DE10222165A1 - Partial pressure measurement probe for determination of gas concentrations e.g. oxygen and hydrogen in gas mixtures or solutions, has a gas-permeable, liquid-tight plastics membrane supported on a porous carrier - Google Patents

Partial pressure measurement probe for determination of gas concentrations e.g. oxygen and hydrogen in gas mixtures or solutions, has a gas-permeable, liquid-tight plastics membrane supported on a porous carrier

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DE10222165A1 DE2002122165 DE10222165A DE10222165A1 DE 10222165 A1 DE10222165 A1 DE 10222165A1 DE 2002122165 DE2002122165 DE 2002122165 DE 10222165 A DE10222165 A DE 10222165A DE 10222165 A1 DE10222165 A1 DE 10222165A1
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N7/00Analysing materials by measuring the pressure or volume of a gas or vapour
    • G01N7/10Analysing materials by measuring the pressure or volume of a gas or vapour by allowing diffusion of components through a porous wall and measuring a pressure or volume difference

Abstract

Probe for measurement of partial pressure has a body (6) with a permeable wall comprising a porous carrier (4) coated on its inner surface with a liquid-tight, gas-permeable plastics membrane layer (3). The carrier material is selected to have a porosity of 10-80% and a pore size of 1-300 micron, and is preferably inorganic e.g. metal, glass or ceramic in the form of a mesh or sinter. Porosity can be controlled by sintering with e.g. PTFE powder. Typically the carrier is 1-20 mm thick. The permeable membrane is preferably electrostatically sprayed and fused to the carrier, to a thickness of 20-1000 micron. Suitable materials are polyfluoroethylene (PTFE), tetrafluoroethylene- hexafluoropropylene copolymer (FEP), polyetherether ketone (PEEK), and polyamide. To measure partial pressure a carrier gas e.g. nitrogen, is fed via a mass-flow controller (22) to the probe inlet (12) and the permeate plus carrier gas from outlet (13) are led to an electrochemical sensor (12) calibrated for the permeate species. Independent claims are included for (1) apparatus utilizing the probe; (2) process for manufacturing the probe; (3) process for measuring partial pressure; (4) a computer program used in conjunction with the measurement process.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Mess-Sonde gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 zur Messung des Partialdrucks eines Gases in einem Fluid nach der Permeations- Trägergas-Methode. Eine besonders bevorzugte Anwendung ist die Messung des Partialdrucks eines Gases, wie beispielsweise Sauerstoff oder Wasserstoff, in flüssigen Medien oder in gasförmigen oder überkritischen Medien, ganz besonders bevorzugt bei hohen Temperaturen und/oder Drücken. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Mess-Sonde, eine Messvorrichtung und ein Messverfahren mit einer solchen Mess-Sonde sowie ein Computerprogramm zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Messverfahrens. The present invention relates to a measuring probe according to the preamble of Claim 1 for measuring the partial pressure of a gas in a fluid after the permeation Carrier gas method. A particularly preferred application is the measurement of Partial pressure of a gas, such as oxygen or hydrogen, in liquid media or in gaseous or supercritical media, very particularly preferred for high ones Temperatures and / or pressures. The present invention further relates to a method for Production of such a measuring probe, a measuring device and a measuring method with such a measuring probe and a computer program for carrying out a measurement method according to the invention.

Im Stand der Technik wird der Partialdruck eines Gases in einem Fluid häufig mit einem Sensor vom Clark-Typ gemessen, der eine Diffusionsbarriere umfasst, die das Fluid von einem Elektrolytreservoir des Sensors trennt. Durch die Diffusionsbarriere hindurch tretendes Gas ruft auf der Elektrolytseite des Sensors eine chemische Reaktion hervor, die gemessen und aus der auf die genaue Konzentration bzw. den Partialdruck des Gases auf der Fluidseite des Sensors rückgeschlossen werden kann. Bekanntermaßen eignen sich Sensoren vom Clark-Typ nicht für Messungen bei hohen Temperaturen und Drücken. Auf Grund der üblicherweise exponentiell ansteigenden Permeationsrate von gelösten Komponenten auf der Fluidseite ändert sich die Elektrolytzusammensetzung auf der Elektrolytseite zu rasch bzw. wird der Elektrolyt in sehr kurzer Zeit verbraucht, so dass der Sensor nicht weiter verwendbar ist. Außerdem eignen sich die üblicherweise bei Sensoren vom Clark-Typ verwendeten Materialien für die Diffusionsbarriere nicht für Messungen bei hohen Temperaturen und/oder Drücken, wie sie von der vorliegenden Erfindung angedacht sind, nämlich insbesondere für Messungen im Temperaturbereich von etwa 60 bis etwa 160°C oder darüber hinaus und/oder bei Drücken im Bereich von etwa 2 bis etwa 100 bar. In the prior art, the partial pressure of a gas in a fluid is often associated with a Clark type sensor measured that includes a diffusion barrier that holds the fluid from separates an electrolyte reservoir of the sensor. What is passing through the diffusion barrier Gas causes a chemical reaction on the electrolyte side of the sensor that is measured and from the exact concentration or partial pressure of the gas on the fluid side of the sensor can be inferred. As is known, sensors from Clark type not for measurements at high temperatures and pressures. Due to the usually exponentially increasing permeation rate of dissolved components on the On the fluid side, the electrolyte composition on the electrolyte side changes too quickly or the electrolyte is used up in a very short time so that the sensor does not continue is usable. In addition, those commonly used in Clark type sensors are suitable Materials for the diffusion barrier not for measurements at high temperatures and / or Presses as envisaged by the present invention, specifically for Measurements in the temperature range from about 60 to about 160 ° C or beyond and / or at pressures in the range from about 2 to about 100 bar.

Die gattungsbildende US 6,192,737 B1 offenbart eine Messvorrichtung zur Messung der CO2-Konzentration in Getränken. Das Getränk streicht an einer Membraneinheit entlang, auf deren Permeatseite ein Spülgas vorgegebener Konzentration und Durchflussrate strömt. Am Gasauslass der Permeatseite befindet sich ein Gassensor zur Bestimmung der Gaskonzentration in dem Spülgas. Aus der bekannten Permeabilität der Membraneinheit, dem Massendurchfluss, der Temperatur und einer bekannten Kalibrationskurve kann aus der gemessenen Gaskonzentration im Spülgasstrom auf die Gaskonzentration im Getränkestrom geschlossen werden. The generic US 6,192,737 B1 discloses a measuring device for measuring the CO 2 concentration in beverages. The beverage sweeps along a membrane unit, on the permeate side of which a purge gas of a given concentration and flow rate flows. At the gas outlet on the permeate side there is a gas sensor for determining the gas concentration in the purge gas. From the known permeability of the membrane unit, the mass flow, the temperature and a known calibration curve, the gas concentration in the purge gas flow can be inferred from the gas concentration in the beverage flow.

Dieser Sensor eignet sich nicht zur ortsaufgelösten in-situ Messung, beispielsweise in einem chemischen Reaktor, da Fluid aus dem Reaktor in die Sensoreinheit umgeleitet werden muss. Auf dem gesamten Weg zur Sensorvorrichtung müssten die Temperatur- und/oder Druckbedingungen des Reaktors aufrecht erhalten werden, was aufwändig wäre. Die Sensorvorrichtung eignet sich auch nicht für den Einsatz bei hohen Temperaturen und/oder Drücken, weil sich die Membran zersetzen, jedenfalls verformen, und ihre Permeabilität stark ändern würde. This sensor is not suitable for spatially resolved in-situ measurement, for example in one chemical reactor, since fluid has to be diverted from the reactor to the sensor unit. On the whole way to the sensor device, the temperature and / or Pressure conditions of the reactor are maintained, which would be expensive. The Sensor device is also not suitable for use at high temperatures and / or pressures because the membrane decompose, at least deform, and change its permeability strongly would.

US 6,277,329 B1 offenbart eine Vorrichtung zur Messung des Partialdrucks von gelöstem Wasserstoff nach der Permeationsträgergasmethode. Auch bei diesem Messverfahren wird eine extern, das heißt außerhalb des Messortes, anzuordnende Membraneinheit verwendet. Die Membraneinheit ist eine Verbund-Hohlfaser-Membraneinheit, wie sie beispielsweise aus JP 11-114387 A bekannt ist. Eine Vielzahl von Membranröhren sind in einer Vergussmasse nahe den Stirnseiten verklebt und strömungstechnisch auf der Permeatseite miteinander verbunden. Somit steht eine große Oberfläche für die Gaspermeation zur Verfügung. Fluid mit dem zu messenden gelösten Gas wird an den Membranröhren vorbei geleitet. Permeatseitig wird mittels Unterdruck gelöstes Gas aus dem Fluid, das durch die Wandungen der Membranröhren hindurch tritt, abgesaugt und nachgeordnet detektiert. US 6,277,329 B1 discloses a device for measuring the partial pressure of dissolved Hydrogen according to the permeation gas method. This measurement method too a membrane unit to be arranged externally, that is to say outside of the measurement location, is used. The membrane unit is a composite hollow fiber membrane unit, such as that made of JP 11-114387 A is known. A large number of membrane tubes are in one casting compound glued close to the end faces and flow-wise on the permeate side connected. This means that a large surface area is available for gas permeation. Fluid with The dissolved gas to be measured is directed past the membrane tubes. permeate is dissolved gas from the fluid by vacuum, which through the walls of the Membrane tubes pass through, are suctioned off and subsequently detected.

Weil die Messvorrichtung extern anzubringen ist, eignet sich diese nicht für eine ortsaufgelöste in-situ-Messung. Der Aufbau des Sensors eignet sich insbesondere auch nicht für eine Messung bei hohen Temperaturen und/oder Drücken. Offenbart sind Messungen, insbesondere an Leitungswasser, im Temperaturbereich bis etwa maximal 100°C. Because the measuring device is to be attached externally, it is not suitable for one spatially resolved in-situ measurement. The construction of the sensor is particularly not suitable for one Measurement at high temperatures and / or pressures. Measurements are disclosed especially on tap water, in the temperature range up to a maximum of 100 ° C.

DE 199 25 842 A1 offenbart ein Verfahren zur Messung der Konzentration von Gasen in Fluiden, bei dem in einem schlauchförmigen Gefäß mit einer PTFE-Wandung, die gasdurchlässig ist, die der Gaskonzentration proportionale Partialdruckänderung auf der Permeatseite gemessen wird. Die thermoplastische PTFE-Wandung eignet sich nicht für Messungen bei hohen Temperaturen und/oder Drücken, da sie sich verformt. Das offenbarte Messgefäß eignet sich nicht für die Permeationsträgergasmethode. DE 199 25 842 A1 discloses a method for measuring the concentration of gases in Fluids, which in a tubular vessel with a PTFE wall, the is gas permeable, the partial pressure change proportional to the gas concentration on the permeate side is measured. The thermoplastic PTFE wall is not suitable for measurements high temperatures and / or pressures as it deforms. The disclosed measuring vessel is not suitable for the permeation carrier gas method.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die gattungsbildende Mess-Sonde für eine in- situ-Messung in chemischen Reaktoren oder geschlossenen Behältern weiter zu entwickeln, insbesondere für Messungen bei hohen Temperaturen und/oder Drücken. Weiterhin soll ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Mess-Sonde, eine Messvorrichtung und ein Messverfahren sowie ein Computerprogramm für ein solches Messverfahren geschaffen werden. The object of the present invention is to develop the generic measuring probe for an internal to further develop situ measurement in chemical reactors or closed containers, especially for measurements at high temperatures and / or pressures. Furthermore, a Method for producing such a measuring probe, a measuring device and a Measuring methods and a computer program for such a measuring method can be created.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Mess-Sonde mit den Merkmalen nach Anspruch 1, durch eine Messvorrichtung nach Anspruch 19, durch ein Verfahren zur Herstellung der Mess-Sonde nach Anspruch 29, durch ein Messverfahren nach Anspruch 33 sowie durch ein Computerprogramm nach Anspruch 38. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der rückbezogenen Unteransprüche. This object is achieved by a measuring probe with the features according to claim 1, by a measuring device according to claim 19, by a method for producing the Measuring probe according to claim 29, by a measuring method according to claim 33 and by a Computer program according to claim 38. Advantageous further developments are the subject of back-related subclaims.

Erfindungsgemäß wird eine Mess-Sonde für die vorgenannten Zwecke geschaffen, umfassend einen Sondenkörper mit einer Wandung, die eine dichte, für das zu messende Gas permeable Kunststoffschicht umfasst, deren Außenseite mit dem Fluid und dem darin gelösten bzw. enthaltenen zu messenden Gas in Kontakt bringbar ist, wobei die Wandung zusätzlich ein poröses Trägermaterial umfasst, das auf der Innenseite der dichten, permeablen Kunststoffschicht angeordnet und zumindest abschnittsweise mit dieser verbunden ist, um die Kunststoffschicht abzustützen, wobei das Trägermaterial mit einem die Mess-Sonde durchströmenden Trägergas in Kontakt bringbar ist. According to the invention, a measuring probe is created for the aforementioned purposes, comprising a probe body with a wall, which is a sealed, for the gas to be measured permeable plastic layer comprises, the outside with the fluid and the dissolved therein or contained gas to be measured can be brought into contact, the wall additionally comprises a porous support material which is on the inside of the dense, permeable Plastic layer is arranged and at least in sections connected to this to the Support plastic layer, the carrier material with a the measuring probe flowing carrier gas can be brought into contact.

