月: 2023年7月

Was ist ein Stromzähler?

Ein Stromzähler ist ein elektrisches Gerät, das zur Messung des Stromverbrauchs verwendet wird.

Durch die Messung der in Fabriken und Wohnhäusern verbrauchten Strommenge trägt er zur Berechnung der Stromtarife für die einzelnen Kunden bei. Der Stromzähler enthält ein Amperemeter und ein Voltmeter, die miteinander multipliziert werden, um die Strommenge zu berechnen.

Der Stromzähler misst objektiv die verbrauchte Strommenge und verhindert so Abrechnungsstreitigkeiten und Betrug zwischen Verbrauchern und Stromversorgern. Der Einsatz von Stromzählern erhöht die Transparenz und Zuverlässigkeit von Stromrechnungen.

Außerdem ermöglicht er eine regelmäßige Datenerfassung und hilft, Stromverbrauchsmuster und -trends zu erkennen. Dies erleichtert die Überwachung und Verwaltung des Stromverbrauchs und ermöglicht ein effizientes Energiemanagement und die Vorhersage des Bedarfs.

Anwendungen von Stromzählern

Stromzähler werden an einer Vielzahl von Orten eingesetzt, an denen Strom verbraucht wird. Am häufigsten werden sie an Orten installiert, an denen Strom verbraucht wird.

1. Haushalte

Der erste typische Verwendungszweck von Stromzählern ist die Messung des Stromverbrauchs in Haushalten. Sie helfen bei der Überwachung des Stromverbrauchs im Haushalt und bei der Stromabrechnung. Sie können auch in Verbindung mit privaten Stromerzeugungsanlagen, z. B. Solaranlagen, verwendet werden, um die erzeugte und verbrauchte Strommenge zu messen.

2. Geschäfts- und Bürogebäude

Auch in Geschäfts- und Bürogebäuden wird meist der Stromverbrauch gemessen. Es findet ein Energiemanagement und eine Überwachung des Stromverbrauchs statt. Sie können auch als Indikatoren für Energiesparmaßnahmen verwendet werden.

3. Verarbeitende Industrie

Auch in der verarbeitenden Industrie werden diese Geräte häufig eingesetzt. Durch die Überwachung des Stromverbrauchs der Produktionsanlagen, die Verbesserung der Effizienz und des Energiemanagements ist eine Senkung der Produktionskosten und der Umweltauswirkungen zu erwarten.

Funktionsweise der Stromzähler

Bei allen Stromzählern handelt es sich um Geräte, die Informationen über Strom und Spannung verwenden, um die Strommenge zu berechnen. Der Strom wird von einem Stromwandler oder einem ähnlichen Gerät innerhalb des Stromzählers gemessen, während die Spannung von einem Messwandler oder einem ähnlichen Gerät gemessen wird. Diese Sensoren erfassen Strom- und Spannungsschwankungen und geben sie jeweils als Analogsignal aus.

Der Stromzähler erfasst die gemessenen Ströme und Spannungen und summiert sie in regelmäßigen Zeitabständen auf. Strom und Spannung werden als Momentanwerte gemessen, können aber über die Zeit integriert werden, um die verbrauchte Strommenge zu ermitteln.

Arten von Stromzählern

Es gibt verschiedene Arten von Stromzählern. Im Folgenden sind einige Beispiele für Stromzähler aufgeführt.

1. Induktionsscheibe

Dieser Typ von Stromzählern besteht aus einer Stromspule, einer Spannungsspule, einer Aluminiumscheibe und einem Messgerät. Die magnetische Kraft der Stromspule, die mit der Last verbunden ist, erzeugt eine elektromagnetische Induktion, die die Aluminiumscheibe zur Messung in Drehung versetzt.

2. Elektronischer Zähler

Dieser Typ von Stromzählern misst den Strom und die Spannung der Last mit Hilfe einer eingebauten elektronischen Schaltung und berechnet die Strommenge. Im Vergleich zur Induktionsscheibe ist dieser Typ weniger mechanisch aufgebaut und zeichnet sich daher durch weniger Ausfälle aus. Er hat den Vorteil, dass er über relativ lange Zeiträume ohne Probleme arbeiten kann.

