Brevet FR2640074A1 — publié le 19900608

l Matériau à susceptibilité magnétique prédéfinissable On connaît des appareils de mesure qui utilisent les propriétés paramagnétiques de l'oxygène pour mesurer la teneur de gaz en oxygène. Comme l'effet paramagnétique est faible, on mesure toujours la différence entre le signal produit par le gaz à mesurer, et le signal que produit un moyen qui déplace le gaz à mesurer. Ce moyen qui déplace le gaz à mesurer est, dans des appareils en haltère et dans des appareils à induction (brevet allemand DE-C 35 44 96, demande de brevet allemand DE-A 35 44 967) , un corps déplaceur qui se déplace dans un champ magnétique. La présente invention concerne un matériau pour fabriquer de tels corps déplaceurs. Dans le cas d'appareils en haltère, le corps déplaceur est réalisé sous la forme d'une structure en haltère à partir de deux petites billes de verre creuses qui sont assemblées par l'intermédiaire cJ'une fibre de verre. Ce processus de fabrication est coûteux, et le corps déplaceur est mécaniquement très sensible. La forme en haltère du corps déplaceur oblige en outre à donner une forme particulière aux cornes polaires de l'aimant qui produit le champ magnétique nécessaire pour mesurer la teneur en oxygène du gaz à mesurer. Cette forme est défavorable, car le champ magnétique qui peut être ainsi produit est faible. Dans le cas d'appareils à induction, le corps déplaceur possède la forme d'une cuvette rotative, qui présente une ou plusieurs chambres pour le gaz à analyser. Afin que la cuvette elle-même ne produise pas de signal parasite, il est nécessaire, si le matériau de la cuvette est un matériau à susceptibilité magnétique non évanouissante, que la même quantité de matériau de cuvette se trouve en permanence dans le champ magnétique pendant la rotation de la cuvette. Cela nécessite des tolérances de fabrication très sévères, et oblige à donner à la cuvette une forme particulière. En outre, le matériau de la cuvette doit être d'une homogénéité de haute qualité. On demande à un corps déplaceur optimal de satisfaire aux exigences suivantes: a) Le corps déplaceur doit posséder une résistance mécanique suffisante et un volume le plus constant possible, qui ne dépende pas d'une manière imprévis.ble de la pression du gaz, de la température, de l'humidité ou d'influences chimiques. b) La susceptibilité magnétique du corps déplaceur doit être la plus constante possible. c) Le corps déplaceur doit pouvoir être fabriqué économiquement en une forme qui autorise une configuration optimale du champ magnétique. d) Le corps déplaceur doit être le plus léger possible, car la sensibilité aux chocs de l'appareil de mesure est ainsi réduite, et le temps de réponse amélioré. e) La susceptibilité magnétique du corps déplaceur devrait être proche de zéro, car on ne devra ainsi pas poser d'exigences trop élevées en ce qui concerne la constance du champ magnétique nécessaire pour la mesure. La présente invention a pour but d'indiquer un matériau dans lequel on puisse réaliser un corps déplaceur qui satisfait le mieux possible aux exigences a) à e). Selon l'invention, ce but est atteint par le fait que le matériau est constitué d'une masse de matière plastique comme substance de base et comme liant, à laquelle est mélangé, dans des proportions de mélange quelconques, au moins un des additifs suivants: petits corps creux, une substance paramagnétique, une substance légèrement ferromagnétique. Dans ce matériau, la masse de matière plastique sert de liant et de substance de base. Les corps creux donnent au matériau une stabilité de forme et une stabilité dimensionnelle, réduisent le poids volumique par rapport à une matière plastique pure, diminuent la susceptibilité magnétique de la matière plastique (de sorte qu'on a besoin d'une quantité inférieure des autres additifs, qji sont souvent coûteux), et ils abaissent la constante diélectrique du matériau. Une faible constante diélectrique améliore les qualités d'un corps déplaceur en cas d'utilisation d'un champ magnétique alternatif dans l'appareil