Die vorliegende Erfindung schafft in überraschend einfacher Weise eine Mess-Sonde, die einerseits die vorteilhaften Permeationseigenschaften von dichten, permeablen (für das zu messende Gas durchlässigen) Kunststoffschichten, die üblicherweise bei hohen Temperaturen und/oder Drücken erweichen, aufweist und die andererseits auf Grund der Verbindung der dichten, permeablen Kunststoffschicht mit einem geeigneten Trägermaterial für eine ausreichende mechanische Abstützung der Kunststoffschicht aufweist, so dass die Mess-Sonde auch bei hohen Temperaturen und/oder Drücken ohne weiteres einsetzbar ist. Erfindungsgemäß ist hierzu das Trägermaterial porös ausgebildet und ist somit ausreichend gasdurchlässig, so dass die Permeationsrate des zu messenden Gases durch die dichte, permeable Kunststoffschicht in das Trägergas für die angedachten Messzwecke allenfalls unwesentlich beeinträchtigt wird. Das Material einer erfindungsgemäßen Mess-Sonde ist vorteilhaft als Verbundmaterial ausgebildet, das in einfacher Weise geformt werden kann, um eine in-situ- Messung, beispielsweise in chemischen Reaktoren oder geschlossenen Behältern, auch bei hohen Temperaturen und/oder Drücken zu ermöglichen. The present invention provides a measuring probe in a surprisingly simple manner on the one hand, the advantageous permeation properties of dense, permeable (for the measuring gas permeable) plastic layers, usually at high Temperatures and / or pressures soften and, on the other hand, due to the connection the dense, permeable plastic layer with a suitable carrier material for a has sufficient mechanical support of the plastic layer so that the measuring probe can also be used without problems even at high temperatures and / or pressures. According to the invention, the carrier material is porous for this purpose and is therefore sufficient gas permeable, so that the permeation rate of the gas to be measured through the dense, permeable Plastic layer in the carrier gas is at most insignificant for the intended measurement purposes is affected. The material of a measuring probe according to the invention is advantageous as Composite material formed, which can be easily molded to an in-situ Measurement, for example in chemical reactors or closed containers, also at to allow high temperatures and / or pressures.

Erfindungsgemäß ist das Material der Mess-Sonde zu einer im Wesentlichen geschlossenen Form geformt, so dass die Mess-Sonde in einfacher Weise in das zu messende Fluid eingetaucht werden kann. Mit "geschlossener Form" ist im Sinne der vorliegenden Anmeldung insbesondere gemeint, dass im Wesentlichen die gesamte Außenoberfläche der Mess-Sonde in dem Eintauchbereich im Fluid, d. h. die gesamte Permeationszone, aus der dichten, permeablen Kunststoffschicht besteht, so dass erfindungsgemäß eine relativ große Permeationsfläche für den Gasdurchtritt zur Verfügung steht. Dabei ist bevorzugt im Wesentlichen die gesamte Innenseite der Mess-Sonde mit dem porösen Trägermaterial ausgefüllt, an dem das Permeationsgas ungehindert vorbei streichen kann. Die Porösität des Trägermaterials ist erfindungsgemäß so gewählt, um einen im Wesentlichen ungehinderten Stoffaustausch zwischen Trägergas und dem durch die Kunststoff permeierten Gas bei ausreichender mechanischer Stabilität zu ermöglichen, so dass in einfacher Weise eine hohe Messempfindlichkeit erzielt werden kann. According to the invention, the material of the measuring probe is essentially closed Shaped shape so that the measuring probe is easily in the fluid to be measured can be immersed. With "closed form" is in the sense of the present application in particular meant that essentially the entire outer surface of the measuring probe in the immersion area in the fluid, d. H. the entire permeation zone, from the dense, permeable plastic layer, so that according to the invention a relatively large Permeation surface for gas passage is available. Essentially, this is preferably filled the entire inside of the measuring probe with the porous support material on which the Permeation gas can pass freely. The porosity of the carrier material is selected according to the invention so as to achieve an essentially unhindered mass transfer between carrier gas and the gas permeated by the plastic with sufficient To enable mechanical stability, so that a high measurement sensitivity in a simple manner can be achieved.

Eine erfindungsgemäße Mess-Sonde kann in der vorgenannten geschlossenen Form in einfacher Weise vergleichsweise klein ausgebildet werden, so dass in einfacher Weise eine ortsaufgelöste Messung möglich ist. Insbesondere ist auch eine ortsaufgelöste Gradientenmessung zur Bestimmung von Gaskonzentrationsgradienten in chemischen Reaktoren oder geschlossenen Behältern, insbesondere bei hohen Temperaturen und/oder Drücken, möglich. A measuring probe according to the invention can in the aforementioned closed form in be made comparatively small in a simple manner, so that a spatially resolved measurement is possible. In particular, there is also a spatially resolved one Gradient measurement for the determination of gas concentration gradients in chemical reactors or closed containers, especially at high temperatures and / or pressures possible.

Zu diesem Zweck kann die Mess-Sonde in dem das Fluid enthaltenden Behälter auch bewegbar und positionierbar gehalten sein. For this purpose, the measuring probe can also be placed in the container containing the fluid be movable and positionable.

Vorzugsweise ist das Trägermaterial ein kanalfreies poröses Trägermaterial mit einer durchverbundenen Porösität für den im Wesentlichen ungehinderten Durchtritt von permittiertem Gas zu einem Strömungsinnenraum innerhalb der Mess-Sonde, durch den das Trägergas für die Permeations-Trägergas-Methode hindurch strömt. Für die Zwecke der vorliegenden Erfindung sei unter dem Begriff "durchverbunden" insbesondere verstanden, dass quer zum porösen Trägermaterial eine im Wesentlichen durchverbundene Gassäule für das permittierte Gas lokal besteht, die jedoch nicht geradlinig (kanalförmig), sondern mäanderförmig bzw. zufällig quer zum Trägermaterial von der Kontaktfläche mit der dichten, permeablen Kunststoffschicht zu dem Gasströmungsinnenraum der Mess-Sonde verläuft. Vorteilhaft ist, dass durch Variieren des Parameters der Porösität des Trägermaterials in vorteilhaft einfacher Weise einerseits ein ausreichender Gasdurchtritt für das zu messende Gas von der dichten, permeablen Kunststoffschicht zu dem Gasströmungsinnenraum geschaffen werden kann und andererseits zugleich eine hohe mechanische Stabilität der Mess-Sonde geschaffen werden kann, weil die mäanderförmig bzw. zufällig sich quer zum Trägermaterial erstreckenden Hohlräume im Trägermaterial für eine hohe Formstabilität auch bei hohen Außendrücken sorgen. Gleichzeitig ist durch das poröse Trägermaterial auch für eine optimal große Gasaustauschfläche für den Durchtritt des permittierten Gases in dem Trägergasstrom im Gasströmungsinnenraum der Mess-Sonde gesorgt. The carrier material is preferably a channel-free porous carrier material with a connected porosity for the essentially unhindered passage of permitted Gas to a flow interior within the measuring probe through which the carrier gas for the permeation carrier gas method flows through. For the purposes of the present Invention is to be understood by the term "connected" in particular that across porous carrier material is an essentially through-connected gas column for the permitted Gas exists locally, but it is not linear (channel-shaped), but meandering or randomly across the substrate from the contact surface with the dense, permeable Plastic layer runs to the gas flow interior of the measuring probe. It is advantageous that by varying the parameter of the porosity of the carrier material in an advantageously simpler manner Way on the one hand a sufficient gas passage for the gas to be measured from the dense, permeable plastic layer to the gas flow interior can be created and on the other hand, a high mechanical stability of the measuring probe can be created can, because the meandering or randomly extending across the carrier material Cavities in the carrier material for high dimensional stability even at high external pressures to care. At the same time, the porous carrier material also ensures an optimally large one Gas exchange surface for the passage of the permitted gas in the carrier gas stream in Gas flow interior of the measuring probe.

Die Aussenoberfläche des porösen Trägermaterials bietet in überraschender Weise vorteilhafte Verbindungseingenschaften. Die bei ähnlichen Applikationen auf anderen Gebieten - z. B. Korrosionsschutz einer Oberfläche durch eine Kunststoffschicht - zu beobachtende Blasenbildung, d. h. eine teilweise Ablösung der Kunststoffschicht von einem nicht porösen Träger bei hohen Temperaturen, findet überraschender Weise nicht statt. Morphologische Untersuchungen haben ergeben, dass bei dem (nachfolgend beschriebenen) Herstellunsprozess der aufgeschmolzene bzw. aufgebrachte Kunststoff teilweise in die Poren des porösen Träger eindringt und sich dadurch die Kunststoffschicht im Trägermaterial verhakt. Dadurch wird eine wesentlich bessere Haftung der Kunststoffschicht auf dem Trägermaterial erreicht als erwartet wurde. Zudem werden permeirende Substanzen durch den Trägergasstrom abtransportiert, sodass sich keine geschlossenen Gashohlräume zwischen Trägermaterial und Kunststoffschicht bilden können. Auch bei dem Aufschmelzen bzw. Aufbringen der Kunststoffschicht ist ein solcher Abtransport von Gases durch den porösen Träger von Vorteil, wird doch dadurch eine Einlagerung von Bläschen an der Grenzfläche zwischen Träger und Kunststoffschicht vorteilhaft unterbunden, so dass die Kunststoffschicht optimal an dem Träger haftet. The outer surface of the porous carrier material offers in a surprising way advantageous connection properties. Similar applications in other areas - z. B. corrosion protection of a surface by a plastic layer - to be observed Blistering, d. H. a partial detachment of the plastic layer from a non-porous one Carrier at high temperatures surprisingly does not take place. morphological Studies have shown that in the manufacturing process (described below) the partially melted or applied plastic into the pores of the porous carrier penetrates and thereby hooks the plastic layer in the carrier material. This will achieved a much better adhesion of the plastic layer on the carrier material than was expected. In addition, permeating substances through the carrier gas flow transported away, so that there are no closed gas cavities between the carrier material and Can form plastic layer. Even when melting or applying the Plastic layer is such a removal of gas through the porous carrier is advantageous however, this results in the embedding of bubbles at the interface between the carrier and Plastic layer advantageously prevented, so that the plastic layer optimally on the Carrier is liable.

Bevorzugt weist das Trägermaterial eine für Gase durchlässige Porösität im Bereich von etwa 10 bis etwa 80%, bevorzugter im Bereich von etwa 15 bis etwa 80% und noch bevorzugter im Bereich von etwa 15 bis etwa 60% auf. Bevorzugt weist das poröse Trägermaterial zumindest an der Grenzfläche zwischen Kunststoffschicht und Trägermaterial eine mittlere Porengröße im Bereich von etwa 1 bis etwa 300 µm, bevorzugter im Bereich von etwa 2 bis etwa 150 µm und noch bevorzugter im Bereich von etwa 5 bis etwa 100 µm auf. The carrier material preferably has a porosity permeable to gases in the range of about 10 to about 80%, more preferably in the range of about 15 to about 80% and even more more preferably in the range of about 15 to about 60%. The porous carrier material preferably has a medium one at least at the interface between the plastic layer and the carrier material Pore size in the range of about 1 to about 300 microns, more preferably in the range of about 2 to about 150 microns, and more preferably in the range of about 5 to about 100 microns.

Bevorzugt besteht das poröse Trägermaterial aus einem anorganischen Material, das eine ausreichende Temperaturstabilität und Druckfestigkeit ermöglicht. Bevorzugt ist das anorganische Material ein Material oder eine Materialkombination, ausgewählt aus einer Gruppe, umfassend: Edelstahl, Metall, Metallegierungen, Glas und Keramik. Das Trägermaterial ist in geeigneter Weise gebildet, um eine ausreichende Porösität darzubieten. Hierzu kann grundsätzlich das Trägermaterial auch als vergleichsweise feinmaschiges Gewirk oder maschenartiges Gebilde zu einer im Wesentlichen geschlossenen Form ausgebildet sein. Ganz besonders bevorzugt ist das poröse Trägermaterial aus einem gesinterten Pulver, insbesondere aus einem gesinterten metallischen oder keramischen Pulver, gebildet. Grundsätzlich kann die Sinterung auch mit einem organischen Pulver, insbesondere PTFE-Pulver, erfolgen. Durch die Sinterung kann in vorteilhaft einfacher Weise die Porösität des Trägermaterials über einen breiten Bereich variiert werden und kann gleichzeitig eine im Wesentlichen geschlossene Form für die Mess-Sonde gebildet werden. The porous carrier material preferably consists of an inorganic material which is a sufficient temperature stability and pressure resistance enables. This is preferred inorganic material a material or a combination of materials selected from a group, comprehensive: stainless steel, metal, metal alloys, glass and ceramics. The carrier material is appropriately formed to provide sufficient porosity. This can basically the carrier material also as a comparatively fine-knit or mesh-like structure to be formed into a substantially closed shape. All the porous carrier material made of a sintered powder is particularly preferred, in particular made of a sintered metallic or ceramic powder. Basically can sintering is also carried out with an organic powder, in particular PTFE powder. The porosity of the carrier material can advantageously be achieved in a simple manner by sintering can be varied over a wide range and can be essentially one closed form can be formed for the measuring probe.

Besonders bevorzugt ist das poröse Trägermaterial mit der dichten, permeablen Kunststoffschicht stoffschlüssig verbunden, insbesondere durch Aufschmelzen auf die poröse Oberfläche des Trägermaterials. The porous carrier material with the dense, permeable is particularly preferred Plastic layer cohesively connected, in particular by melting onto the porous Surface of the carrier material.

Ganz besonders bevorzugt besteht die dichte, permeable Kunststoffschicht aus einem thermoplastisch verarbeitbaren Kunststoff mit ausreichender Permeationsrate für das zu messende Gas im bestimmungsgemäßen Temperatur- und/oder Druckbereich. Ganz besonders bevorzugt wird das Material der dichten, permeablen Kunststoffschicht durch Pulverbeschichtung auf das poröse Trägermaterial aufgebracht und durch anschließendes Erhitzen über den Schmelzpunkt bzw. Erweichungspunkt des Kunststoffs auf das Trägermaterial aufgebracht und stoffschlüssig zumindest abschnittsweise mit dem porösen Trägermaterial verbunden. The dense, permeable plastic layer very particularly preferably consists of a thermoplastically processable plastic with a sufficient permeation rate for the measuring gas in the intended temperature and / or pressure range. Most notably the material of the dense, permeable plastic layer is preferred by Powder coating is applied to the porous carrier material and then heated over the Melting point or softening point of the plastic applied to the carrier material and cohesively connected at least in sections to the porous carrier material.

