddicke von ca. 1,5 Mikrometer verwendet. Als paramagnetische Stoffe kommen prinzipiell Titan(IV)-oxid, Cer(IV)-oxid, Samarium(III)-oxid und Ferriphosphat (FePO₄) in Frage.

Der Anteil des paramagnetischen Stoffes an der gesamten Mischung bestimmt deren magnetische Suszeptibilität. So ist es möglich, der Mischung die magnetische Suszeptibilität Null zu geben oder innerhalb bestimmter Grenzen einen anderen gewünschten konstanten Wert einzustellen.

Bei Sauerstoffmeßgeräten kann es vorteilhaft sein, wenn ein bestimmter Sauerstoffpartialdruck des Meßgases (z. B. 210 mbar) ein Nullsignal erzeugt. Abweichungen von diesem Sauerstoffgehalt können dann sehr empfindlich nachgewiesen werden. Dieses Nullsignal bei von Null abweichendem Sauerstoffgehalt läßt sich erzeugen, indem dem Verdrängungskörper eine bestimmte magnetische Suszeptibilität gegeben wird. Durch geeignete Wahl des Gehaltes an z.B. Samarium(III)-oxid ist diese Einstellung der magnetischen Suszeptibilität in gewissen Grenzen möglich.

Die Erfindung soll an einem Beispiel erläutert werden: Der Werkstoff dieses Beispiels zeigt eine verschwindende Suszeptibilität und setzt sich zusammen aus 67,81 Gewichtsprozent Epoxidharz Araldit^(R) D mit 13,56 Gewichtsprozent Härter HY 956 der Firma Ciba-Geigy, 17,63 Gewichtsprozent Glashohlkugeln, deren Durchmesser im Bereich 30 Mikrometer bis 180 Mikrometer liegt, und 1,0 Gewichtsprozent Ferriphosphat. Geeignete Glashohlkugeln werden beispielsweise von der Fa. Emerson & Cuming, USA, Technical Bulletin 14-2-2 angeboten. Das Ferriphosphat dient dazu, die magnetische Suszeptibilität des Werkstoffs auf Null einzustellen.

Claims

1. Werkstoff mit vorgebbarer magnetischer Suszeptibilität, dadurch gekennzeichnet, daß er einen aushärtbaren oder thermoplastischen Kunststoff als Grundstoff und Bindemittel aufweist, und in beliebigem Mischungsverhältnis als Zusatzstoffe kleine Hohlkörper und/oder einen paramagnetischen Stoff enthält.

2. Werkstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoffmasse ein Epoxidharz ist.

3. Werkstoff nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlkörper Glashohlkugeln sind.

4. Werkstoff nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der Glashohlkugeln im Bereich von 30 Mikrometer bis 180 Mikrometer liegt und deren Wanddicke etwa 1,5 Mikrometer beträgt.

5. Werkstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der paramagnetische Stoff Titan(IV)-oxid (TiO₂), Cer(IV)-oxid (CeO₂), Samarium(III)-oxid (Sm₂O₃) oder Ferriphosphat (FePO₄) ist.

6. Werkstoff nach Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Vorgabe einer verschwindenden Suszeptibilität 68 Gewichtsprozent eines Epoxidharzes mit 13 Gewichtsprozent Härter und 18 Gewichtsprozent Glashohlkugeln eines Durchmessers zwischen 30 Mikrometer und 180 Mikrometer, sowie 1 Gewichtsprozent Ferriphosphat als Zusatzstoffe vorliegen.