[发明专利]用于腐蚀性气氛中的湿度传感器的保护装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于湿度传感器的保护装置，该保护装置应保护传感器不受一待分析的流体中的腐蚀性物质的腐蚀。

背景技术

污染严重的化学腐蚀性气氛中的湿度含量的测量是一个测量技术问题，因为根据现有技术的很多方法由于在待分析的流体(即测量介质)中存在的特定物质的破坏作用而不能使用，或者仅能以巨大的材料和成本消耗采用。此外，很多湿度传感器相对于不同的存在于待分析的流体中的物质具有会使测量结果失真的横向敏感性。在污染严重的化学腐蚀性气氛中进行测量的例子例如是测量废气系统中的烟气的湿度。

用于这些目的的方法例如由德国专利申请DE 41 42 118 A1已知。在这种方法中，使用锆石-测量元件测量潮湿的烟气流和干燥的参考气流中的氧含量。氧含量的差别是烟气中的湿度的尺度。不过，使用这种方法的一个前提条件是在测量气体中存在氧。此外，装置上的费用巨大。

很多已知的方法也采用镜式露点仪(Taupunktspiegel)。但这种露点仪也仅仅适合于污染严重的环境中，因为测量混合露点(在酸性气氛中测量酸露点)，其中镜可能由于酸性溶液的凝结而被腐蚀并由于被破坏。

使用经济的湿度传感装置多数情况由于传感器材料对于存在于测量介质中的腐蚀性物质无耐受性以及由于通常存在的横向敏感性和由于这些物质的作用而产生的漂移现象而是不成功的。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种经济的并能简便操作的湿度传感器，这种湿度传感器适合于应用在污染严重的、特别是酸性的气氛中。

所述目的通过根据权利要求1的保护装置和根据权利要求7的测量腔来实现。有利的实施形式和改进方案是各从属权利要求的内容。

本发明的重要方面在于，不是使用相应坚固的传感器，而是使用经济的标准湿度传感器、例如电容性聚合物湿度传感器，该湿度传感器借助于一保护装置受到保护，不受围绕它的气氛的有害影响。按照本发明的保护装置例如是一包围传感器的保护罩或者是一测量腔的分隔开的区域，传感器设置在该测量腔中。传感器通过该保护装置气密地与包围传感器的气氛隔开。(物质)交换可只通过一设置在保护装置中的膜来实现。

该膜必须适合于使所有对传感器有害的物质远离传感器材料，但同时所述膜对于水或者说水蒸汽必须是可透过的。一种磺化的四氟乙烯-聚合物(PTFE)特别好地适合于用作用于此目的的材料，其也以商品名Nafion已知。

Nafion作为用于阳离子交换膜的材料例如在氯碱电解反应以及也在燃料电池技术中具有重大意义。其具有与特氟隆类似的结构，是亲水的，作为薄的薄膜对于阳离子是可透过的，但和特氟隆一样对高温(达约190℃)或酸和碱液具有极高的化学耐受性。

Nafion对于水蒸汽的透过性不应归因于机械(物理)特性，例如一定的孔隙尺寸，而是归因于由于化学键对水的输送。这种输送进行直至在Nafion膜的两侧上存在相同的水蒸汽分压。如果在保护装置外部的测量介质中的湿气含量改变，则通过膜进行水或水蒸汽的输送，直至在膜的两侧上存在相同的水蒸汽分压。

在保护装置内的湿度传感器与保护装置外部的测量介质的组分无关地总是测量保护罩内的介质(通常为空气或其它确定的气氛)的湿度，其中通过Nafion膜保证保护装置内部的空气的湿度含量与保护装置外部的测量介质中的相同。

只要膜仅输送水蒸汽，则不出现横向敏感性，此外还由膜保持对于传感器有害的物质远离传感器。

除了水蒸汽外，还存在能透过Nafion的其它物质。其中包括例如酒精或丙酮，即具有羟基的有机溶剂、氨和过氧化氢。对于这些物质没有给出保护机制。

本发明的主要应用在于在污染的空气气氛中测量湿度。原则上也可以在液体中进行测量(例如测量油中的水分含量)。但膜的作用方式与在气体气氛中的测量不同。代替使用Nafion膜，也可给传感器直接涂覆由Nafion组成的层。这种保护层的作用方式与膜的作用方式类似。

附图说明

下面根据附图所示的几个实施例详细地说明本发明。图中：

图1示出按照本发明的、在一用于接纳湿度传感器的探针管上的保护罩；

图2示出一测量腔的示意图，待分析的测量介质可流动穿过该测量腔，并且在该测量腔中湿度传感器通过一带有Nafion膜的分隔壁与其余的测量腔(部分)隔开。

具体实施方式

在图中，相同的附图标记表示具有相同意义的相同部件。