Von grosser Bedeutung für die Haftung der Kunststoffschicht auf dem porösen Trägermaterial ist das Eindringen des geschmolzenen Kunststoffpulvers in die Poren des Trägermaterials durch Kapillarkräfte. Die mikroskopischen, mäanderförmigen Vertiefungen auf der Oberfläche des porösen Trägermaterials werden mit Kunststoff gefüllt und bilden nach dem Abkühlen einen sich durchdringenden Verbund von Trägermaterial und Kunststoffschicht. Dadurch wird erreicht, dass die aufgebrachte Kunststoffschicht im Trägermaterial gut verankert ist und sich nicht ablösen kann. Die auf dieser Weise hergestellte Kunststoffschicht kann hohen Drücken und Temperaturen ausgesetzt werden ohne sich zu verformen. Of great importance for the adhesion of the plastic layer on the porous Carrier material is the penetration of the molten plastic powder into the pores of the Carrier material through capillary forces. The microscopic, meandering depressions on the Surface of the porous carrier material are filled with plastic and form after Cooling down a penetrating bond between the substrate and the plastic layer. This ensures that the applied plastic layer is well anchored in the carrier material is and cannot come off. The plastic layer produced in this way can exposed to high pressures and temperatures without deforming.

Bevorzugt erfolgt die Pulverbeschichtung des porösen Trägermaterials mit den Kunststoffpulverpartikeln durch elektrostatisches Aufsprühen auf den porösen Träger, bei dem die Kunststoffpulverpartikel zunächst automatisch auf der Oberfläche des porösen Trägermaterials den größtmöglichen gegenseitigen Abstand einnehmen. Beim anschließenden Erweichen der Kunststoffpartikel verbindet sich die vorteilhaft gleichmäßig aufgebrachte Kunststoffschicht mit dem porösen Träger, dessen Poren etwaige Gasbläschen von der Grenzschicht zwischen Träger und Kunststoffschicht abtransportieren, um eine innige Verbindung von Träger und Kunststoffschicht zu fördern. The powder coating of the porous carrier material is preferably carried out with the Plastic powder particles by electrostatic spraying onto the porous support, in which the Plastic powder particles first automatically on the surface of the porous Maintain the greatest possible mutual distance. When softening afterwards the plastic particle combines the advantageously evenly applied Plastic layer with the porous support, whose pores any gas bubbles from the boundary layer between the carrier and the plastic layer to create an intimate connection between Promote carrier and plastic layer.

Bei einer erfindungsgemäßen Messvorrichtung ist ein in das Fluid mit dem zu messenden Gas eintauchende Sondenspitze im Wesentlichen geschlossen ausgebildet, wobei die dichte, permeable Kunststoffschicht das poröse Trägermaterial zur Außenseite hin im Wesentlichen vollständig umschließt. Das poröse Trägermaterial ist mit einem Grundkörper der Sondenspitze vorzugsweise stoffschlüssig verbunden, insbesondere durch Schweißen, Löten oder Kleben. Auch beim Aufpressen des porösen Trägermaterials auf den Grundkörper kann es zu einer ausreichend mechanisch stabilen Verbindung mit dem Grundkörper kommen. Grundsätzlich sind auch übliche mechanische Verbindungen, z. B. Schraubverbindungen, zur Verbindung des porösen Trägermaterials mit dem Grundkörper verwendbar. Die Sondenspitze ist besonders bevorzugt im Wesentlichen zylinderförmig ausgebildet, beispielsweise stabförmig, und kann somit in einfacher Weise durch eine Öffnung in einer Wandung am Messort, beispielsweise einer Wandung eines chemischen Reaktors oder eines geschlossenen Behälters, platzsparend eingeführt werden. Die vergleichsweise geringen Außenabmessungen und die im Wesentlichen zylindrische Form ermöglichen insbesondere auch eine ortsaufgelöste Konzentrationsgradientenmessung in situ. In the case of a measuring device according to the invention, one is in the fluid with the one to be measured Gas-immersed probe tip is essentially closed, the dense, permeable plastic layer the porous carrier material to the outside essentially completely encloses. The porous carrier material is with a base body Probe tip preferably integrally connected, in particular by welding, soldering or Glue. Even when the porous carrier material is pressed onto the base body, it can be too a sufficiently mechanically stable connection with the base body. In principle, conventional mechanical connections, e.g. B. screw connections for Connection of the porous carrier material to the base body can be used. The probe tip is particularly preferably essentially cylindrical, for example rod-shaped, and can thus be easily through an opening in a wall at the measuring location, for example a wall of a chemical reactor or a closed one Container to be introduced to save space. The comparatively small external dimensions and the essentially cylindrical shape in particular also enables a spatially resolved one Concentration gradient measurement in situ.

Bevorzugt umfasst die Messvorrichtung an der Außenseite der Sondenspitze einen Verbindungsabschnitt zur gasdichten und/oder druckfesten Verbindung der Mess-Sonde mit einer Wandung am Messort, beispielsweise eines chemischen Reaktors oder geschlossenen Behälters, der das Fluid mit dem zu messenden Gas enthält. Die Temperaturfestigkeit und/oder Druckfestigkeit des Verbindungsabschnitts ist auf die übliche Weise vorherrschenden Betriebsbedingungen ausgelegt und kann insbesondere für Messungen im Bereich von etwa 2 bis zumindest etwa 100 bar und Temperaturen im Bereich von etwa 60 bis zumindest etwa 160°C und darüber hinaus ausgelegt sein. The measuring device preferably comprises a on the outside of the probe tip Connection section for gas-tight and / or pressure-tight connection of the measuring probe with a Wall at the measurement site, for example a chemical reactor or a closed one Container that contains the fluid with the gas to be measured. The temperature resistance and / or Compressive strength of the connecting section is predominant in the usual way Operating conditions designed and can in particular for measurements in the range of about 2 up to at least about 100 bar and temperatures in the range from about 60 to at least about 160 ° C and beyond.

Bevorzugt ist in der Mess-Sonde oder Sondenspitze, beispielsweise in dem Gasströmungsinnenraum, der von dem Trägergasstrom durchstrichen wird, ein Feuchte- und/oder Gassensor angeordnet, der auf Undichtigkeiten der Mess-Sonde anspricht, also beispielsweise für Gaskonzentrationsmessungen in Flüssigkeiten auf Feuchte auf Grund von Flüssigkeitsdurchtritt durch die Mess-Sonde oder für Gaskonzentrationsmessungen in gasförmigen Medien auf einen Gasdurchtritt eines anderen Gases als dem Trägergas durch die Mess-Sonde anspricht. Is preferred in the measuring probe or probe tip, for example in the Gas flow interior, which is swept by the carrier gas flow, a humidity and / or gas sensor arranged, which responds to leaks in the measuring probe, for example for Gas concentration measurements in liquids on moisture due to liquid penetration through the measuring probe or for gas concentration measurements in gaseous media responds to a gas passage of a gas other than the carrier gas through the measuring probe.

Bevorzugt wird ein Signal des Feuchte- und/oder Gassensors drahtlos oder drahtgebunden an ein beispielsweise außerhalb des Messortes angeordnetes Steuermittel weitergeleitet werden, das im Falle einer detektierten Feuchte oder Gaskonzentration, die einen vorgebbaren Schwellenwert übersteigt, auf eine Undichtigkeit der Mess-Sonde rückschließt und in Reaktion darauf automatisch in einem Gaseinlass und/oder Gasauslass für das die Vorrichtung durchspülende Trägergas angeordnete Ventilmittel, insbesondere Sperrventile, betätigt und sperrt, um einen weiteren Austritt von Fluid aus dem Messort, insbesondere aus dem unter hohem Druck und/oder hoher Temperatur stehenden Messort, zu verhindern. Bevorzugt ist das Ventilmittel, beispielsweise das Sperrventil, an die Betriebsbedingungen am Messort angepasst, beispielsweise druckdicht bis etwa 20 bar, bevorzugter bis etwa 100 bar, und noch bevorzugter druckdicht bis etwa 250 bar. Preferably, a signal from the humidity and / or gas sensor is wireless or wired a control means arranged, for example, outside the measuring location is forwarded, that in the case of a detected humidity or gas concentration that a predetermined Exceeds the threshold value, indicates a leak in the measuring probe and in Responding automatically in a gas inlet and / or gas outlet for the device purging carrier gas arranged valve means, in particular check valves, actuated and locks to further leakage of fluid from the measuring location, in particular from the bottom high pressure and / or high temperature standing measuring location to prevent. Is preferred the valve means, for example the check valve, to the operating conditions at the measuring location adapted, for example pressure-tight up to about 20 bar, more preferably up to about 100 bar, and still more preferably pressure-tight up to about 250 bar.

Erfindungsgemäß wird somit auch ein Computerprogramm bereitgestellt, das ein Prozessormittel, insbesondere einen Computer oder Mikroprozessor, instruiert, um das Ausgangssignal des Feuchte- und/oder Gassensors zu überwachen und bei Überschreiten eines vorgebbaren Schwellenwerts ein Ventilmittel, insbesondere ein Sperrventil, zu betätigen. Das Computerprogramm kann insbesondere auch Kalibrationsdaten und Messdaten verrechnen und die aktuellen Messwerte können durch entsprechende Hilfsmittel dem Benutzer angezeigt werden. Das Computerprogramm kann auf einem computerlesbaren Datenträger, beispielsweise einer Diskette oder einem anderen magnetischen oder optischen Datenträger, gespeichert sein oder über ein Netzwerk, auch über das Internet, herunter ladbar sein. According to the invention, a computer program is therefore also provided that a Processor means, particularly a computer or microprocessor, instructs the output signal to monitor the humidity and / or gas sensor and if a predeterminable value is exceeded Threshold value to actuate a valve means, in particular a check valve. The Computer program can in particular also calculate calibration data and measurement data and the Current measured values can be displayed to the user by means of appropriate aids. The computer program can be on a computer-readable data carrier, for example one Diskette or other magnetic or optical data carrier, be stored or be downloadable via a network, including the Internet.

Nachfolgend wird die Erfindung in beispielhafter Weise unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben werden, worin: The invention is illustrated below by way of example with reference to FIG attached drawings, in which:

Fig. 1 in einem schematischen Querschnitt eine erfindungsgemäße Mess-Sonde darstellt, die in situ in einem geschlossenen Behälter gemäß der Permeations-Trägergas- Messmethode den Partialdruck eines Gases in einem Fluid misst; Fig. 1 in a schematic cross section of a measuring probe of the invention illustrating that measures in situ in a closed container according to the carrier gas permeation measurement method the partial pressure of a gas in a fluid;

Fig. 2 schematisch ein Messverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt; und Fig. 2 schematically illustrates a measuring method according to the present invention; and

Fig. 3 in einem vergrößerten Teilschnitt eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Mess-Sonde mit einer Schutzvorrichtung darstellt. Fig. 3 represents an enlarged part section of a further embodiment of a measuring probe according to the invention with a protective device.

In den Figuren bezeichnen identische Bezugszeichen identische oder im Wesentlichen gleichwirkende Komponenten oder Funktionseinheiten. In the figures, identical reference symbols designate identical or essentially equivalent components or functional units.

Die Fig. 1 zeigt in einem schematischen Querschnitt eine erfindungsgemäße Mess-Sonde 1, die durch eine Wandung 20 eines schematisch dargestellten chemischen Reaktors oder geschlossenen Behälters 2 ragt und den Partialdruck eines Gases in dem Fluid 21 misst. Die Mess-Sonde 1 ist für das Permeations-Trägergas-Messverfahren ausgelegt und umfasst einen im Wesentlichen zylindrischen Grundkörper 6 mit einem Trägergaseinlass 12 und einem Trägergaseinlass 13 und einem im Wesentlichen zylindrischen Strömungsinnenraum 7, durch den das Trägergas vom Einlass 12 zum Auslass 13 strömt. Am vorderen Ende der Mess- Sonde 1 befindet sich an der Sondenspitze die Permeationszone 5. In dieser ist ein poröser Träger 4 vorgesehen, der von einer dichten, permeablen Kunststoffschicht 3 umschlossen wird. Der poröse Träger 4 steht in Kontakt mit dem Trägergasstrom und bildet das vordere Ende des Strömungsinnenraums 7 bevorzugt vollständig, so dass eine große Kontaktfläche mit dem Trägergasstrom besteht. An der Sondenspitze kann die beispielhaft in der Fig. 3 dargestellte Schutzvorrichtung angeordnet sein. Fig. 1 shows a schematic cross section of a measuring probe 1 of the invention, which protrudes through a wall 20 of a schematically illustrated chemical reactor or closed vessel 2 and measures the partial pressure of a gas in the fluid 21. The measuring probe 1 is designed for the permeation of carrier gas measuring method and comprises a substantially cylindrical basic body 6 with a carrier gas inlet 12 and a carrier gas inlet 13 and a substantially cylindrical flow inner chamber 7, flows through the carrier gas from the inlet 12 to the outlet. 13 The permeation zone 5 is located at the tip of the probe at the front end of the measuring probe 1 . In this, a porous carrier 4 is provided, which is enclosed by a dense, permeable plastic layer 3 . The porous carrier 4 is in contact with the carrier gas stream and preferably forms the front end of the flow interior 7 completely, so that there is a large contact area with the carrier gas stream. The protective device shown by way of example in FIG. 3 can be arranged on the probe tip.

