CH518611A

CH518611A - Tauchsonde mit einem Messwertgeber

Info

Publication number: CH518611A
Application number: CH1847870A
Authority: CH
Inventors: Walter Humbel Ernst
Original assignee: Proton Ag
Priority date: 1970-12-14
Filing date: 1970-12-14
Publication date: 1972-01-31
Also published as: DE2062010A1; DE2062010C3; DE2062010B2

Description

Tauchsonde mit einem Messwertgeber Ernst Walter Humbel, Zürich. ist als Erfinder genannt worden
Die Erfindung betrifft eine Tauchsonde, welche eine
Stütze aufweist, an deren unterem Ende ein Halter mit einem Messwertgeber und an deren oberem Ende eine
Einrichtung angeordnet ist, die einerseits zur Befestigung der Tauchsonde dient und an der andererseits die Anschlüsse für den Messwertgeber befestigt sind, wobei die
Verbindungsleitung zwischen der Befestigungseinrichtung und dem Messwertgeber zugentlastet angeordnet ist.

Solche Tauchsonden eignen sich beispielsweise für die verschiedensten Messwertgeber zur Erfassung physikalischer Grössen, wie beispielsweise Druck, Temperatur, Füllstand und pH-Wert.

Es sind bereits Tauchsonden bekannt, die die verschiedensten Messwertgeber tragen, insbesondere eine pH-Elektrode, die aus einem fest in einem Behälter montierten Rohrteil bestehen und einen ausziehbaren starren Einsatz besitzen. Letzterer weist dabei am unteren Ende eine Bodenplatte mit einer Durchführung zur Aufnahme der Elektrode auf. Der Nachteil der bekannten Tauchsonde besteht allerdings darin, dass die Länge des starren Einsatzes etwa der Länge des festmontierten Rohrteiles entsprechen muss und dass damit beim Ein- und Ausbau der Elektroden eine gleich grosse Ausziehhöhe notwendig wird. Bei grossen Tauchtiefen ergeben sich dabei derart lange Einsätze, dass diese bei normalen Raumhöhen nicht mehr gehandhabt werden können und zum Einbau der Elektroden spezielle bauliche Massnahmen an den Gebäuden, wie Deckendurchbrüche, erforderlich sind.

Bei den bekannten kombinierten pH-Elektroden, welche eine Bezugselektrode und eine Messelektrode aufweisen, besteht die Messelektrodenzelle in der Regel aus einer länglichen Kammer, die von einer zweiten ringförmigen Kammer der Bezugselektrodenzelle umgeben wird.

An dieser Elektrodenzelle ist ein seitlicher Anschluss zur Zuführung der Bezugslösung angeordnet. Bei solchen Elektrodeneinheiten besteht nun der Nachteil, dass sie bei Tauchsonden im horizontalen Zustand des Einsatzes montiert werden müssen. Zum Einbau des Einsatzes in den Rohrteil oder in einen Behälter muss nun der Einsatz aufgestellt werden. Dabei ist aber die Entlüftung der Zuleitung für die Bezugslösung aufgrund des einseitigen Anbaus der Zuleitung nicht gewährleistet und kann auch nicht kontrolliert werden. Dies führt meist dazu, dass Luftblasen das Nachfliessen der Bezugslösung verhindern und die einwandfreie Funktion der Bezugselektrode nicht gegeben ist.

Zweck der Erfindung ist es nun, eine Tauchsonde der eingangs genannten Art so auszubilden, dass eine solche Tauchsonde auch bei grosser Tauchtiefe in einem Raum mit geringer Deckenhöhe einwandfrei ein- und ausgebaut werden kann. Dies wird bei der eingangs genannten erfindungsgemässen Tauchsonde dadurch erreicht, dass die Stütze als mehrgelenkige Gelenkstütze ausgebildet ist.

