DE2942722A1

DE2942722A1 - Verfahren zur herstellung eines gasdetektors fuer brennbare gase

Info

Publication number: DE2942722A1
Application number: DE19792942722
Authority: DE
Inventors: Eric Jones
Original assignee: English Electric Valve Co Ltd
Current assignee: Teledyne UK Ltd
Priority date: 1978-11-17
Filing date: 1979-10-23
Publication date: 1980-05-29
Also published as: GB2034893A

Description

Verfahren zur Herstellung eines Gasdetektors für brennbare Gase

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Gasdetektors.

Derartige Gasdetektoren beruhen auf dem Prinzip, dass sich der elektrische Widerstand eines feinen Heizdrahtes durch Temperaturänderung verändert, wenn über ihn ein brennbares Gas hinwegstreicht. Solche Gasdetektorelemente sind gewöhnlich elektrisch in einer Brücke geschaltet, deren Gleichgewichtsänderung dazu angewendet wird, die Konzentration des brennbaren Gases anzuzeigen.

Das Detektorelement kann dabei aus einem blanken oder aus einem in ein Keramikmaterial eingeschlossenen Draht bestehen. Bei der zuletztgenannten Bauform handelt es sich um mechanisch gebustete Gasdetektoren. Es ist auch üblich, die pillenförmigen, mit Keramikmaterial umhüllten Gasdetektorelemente mit einer Schicht aus einem Oxydationskatalysator zu umhüllen oder den Oxidationskatalysator in die Umkleidungsmasse für den Heizdraht hineinzumischen. Dabei bewirkt der Oxidationskatalysator eine Reduzierung der Temperatur, bei welcher die Oxidation des brennbaren Gases stattfindet. Dadurch wird die Verdampfungsrate des feinen Heizdrahtes reduziert bzw. verhindert und die Stabilität des Detektors verbessert.

Der feine Heizdraht besteht normalerweise aus Platin, weil dessen Temperaturkoeffizient und dessen spezifischer Widerstand für diesen Anwendungszweck bestens geeignet ist.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von Gasdetektoren zur Verfügung zu stellen, das sehr einfach zu vollziehen ist und mit dem verbesserte Gasdetektoren hergestellt werden können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Keramikmaterial auf den Heizdraht durch elektrophoretische Umkleidung aufgebracht wird.

Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, ein Detektorelement zur Verfügung zu stellen, das einfach herstellbar ist und das eine verbesserte Langzeitstabilität, insbesondere auch in einer Methan enthaltenden Atmosphäre, besitzt.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt.

Das Detektorelement 1 besteht aus einer feinen Heizdrahtspirale 2 aus Platin, die in einer Pille 3 aus Aluminium eingebettet wird. Diese Pille 3 wird dadurch hergestellt, dass eine wässrige, alkoholische Aluminium-Suspension bestehend aus

800 ml destilliertem Wasser

120 ml Elektrolyt

1560 g Aluminium

1000 ml Äthyl-Alkohol

in einen Aluminiumbecher gegeben und der Heizdraht 2 in die Suspension eingetaucht wird. An den Heizdraht 2 wird während einer Zeit von 10 Sekunden der negative Pol und an den Aluminiumbecher der positive Pol einer 40 V-Spannungsquelle angelegt. Anschließend wird der mit Aluminium umkleidete Heizdraht 2 langsam aus der Suspension herausgezogen und 1 bis 10 Minuten an Luft getrocknet und anschließend durch Stromwärme auf 950 °C bis 1000°C aufgeheizt.