Das vordere Ende 8 des Grundkörpers 6 kann, wie dargestellt, auch gestuft ausgebildet sein, so dass die dichte Kunststoffschicht 3 im Wesentlichen bündig mit der Außenseite des zylindrischen Grundkörpers 6 abschließt. Wie dargestellt, kann die dichte Kunststoffschicht 3 über das hintere Ende des porösen Trägers 4 zum Trägergaseinlass/-auslass 12, 13 hin überstehen und am Überstand insbesondere stoffschlüssig, beispielsweise durch Aufschmelzen oder Aufkleben, mit dem Grundkörper 6 verbunden sein. The front end 8 of the base body 6 can, as shown, also be stepped, so that the dense plastic layer 3 is essentially flush with the outside of the cylindrical base body 6 . As shown, the dense plastic layer 3 can protrude beyond the rear end of the porous carrier 4 to the carrier gas inlet / outlet 12 , 13 and can be connected to the base body 6 at the protrusion in particular in a cohesive manner, for example by melting or gluing.

Das poröse Trägermaterial 4 ist über den Verbindungsabschnitt 9 mit dem vorderen Ende 8 des zylindrischen Grundkörpers 6 verbunden. Am Außenabschnitt des zylindrischen Grundkörpers 6 befindet sich ein Verbindungsabschnitt 11, beispielsweise ein Schraubgewinde mit Dichtungsabschnitt oder ein umfänglich sich erstreckender Flansch mit Dichtung, so dass die Mess-Sonde druck- und/oder temperaturfest gegen die Wandung 20 des geschlossenen Behälters 2 eingesetzt werden kann. Die Mess-Sonde 1 ermöglicht eine in-situ-Messung der Gaskonzentration bzw. des Partialdrucks im Fluid 21. Um Konzentrationsgradienten in dem Behälter 2 auch ortsaufgelöst messen zu können, kann der Verbindungsabschnitt 11 auch so ausgeführt sein, dass die Mess-Sonde 1 in dem Behälter 2 bewegbar ist, so dass die Sondenspitze mit der Permeationszone 5 an verschiedenen Stellen im Fluid positioniert werden kann. The porous carrier material 4 is connected to the front end 8 of the cylindrical base body 6 via the connecting section 9 . On the outer section of the cylindrical base body 6 there is a connecting section 11 , for example a screw thread with a sealing section or a circumferentially extending flange with a seal, so that the measuring probe can be used pressure and / or temperature resistant against the wall 20 of the closed container 2 . The measuring probe 1 enables an in-situ measurement of the gas concentration or the partial pressure in the fluid 21 . In order to be able to measure concentration gradients in the container 2 in a spatially resolved manner, the connecting section 11 can also be designed such that the measuring probe 1 can be moved in the container 2 , so that the probe tip with the permeation zone 5 can be positioned at different locations in the fluid ,

Das Fluid 21 kann flüssig, gasförmig oder überkritisch sein. Bei dem zu messenden Gas in dem Fluid 21 kann es sich insbesondere um Sauerstoff oder Wasserstoff handeln. Typische Betriebsbedingungen des Behälters 2 sind eine Temperatur im Bereich von etwa 60 bis mindestens etwa 160°C und ein Behälterinnendruck im Bereich von etwa 2 bis mindestens etwa 100 bar, wobei das Fluid neutral, basisch oder sauer sein kann oder ein Lösungsmittel sein kann. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf die vorgenannten Einsatzbereiche beschränkt. The fluid 21 can be liquid, gaseous or supercritical. The gas to be measured in the fluid 21 can in particular be oxygen or hydrogen. Typical operating conditions of the container 2 are a temperature in the range from approximately 60 to at least approximately 160 ° C. and an internal pressure in the container in the range from approximately 2 to at least approximately 100 bar, wherein the fluid can be neutral, basic or acidic or can be a solvent. However, the present invention is not limited to the aforementioned areas of use.

Die dichte, permeable Kunststoffschicht weist eine geeignete Permeationsrate für das zu messende Gas bei den vorgesehenen Betriebsbedingungen auf. Die dichte, permeable Kunststoffschicht 3 ist zumindest abschnittsweise mit dem porösen Trägermaterial 4 verbunden. Die durchverbundene Porosität des Trägermaterials ist ausreichend gewählt, um den Gasdurchtritt des permittierten Gases in den Trägergasstrom nicht oder nur unwesentlich zu beeinträchtigen. Das poröse Trägermaterial 4 dient der mechanischen Abstützung der Kunststoffschicht 3 und gewährleistet gleichzeitig einen ausreichenden Gasaustausch des permittierten Gases mit dem Trägergasstrom. Die Mess-Sonde 1 ist zumindest im Bereich der Permeationszone 5 (vgl. Fig. 2) axialsymmetrisch oder punktsymmetrisch ausgebildet, so dass die im Behälter 2 vorherrschenden Drücke von der Mess-Sonde 1 besonders spannungsarm aufgenommen werden können. The dense, permeable plastic layer has a suitable permeation rate for the gas to be measured under the intended operating conditions. The dense, permeable plastic layer 3 is connected to the porous carrier material 4 at least in sections. The interconnected porosity of the carrier material is selected sufficiently so that the gas passage of the permitted gas into the carrier gas stream is not impaired, or only to an insignificant extent. The porous carrier material 4 serves to mechanically support the plastic layer 3 and at the same time ensures sufficient gas exchange of the permeated gas with the carrier gas stream. The measuring probe 1 is at least in the area of the permeation zone 5 (cf. FIG. 2) in an axially symmetrical or point symmetrical manner, so that the pressures prevailing in the container 2 can be absorbed by the measuring probe 1 with a particularly low stress.

Im Strömungsinnenraum 7, bevorzugt am vorderen Ende, können Sensoren vorgesehen sein, beispielsweise ein Feuchtesensor 18, ein Temperatursensor 19 oder ein nicht dargestellter Gassensor. Die Sensorsignale werden drahtgebunden oder drahtlos an eine außerhalb des Messortes angeordnete Steuerung oder Regelung weitergeleitet. Der Temperatursensor misst die Temperatur in situ. Ein weiterer Temperatursensor ist an geeigneter Stelle im Behälter 2 angeordnet, kann jedoch auch außenseitig zur Mess-Sonde 1 angeordnet sein. Der Feuchtesensor 18 misst Feuchte bzw. Flüssigkeit, die im Falle von Undichtigkeiten der Mess-Sonde 1 in den Strömungsinnenraum 7 eintritt. Der nicht dargestellte Gassensor spricht auf ein anderes Gas als das Trägergas an, welches aus dem Inneren 21 des Behälters 2 im Falle einer Undichtigkeit der Mess-Sonde in den Strömungsinnenraum 7 durchtritt. Sensors can be provided in the flow interior 7 , preferably at the front end, for example a moisture sensor 18 , a temperature sensor 19 or a gas sensor (not shown). The sensor signals are wired or wirelessly forwarded to a control or regulation arranged outside the measuring location. The temperature sensor measures the temperature in situ. Another temperature sensor is arranged at a suitable point in the container 2 , but can also be arranged on the outside of the measuring probe 1 . The moisture sensor 18 measures moisture or liquid that enters the flow interior 7 in the event of leaks in the measuring probe 1 . The gas sensor, not shown, responds to a gas other than the carrier gas, which passes through the interior 21 of the container 2 in the event of a leak in the measuring probe into the flow interior 7 .

Die Fig. 2 zeigt schematisch ein Permeations-Trägergas-Messverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung. Der Massenfluss eines Trägergases, beispielsweise Stickstoff, wird mit Hilfe eines Massenflussreglers 22 eingestellt. Das Trägergas durchströmt den Innenraum 7 der Mess-Sonde 1 und reichert sich an der Sondenspitze mit dem durch die dichte, permeable Kunststoffschicht 3 und das poröse Trägermaterial 4 im Bereich der Permeationszone 5 hindurch tretenden Gas an. Das so angereicherte Trägergas gelangt vom Auslass 13 zu einem Sensor bzw. Messinstrument 23 und wird auf seine Zusammensetzung in bekannter Weise untersucht. Wird beispielsweise Sauerstoff oder Wasserstoff gemessen, so kann der Sensor 23 ein bekannter elektrochemischer Sensor sein. Dem Sensor 23 kann ein Gaswäscher 24vorgeschaltet sein, der verhindert, dass Stoffe, die den Sensor 23 beeinträchtigen oder gar zerstören, weitergeleitet werden. Sowohl im Gaseinlass als auch im Gasauslass ist ein Sperrventil 17 vorgesehen. Jedenfalls bis zu den Sperrventilen sind die Strömungsverbindungen ausreichend temperatur- und/oder druckfest, in Entsprechung zu den Betriebsbedingungen im Behälter 2. Fig. 2 shows schematically a permeation carrier gas measuring method according to the present invention. The mass flow of a carrier gas, for example nitrogen, is set with the aid of a mass flow controller 22 . The carrier gas flows through the interior 7 of the measuring probe 1 and accumulates at the tip of the probe with the gas passing through the dense, permeable plastic layer 3 and the porous carrier material 4 in the region of the permeation zone 5 . The carrier gas enriched in this way passes from the outlet 13 to a sensor or measuring instrument 23 and its composition is examined in a known manner. If, for example, oxygen or hydrogen is measured, the sensor 23 can be a known electrochemical sensor. The sensor 23 may be preceded by a gas scrubber 24, which prevents substances that impair or even destroy the sensor 23, to be forwarded. A check valve 17 is provided both in the gas inlet and in the gas outlet. In any case, up to the shut-off valves, the flow connections are sufficiently temperature and / or pressure resistant, corresponding to the operating conditions in the container 2 .

Ist die Permeation des zu untersuchenden Gases durch die Kunststoffschicht 3 als Funktion der Temperatur und spezifischer Mediumseinflüsse bekannt, wozu eine Kalibration erforderlich sein kann, dann kann mit dieser Messmethode der Partialdruck des Gases im Fluid 21 in bekannter Weise bestimmt werden. Typische Massenflüsse liegen im Bereich von etwa 0,01 bis 0,1 l/min bei Standardbedingungen (Atmosphärendruck, Raumtemperatur). Durch Umschalten von nicht dargestellten Ventilen kann wahlweise das Trägergas oder ein Kalibriergas durch die Mess-Sonde 1 zum Sensor 23 geleitet werden. Im Messeinsatz kann die Mess- Sonde 1 ständig gespült sein, um sofort einsatzbereit zu sein. Typische Ansprechzeiten können im Bereich von < 10 Minuten (90% Ansprechgenauigkeit) liegen. Zusätzlich zum Signal des Sensors 23 steht die Temperatur des Fluids 21 als externes Mess-Signal zur Verfügung. Eine Software berechnet aus den Mess-Signalen und Kalibrationsdaten, die in der nachfolgend angegebenen Weise ermittelt werden, den aktuellen Partialdruck des Gases im Fluid 21. If the permeation of the gas to be examined through the plastic layer 3 as a function of the temperature and specific medium influences is known, for which a calibration may be necessary, then the partial pressure of the gas in the fluid 21 can be determined in a known manner with this measuring method. Typical mass flows are in the range of about 0.01 to 0.1 l / min at standard conditions (atmospheric pressure, room temperature). By switching valves (not shown), the carrier gas or a calibration gas can optionally be passed through the measuring probe 1 to the sensor 23 . The measuring probe 1 can be constantly rinsed in the measuring insert in order to be ready for immediate use. Typical response times can be in the range of <10 minutes (90% response accuracy). In addition to the signal from the sensor 23 , the temperature of the fluid 21 is available as an external measurement signal. Software calculates the current partial pressure of the gas in the fluid 21 from the measurement signals and calibration data, which are determined in the manner specified below.

Sprechen die in der Mess-Sonde 1 angeordneten Feuchte- und/oder Gassensoren 18 an oder kann anhand anderer Mess-Signale auf eine potenzielle Undichtigkeit der Mess-Sonde 1 rückgeschlossen werden, so betätigt die Elektronik, die eine erfindungsgemäße Software ausführt, automatisch die Sperrventile 17, um einen unkontrollierten Austritt des Fluids 21 aus dem Behälter 2 zu verhindern. If the moisture and / or gas sensors 18 arranged in the measuring probe 1 respond or if other measuring signals can be used to infer a potential leak in the measuring probe 1 , the electronics, which executes a software according to the invention, automatically actuates the shut-off valves 17 to prevent uncontrolled escape of the fluid 21 from the container 2 .

Die Kalibration der Messvorrichtung erfolgt in folgender Weise: Bei fest eingestelltem Massenfluss und bekanntem Partialdruck des zu messenden Gases im Fluid 21 wird das Sensorsignal als Funktion der Temperatur gemessen. Dabei wird darauf geachtet, dass sich Gase und Medium im thermodynamischen Gleichgewicht befinden. Da die Permeationsrate durch die Kunststoffschicht 3 nicht nur von der Temperatur, sondern auch von dem verwendeten Medium abhängt (z. B. Partialdruck von Wasser als Fluid 21), sollte die Kalibration immer in demselben Medium durchgeführt werden, in welchem die spätere Messung erfolgen soll. Jede Sonde sollte also zumindest einmal unter diesen Bedingungen ausgemessen werden, ohne dass Gas im Fluid durch chemische Reaktionen verbraucht wird. Anschließend sollte die Mess-Sonde 1 in diesen oder ähnlichen Fluiden gelagert werden und nur zur Messung in solchen Fluiden verwendet werden. The calibration of the measuring device takes place in the following way: With a fixed mass flow and known partial pressure of the gas to be measured in the fluid 21 , the sensor signal is measured as a function of the temperature. Care is taken to ensure that gases and medium are in thermodynamic equilibrium. Since the permeation rate through the plastic layer 3 depends not only on the temperature but also on the medium used (e.g. partial pressure of water as fluid 21 ), the calibration should always be carried out in the same medium in which the subsequent measurement is to take place , Each probe should therefore be measured at least once under these conditions without the gas in the fluid being consumed by chemical reactions. The measuring probe 1 should then be stored in these or similar fluids and used only for measurement in such fluids.