Die neuartige Tauchsonde kann nun bei minimalster Raumhöhe über der Öffnung eines Behälters oder einer rohrförmigen Hülle, die im Behälter vorgesehen sein kann, ein- und ausgebaut werden.

Es ist möglich, die Tauchsonde direkt in einen Behälter einzubauen, in dem sie frei hängen kann, oder in dem sie durch eine Führung geführt sein kann. Zweckmässigerweise weist die Tauchsonde eine starre, rohrförmige äussere Hülle mit einem Boden auf, der eine zum Durchtritt des Messwertgebers bestimmte Öffnung aufweist. Die rohrförmige Hülle ist zum Einbau an einem das Messobjekt enthaltenden Behälter bestimmt. In der rohrförmigen Hülle ist die Gelenkstütze mit den an ihr befestigten Teilen als herausnehmbarer Einsatz angeordnet.

Die Gelenkstütze soll auch zur Führung der Verbindungsleitung zwischen der Befestigungseinrichtung und dem Messwertgeber dienen. Die Gelenkstütze weist vorzugsweise Gelenkkörper auf, die Öffnungen oder Ausneh- mungen enthalten, welche zur Führung der Verbindungsleitung dienen. Zweckmässigerweise sind die Gelenkkörper noch mit Führungsansätzen ausgestattet, mit denen sie beispielsweise in im Behälter vorgesehenen Führungseinrichtungen oder in einer rohrförmigen Hülle der Tauchsonde geführt werden können. Die Tauchsonde eignet sich, wie bereits erwähnt, für die verschiedensten Zwecke.

Vorzugsweise ist sie mit einem Messwertgeber ausgestattet, der als pH-Elektrode ausgebildet ist. Besonders zweckmässig ist es, wenn eine kombinierte Mess-Bezugselektrodeneinheit zum Einsatz kommt. Die Zuleitung be steht dann vorzugsweise aus einem flexiblen Schlauch zur Führung der Bezugslösung für die Bezugselektrodenzelle und im Schlauch angeordneten elektrischen Leitungen, vorzugsweise einem Koaxialkabel, für die Mess- bzw. Bezugselektrodenzelle. Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform ergibt sich, wenn die kombinierte Mess-Bezugselektrodeneinheit eine Bezugselektrodenzelle aufweist, die eine zylindrisch verlaufende Ringkammer enthält, deren Innenwandung einen zentralen, axial verlaufenden Hohlraum bildet. In letzterem kann auf einer Seite der elektrische Anschluss für die Elektroden und auf der anderen Seite die Messelektrodenzelle angeordnet sein.

Ferner ist eine solche kombinierte Mess-Bezugselektrodenzelle vorzugsweise mit einem Sockel ausgestattet, der mit einer zentralen Ausnehmung versehen ist, in der die Ringkammer mit ihrer Anschlussseite eingesetzt ist. Die Ringkammer kann an der Aussenwand mindestens zwei im Umfang gleichmässig verteilte, innerhalb des Sockels liegende Öffnungen aufweisen, die über im Sockel verlaufende Kanäle mit dem Inneren des flexiblen Schlauches in Verbindung stehen. Besonders zweckmässig ist es, wenn mindestens drei oder vier gleichmässig am Umfang der Aussenwand der Ringkammer verteilte Öffnungen vorgesehen sind, die mit vier entsprechenden Kanälen im Sockel kommunizieren und eine Verbindung zum Inneren des flexiblen Schlauches herstellen.

Ausführungsbeispiele der erfindungsgemässen Tauchsonde werden nachfolgend, insbesondere anhand der Zeichnungen, näher beschrieben. Dabei zeigen:
Fig. I eine Tauchsonde mit in einem Behälter angeordneter rohrförmiger Hülle und bei teilweise ausgezogenem Einsatz, in schematischer Darstellung und im Längsschnitt;
Fig. 2 den oberen Teil des in einer rohrförmigen Hülle eingesetzten Einsatzes im Längsschnitt;
Fig. 3 den unteren Teil eines in einer rohrförmigen Hülle eingesetzten Einsatzes; und
Fig. 4 eine kombinierte Mess-Bezugselektrodeneinheit im Längsschnitt.