3. Intelligente Zähler

Intelligente Zähler sind Stromzähler mit fortschrittlicheren Funktionen und Kommunikationsmöglichkeiten als herkömmliche Stromzähler. Intelligente Zähler sind mit Kommunikationsfunktionen ausgestattet und können Stromdaten übermitteln. So kann der Stromverbrauch auch in entlegenen Gebieten kontrolliert werden.

Da die verbrauchte Strommenge digital angezeigt wird, ist zu erwarten, dass das Bewusstsein des Benutzers für das Energiesparen gestärkt wird. Wird in einem intelligenten Zähler ein Produkt mit einem eingebauten elektronischen Unterbrecher verwendet, muss der Unterbrecher bei einem Vertragswechsel nicht ausgetauscht werden.

Es ist auch nicht erforderlich, bei den Installationsarbeiten anwesend zu sein. Allerdings wurde der Schutz der Privatsphäre als Problem angesprochen, und es besteht die Sorge, dass aus den Stromverbrauchsdaten Rückschlüsse auf die Familienstruktur und andere Informationen gezogen werden könnten.

Weitere Informationen zu Stromzählern

Verfallsdatum von Stromzählern

Die für den Handel verwendeten Stromzähler haben ein Verfallsdatum.

Was ist ein Formtrennmittel?

Formtrennmittel sind Mittel, die dazu dienen, die Entformbarkeit von geformten Gegenständen aus der Form beim Gießverfahren mit Formen zu erleichtern.

Formen helfen dabei, die gleiche Form schnell und in großen Mengen herzustellen. Wenn jedoch das Material einfach in die Form gegossen und das Produkt geformt wird, lässt sich das Produkt nicht sauber aus der Form lösen, was zu Problemen mit dem Anhaften des Produkts an der Form führt.

Formtrennmittel werden eingesetzt, um die Produktionseffizienz zu verbessern, indem sie die Entformung während des Formprozesses verbessern.

Anwendungen von Formtrennmitteln

Die Hauptanwendung ist die Formgebung bei der Herstellung von Produkten in der Produktionslinie. Weitere Anwendungen sind.

1. Medizinischer Sektor

Verwendung in chirurgischen Werkzeugen und medizinischen Geräten, um die Entformung aus dem menschlichen Körper zu erleichtern.

2. Baustellen

In der Beton- und Steinproduktion, um Fleckenbildung und Rost zu verhindern.

3. Lebensmittelindustrie

Wird in Formen für die Herstellung von Lebensmitteln sowie von Behältern und Verpackungsmaterialien verwendet.

4. Verarbeitende Industrie

Sie werden auch bei der Herstellung von Kunststoff- und Gummierzeugnissen, Stahlerzeugnissen und Papiererzeugnissen verwendet. Die Formtrennmittel, die in diesen Sektoren verwendet werden, sind auf die jeweiligen Materialien abgestimmt.

Funktionsweise des Formtrennmittels

Das Vorhandensein eines Formtrennmittels zwischen der Form und dem Artikel erleichtert das Herauslösen des Artikels aus der Form. Formtrennmittel werden immer bei der Formgebung verwendet. Sie können nach Verwendung und Zusammensetzung klassifiziert werden.

1. Klassifizierung nach Verwendungszweck

Externe Formtrennmittel
Dies sind Formtrennmittel, die auf die Form aufgetragen werden. In der Lebensmittelindustrie entsprechen sie Öl oder Margarine, die im Voraus auf Backformen und Pfannen aufgetragen werden. Es gibt verschiedene Typen, darunter Typen zum Aufstreichen, zum Einbrennen und zum Sprühen.

Interne Formtrennmittel
Diese Art wird mit dem zu formenden Material vorgemischt. Sie schmelzen das Material während des Formens, machen es flüssiger und wandern dann an die Grenzfläche zwischen Form und Material, um die Entformbarkeit beim Entformen zu verbessern. Je nach Anwendung können sowohl externe als auch interne Formtrennmittel zusammen verwendet werden.