Durch Umkehr des Gasstroms mit einem Nullgas, d. h. einem Gas bekannter Zusammensetzung, kann der Nullpunkt der Messvorrichtung eingestellt werden und durch Umkehr des Gasstroms mit einem Kalibriergas bekannter Konzentration und Zusammensetzung kann die Kalibrierung der Messvorrichtung geändert werden. Hierzu kann die Software bzw. Elektronik zusätzliche Stellventile (nicht dargestellt) geeignet verstellen. By reversing the gas flow with a zero gas, i.e. H. a gas known Composition, the zero point of the measuring device can be set and by reversing the Gas flow with a calibration gas of known concentration and composition can Calibration of the measuring device can be changed. The software or Adjust the electronics of additional control valves (not shown) appropriately.

Falls das Fluid aus einer flüssigen und einer gasförmigen Phase besteht, kann die Sondenspitze auch in einen Gasraum, beispielsweise in einen die gasförmige Phase umfassenden Gasraum oberhalb der flüssigen Phase, verschoben werden, in dem der Partialdruck des Gases in vielen Fällen bekannt ist oder in einfacher Weise messbar ist. Diese Messung im Gasraum bei bekanntem Druck und vorzugsweise bei bekannter Gaszusammensetzung kann zur Kalibration der Mess-Sonde verwendet werden und während dem Messprozess durchgeführt werden. If the fluid consists of a liquid and a gaseous phase, the Probe tip also in a gas space, for example in a gas phase Gas space above the liquid phase, in which the partial pressure of the Gases is known in many cases or can be measured in a simple manner. This measurement in Gas space at a known pressure and preferably with a known gas composition can Calibration of the measuring probe can be used and carried out during the measuring process become.

Der Volumenfluss an Gas, der durch die dichte, permeable Kunststoffschicht 3 hindurch tritt, ist gegeben durch:

F = P(T).A.(p1 - p2)/L

wobei P(T) = Permeationskonstante
A = Fläche der Kunststoffschicht
L = Dicke der Kunststoffschicht
p1, p1 = Partialdrücke des Permeaten an den beiden Seiten der Kunststoffschicht
F = Volumenfluss des permeierenden Gases
The volume flow of gas that passes through the dense, permeable plastic layer 3 is given by:

F = P (T) .A. (P1 - p2) / L

where P (T) = permeation constant
A = area of the plastic layer
L = thickness of the plastic layer
p1, p1 = partial pressures of the permeate on both sides of the plastic layer
F = volume flow of the permeating gas

Die Temperaturabhängigkeit der Permeationskonstante von Gasen durch eine dichte, permeable Kunststoffschicht ist gegeben durch:

P = Po.exp(-Ep/RT)

P = Permeationskonstante Po = Konstante Ep = Aktivierungsenergie für die Permeation eines Gasmoleküls R = allgemeine Gaskontsante T = Temperatur in Kelvin.
The temperature dependence of the permeation constant of gases through a dense, permeable plastic layer is given by:

P = Po.exp (-Ep / RT)

P = permeation constant Po = constant Ep = activation energy for the permeation of a gas molecule R = general gas constant T = temperature in Kelvin.

Diese Art der Abhängigkeit ist als Arrhenius Gesetz bekannt. Ein in der Sonde 1 integrierter Temperatursensor 19 ist nicht zwingend notwendig, da die erfindungsgemäß relativ dünne Kunststoffschicht ohnehin sehr schnell die Temperatur des Mediums annimmt. Die Temperatur des Mediums wird deshalb in der Regel mit einem separaten Temperaturfühler, der in das Fluid 21 hineinragt, gemessen. Das Signal des Temperaturfühlers steht zur Auswertung zur Verfügung. This type of dependency is known as the Arrhenius law. A temperature sensor 19 integrated in the probe 1 is not absolutely necessary, since the relatively thin plastic layer according to the invention quickly takes on the temperature of the medium anyway. The temperature of the medium is therefore usually measured using a separate temperature sensor which projects into the fluid 21 . The signal from the temperature sensor is available for evaluation.

Die Permeationsrate eines Gases bei gegebener Temperatur hängt zusätzlich von der Feuchte (z. B. Wasserdampfdruck) ab. Wasser als Beispiel für das Fluid 21 ist ein polares Molekül und löst sich ebenfalls in der Kunststoffschicht, wodurch es die Diffusion des zu untersuchenden Gases, beispielsweise von Sauerstoff, durch die Kunststoffschicht beeinflusst. The permeation rate of a gas at a given temperature also depends on the humidity (e.g. water vapor pressure). Water as an example of the fluid 21 is a polar molecule and also dissolves in the plastic layer, as a result of which it influences the diffusion of the gas to be examined, for example oxygen, through the plastic layer.

Für den Einfluss der Feuchte auf die Permeation steht für viele Materialien kein physikalisches Gesetz zur Verfügung. Die Permeationsrate kann durch Feuchte je nach Kunststoff vergrößert oder verkleinert werden. Es scheint eine Abhängigkeit von Morphologie (kristallin/amorph) und der Art der Vernetzung der Polymere der dichten, permeablen Kunststoffschicht zu geben. Zur Korrektur kann deshalb auch nur ein Erfahrungswert verwendet werden. For many materials there is no indication of the influence of moisture on permeation physical law available. The permeation rate can vary depending on the plastic be enlarged or reduced. There appears to be a dependence on morphology (crystalline / amorphous) and the type of crosslinking of the dense, permeable polymers To give plastic layer. Therefore only one empirical value can be used for correction become.

Die Fig. 3 zeigt eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Mess-Sonde 1, bei der eine Schutzvorrichtung 15 im Bereich der Permeationszone 5 angeordnet ist. Die Schutzvorrichtung 15 kann verschiedenen Zwecken dienen, beispielsweise dem mechanischen Schutz der dichten, permeablen Kunststoffschicht 3 vor Abrieb durch im Fluid 21 herumgeschleuderte Festkörperteilchen (die beispielsweise eine Größe von 20 bis 600 µm haben können, insbesondere bei der Verwendung von Edelmetall-Katalysatoren auf einem Aluminiumoxidträger) oder als Blasenabweiser. Fig. 3 shows a further embodiment of the inventive measuring probe 1 is arranged in a protective device 15 in the area of permeation. 5 The protective device 15 can serve various purposes, for example the mechanical protection of the dense, permeable plastic layer 3 from abrasion by solid particles thrown around in the fluid 21 (which can have a size of 20 to 600 μm, for example, especially when using noble metal catalysts on an aluminum oxide support ) or as a bubble deflector.

Die Schutzvorrichtung 15 besteht vorzugsweise aus einer Metallhülse oder einem Metallnetz, welche bzw. welches axial über die Sondenspitze geschoben wird und am Sondenkörper befestigt werden kann. Die Befestigungszone 16 der Schutzvorrichtung 15 kann so ausgebildet sein, dass der Übergang 10 zwischen Sondenkörper 6 und Kunststoffschicht 3 vor eindringendem Fluid geschützt bzw. abgedichtet ist. Zu diesem Zweck kann ein muffenartig oder als Hülse ausgebildeter Fortsatz der Schutzvorrichtung 15 den Übergangsbereich 10 dicht umschliessen. Die Befestigung kann unterstützt werden durch einen Klemmring (nicht dargestellt) oder eine vergleichbare Befestigungsvorrichtung. The protective device 15 preferably consists of a metal sleeve or a metal net, which is pushed axially over the probe tip and can be attached to the probe body. The fastening zone 16 of the protective device 15 can be designed such that the transition 10 between the probe body 6 and the plastic layer 3 is protected or sealed from the ingress of fluid. For this purpose, a sleeve-like extension or a sleeve extension of the protective device 15 can tightly enclose the transition region 10 . The fastening can be supported by a clamping ring (not shown) or a comparable fastening device.

Zudem ist die Schutzvorrichtung 15 so ausgelegt, dass das Fluid 21 die Kunststoffschicht 3 mit einer Geschwindigkeit von beispielsweise mehr als 10 cm/Sekunde direkt umströmen kann. Somit wird gewährleistet, dass die Messungen nicht oder nur unwesentlich von der Anströmgeschwindigkeit des Fluids 21 abhängen. In addition, the protective device 15 is designed such that the fluid 21 can flow directly around the plastic layer 3 at a speed of, for example, more than 10 cm / second. This ensures that the measurements do not depend, or only insignificantly, on the flow velocity of the fluid 21 .

Nachdem vorstehend die allgemeine Betriebsweise der Mess-Sonde 1 beschrieben wurde, werden nachfolgend bevorzugte Materialien und Herstellungsverfahren für die Mess-Sonde 1 gemäß der vorliegenden Erfindung in nicht beschränkender Weise aufgeführt. After the general operation of the measuring probe 1 has been described above, preferred materials and manufacturing methods for the measuring probe 1 according to the present invention are listed below in a non-limiting manner.

Ausführungsbeispiel 1 für das poröse TrägermaterialEmbodiment 1 for the porous support material

Pulverpartikel aus Metall oder Edelstahl, insbesondere Messing, Bronze, Aluminium, Kupfer, oder aus Metallegierungen mit Bestandteilen aus Eisen, Chrom, Nickel, Titan, Molybdän, Wolfram, Yttrium, Kobalt, Aluminium, Kupfer, Mangan und/oder Vanadium mit einem mittleren Teilchendurchmesser im Bereich etwa 1 bis 1000 µm, bevorzugter von etwa 2 bis etwa 500 µm und noch bevorzugter von etwa 5 bis etwa 400 µm, wurden in eine zylindrische Form eingebracht, die einen zylindrischen Dorn aufweist, zur Ausbildung des im Wesentlichen zylindrischen Strömungsinnenraums 7. Das Pulver wurde in der Form gepresst. Dann wurde das gepresste Pulver in der Form auf eine hohe Temperatur, beispielsweise etwa 800°C, aufgeheizt, bis zur Sinterung zu einem porösen, im Wesentlichen zylindrischen Träger. Das Trägermaterial ist charakterisiert durch eine mittlere Porengröße an der Grenzfläche zwischen Kunststoffschicht 3 und Trägermaterial 4 im Bereich von etwa 1 bis 500 µm, bevorzugter im Bereich von etwa 1 bis etwa 200 µm und noch bevorzugter im Bereich von etwa 1 bis etwa 100 µm. Die Porösität zur Permeation an der Grenzfläche sowie im Innenraum des Trägermaterials liegt etwa im Bereich von 10 bis etwa 80%, bevorzugter im Bereich von etwa 15 bis etwa 80% und noch bevorzugter im Bereich von etwa 15 bis etwa 60%. Dies verleiht eine ausreichende mechanische Stabilität bei Druckbelastung und eine gut haftende Unterlage auf Grund der Oberflächenrauigkeit des Trägermaterials. Auf Grund der durchlässigen Porösität wird die Permeation durch die nachfolgend aufgebrachte dichte, permeable Kunststoffschicht und der Abtransport des permeierten Trägergases durch das Trägermaterial hin zum Trägergasstrom im Wesentlichen nicht behindert. Powder particles made of metal or stainless steel, in particular brass, bronze, aluminum, copper, or metal alloys with components made of iron, chrome, nickel, titanium, molybdenum, tungsten, yttrium, cobalt, aluminum, copper, manganese and / or vanadium with an average particle diameter in the range from about 1 to 1000 μm, more preferably from about 2 to about 500 μm and even more preferably from about 5 to about 400 μm, were introduced into a cylindrical shape which has a cylindrical mandrel to form the essentially cylindrical flow interior 7 . The powder was pressed in the mold. The pressed powder was then heated in the mold to a high temperature, for example about 800 ° C., until it sintered into a porous, essentially cylindrical support. The carrier material is characterized by an average pore size at the interface between the plastic layer 3 and the carrier material 4 in the range from approximately 1 to 500 μm, more preferably in the range from approximately 1 to approximately 200 μm and even more preferably in the range from approximately 1 to approximately 100 μm. The porosity for permeation at the interface and in the interior of the carrier material is approximately in the range from 10 to approximately 80%, more preferably in the range from approximately 15 to approximately 80% and even more preferably in the range from approximately 15 to approximately 60%. This gives sufficient mechanical stability under pressure and a well-adhering base due to the surface roughness of the carrier material. Due to the permeable porosity, the permeation is essentially not hindered by the subsequently applied, dense, permeable plastic layer and the removal of the permeated carrier gas through the carrier material to the carrier gas flow.

Das Trägermaterial kann eine Dicke im Bereich von etwa 1 bis etwa 20 mm, bevorzugter im Bereich von etwa 1 bis etwa 10 mm und noch bevorzugter im Bereich von etwa 1 bis etwa 6 mm aufweisen. Eine ausreichende mechanische Stabilität ist bei Temperaturen von 20 bis jedenfalls 160°C gewährleistet. The carrier material can have a thickness in the range from about 1 to about 20 mm, more preferably in Range from about 1 to about 10 mm, and more preferably in the range from about 1 to about 6 mm exhibit. Adequate mechanical stability is at temperatures from 20 to guaranteed in any case 160 ° C.

Ausführungsbeispiel 2 für das poröse TrägermaterialEmbodiment 2 for the porous support material

Es wird ein kommerzielles Filterelement aus Edelmetall oder anderen Metallen, Glas oder Keramik verwendet, wie es beispielsweise von GKN Sinter Metals Filters GmbH unter der Bezeichnung SIKA-R oder von der Robu Glasfilter GmbH unter der Bezeichnung Vitrapor im Handel erhältlich ist. Die mittlere Porengröße liegt etwa im Bereich von 1 bis etwa 300 µm, bevorzugter im Bereich von etwa 2 bis etwa 150 µm und noch bevorzugter im Bereich von etwa 5 bis 100 µm. Das Material hat eine Porösität im Bereich von etwa 10 bis etwa 80%, bevorzugter im Bereich von etwa 15 bis etwa 80% und noch bevorzugter im Bereich von etwa 15 bis etwa 60%. It becomes a commercial filter element made of precious metal or other metals, glass or Ceramics used, as for example from GKN Sinter Metals Filters GmbH under the Designation SIKA-R or from Robu Glasfilter GmbH under the designation Vitrapor is commercially available. The average pore size is approximately in the range from 1 to approximately 300 μm, more preferably in the range of about 2 to about 150 microns, and even more preferably in the range from about 5 to 100 µm. The material has a porosity in the range of about 10 to about 80%, more preferably in the range of about 15 to about 80% and even more preferably in the range from about 15 to about 60%.