Fig. 1 stellt die Anordnung einer Tauchsonde 1 in einem Behälter 2, z. B. einer Klärgrube, dar. Die Tauchsonde weist eine rohrförmige Hülle 3 auf, in der ein Einsatz 4 herausnehmbar angeordnet ist.

Der Einsatz besteht aus einer mehrgelenkigen Gelenkstütze 5, die an ihrem unteren Ende einen Halter 6 mit einem Messwertgeber 7 und an ihrem oberen Ende eine Befestigungseinrichtung 8 enthält, wobei letztere nicht nur zur Befestigung des Einsatzes an der rohrartigen Hülle 3 dient, sondern auch zur Anordnung der Anschlüsse 9 für den Messwertgeber 7.

Die rohrförmige Hülle 3 weist an ihrem oberen Ende einen Flansch 10 für die Befestigung der Befestigungseinrichtung 8 des Einsatzes 4 auf, sowie einen weiteren Flansch 11 zur Befestigung der Hülle am Behälter 2. Das untere Ende der Hülle ist mit einem Boden 12 versehen, in dem eine Öffnung 13 zum Durchtritt des Messwertgebers 7 vorgesehen ist.

In den Fig. 2 und 3 sind Einzelheiten des Einsatzes 4 gezeigt, wobei die Darstellung gegenüber der in Fig. 1 gezeigten Darstellung um 90" verdreht ist. Aus den Fig. geht hervor, dass die Gelenkstütze 5 mehrere Gelenkkörper 14 und zwei diametral gegenüberliegende Reihen von Verbindungsgliedern 15 aufweist, die eine gelenkige Verbindung zwischen der oberen Befestigungseinrichtung 8 und einem Gelenkkörper 14, zwischen den Gelenkkörpern 14 und zwischen dem untersten Gelenkkörper und dem unteren Halter 6 bilden. Die Verbindungsglieder sind über Bolzen 16 mit den einzelnen Teilen gelenkig verbunden. Die Gelenkkörper 14 sowie der untere Halter 6 und die obere Befestigungseinrichtung 8 sind vorzugsweise mit Führungsansätzen 17 ausgestattet, die bei der Darstellung der Fig. 2 und 3 unterhalb der Bildebene liegen und aus der Fig. 1 entnommen werden können.

Ausserdem sind die Gelenkkörper mit längs der Tauchsonde ausgerichteten Öffnungen oder Ausnehmungen 18 versehen, die vorzugsweise jeweils im Zentrum der Gelenkkörper 14 liegen.

Diese Ausnehmungen dienen zur Führung der Verbindungsleitungen 19 für den Messwertgeber 7.

Im vorliegenden Beispiel ist der Messwertgeber als kombinierte Mess-Bezugselektrodeneinheit zur Bestimmung des pH-Wertes ausgebildet. Die Verbindungsleitung 19 besteht in diesem Falle aus einem flexiblen Schlauch 20 zur Führung der Bezugslösung für die Bezugselektrodenzelle 21 sowie aus den elektrischen Leitungen für die Bezugselektrode und die Messelektrode. Die elektrischen Leitungen 23 sind im vorliegenden Fall in Form eines Koaxialkabels angeordnet. Der flexible Schlauch 20 mündet an der Befestigungseinrichtung in ein Schauglas 24, in dem der Stand der Bezugslösung, im vorliegenden Fall eine gesättigte KCL-Lösung, überprüft werden kann. Das Koaxialkabel ist am oberen Ende des Schauglases über eine Dichtung 25 herausgeführt.