2. Einteilung nach der Zusammensetzung

Hinsichtlich der Zusammensetzung können die Bestandteile außer dem Formtrennmittel in die Typen Wasser, Emulsion, Lösungsmittel, Paste und Öl unterteilt werden. Im Allgemeinen müssen externe Formtrennmittel in einer sehr geringen Konzentration auf die Formoberfläche aufgetragen werden, um ein Anhaften des Trennmittels am Produktkörper nach der Entformung zu verhindern. Aus diesem Grund werden häufig Wasser-, Emulsions- oder Lösemitteltypen verwendet, die mit einem Lösemittel verdünnt werden.

Arten von Formtrennmitteln

Es gibt drei Haupttypen von Formtrennmitteln: Trennmittel auf Wachsbasis, auf Silikonbasis und auf Fluorbasis. Die Wirksamkeit ist je nach Komponente sehr unterschiedlich. Produkte auf Fluorbasis erfordern weniger Aufwand und haben eine geringere Gleitfähigkeit. Produkte auf Silikonbasis haben eine gute Gleitfähigkeit, erfordern aber einen höheren Reinigungsaufwand.

1. Wachsbasis

Wachs wird als Formtrennmittel-Komponente verwendet. Wachse sind Öle und Fette, hauptsächlich niedermolekulares Polyethylen.

Es bildet eine Schicht zwischen der Form und dem geformten Produkt und verursacht eine Delaminierung zwischen den Schichten, die als Delaminierung bezeichnet wird. Es zeichnet sich durch hervorragende Lackierbarkeit aus. Es treten jedoch Mängel auf, wie z. B. eine große Menge an Übertragungen auf das Produkt, und die Formen sind leicht verschmutzt.

2. Silikonbasis

Wie bei Produkten auf Wachsbasis kommt es auch hier zur Delaminierung. Es werden die hervorragenden Schmiereigenschaften von Silikonöl genutzt, sodass die Ablösbarkeit sehr hoch ist. Ebenso ist die Menge des Transfers hoch und es gibt Defekte, die die Formen leicht verschmutzen lassen.

3. Auf Fluorbasis

Hier wird ein nicht klebendes Mittel auf Fluorbasis verwendet. Die Entformung wird verbessert, indem eine Delamination der Grenzflächen verursacht wird. Es zeichnet sich dadurch aus, dass eine geringe Menge verwendet werden kann, um eine Formtrennwirkung zu erzielen.

Da es schwierig ist, als eigenständiges Produkt eine hohe Gleitfähigkeit zu erzielen, wird es oft in Kombination mit Silikon verwendet.

Auswahl eines Formtrennmittel

Zuallererst muss die Wahl auf den Verwendungszweck abgestimmt werden. Spezielle Anwendungen wie Lebensmittel und medizinische Produkte erfordern besondere Formtrennmittel, daher ist es wichtig, bei der Auswahl ein klares Verständnis des Verwendungszwecks zu haben.

1. Material des Artikels

Formtrennmittel müssen entsprechend dem Material des Artikels ausgewählt werden. Es ist wichtig, dass die Auswahl auf das Material abgestimmt ist, da bestimmte Formtrennmittel für bestimmte Formteile geeignet sein können.

2. Leichte Entfettung und Reinigung

Die Verwendung eines Formtrennmittels erleichtert das Lösen vom Formteil, aber umgekehrt kann es durch das Formtrennmittel auf der Oberfläche der Form zu Verunreinigungen kommen. Es ist wichtig, die Leichtigkeit der Entfettung und Reinigung zu berücksichtigen, insbesondere bei der Massenproduktion.

3. Auswirkungen auf Gesundheit und Umwelt

Einige Formtrennmittel können negative Auswirkungen auf die Gesundheit und die Umwelt haben. Besonderes Augenmerk sollte auf medizinisches Material und Verpackungsmaterial für Lebensmittel gelegt werden. Bei der Auswahl eines Formtrennmittels müssen Sicherheits- und Umweltaspekte berücksichtigt werden.