Ausführungsbeispiel 3 für das poröse TrägermaterialEmbodiment 3 for the porous support material

Ein Kunststoffmaterial wird durch Spinnschmelzen (melt spinning) und Porenbildung durch Streckung (extending method) porös gemacht. Das Kunststoffmaterial wird im Hinblick auf einen geeigneten Schmelzpunkt ausgewählt, in Anpassung an die Betriebsbedingungen zur Messung. In nicht beschränkender Weise wird das Kunststoffmaterial ausgewählt aus einer Gruppe umfassend: kristalline Polymere, beispielsweise fluorierte Polymere, Olefinsystempolymere, Polyethylen, Polypropylen, Poly-3-methylbuten-1, Poly-4-methylpenten-1, Polyvinylfluorid und Polyfluoroethylen. Zur weiteren Versteifung kann das poröse Trägermaterial auch auf einem Gitter aufgebracht sein. Das poröse Trägermaterial hat typischerweise eine kleinere Porengröße als in den vorstehenden Ausführungsbeispielen, beispielsweise eine mittlere Porengröße im Bereich von etwa 1 bis 50 µm, bevorzugter im Bereich von etwa 1,5 bis 45 µm und noch bevorzugter im Bereich von etwa 2 bis 40 µm. Die mittlere Porösität ist typischerweise etwas geringer als in den vorstehenden Ausführungsbeispielen, liegt beispielsweise im Bereich von etwa 10 bis 50%, bevorzugter im Bereich von etwa 15 bis 45% und noch bevorzugter im Bereich von etwa 20 bis 40%. A plastic material is caused by melt spinning and pore formation Extension method made porous. The plastic material is made with regard to a suitable melting point is selected to adapt to the operating conditions Measurement. The plastic material is selected from a non-limiting one Group comprising: crystalline polymers, for example fluorinated polymers, Olefin system polymers, polyethylene, polypropylene, poly-3-methylbutene-1, poly-4-methylpentene-1, Polyvinyl fluoride and polyfluoroethylene. For further stiffening, the porous Carrier material can also be applied to a grid. The porous support material typically has a smaller pore size than in the previous exemplary embodiments, for example one average pore size in the range of about 1 to 50 microns, more preferably in the range of about 1.5 to 45 µm and more preferably in the range of about 2 to 40 µm. The mean porosity is typically somewhat less than in the previous exemplary embodiments for example in the range of about 10 to 50%, more preferably in the range of about 15 to 45% and more preferably in the range of about 20 to 40%.

Experimente haben gezeigt, daß dieses Ausführungsbeispiel bei höheren Temperaturen von beispielsweise oberhalb von ca. 100 C nicht mehr ausreichend formstabil ist, so daß der bevorzugte Einsatzbereich im Niedertemperaturbereich liegt, beispielsweise im Bereich von etwa 20 C bis etwa 100 C. Experiments have shown that this embodiment at higher temperatures of for example above about 100 C is no longer sufficiently stable, so that the preferred application range is in the low temperature range, for example in the range of about 20 C to about 100 C.

Ausführungsbeispiel 4 für das poröse TrägermaterialEmbodiment 4 for the porous support material

Ein Träger aus einem nicht-expandierten gesinterten porösen Polytetrafluorethylen (PTFE) wird mit Hilfe eines Sinterprozesses hergestellt, bei dem PTFE-Feststoffteilchen auf eine hohe Temperatur erwärmt werden, um eine poröse Matrix zu bilden. Ein solches Material ist unter dem Handelsnamen ZITEX (Norton Camplast, New Jersey, USA) erhältlich und umfasst fasriges PTFE, wobei PTFE-Fasern zu einer porösen Matrix verklebt sind. Solche Materialien können durch Vermischen von zellulosehaltigen oder proteinsauren Materialien mit PTFE und durch Erhitzung in einer Sauerstoffatmosphäre auf hohe Temperaturen hergestellt werden, um das zellulosehaltige oder proteinsaure Material herauszubrennen oder zu karbonisieren und um das PTFE zu sintern. Ein solches Verfahren ist beispielsweise in US 3,775,170 offenbart, deren Inhalt hiermit im Wege der Bezugnahme ausdrücklich in dieser Anmeldung mit beinhaltet sei. A carrier made of a non-expanded sintered porous polytetrafluoroethylene (PTFE) is produced with the help of a sintering process in which PTFE solid particles are placed on a high temperature to form a porous matrix. Such material is available under the trade name ZITEX (Norton Camplast, New Jersey, USA) and comprises fibrous PTFE, whereby PTFE fibers are glued to a porous matrix. Such Materials can be mixed by mixing cellulosic or protein acid materials with PTFE and manufactured by heating in an oxygen atmosphere to high temperatures to burn out the cellulosic or proteinic material carbonize and sinter the PTFE. Such a method is described, for example, in US Pat. No. 3,775,170 the content of which is hereby expressly incorporated by reference Registration included.

Bei einer modifizierten Ausführungsform wird ein gesinterter poröser PTFE-Träger aus PTFE-Partikeln hergestellt, umfassend granulare PTFE-Partikel, die miteinander verschmolzen sind, um ein poröses, integrales Netzwerk von miteinander verbundenen Partikeln zu bilden. Die PTFE-Partikel, die zur Bildung des porösen Netzwerks verwendet werden, sind im Wesentlichen vollständig oder teilweise aus granularen PTFE-Partikeln hergestellt, wenngleich andere Arten von PTFE-Partikeln ebenfalls enthalten sein können. Die Bezeichnung "Sintern" im Zusammenhang mit PTFE bedeutet insbesondere eine Erwärmung über den Schmelzpunkt hinaus, der für reines, nicht modifiziertes PTFE bei etwa 343°C liegt. Das granulare PTFE kann homopolymeres Tetrafluorethylen und modifiziertes PTFE enthalten. Granulares Teflon ist beispielsweise von DuPont Speciality Polymers Division, Wilmington, USA, erhältlich. In a modified embodiment, a sintered porous PTFE carrier is made PTFE particles are made comprising granular PTFE particles that interact with each other are fused to form a porous, integral network of interconnected particles form. The PTFE particles that are used to form the porous network are essentially entirely or partially made from granular PTFE particles, although other types of PTFE particles may also be included. The The term "sintering" in connection with PTFE means in particular heating over the melting point, which is around 343 ° C for pure, unmodified PTFE. The Granular PTFE can contain homopolymeric tetrafluoroethylene and modified PTFE. Granular Teflon is, for example, from DuPont Specialty Polymers Division, Wilmington, USA, available.

Der poröse PTFE-Träger zeichnet sich durch eine hohe Zugfestigkeit und mechanische Stärke aus, wobei die mittlere Porengröße geringer ist als in den vorgenannten Ausführungsbeispielen, etwa im Bereich von etwa 1 bis 10 µm, wenn Schleifpartikelchen mit einer mittleren Korngröße von 40 µm zu dem vorgenannten Netzwerk zusammengeschmolzen wurden. Gemäß einer Modifikation bestehen die granularen PTFE-Partikelchen, die zur Herstellung des gesinterten, porösen Trägers verwendet werden, aus einem Gemisch eines oder mehrerer der folgenden Materialien:

  • 1. ungesintertes feinpulvriges PTFE;
  • 2. Partikel aus einem thermoplastischen, fluorinierten, organischen Polymer;
  • 3. Partikel eines niedermolekularen PTFE-Mikropulvers, das durch Bestrahlung erzeugt wird.
The porous PTFE carrier is characterized by high tensile strength and mechanical strength, the average pore size being smaller than in the aforementioned exemplary embodiments, approximately in the range from approximately 1 to 10 μm, if abrasive particles with an average grain size of 40 μm are added to the aforementioned Network were melted together. According to a modification, the granular PTFE particles used to produce the sintered, porous support consist of a mixture of one or more of the following materials:
  • 1. unsintered fine powder PTFE;
  • 2. Particles made of a thermoplastic, fluorinated, organic polymer;
  • 3. Particles of a low molecular weight PTFE micropowder that is generated by radiation.

Den PTFE-Partikeln können organische oder anorganische Füllmaterialien beigemengt sein, insbesondere auch zur Erhöhung der mittleren Porengröße. Beispiele für solche Füllmaterialien umfassen Kohlenstoff, aktivierten Kohlenstoff, Glas, Chromoxid, Titanoxid, Siliziumdioxid und dergleichen. Der Anteil an Füllmaterial kann bis zu 60 Gew.-% betragen, so dass die vorgenannten Porösitäten auch in diesem Ausführungsbeispiel erzielbar sind. Organic or inorganic filler materials can be added to the PTFE particles. especially to increase the average pore size. Examples of such Filler materials include carbon, activated carbon, glass, chromium oxide, titanium oxide, Silicon dioxide and the like. The proportion of filler material can be up to 60% by weight, so that the aforementioned porosities can also be achieved in this exemplary embodiment.

Bevorzugt wird das Trägermaterial gemäß diesem Ausführungsbeispiel in Kombination mit einer Kunststoffschicht verwendet, deren Material einen niedrigeren Erweichungspunkt besitzt als das Trägermaterial. So kann eine stabile Verbindung von Träger und Kunststoffschicht durch Erweichen des Materials der Kunststoffschicht gewährleistet werden, wobei das Trägermaterial seine Konsistenz und Form beibehält. The carrier material according to this exemplary embodiment is preferred in combination with a plastic layer, the material of which has a lower softening point owns as the carrier material. So a stable connection between carrier and Plastic layer can be ensured by softening the material of the plastic layer, wherein the carrier material maintains its consistency and shape.

Experimente haben gezeigt, daß - in Abhängigkeit von der Wahl der Ausgangsmaterialien - auch dieses Ausführungsbeispiel bei höheren Temperaturen von beispielsweise oberhalb von ca. 100 C nicht mehr ausreichend formstabil ist, so daß der bevorzugte Einsatzbereich des Ausführungsbeispiels 4 im Niedertemperaturbereich liegt, beispielsweise im Bereich von etwa 20 C bis etwa 100 C. Experiments have shown that - depending on the choice of starting materials - also this embodiment at higher temperatures, for example above approx. 100 C is no longer sufficiently stable, so that the preferred area of application for Embodiment 4 is in the low temperature range, for example in the range of about 20 C to about 100 C.

Ausführungsbeispiel 5 für das poröse TrägermaterialEmbodiment 5 for the porous support material

Durch Kombination von geeigneten Kunststoffmaterial, wie sie beispielhaft in den Ausführungsbeispielen 3 und 4 aufgezählt wurden, mit dem Einschluß von geeigneten anorganischen Partikeln zu einer formstabilen aber porösen Gerüststruktur konnte ein poröses Verbund-Trägermaterial realisiert werden. Beispiele für anorganische Partikel, die dem Kunststoff beigemischt werden können, sind: Kohlenstoff bzw. Rußpartikel, Aluminiumoxid und Silikat. Durch geeignet Wahl der Größe der beigemischten anorganischen Partikel kann in einfacher Weise die Porösität des Trägermaterials vorgegeben werden. Durch geeignete Wahl der Mischungsverhältnisse von Kunststoff und anorganischen Anteilen kann der mechanische Zusammenhalt und die Form- und Temperaturstabilität des Verbundmaterials in einfacher vorgegeben werden. Die anorganischen Partikel sind bevorzugt auch elektrisch leitend, zumindest auf ihrer Oberfläche, so dass die Kunststoffschicht mittels des nachfolgend beschriebenen elektrostatischen Sprühverfahrens aufgebracht werden kann. By combining suitable plastic material, as enumerated by way of example in Examples 3 and 4 , with the inclusion of suitable inorganic particles to form a dimensionally stable but porous framework structure, a porous composite carrier material could be realized. Examples of inorganic particles that can be mixed into the plastic are: carbon or soot particles, aluminum oxide and silicate. The porosity of the carrier material can be predefined in a simple manner by suitably selecting the size of the inorganic particles added. The mechanical cohesion and the shape and temperature stability of the composite material can be specified in a simpler manner by a suitable choice of the mixing ratios of plastic and inorganic components. The inorganic particles are preferably also electrically conductive, at least on their surface, so that the plastic layer can be applied by means of the electrostatic spraying process described below.

Dadurch lässt sich ein poröses Trägermaterial realisieren, dass zu erheblichen Teilen auf organischen Ausgangsmaterialien beruht, das aber dennoch ausreichend form- und temperaturstabil ist, um auch bei höheren Temperaturen, insbesondere im Temperaturbereich von etwa 100 C bis etwa 160 C, eingesetzt werden zu können. This enables a porous carrier material to be realized, which to a considerable extent based on organic raw materials, which is nevertheless sufficiently form and is temperature stable, even at higher temperatures, especially in the temperature range of about 100 C to about 160 C, can be used.