Die Befestigungseinrichtung 8 weist eine Platte 26 auf, die über eine Schraubverbindung 27 mit dem Flansch 10 der rohrförmigen Hülle 3 verbunden ist. Eine über der Platte 26 angeordnete Schutzeinrichtung 28 dient zum Schutz der auf der Platte 26 angeordneten Armaturen.

Die Fig. 4 zeigt im Detail die kombinierte Mess-Bezugselektrodeneinheit im Längsschnitt. Ihre Bezugselektrodenzelle 21 weist eine zylindrisch verlaufende Ringkammer 29 auf, deren Innenwandung 30 einen zentralen, axial verlaufenden Hohlraum 31 bildet. In diesem ist auf der oberen Seite der elektrische Anschluss 32 für die Bezugselektrodenzelle 21 und die Messelektrodenzelle 22 vorgesehen. Im unteren Teil liegt die Messelektrodenzelle 22. Die Mess-Bezugselektrodeneinheit ist schliesslich mit einem Sockel 33 ausgestattet, der eine zentrale Ausnehmung 34 enthält, in der die Ringkammer 29 mit ihrer Anschlussseite eingesetzt ist. Die Ringkammer weist an der Aussenwandung 35 mindestens zwei, vorzugsweise drei oder vier, gleichmässig am Umfang verteilte Öffnungen 36 auf, die über Kanäle 37 mit dem Inneren des flexiblen Schlauches 20 in Verbindung stehen.

Zweckmässigerweise ist im Sokkel 33 im Bereich der Öffnungen 36 der Ringkammer 29 eine Ringnut 38 vorgesehen, welche sowohl die einzelnen Kanäle 37 wie die Öffnungen 36 untereinander verbindet.

Zu beiden Seiten der Öffnungen 36 sind ferner im Sockel um die Ringkammer verlaufende Dichtungen 39 angeordnet. Die Ringkammer ist im Sockel befestigt, vorzugsweise in diesen eingeklebt
Der Sockel 33 weist weiter auf der der Ringkammer abgewandten Seite eine zentrale Bohrung 40 auf, durch die die elektrischen Leitungen 23 bis in den zentralen Hohlraum zu der Messelektrodenzelle und der Bezugselektrodenzelle geführt sind. Die elektrischen Leitungen sind vorzugsweise ebenfalls in die zentrale Bohrung eingeklebt.

Schliesslich ist der Sockel auf seiner der Ringkammer abgewandten Seite noch mit einem Stutzen 41 ausgestattet, an dem der flexible Schlauch befestigt, vorzugsweise ebenfalls angeklebt ist.

Auf die weitere Ausbildung der Mess-Bezugselektrodeneinheit braucht in diesem Zusammenhang nicht weiter eingegangen zu werden, da sie allgemein bekannt ist.

Durch die vorliegende Ausbildung der Mess-Bezugselektrodeneinheit wird sichergestellt, dass beim Bewegen der Mess-Bezugselektrodeneinheit aus einer beliebigen Stellung in die Senkrechte eingeschlossene Luft einwandfrei aus der Bezugselektrodenzelle in den Schlauch entweichen kann. Fehlmessungen infolge ungenügender Auffüllung der Bezugselektrodenzelle mit Bezugslösung sind damit völlig ausgeschlossen.

Claims

PATENTANSPRUCH

Tauchsonde, welche eine Stütze aufweist, an deren unterem Ende ein Halter mit einem Messwertgeber und an deren oberem Ende eine Einrichtung angeordnet ist, die einerseits zur Befestigung der Tauchsonde dient und an der andererseits die Anschlüsse für den Messwertgeber befestigt sind, wobei die Verbindungsleitung zwischen der Befestigungseinrichtung und dem Messwertgeber zugentlastet angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Stütze als mehrgelenkige Gelenkstütze (5) ausgebildet ist.