Was ist ein wasserdichter Steckverbinder?

Wasserdichte Steckverbinder sind wasserdichte Stecker, die verhindern, dass Wasser in den Bereich der elektrischen Verdrahtung eindringt, in dem der Stecker verwendet wird. Sie verhindern, dass elektrische Probleme wie Kurzschlüsse zwischen den Anschlüssen auftreten, wenn der Stecker Wasser ausgesetzt ist.

Wasserdichte Steckverbinder bestehen hauptsächlich aus einem Steckergehäuse und einer Gummidichtung, die den Zwischenraum ausfüllt. Um zu verhindern, dass Wasser in den Stecker eindringt, werden der männliche und der weibliche Stecker ohne Zwischenraum zusammengepresst, sodass der Stecker schwerer zu lösen ist als nicht wasserdichte Stecker.

Einige Produkte verfügen über einen Hebel am Stecker, um die Zuverlässigkeit der Abdichtung zu verbessern, und einige haben einen Mechanismus, mit dem der Hebel nach dem Zusammenstecken von Stecker und Buchse abgesenkt werden kann, sodass der Stecker nicht entfernt werden kann, wenn der Hebel nicht angehoben wird. Wasserdichte Steckverbinder werden überall dort eingesetzt, wo Wasser- und Staubschutz erforderlich ist, von Gegenständen, die im Regen benutzt werden, wie Autos und Motorräder, bis hin zu Schiffen und Werkzeugmaschinen.

Anwendungen von wasserdichten Steckverbindern

Wasserdichte Steckverbinder werden dort eingesetzt, wo große Mengen elektrischer Verbindungen hergestellt werden müssen und wo Wasser- und Staubbeständigkeit erforderlich ist. Sie werden zum Beispiel in Produkten verwendet, die im Regen gelagert oder benutzt werden, wie Autos und Motorräder.

Sie sind auch in anderen Anwendungen nützlich, wie z. B. in Werkzeugmaschinen, die große Mengen an Schneidöl verwenden und ständig einer feuchten Umgebung ausgesetzt sind und große Mengen an Spänen produzieren, sowie in Produkten, die ständig Seewasser ausgesetzt sind, wie z. B. in Schiffen. Sie werden auch häufig in Maschinen verwendet, die in Reinräumen eingesetzt werden, wie z. B. Maschinen für die Halbleiterindustrie.

Es gibt Normen für die Wasserdichtigkeit von wasserdichten Steckverbinder, und für die verschiedenen Produkte gelten unterschiedliche Normen für die Wasserdichtigkeit, sodass es notwendig ist, sie je nach Anwendung, für die sie verwendet werden, sorgfältig zu prüfen.

Funktionsweise der wasserdichter Steckverbinder

Wasserdichte Steckverbinder bestehen im Allgemeinen aus einem Steckergehäuse, das mit dem Gegenstück verbunden wird, und einer Gummidichtung, die den Spalt ausfüllt, um das Eindringen von Wasser zu verhindern. Die Gummidichtung wird wie ein Stopfen eingesetzt, um das Loch nicht nur auf der Steckfläche des Steckers, sondern auch auf der Anschlussfläche jedes in den Stecker eintretenden Drahtes zu füllen.

Beim Crimpen der Drähte und Klemmen werden die Gummistopfen oft eingerollt und zusammen gecrimpt. Sowohl die Stecker- als auch die Buchsenseite enthalten eine ähnliche Dichtung, und wenn die Steckverbinder zusammengesteckt werden, eliminiert die Dichtung den Spalt zwischen ihnen und sorgt für eine luftdichte Abdichtung. Aus diesem Grund zeichnen sich wasserdichte Steckverbinder dadurch aus, dass sie sich beim Zusammenstecken schwerer lösen lassen als nicht wasserdichte Stecker.