Charakterisierung der dichten, permeablen KunststoffschichtCharacterization of the dense, permeable plastic layer

Speziell geeignet zur Herstellung einer dichten, permeablen Kunststoffschicht ist die Pulverbeschichtung, insbesondere nach dem so genannten elektrostatischen Sprühverfahren, des vorgenannten metallischen porösen Trägermaterials. Anschließend wird die aufgebrachte Pulverschicht über den Schmelzpunkt erwärmt und auf das poröse Trägermaterial aufgeschmolzen. Die Dicke der dichten, permeablen Kunststoffschicht liegt etwa im Bereich von 20 bis 1000 µm, bevorzugter im Bereich von etwa 20 bis etwa 500 µm und noch bevorzugter im Bereich von etwa 30 bis etwa 400 µm. The is particularly suitable for producing a dense, permeable plastic layer Powder coating, especially after the so-called electrostatic spraying process, the aforementioned metallic porous support material. Then the applied one Powder layer heated above the melting point and onto the porous support material melted. The thickness of the dense, permeable plastic layer is approximately in the range of 20 to 1000 microns, more preferably in the range of about 20 to about 500 microns, and even more preferred in the range of about 30 to about 400 microns.

Vor der Pulverbeschichtung können Haftgrundierungen aufgebracht werden. Die Pulverbeschichtung und das Aufschmelzen können mehrere Male wiederholt werden, bis die gewünschte Schichtdicke erreicht ist. Zudem können den Kunststoffen Harzkomponenten und andere Additive beigemischt werden. Adhesive primers can be applied before the powder coating. The Powder coating and melting can be repeated several times until the desired layer thickness is reached. Resin components and other additives are added.

Als Kunststoffe können handelsübliche Thermoplaste verwendet werden. Bevorzugte Ausgangsmaterialien umfassen beispielhaft: Polytetrafluorethylen (PTFE), Tetrafluorethylen/Hexafluorpropylen Copolymere (FEP), Tetrafluorethylen/Ethylencopolymere (E/TFE), Tetrafluorethylen/Hexafluorpropylen/Vinylidenfluorid-Terpolymer (THV), Polytrifluorchlorethylen (PCTFE), Polyvinylidenfluorid (PVDF), Perfluoralkoxycopolymer (PFA), Tetrafluorethylen/Perfluor-Methylvinylethercopolymer (MFA), Copolymere aus Tetrafluorethylen und fluoriertem cyclischen Ether, Thermoplastische Fluorelastomere, Thermoplastische Polykondensate, z. B. aromatische Polyetheretherketone (PEEK), oder Polyamide (PA). Commercial thermoplastics can be used as plastics. preferred Starting materials include, for example: polytetrafluoroethylene (PTFE), Tetrafluoroethylene / hexafluoropropylene copolymers (FEP), tetrafluoroethylene / ethylene copolymers (E / TFE), Tetrafluoroethylene / hexafluoropropylene / vinylidene fluoride terpolymer (THV), Polytrifluorochloroethylene (PCTFE), polyvinylidene fluoride (PVDF), perfluoroalkoxy copolymer (PFA), Tetrafluoroethylene / Perfluoromethylvinylethercopolymer (MFA), copolymers from Tetrafluoroethylene and fluorinated cyclic ether, thermoplastic fluoroelastomers, Thermoplastic polycondensates, e.g. B. aromatic polyether ether ketones (PEEK), or polyamides (PA).

Der Schmelzpunkt der dichten, permeablen Kunststoffschicht liegt oberhalb von 200°C. Die Kunststoffschicht ist durch eine Wasseraufnahme von < 0,1 Gew.-% in Wasser bei 23°C (ASTM D570) charakterisiert. Die mittlere Porösität der dichten, permeablen Kunststoffschicht ist < 0,1%, so dass die Kunststoffschicht gasdicht und im Wesentlichen porenfrei (elektrische Prüfung) ist. Die Chemikalienbeständigkeit gemäß Prüfverfahren ASTM D543 ist sehr gut. Die Kunststoffschicht ist somit für eine dauernde Gebrauchstemperatur ohne mechanische Beanspruchung oberhalb 140°C geeignet. The melting point of the dense, permeable plastic layer is above 200 ° C. The Plastic layer is due to a water absorption of <0.1 wt .-% in water at 23 ° C. (ASTM D570). The average porosity of the dense, permeable Plastic layer is <0.1%, making the plastic layer gas-tight and essentially non-porous (electrical test). Chemical resistance according to test method ASTM D543 is very good. The plastic layer is therefore without a permanent use temperature mechanical stress above 140 ° C.

Die Permeation für Gase, insbesondere Wasserstoff und Sauerstoff, ist somit hoch. Gleichzeitig ist die Kunststoffschicht für größere Moleküle, Atome oder Ionen, die in dem Fluid gelöst sind, dicht. Grundsätzlich kann Wasser die Kunststoffschicht zum Schwellen bringen, wenn sich Wassermoleküle darin lösen. Dies könnte zu Scherkräften entlang der Haftflächen und zum Ablösen der Kunststoffschicht von dem porösen Trägermaterial führen. Erfindungsgemäß ist die Wasseraufnahme der Kunststoffschicht nur gering. The permeation for gases, especially hydrogen and oxygen, is therefore high. At the same time, the plastic layer is for larger molecules, atoms or ions in the fluid are solved, tight. Basically, water can make the plastic layer swell, when water molecules dissolve in it. This could result in shear forces along the adhesive surfaces and lead to the detachment of the plastic layer from the porous carrier material. According to the invention, the water absorption of the plastic layer is only slight.

Claims (39)