Die Pille 3 aus Aluminiumoxidkeramik ist vollständig mit einer Umhüllungsschicht 4 aus Oxidationskatalysator-Material, vorzugsweise aus Platin oder aus einer Platin-Palladium-Legierung oder aus einer Palladium-Thorium-Legierung bedeckt. Diese Umhüllungsschicht 4 kann dadurch auf die Pille 3 aus Keramikmaterial aufgebracht werden, dass der Heizdraht auf eine hohe Temperatur gebracht wird und die Katalysator-Lösung auf die Pille aufgetgropft oder die Pille wiederholt mit Zwischentrockenperioden in die Katalysatorlösung eingetaucht wird. Die Katalysatorlösung setzt sich zusammen aus:

1 g Palladiumchlorid

1 g Platinchlorid

25 ml 2,5 N konzentrierte Salpetersäure und

3 ml gesättigte Aluminium-Nitrat-Lösung

Das so hergestellte Detektorelement 1 ist als veränderlicher Widerstand in einen Zweig der Brückenschaltung eingeschaltet, welche außerdem noch zwei ohmsche Widerstände 5 und 6 gleichen Widerstandswertes und ein Ausgleichswiderstandselement 7 enthält. Das Ausgleichswiderstandselement 7 besteht aus einem Platindraht 8, der in die Pille 9 aus einer homogenen Mischung aus Aluminium und einem Katalysatorgift, vorzugsweise Kaliumhydrat, eingebettet ist. Das Katalysatorgift verhindert die Oxidation der brennbaren Gase. In die Brückendiagonale zwischen das Detektorelement 1 und das Ausgleichswiderstandselement 7 ist ein Messgerät 10 geschaltet, dass im Normalbetriebszustand mittels des veränderbaren Widerstandes 11 auf Nullausschlag der Gaskonzentration geeicht ist. Die Anschlüsse 12 sind zur Verbindung mit einer Spannungsquelle vorgesehen, die sowohl den Heizstrom für die Drähte 2 und 8, als auch die Spannung für die Brückenschaltung liefert. Zur Eichung der Detektorschaltung wird das Detektorelement 1 und das Ausgleichswiderstandselement 7 zuerst einer Normalatmosphäre ausgesetzt und der Schleifer des Potentiometers 11 so eingestellt, dass das Messgerät 11 Nullausschlag anzeigt. Danach wird das Detektorelement 1 und das Ausgleichswiderstandselement 7 der Atmosphäre ausgesetzt, die sie überwachen sollen. Alle brennbaren Gase oxidieren auf der Oberfläche des Detektorelements 1 aber nicht auf der Oberfläche des Ausgleichswiderstandselementes 7. Dadurch steigt die Temperatur des Heizdrahtes 2 an und es verändert sich sein elektrischer Widerstand. Aus dieser Widerstandsänderung resultiert eine Brückendiagonalspannung und ein Zeigerausschlag des Messgerätes 11 als Maß für die Konzentration des brennbaren Gases.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung eines Gasdetektors für brennbare Gase, bei dem ein feiner Heizdraht in einer Pille aus Keramikmaterial eingeschlossen wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Keramikmaterial auf den Heizdraht durch elektrophoretische Umkleidung aufgebracht wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrophoretische Umkleidung des Heizdrahtes dadurch hergestellt wird, dass der Heizdraht als negativer Pol einer eine wässrige, alkoholische Suspension des Keramikmaterial enthaltenden elektrolytischen Zelle geschaltet wird.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Keramikmaterial Aluminium in die Suspension gegeben wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der feine Heizdraht aus Platin besteht.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass auf die Oberfläche der elektrophoretisch gebildeten pillenförmigen Umkleidung des Heizdrahtes eine Umhüllungsschicht aus katalytisch wirksamem Material aufgebracht wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Umhüllschicht aus Platin und/oder Palladium oder Palladium mit Thorium aufgebracht wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das katalytisch wirksame Material der Umhüllschicht durch Erwärmung der Pille und anschließendes Aufbringen einer Lösung auf die Pille hergestellt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die das Katalysatormaterial enthaltende Lösung durch einen Tropfer oder durch wiederholtes Tauchen in die Katalysatorlösung mit Zwischenerwärmungen aufgebracht wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Pille bis maximal 950 °C bis 1000 °C erwärmt wird.