Einige Produkte verfügen über einen Hebel am Steckverbinder, der physisch angehoben oder abgesenkt werden muss, um zu verhindern, dass er sich nach dem Zusammenstecken aufgrund von Vibrationen löst.

Arten von wasserdichten Steckverbinder

Es gibt verschiedene Arten von wasserdichten Steckverbinder, abhängig von der Verbindungsmethode.

1. Dauerhaft eingerasteter Typ

Wasserdichte Steckverbinder mit festem Sitz können in Baumärkten erworben werden. Sie werden hauptsächlich in Geräten wie Motorrädern und Autos verwendet. Dauerhaft eingerastete wasserdichte Steckverbinder sind dank der Gummidichtung im Inneren sehr wasserdicht.

Sie können von einem Laien installiert werden, aber da die Stecker und Buchsen ohne Spalt zusammengesteckt werden, um sie wasserdicht zu machen, erfordert es etwas Fingerspitzengefühl, um den Stecker zu lösen, wenn er einmal eingerastet ist. Im schlimmsten Fall bricht der Stecker selbst, wenn er falsch herausgezogen wird, sodass er seine wasserdichten Eigenschaftenverliert, daher ist Vorsicht geboten.

Da er aus Kunststoff besteht, ist er außerdem etwas weniger witterungsbeständig.

2. Steckertyp

Wasserdichte Steckverbinder aus Metall werden häufig für industrielle Anwendungen verwendet. Sie sind sehr einfach zu installieren und zu entfernen, da die Stecker und Buchsen mit Schrauben verbunden sind.

Die Metallkonstruktion macht sie stark und zuverlässig, und sie können problemlos im Freien verwendet werden. Schalttafelmontierte Typen werden auch häufig für Gegenstände verwendet, die in Maschinen oder Schalttafeln eindringen.

Sie sind auf der Rückseite usw. vorinstalliert und können durch Anziehen der Schrauben und Zusammenstecken einfach angeschlossen werden. Solche wasserdichten Steckverbinder werden auch als „Kabelsicherungen“ bezeichnet.

Weitere Informationen zu wasserdichten Steckverbindern

Bedeutung von wasserdichten Steckverbindern

Es ist sehr zeitaufwändig, eine große Anzahl von Kabeln in Bereichen, in denen Wasser- und Staubdichtigkeit erforderlich ist, einzeln anzuschließen. Außerdem ist es unmöglich, die gesamte Einheit zu zerlegen oder zu reparieren, wenn alle Drähte an einer Stelle liegen, die in der Zukunft aufgrund von Schäden oder Kurzschlüssen, die durch Wassereinwirkung verursacht wurden, demontiert oder repariert werden müssen, ohne sie zu zerlegen.

Aus diesem Grund ist es üblich, ein Bauteil zu verwenden, das als „Steckverbinder“ bezeichnet wird, um den Draht in geeignete Abschnitte zu unterteilen und diese durch Zusammenstecken der Steckverbinder als einen einzigen Draht zu verbinden.

Was ist Rostschutzpapier?

Rostschutzpapier ist Einwickelpapier, das eine rostverhindernde Funktion hat.

Es wird durch Beschichtung oder Imprägnierung von Kraftpapier oder ähnlichem Material mit einer verdampfbaren chemischen Substanz (Rostschutzmittel) hergestellt, die Metallrost (Korrosion) verhindert. Durch einfaches Umwickeln des Metalls oder eines anderen Produkts, das vor Rost geschützt werden soll, kann das Objekt leicht vor Rost geschützt werden.

Das Papier kann beliebig an die Größe und Form des Gegenstands angepasst werden und lässt sich problemlos für alles von der einfachen Umhüllung bis zur versiegelten Verpackung verwenden.

Anwendungen von Rostschutzpapieren

Rostschutzpapiere werden verwendet, um Gegenstände über einen längeren Zeitraum vor Rost zu schützen und zu bewahren, z. B. wenn der Gegenstand aus rostanfälligen Materialien besteht oder in Umgebungen, in denen mit Rost zu rechnen ist. Es wird häufig in Industriezweigen verwendet, die mit Metallen umgehen, wie z. B. in der Stahl- und Automobilindustrie, wo Rost Qualitätsprobleme verursachen kann.

