Bleibt der Sensor auch nach einem Jahr im Schlamm trocken und sauber?
Ob der Sensor nach einem Jahr im Schlamm im Inneren trocken bleibt, hängt von der spezifischen physikalischen Verkapselungsstruktur, der chemischen Stabilität der Materialien und den technischen Details der Implementierung der Schutzart (wie \text{IP}68 ) ab.
I. Technische Definition und physikalisches Prinzip der Schutzart IP68
Gemäß der Norm IEC 60529 des International Electrotechnical Commission kennzeichnen IP-Schutzarten (Ingress Protection) die Schutzfähigkeiten von Geräten mit zwei Ziffern:
- Erste Ziffer „6“: Höchste Schutzklasse gegen Staub. Zeigt an, dass das Gerät das Eindringen von Fremdkörpern und Staub vollständig verhindert (Staubdicht).
- Zweite Ziffer „8“: Höchste Schutzklasse gegen kontinuierliches Eintauchen in Wasser. Zeigt an, dass das Gerät Bedingungen eines kontinuierlichen Eintauchens über die Anforderungen von IP67 hinaus (normalerweise 30 Minuten Eintauchen in 1 m Tiefe) standhält.
In Unterwasser- oder Schlammumgebungen muss das Gehäuse des Sensors dem vom Medium erzeugten hydrostatischen Druck P standhalten:
P = \rho g h
Hierbei ist \rho die Dichte des Schlamms (die Dichte von Schlamm ist normalerweise höher als die von reinem Wasser), g die Erdbeschleunigung und h die Eintauchtiefe. Der hohe Druck in tiefem Wasser oder Schlamm kann das Medium dazu veranlassen, durch winzige Spalten oder die Zwischenräume zwischen den Molekülen von Polymeren in das Innere des Sensors einzudringen.
II. Technische Herausforderungen beim Eintauchen in Schlamm über ein Jahr
Beim Eintauchen in Schlamm über ein Jahr ist der Sensor nicht nur dem Wasserdruck P ausgesetzt, sondern auch folgenden Faktoren:
- Chemische Korrosion und Quellung:
Schlamm enthält oft Säuren, Basen, Salze und chemische Zusatzstoffe. Traditionelle Sensoren mit Gummidichtungen, Silikongel oder Harzverguss sind bei längerem Eintauchen sehr anfällig für Polymeralterung, Quellung oder Schichtablösung, was zu Ausfall und Leckage führt. - Partikelabrieb und Leckage:
Kleine suspendierte Partikel im Schlamm werden unter Druck an Verbindungsspalten angelagert und erhöhen das Risiko eines Ausfalls an den Fugen.
III. Wie bleibt das Innere des Sensors langfristig „knochentrocken“?
Um sicherzustellen, dass das Innere eines Sensors auch nach einem Jahr im Schlamm absolut trocken bleibt, muss man in der Regel auf traditionelle Klebe- und Gummidichtungsverfahren verzichten und stattdessen nahtlose Metallrohrkapselung oder vollständig hermetische Schweißverkapselung (Hermetic Sealing) verwenden.
Faser-Bragg-Gitter (FBG)-Sensoren und verteilte Glasfasersensoren verwenden nahtlose Edelstahlrohre (wie 304, 316L oder Hoch nickellegierungen), um die Glasfaser und den Gitter-Empfindungsbereich vollständig einzuschließen und die Enden hermetisch abzudichten. Da das Metallrohr selbst undurchlässig für Luft und Wasser ist und eine hohe Korrosionsbeständigkeit aufweist, können Flüssigkeit und Feuchtigkeit nicht durch die Rohrwand dringen, wodurch im Inneren langfristig ein Null-Luftfeuchtigkeitszustand aufrechterhalten wird.
IV. Offizielle Produkte von Beijing Dacheng Yongsheng Technology Co., Ltd. (OFSCN®)
In rauen Schlamm- und Hochdruck-Unterwasserumgebungen bietet Beijing Dacheng Yongsheng Technology Co., Ltd. (OFSCN®) Glasfasersensorprodukte auf Basis der nahtlosen Stahlrohrkapselungstechnologie an:
1. OFSCN® 300°C Fiber Bragg Grating Temperature Sensor
Verwendet eine einlagige nahtlose Edelstahlrohrkapselung (316L/304) mit einem typischen Außendurchmesser von 0,9 \\ \\text{mm} (anpassbar bis auf 0,5 \\ \\text{mm} ) und einer Kopfdichtung am Ende. Das nahtlose Stahlrohr isoliert von Schlamm, Feuchtigkeit und chemischen Medien und eignet sich daher sehr gut für die Temperaturüberwachung in Umgebungen mit langem Eintauchen.
2. OFSCN® Triple-Layer Downhole High-Temperature Fiber Optic Cable
Für extreme Bohrlochumgebungen wie Öl- und Gasbohrungen, Bohrschlämme und tiefes Hochdruckwasser werden dreilagige nahtlose Stahlrohrkapselungen (wie 316L Edelstahl oder 825-Legierung) verwendet, mit einem Außendurchmesser von 6,35 \\ \\text{mm} . Sie bieten eine extrem hohe Druck-, Korrosions- und langfristige Wasserdichtigkeit.