1. Mess-Sonde zur Messung des Partialdruckes eines Gases in einem Fluid nach der Permeations-Trägergas-Methode, insbesondere von Sauerstoff oder Wasserstoff in einem Fluid bei hohen Temperaturen und/oder Drücken, umfassend einen Sondenkörper (6) mit einer Wandung, die eine dichte, für das zu messende Gas permeable Kunststoffschicht (3) umfasst, deren Außenseite mit dem Fluid (21) in Kontakt bringbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandung zusätzlich ein poröses Trägermaterial (4) umfasst, das auf der Innenseite der dichten permeablen Kunststoffschicht (3) angeordnet und zumindest abschnittsweise mit dieser verbunden ist, um die Kunststoffschicht (3) abzustützen. 1. Measuring probe for measuring the partial pressure of a gas in a fluid according to the permeation carrier gas method, in particular oxygen or hydrogen in a fluid at high temperatures and / or pressures, comprising a probe body ( 6 ) with a wall that a Dense plastic layer ( 3 ) permeable to the gas to be measured, the outside of which can be brought into contact with the fluid ( 21 ), characterized in that the wall additionally comprises a porous carrier material ( 4 ) on the inside of the dense permeable plastic layer ( 3 ) is arranged and at least in sections connected to it in order to support the plastic layer ( 3 ). 2. Mess-Sonde nach Anspruch 1, bei der das poröse Trägermaterial (4) eine durchverbundene Porösität aufweist. 2. Measuring probe according to claim 1, wherein the porous carrier material ( 4 ) has a connected porosity. 3. Mess-Sonde nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der das poröse Trägermaterial (4) eine für das zu messende Gas durchlässige Porösität im Bereich von etwa 10 bis etwa 80%, bevorzugter im Bereich von etwa 15 bis etwa 80% und noch bevorzugter im Bereich von etwa 15 bis etwa 60% aufweist. 3. Measuring probe according to one of the preceding claims, in which the porous carrier material ( 4 ) has a porosity which is permeable to the gas to be measured in the range from approximately 10 to approximately 80%, more preferably in the range from approximately 15 to approximately 80% and even more preferably in the range of about 15 to about 60%. 4. Mess-Sonde nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der das poröse Trägermaterial (4) aus einem anorganischen Material besteht, das ausgewählt ist aus einer Gruppe, umfassend: Edelstahl, Metall, Glas und Keramik. 4. Measuring probe according to one of the preceding claims, wherein the porous carrier material ( 4 ) consists of an inorganic material which is selected from a group comprising: stainless steel, metal, glass and ceramic. 5. Mess-Sonde nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der das poröse Trägermaterial (4) aus einem gesinterten Pulver, insbesondere aus einem gesinterten metallischen oder keramischen Pulver, besteht. 5. Measuring probe according to one of the preceding claims, in which the porous carrier material ( 4 ) consists of a sintered powder, in particular of a sintered metallic or ceramic powder. 6. Mess-Sonde nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der das poröse Trägermaterial (4) eine mittlere Porengröße an der Grenzfläche zwischen Kunststoffschicht und porösem Trägermaterial im Bereich von etwa 1 bis 300 µm, bevorzugter im Bereich von etwa 2 bis 150 µm und noch bevorzugter im Bereich von etwa 5 bis 100 µm aufweist. 6. Measuring probe according to one of the preceding claims, in which the porous carrier material ( 4 ) has an average pore size at the interface between the plastic layer and the porous carrier material in the range from about 1 to 300 µm, more preferably in the range from about 2 to 150 µm and even more more preferably in the range of about 5 to 100 microns. 7. Mess-Sonde nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der das poröse Trägermaterial (4) eine Dicke im Bereich von etwa 1 bis 20 mm, bevorzugter im Bereich von etwa 1 bis 10 mm und noch bevorzugter im Bereich von etwa 1 bis 6 mm aufweist. 7. Measuring probe according to one of the preceding claims, in which the porous carrier material ( 4 ) has a thickness in the range from about 1 to 20 mm, more preferably in the range from about 1 to 10 mm and even more preferably in the range from about 1 to 6 mm having. 8. Mess-Sonde nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der das poröse Trägermaterial (4) stoffschlüssig mit der dichten, permeablen Kunststoffschicht (3) verbunden ist. 8. Measuring probe according to one of the preceding claims, in which the porous carrier material ( 4 ) is integrally connected to the dense, permeable plastic layer ( 3 ). 9. Mess-Sonde nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die dichte, permeable Kunststoffschicht (3) aus einem thermoplastisch verarbeitbaren Kunststoff besteht, der für eine Pulverbeschichtung, insbesondere eine Pulverbeschichtung durch elektrostatisches Aufsprühens auf das poröse Trägermaterial (4), geeignet ist. 9. Measuring probe according to one of the preceding claims, wherein the dense, permeable plastic layer ( 3 ) consists of a thermoplastically processable plastic, which is suitable for powder coating, in particular powder coating by electrostatic spraying onto the porous carrier material ( 4 ). 10. Mess-Sonde nach dem vorhergehenden Anspruch, bei der die dichte, permeable Kunststoffschicht (3) aus einem Kunststoff besteht, der aus einer Gruppe ausgewählt ist, die umfasst: Polytetrafluorethylen (PTFE), Tetrafluorethylen/Hexafluorpropylen- Copolymer (FEP), Tetrafluor/Ethylencopolymer (E/TFE), Tetrafluorethylen/Hexafluorpropylen/Vinylidenfluorid-Terpolymer (THV), Polytrifluorchlorethylen (PCTFE), Trifluorchlorethylen/Ethylencopolymer (E/TFE), Polyvinylfluorid (PVF), Polyvinylidenfluorid (PVDF), Perfluoralkoxycopolymer (PFA), Tetrafluorethylen/Perfluor-Methylvinylethercopolymer (MFA), Copolymer aus Tetrafluorethylen und fluoriertem cyclischen Ethylen, Thermoplastische Fluorelastomere, Polyamide (PA). 10. Measuring probe according to the preceding claim, wherein the dense, permeable plastic layer ( 3 ) consists of a plastic which is selected from a group comprising: polytetrafluoroethylene (PTFE), tetrafluoroethylene / hexafluoropropylene copolymer (FEP), tetrafluoro / Ethylene copolymer (E / TFE), tetrafluoroethylene / hexafluoropropylene / vinylidene fluoride terpolymer (THV), polytrifluorochloroethylene (PCTFE), trifluorochloroethylene / ethylene copolymer (E / TFE), polyvinyl fluoride (PVF), polyvinylidene fluoride (PVDF), perfluoroalkoxy copolymer, perfluoroalkoxy copolymer, Perfluoromethyl vinyl ether copolymer (MFA), copolymer of tetrafluoroethylene and fluorinated cyclic ethylene, thermoplastic fluoroelastomers, polyamides (PA). 11. Mess-Sonde nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die dichte, permeable Kunststoffschicht (3) eine Dicke im Bereich von etwa 20 bis 1000 µm, bevorzugter im Bereich von etwa 20 bis 500 µm und noch bevorzugter im Bereich von etwa 30 bis 400 µm aufweist. 11. Measuring probe according to one of the preceding claims, in which the dense, permeable plastic layer ( 3 ) has a thickness in the range from about 20 to 1000 µm, more preferably in the range from about 20 to 500 µm and even more preferably in the range from about 30 to 400 µm. 12. Mess-Sonde nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die dichte, permeable Kunststoffschicht (3) einen Schmelzpunkt oberhalb von etwa 200°C aufweist. 12. Measuring probe according to one of the preceding claims, wherein the dense, permeable plastic layer ( 3 ) has a melting point above about 200 ° C. 13. Mess-Sonde nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die dichte, permeable Kunststoffschicht (3) eine Porösität von weniger als etwa 0,1% aufweist. 13. Measuring probe according to one of the preceding claims, wherein the dense, permeable plastic layer ( 3 ) has a porosity of less than about 0.1%. 14. Mess-Sonde nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die dichte, permeable Kunststoffschicht (3) durch eine Wasseraufnahme von weniger als etwa 0,1 Gew.-% in Wasser bei 23°C innerhalb von 24 Stunden gemäß Prüfverfahren ASTM D570 charakterisiert ist. 14. Measuring probe according to one of the preceding claims, in which the dense, permeable plastic layer ( 3 ) is characterized by a water absorption of less than approximately 0.1% by weight in water at 23 ° C. within 24 hours in accordance with test method ASTM D570 is. 15. Mess-Sonde nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die dichte, permeable Kunststoffschicht (3) das Trägermaterial zur Außenseite hin vollständig umschließt. 15. Measuring probe according to one of the preceding claims, in which the dense, permeable plastic layer ( 3 ) completely surrounds the carrier material on the outside. 16. Mess-Sonde nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der Sondenkörper einen zylindrischen Grundkörper (6) mit einem gestuft ausgebildeten vorderen Ende (8) aufweist, wobei die Außenseite der Kunststoffschicht (3) im Wesentlichen bündig mit einer Außenseite des Grundkörpers (6) abschließt. 16. Measuring probe according to one of the preceding claims, wherein the probe body has a cylindrical base body ( 6 ) with a stepped front end ( 8 ), the outside of the plastic layer ( 3 ) being essentially flush with an outside of the base body ( 6 ) completes. 17. Mess-Sonde nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der in einem von einem Trägergas durchströmbaren Innenraum (7) der Mess-Sonde (1) ein Temperatur- (19) und/oder Feuchte- (18) und/oder Gassensor angeordnet ist. 17. Measuring probe according to one of the preceding claims, in which a temperature ( 19 ) and / or humidity ( 18 ) and / or gas sensor is arranged in an interior ( 7 ) of the measuring probe ( 1 ) through which a carrier gas can flow , 18. Mess-Sonde nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der zumindest eine Permeationszone, in der das zu messende Gas durch die dichte, permeable Kunststoffschicht (3) und das poröse Trägermaterial (4) durchtritt, zylinder- oder kugelförmig ausgebildet ist. 18. Measuring probe according to one of the preceding claims, in which at least one permeation zone, in which the gas to be measured passes through the dense, permeable plastic layer ( 3 ) and the porous carrier material ( 4 ), is cylindrical or spherical. 19. Vorrichtung zur Messung des Partialdruckes eines Gases in einem Fluid nach der Permeations-Trägergas-Methode, insbesondere von Sauerstoff oder Wasserstoff in einem Fluid bei hohen Temperaturen und/oder Drücken, gekennzeichnet durch eine Mess-Sonde (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche. 19. Device for measuring the partial pressure of a gas in a fluid according to the permeation carrier gas method, in particular oxygen or hydrogen in a fluid at high temperatures and / or pressures, characterized by a measuring probe ( 1 ) according to one of the preceding claims , 20. Vorrichtung nach Anspruch 19, weiterhin umfassend einen Verbindungsabschnitt (11) zur gasdichten und druckfesten Verbindung der Mess-Sonde (1) mit einer Wandung (20) eines chemischen Reaktors oder geschlossenen Behälters (2), der das Fluid (21) mit dem zu messenden Gas enthält. 20. The apparatus according to claim 19, further comprising a connecting section ( 11 ) for the gas-tight and pressure-tight connection of the measuring probe ( 1 ) to a wall ( 20 ) of a chemical reactor or closed container ( 2 ) which connects the fluid ( 21 ) to the contains gas to be measured. 21. Vorrichtung nach Anspruch 20, bei der der Verbindungsabschnitt (11) für einen im Inneren des Reaktors oder Behälters (2) Druck vorherrschenden Druck im Bereich von etwa 2 bis zumindest etwa 100 bar und für eine Temperatur im Inneren des Reaktors oder Behälters (2) im Bereich von etwa 60 bis zumindest etwa 160°C ausgelegt ist. 21. The apparatus of claim 20, wherein the connecting section ( 11 ) for a pressure prevailing inside the reactor or container ( 2 ) pressure in the range from about 2 to at least about 100 bar and for a temperature inside the reactor or container ( 2 ) is designed in the range from about 60 to at least about 160 ° C. 22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 19 bis 21, bei der der Sondenkörper linear verschiebbar ist, um die Sondenspitze an vorgebbaren Orten im Fluid zu positionieren. 22. The device according to any one of claims 19 to 21, wherein the probe body is linearly displaceable to the probe tip at predeterminable locations in the fluid position. 23. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 19 bis 22, die im Wesentlichen eine zylinderförmige Außenkontur aufweist. 23. The device according to one of claims 19 to 22, which is essentially a has cylindrical outer contour. 24. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 19 bis 23, weiterhin umfassend einen Schutzkörper (15), um die Mess-Sonde (1) vor Abrieb durch im Fluid vorhandene Festkörperteilchen zu schützen und/oder als Blasenabweiser zu dienen. 24. Device according to one of claims 19 to 23, further comprising a protective body ( 15 ) in order to protect the measuring probe ( 1 ) from abrasion by solid particles present in the fluid and / or to serve as a bubble deflector. 25. Vorrichtung nach Anspruch 24, bei der der Schutzkörper (15) ausgelegt ist, um eine Anströmgeschwindigkeit bei Umströmung der Mess-Sonde (1) von mehr als etwa 10 cm/s zu gewährleisten. 25. The device according to claim 24, wherein the protective body ( 15 ) is designed to ensure a flow velocity when flowing around the measuring probe ( 1 ) of more than about 10 cm / s. 26. Vorrichtung nach Anspruch 24 oder 25, bei der der Schutzkörper im wesentlichen zylinderförmig ist und axial auf den Sondenkörper aufsteckbar und befestigbar ist, wobei der Schutzkörper bevorzugt einen muffenartigen Fortsatz aufweist, um vor einem . Eindringen von Fluid in einem Übergangsbereich von permeabler Kunststoffschicht (3) zum Sondenkörper (6) abzudichten. 26. The apparatus of claim 24 or 25, wherein the protective body is substantially cylindrical and is axially attachable and attachable to the probe body, wherein the protective body preferably has a sleeve-like extension to a front. Seal the penetration of fluid in a transition area from permeable plastic layer ( 3 ) to the probe body ( 6 ). 27. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 19 bis 26, umfassend ein Sperrventil (17) in einem Gaseinlass (IN) und/oder Gasauslass (OUT) für ein die Vorrichtung durchspülendes Trägergas, wobei das Sperrventil druckdicht bis etwa 20 bar und noch bevorzugter druckdicht bis zumindest etwa 100 bar sperrbar ist. 27. Device according to one of claims 19 to 26, comprising a shut-off valve ( 17 ) in a gas inlet (IN) and / or gas outlet (OUT) for a carrier gas flushing through the device, the shut-off valve being pressure-tight up to about 20 bar and more preferably pressure-tight up to is lockable at least about 100 bar. 28. Vorrichtung nach Anspruch 27, wenn mittelbar oder unmittelbar rückbezogen auf Anspruch 18, weiterhin umfassend ein Steuermittel, um ein Signal des in der Mess-Sonde (1) angeordneten Feuchtesensors (18) oder Gassensors zu empfangen und um das Sperrventil (17) zu sperren, wenn eine in der Mess-Sonde (1) detektierte Feuchte oder die Konzentration eines mit dem Gassensor in der Mess-Sonde detektierten Gases, das nicht das Trägergas ist, einen vorgebbaren Schwellenwert übersteigt. 28. The apparatus of claim 27, if indirectly or directly related to claim 18, further comprising a control means to receive a signal of the moisture sensor ( 18 ) or gas sensor arranged in the measuring probe ( 1 ) and to close the shut-off valve ( 17 ) block if a moisture detected in the measuring probe ( 1 ) or the concentration of a gas detected with the gas sensor in the measuring probe, which is not the carrier gas, exceeds a predefinable threshold value. 29. Verfahren zur Herstellung der Mess-Sonde nach einem der Ansprüche 1 bis 19, umfassend die Schritte:
Bereitstellen eines porösen Trägermaterials (4);
Bereitstellen einer dichten, für das zu messende Gas permeablen Kunststoffschicht (3); und
zumindest abschnittsweises Verbinden der dichten, permeablen Kunststoffschicht (3) mit dem porösen Trägermaterial (4), um die auf einer Außenseite des Trägermaterials angeordnete Kunststoffschicht abzustützen.
29. A method for producing the measuring probe according to one of claims 1 to 19, comprising the steps:
Providing a porous support material ( 4 );
Providing a dense plastic layer ( 3 ) permeable to the gas to be measured; and
at least in sections connecting the dense, permeable plastic layer ( 3 ) to the porous carrier material ( 4 ) in order to support the plastic layer arranged on an outside of the carrier material.
30. Verfahren nach Anspruch 29, bei dem der Schritt des Bereitstellens des Trägermaterials einen Sinterschritt zum Sintern des Trägermaterials aus einem Pulver, bevorzugt aus einem anorganischen Pulver, insbesondere aus einem metallischen oder keramischen Pulver, umfasst. 30. The method of claim 29, wherein the step of providing the Carrier material a sintering step for sintering the carrier material from a powder, preferably from an inorganic powder, in particular from a metallic or ceramic powder. 31. Verfahren nach Anspruch 29 oder 30, bei dem der Schritt des Bereitstellens der dichten, permeablen Kunststoffschicht (3) ein Pulverbeschichten, insbesondere nach einem elektrostatischen Sprühverfahren, und ein Aufschmelzen einer Pulverschicht auf das poröse Trägermaterial (4) durch Erhitzen der Pulverschicht über den Schmelzpunkt der Pulverschicht umfasst, um die dichte, permeable Kunststoffschicht (3) auszubilden, wobei die Dicke der Kunststoffschicht im Bereich von etwa 20 bis 1000 µm, bevorzugter im Bereich von etwa 20 bis 500 µm und noch bevorzugter im Bereich von etwa 30 bis 400 µm liegt. 31. The method according to claim 29 or 30, wherein the step of providing the dense, permeable plastic layer ( 3 ), a powder coating, in particular by an electrostatic spraying method, and melting a powder layer onto the porous carrier material ( 4 ) by heating the powder layer over the Melting point of the powder layer comprises in order to form the dense, permeable plastic layer ( 3 ), the thickness of the plastic layer being in the range of approximately 20 to 1000 μm, more preferably in the range of approximately 20 to 500 μm and even more preferably in the range of approximately 30 to 400 μm lies. 32. Verfahren nach Anspruch 31, bei dem ein Haftvermittler zwischen die dichte, permeable Kunststoffschicht (3) und das poröse Trägermaterial (4) eingebracht wird. 32. The method according to claim 31, in which an adhesion promoter is introduced between the dense, permeable plastic layer ( 3 ) and the porous carrier material ( 4 ). 33. Verfahren nach Anspruch 31, bei dem Harzkomponenten oder Additive einem Kunststoffpulver beigemischt werden. 33. The method of claim 31, wherein the resin components or additives one Plastic powder can be added. 34. Verfahren zur Messung des Partialdruckes eines Gases in einem Fluid nach der Permeations-Trägergas-Methode, insbesondere von Sauerstoff oder Wasserstoff in einem Fluid bei hohen Temperaturen und/oder Drücken, mittels der Mess-Sonde (1) nach Anspruch 17 oder 18, wenn rückbezogen auf Anspruch 17, bei welchem Verfahren ein Steuermittel ein Signal des in der Mess-Sonde (1) angeordneten Feuchtesensors (18) oder Gassensors empfängt und ein Sperrventil, das in einem Gaseinlass (IN) und/oder Gasauslass (OUT) für ein die Mess-Sonde (1) durchspülendes Trägergas angeordnet ist, sperrt, wenn eine in der Mess-Sonde (1) detektierte Feuchte oder die Konzentration eines mit dem Gassensor in der Mess-Sonde detektierten Gases, das nicht das Trägergas ist, einen vorgebbaren Schwellenwert übersteigt. 34. Method for measuring the partial pressure of a gas in a fluid according to the permeation carrier gas method, in particular oxygen or hydrogen in a fluid at high temperatures and / or pressures, by means of the measuring probe ( 1 ) according to claim 17 or 18, when referring back to claim 17, in which method a control means receives a signal of the moisture sensor ( 18 ) or gas sensor arranged in the measuring probe ( 1 ) and a check valve which is in a gas inlet (IN) and / or gas outlet (OUT) for a the carrier gas flushing through the measuring probe ( 1 ) blocks a predeterminable threshold value if a moisture detected in the measuring probe ( 1 ) or the concentration of a gas which is detected by the gas sensor in the measuring probe and which is not the carrier gas exceeds. 35. Verfahren nach Anspruch 34, zusätzlich umfassend den Schritt, dass durch eine Gasflussumkehr des Trägergases durch einen nachgeordneten Gassensor (23) und die Mess-Sonde mittels zusätzlicher Stellventile eine Nullpunkteinstellung des nachgeordneten Gassensors (23) während eines Messbetriebs eingestellt wird. 35. The method according to claim 34, further comprising the step of zeroing the downstream gas sensor ( 23 ) during a measurement operation by reversing the gas flow of the carrier gas through a downstream gas sensor ( 23 ) and the measuring probe by means of additional control valves. 36. Verfahren nach Anspruch 33 oder 34, zusätzlich umfassen den Schritt, dass durch eine Gasflussumkehr und eine Kalibriergaszufuhr durch einen nachgeordneten Gassensor (23) und die Mess-Sonde mittels zusätzlicher Stellventile die Empflindlichkeit des nachgeordneten Gassensors (23) eingestellt wird. 36. The method according to claim 33 or 34, additionally comprise the step of adjusting the sensitivity of the downstream gas sensor ( 23 ) by means of a gas flow reversal and a calibration gas supply through a downstream gas sensor ( 23 ) and the measuring probe by means of additional control valves. 37. Verfahren nach einem der Ansprüche 33 bis 35, zusätzlich umfassend den Schritt, dass durch Verschieben der Mess-Sonde aus dem Fluid in einem Gasraum oberhalb des Fluids die Mess-Sonde kalibriert wird. 37. The method according to any one of claims 33 to 35, additionally comprising the Step that by moving the measuring probe out of the fluid in a gas space the measuring probe is calibrated above the fluid. 38. Computerprogramm, umfassend Software-Kodeabschnitte, die in den Arbeitsspeicher eines Computer ladbar sind, um das Verfahren nach einem der Ansprüche 34 bis 37 auszuführen. 38. Computer program comprising sections of software code included in the Main memory of a computer can be loaded to perform the method according to one of claims 34 to run 37. 39. Computerprogramm nach dem vorhergehenden Anspruch, bei dem die Software-Kodeabschnitte auf einem computerlesbaren Datenträger gespeichert sind. 39. Computer program according to the preceding claim, in which the Software code sections are stored on a computer-readable data carrier.
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