Neben der direkten Umhüllung kann es auch dazu verwendet werden, Metallerzeugnisse in einem geschlossenen Raum, z. B. einem Polyethylenbeutel oder einem feuchtigkeitsdichten Karton, unterzubringen, um das Rosten zu verhindern.

Funktionsweise des Rostschutzpapiers

Rostschutzpapiere verhindern Rost durch chemische Einwirkung. Wenn das aus dem Rostschutzpapier verdampfte Rostschutzmittel auf der Metalloberfläche adsorbiert wird, entfaltet es seine rostvorbeugende Wirkung. Das Prinzip, nach dem Rostschutzpapiere Rost auf Metallen verhindern, ist folgendes:

1. Das im Papier enthaltene Rostschutzmittel verdampft (sublimiert) bei Raumtemperatur allmählich, und der Dampf füllt den geschlossenen Raum zwischen dem Papier und dem Metall aus.
2. Das verdampfte Rostschutzmittel löst sich in der Feuchtigkeit auf der Metalloberfläche auf. Das gelöste Rostschutzmittel wird physikalisch und chemisch in Form von Molekülen oder Ionen adsorbiert und bildet einen „Rostschutzfilm“.
3. Der Rostschutzfilm schirmt den Stahl von der rostverursachenden Außenluft ab und verhindert, dass er zu Rost wird.

Der Rostschutzfilm aus dem verdampfbaren Rostschutzmittel ist extrem dünn, in der Größenordnung von Nanometern, und hat eine schwache Adsorptionskraft, sodass er keine optischen Veränderungen auf der Metalloberfläche verursacht. Nach der Korrosionsschutzverpackung kann das Metallprodukt sofort verwendet werden, ohne die Oberfläche zu reinigen. Da es sich um ein Korrosionsschutzmittel handelt, das durch Verdampfung wirkt, ist außerdem eine sofortige Wirkung zu erwarten.

Der Nachteil ist, dass Rostschutzpapiere auf einer chemischen Reaktion beruhen und im Gegensatz zu Rostschutzöl, das Rost durch physikalische Einwirkung verhindert, nicht bei allen Metallen gleich gut wirken. Es ist wichtig, das am besten geeignete Rostschutzpapier für das zu verpackende Produkt auszuwählen.

Außerdem muss das zu verpackende Produkt gereinigt werden, bevor es in Rostschutzpapiere eingewickelt wird. Rostschutzpapiere entfernen keinen Schmutz, sodass verbleibender Schmutz das Eindringen des Rostschutzmittels in das Produkt erschweren kann.

Arten von Rostschutzpapieren

Rostschutzpapiere können auf zwei Arten klassifiziert werden: nach dem Metall, das vor Rost geschützt werden soll, d. h. nach der Rostschutzmittelkomponente, und nach der Verpackungsform, d. h. nach dem Teil des Basisumschlagpapiers.

1. Klassifizierung nach korrosionsschützendem Zielmetall/korrosionsschützender Komponente

Da es kein Korrosionsschutzmittel gibt, das bei allen Metallen wirksam ist, ist es notwendig, Rostschutzpapiere zu verwenden, die das für das Zielmetall geeignete Korrosionsschutzmittel enthalten. Ein Beispiel: Rostschutzpapiere, die speziell für Stahl entwickelt wurden, sind auf Kupfer nicht wirksam.

Es wurden Rostschutzpapiere für Eisen- und Nichteisenmetalle entwickelt, die bei gleichzeitigem Vorhandensein von Stahl und Kupfer verwendet werden können, aber weniger wirksam sind als die für die einzelnen Metalle bestimmten Papiere.