de mesure. Avec le matériau décrit ci-dessus, on peut fabriquer aisément des corps déplaceurs pour appareils de mesure d'oxygène qui présentent la forme souhaitée, en coulant le matériau à l'état plastique dans un moule approprié, dans lequel il durcit ensuite. On obtient ainsi un matériau à partir d'un mélange de substances dont la susceptibilité peut être définie dès qu'il est élaboré, et qui ne se modifie plus lors de sa mise en forme consécutive, jusqu'à l'obtention du corps déplaceur achevé, ou d'autres formes de construction souhaitées. La masse de matière plastique peut être une résine époxy. Comme corps creux, on utilise de préférence des billes de verre creuses d'un diamètre compris entre 30 et 180 microns, et d'une épaisseur de paroi d'environ 1, 5 microns. Comme substances paramagnétiques, on peut utiliser en principe de l'oxyde titanique ou blanc de titane, de l'oxyde cérique ou de l'oxyde de samarium(III). La substance légèrement ferromagnétique peut être du ferriphosphate (FePO4). - La part de la substance paramagnétique et/ou de la substance légèrement ferromagnétique sur l'ensemble du mélange détermine la susceptibilité magnétique de ce dernier. Il est ainsi possible de donner au mélange une susceptibilité magnétique égale à zéro, ou de régler à l'intérieur de limites données une autre valeur constante souhaitée. Pour des appareils de mesure d'oxygène, il peut être avantageux qu'une pression partielle d'oxygène donnée du gaz à mesurer- par exemple 210 mbars (1 bar = 105 Pa) - produise un signal de valeur zéro. Les écarts par rapport à cette teneur en oxygène peuvent ensuite être décelées d'une manière très sensible. Ce signal de valeur zéro pour une teneur en oxygène différente de zéro peut être produit en donnant au corps déplaceur une susceptibilité magnétique donnée. Par un choix adéquat de la teneur en, par exemple, oxyde de samarium(III), on peut obtenir, dans certaines limites, ce réglage de la susceptibilité magnétique. L'invention va être maintenant décrite sur un exemple. Le matériau de cet exemple présente une susceptibilité évanouissante, et il se compose de 67,8196 de résine époxy Araldit(R)D avec 13,56 ,6 de durcisseur HY 956 de la firme Ciba-Geigy, 17,63% de billes de verre creuses d'un diamètre compris entre 30 et 180pi, et 1,0% de ferriphosphate (pourcentages en poids). Des billes de verre creuses adéquates sont par exemple proposées par la firme Emerson & Cuming, EUA, Bulletin Technique 14-2-2. Le ferriphosphate sert à régler à zéro la susceptibilité magnétique du matériau. REVENDICATIONS 1. Matériau à susceptibilité magnétique prédéfinissable, caractérisé en ce qu'il présente une matière plastique comme substance de base et comme liant, et il contient, dans des proportions de mélange quelconques, au moins un des additifs suivants: petits corps creux, une substance paramagnétique, une substance légèrement ferromagnétique. 2. Matériau selon la revendication 1, caractérisé en ce que la masse de matière plastique est une résine époxy. 3. Matériau selon la revendication I ou 2, caractérisé en ce que les I0 corps creux sont des billes de verre creuses. 4. Matériau selon la revendication 3, caractérisé en ce que le diamètre des billes de verre creuses se situe dans la plage de 30 à 180 microns, et leur épaisseur de paroi est approximativement égale à 1,5 microns. 5. Matériau selon l'une quelconque des revendications I à 4, caractérisé en ce que la substance paramagnétique est de l'oxyde titanique ou blanc de titane (TiO2), de l'oxyde cérique (CeO2) ou de l'oxyde de samarium(llI) (Sm203). 6. Matériau selon l'une quelconque des revendications I à 5, caractérisé en ce que la substance légèrement ferromagnétique est du ferriphosphate (FePO4). 7. Matériau selon l'une quelconque des revendications I à 5, caractérisé en ce que, afin de prédéfinir une susceptibilité évanouissante, on prévoit 68% d'une résine époxy avec 13% de durcisseur, et avec 18% de billes de verre creuses d'un diamètre compris entre 30 et 180p et 1% de ferriphosphate comme additifs (pourcentages de poids).