2. Klassifizierung nach dem Material des Umschlagpapiers

Wenn Rostschutzpapiere zum Umhüllen verwendet werden, müssen sie stark genug sein, um dem Umhüllungsvorgang und der Handhabung nach dem Umhüllen standzuhalten. In der Regel wird Kraftpapier (40-100 m2) mit einer für den Verwendungszweck geeigneten Dicke verwendet. Wenn es in einen versiegelten Raum eingelegt wird, ist es aber nicht notwendig, Papier mit einer geringeren Dicke zu verwenden, da keine besondere Festigkeit erforderlich ist.

Bei der Verpackung von geschlitzten Coils usw. kann außerdem Rostschutzpapier auf Krepppapierbasis (Faltenpapier) verwendet werden, das sich hervorragend eignet.

Was ist ein Luftsauerstoff-Messgerät?

Luftsauerstoff-Messgeräte sind Instrumente, die zur Messung der Sauerstoffkonzentration in der Luft verwendet werden.

Es wird manchmal auch als Luftsauerstoff-Sensor oder Sauerstoffsensor bezeichnet. Die Überwachung der Sauerstoffkonzentration in der Umwelt ist äußerst wichtig, da Sauerstoff eine lebenswichtige Substanz für den Menschen ist.

Es gibt auch viele Fälle, in denen eine genaue Kontrolle der Sauerstoffkonzentration in verschiedenen wissenschaftlichen und industriellen Bereichen erforderlich ist, und es werden Geräte für verschiedene Anwendungen hergestellt.

Anwendungen von Luftsauerstoff-Messgeräten

Luftsauerstoff-Messgeräte werden in den folgenden zwei großen Kategorien eingesetzt:

• Überwachung (Erkennung und Kontrolle) der Sauerstoffkonzentration, um Sauerstoffmangel zu verhindern.
• Kontrolle der Sauerstoffkonzentration, z. B. in industriellen Prozessen.

Bei der Vorbeugung von Sauerstoffmangel wird die Sauerstoffkonzentration zum Zweck der Lebenserhaltung in geschlossenen Räumen wie Tunneln überwacht. Denn es heißt, dass eine Person bei einer Sauerstoffkonzentration von unter 15 % Atembeschwerden bekommt, bei einer Konzentration von unter 7 % die Gehirnfunktion beeinträchtigt wird und bei einer Konzentration von unter 4 % der Tod eintritt. Die Geräte können tragbar sein oder an der Wand montiert werden.

Bei einigen industriellen Wärmebehandlungsverfahren, z. B. in der chemischen Industrie, bei Keramik und Metallen, muss die Sauerstoffkonzentration niedrig gehalten werden. Auch die Verbrennungsprozesse in Industrieöfen erfordern eine Überwachung und Kontrolle der Sauerstoffkonzentration, um die Verbrennungseffizienz und den Redoxprozess zu optimieren. Luftsauerstoff-Messgeräte für diese industriellen Zwecke müssen in der Lage sein, rauen Umgebungen, wie z. B. chemischen Reaktionsfeldern mit hohen Temperaturen, zu widerstehen.

Funktionsweise von Luftsauerstoff-Messgeräten

Die beiden wichtigsten Funktionsweisen von Luftsauerstoff-Messgeräten sind der galvanische Zellentyp und der Zirkoniumdioxid-Typ. Weitere Typen sind der magnetische Typ und der wellenlängenabstimmbare Halbleiterlaser-Spektrometertyp.

1. Typ der galvanischen Zelle

Die galvanische Zelle besteht aus einer Harzmembran, die den Sauerstoff aus der Außenwelt durchlässt, aus Gold- (Au) und Bleielektroden (Pb) und einem Elektrolyten (wässrige Kaliumhydroxidlösung). An jeder Elektrode finden die folgenden Reaktionen statt

• Anode: Pb + 2OH^– → Pb²⁺ +H2O + 2e^–
• Kathode: O₂ + 2H₂O + 4e^– → 4H₂O

Die an der Anode abgegebenen Elektronen erreichen die Kathode, wo der aus der Luft aufgenommene Sauerstoff die an der Anode abgegebenen Elektronen aufnimmt. Dieser Elektronenfluss (Strom) ist proportional zur Sauerstoffkonzentration, so dass die Sauerstoffkonzentration durch Messung des Stroms gemessen werden kann. Diese Reaktion läuft spontan ab und erfordert keine Stromversorgung, um den Sensor zu betreiben.

2. Zirkoniumdioxid-Typ

Bei dieser Methode wird eine Zirconiumdioxid-Zelle verwendet, die die Tatsache ausnutzt, dass Zirkoniumdioxid bei Temperaturen über 500 °C die Eigenschaften eines Festelektrolyten aufweist.

Zirkoniumdioxid kann in festem Zustand sauerstoffnegative Ionen (O2-) leiten, die von einem Gas mit hoher Sauerstoffkonzentration (in der Luft) in eine Atmosphäre mit niedriger Sauerstoffkonzentration (z. B. in einem Industrieofen) geleitet werden.

Diese Ionenleitung erzeugt eine Potenzialdifferenz, und auf der Seite mit der hohen O2-Konzentration bzw. auf der Seite mit der niedrigen O2-Konzentration sind Elektroden angebracht, um eine elektromotorische Kraft zu erzeugen. Die Beziehung ist genau wie bei den positiven und negativen Elektroden einer Batterie.

• Seite mit hoher O2-Konzentration: O₂ + 4e^– → 2O₂^–
• Seite mit niedriger O2-Konzentration: 2O₂^– → O₂ + 4e^–

Die zwischen den Elektroden erzeugte elektrische Spannung folgt der Nernst-Gleichung (siehe unten), so dass der Sauerstoffpartialdruck an jeder Elektrode bestimmt werden kann.

• E=(RT/4F)·ln(PA/PB)
• (R: Gaskonstante, T: Temperatur, F: Faraday-Konstante, PA: Sauerstoffpartialdruck bei hoher Konzentration (in Luft), PB: Sauerstoffpartialdruck bei niedriger Konzentration)

Die Temperatur wird mit Thermoelementen gemessen, die auf dem Zirkoniumdioxid angebracht sind.

Bei einer Atmosphäre von etwa 400 °C oder weniger wird das Zielgas über ein Entnahmeröhrchen in das Gerät eingeleitet und die Zirkoniumdioxidzelle mit einem Platinheizer o. ä. auf eine vorgegebene Temperatur erhitzt (Probenahmeverfahren). Der Grund dafür ist, dass Zirkoniumdioxid eine Temperatur von 500 °C oder mehr benötigt, um als Festelektrolyt zu funktionieren.

Auswahl eines Luftsauerstoff-Messgeräts

Für Luftsauerstoff-Messgeräte zur Vermeidung von Sauerstoffmangel und zur Aufrechterhaltung niedriger Sauerstoffkonzentrationen in industriellen Prozessen sollten unterschiedliche Produkte verwendet werden.

Tragbare und stationäre Luftsauerstoff-Messgerät zur Vorbeugung von Sauerstoffmangel sind galvanische, batteriebetriebene Messgeräte, die keine Stromversorgung zum Betrieb des Sensors benötigen. Die Lebensdauer des Sensors wird auf etwa 2 bis 3 Jahre geschätzt. Der Einsatzbereich ist jedoch auf Atmosphären beschränkt, die der allgemeinen Umgebung nahe kommen, und die Genauigkeit beträgt ±0,5 % O2. Einige Produkte sind explosionsgeschützt.

Andererseits werden Produkte auf Zirkoniumdioxidbasis zur Messung der Sauerstoffkonzentration in industriellen Hochtemperaturprozessen wie Industrieöfen usw. verwendet. Bei Atmosphären von 700 °C oder mehr wird der Sensorteil direkt in die Atmosphäre eingeführt, während er bei Temperaturen unter 400 °C mit Hilfe eines Probenahmerohrs usw. in die Atmosphäre eingeführt wird. Unterhalb von 400 °C ist ein Probenahmeverfahren geeignet, bei dem das Gas der Ofenatmosphäre über ein Probenahmerohr usw. angesaugt und die Zirkoniumdioxidzelle separat erhitzt wird.