UNTERANSPRÜCHE 1. Tauchsonde nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine starre, rohrförmige äussere Hülle (3) mit einem Boden (12) mit einer zum Durchtritt des Messwertgebers (7) bestimmten Öffnung (13) aufweist, die zum Einbau an einem das Messobjekt enthaltenden Behälter (2) bestimmt ist und in der die Gelenkstütze (5) mit den an ihr befestigten Teilen als herausnehmbarer Einsatz (4) angeordnet ist.

2. Tauchsonde nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Gelenkstütze (5) mehrere Gelenkkörper (14) und zwei diametral gegenüberliegende Reihen von Verbindungsgliedern (15) aufweist, die eine gelenkige Verbindung zwischen der oberen Befestigungseinrichtung (8) und dem obersten Gelenkkörper (14) zwischen den Gelenkkörpern (14) untereinander und zwischen dem untersten Gelenkkörper (14) und dem unteren Halter (6) bilden.

3. Tauchsonde nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die obere Befestigungseinrichtung (8), die Gelenkkörper (14) und der untere Halter (6) Führungsan sätze (17) aufweisen.

4. Tauchsonde nach Unteranspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Gelenkkörper (14) in axialer Richtung der Tauchsonde verlaufende, vorzugsweise zentrale Öffnungen oder vorzugsweise bis ins Zentrum verlaufende Ausnehmungen (18) zur Führung der Verbindungsleitung (19) aufweisen.

5. Tauchsonde nach Patentanspruch ausgebildet zur Erfassung von pH-Werten, dadurch gekennzeichnet, dass sie als Messwertgeber (7) eine pH-Elektrodeneinheit, vorzugsweise eine kombinierte Mess-Bezugselektrodeneinheit, aufweist.

6. Tauchsonde nach Unteranspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsleitung (19) aus einem flexiblen Schlauch (20) zur Führung der Bezugslösung für die Bezugselektrodenzelle (21) und im Schlauch angeordneten elektrischen Leitungen (23), vorzugsweise einem Koaxialkabel für die Mess-Bezugselektrodenzellen besteht.

7. Tauchsonde nach Unteranspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die obere Befestigungseinrichtung (8) ein Schauglas (24) aufweist, an das der flexible Schlauch (20) angeschlossen ist.

8. Tauchsonde nach Unteranspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die kombinierte Mess-Bezugselektrodeneinheit eine Bezugselektrodenzelle (21) aufweist, die eine zylindrisch verlaufende Ringkammer (29) enthält, deren Innenwandung (30) einen zentralen, axial verlaufenden Hohlraum (31) bildet, in dem auf einer Seite der elektrische Anschluss (32) für die Elektroden und in dem auf der anderen Seite die Messelektrodenzelle (22) angeordnet ist, dass ferner ein Sockel (33) mit einer zentralen Ausnehmung (34) vorgesehen ist, in der die Ringkammer (29) mit ihrer Anschlussseite eingesetzt ist, wobei die Ringkammer (29) an der Aussenwand (35) mindestens zwei am Umfang gleichmässig verteilte, innerhalb des Sockels liegende Öffnungen (36) aufweist, die über im Sockel verlaufende Kanäle (37) mit dem Inneren des flexiblen Schlauches (20) in Verbindung stehen.

9. Tauchsonde nach Unteranspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass in der zentralen Ausnehmung (34) des Sokkels (33) eine die Öffnungen (36) der Ringkammer (29) und die Kanäle (37) verbindende Ringnut (38) vorgesehen ist.

10. Tauchsonde nach Unteranspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass im Sockel (33) zu beiden Seiten der Öffnungen (36) in der Aussenwand (35) der Ringkammer (29) um die Aussenwand verlaufende Dichtungen (39) angeordnet sind.

11. Tauchsonde nach Unteranspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringkammer (29) in der Ausnehmung (34) des Sockels eingeklebt ist.

12. Tauchsonde nach Unteranspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Sockel (33) auf der der Ringkammer (29) abgewandten Seite eine zentrale Bohrung (40) aufweist, durch die die elektrischen Leitungen (23) bis in den zentralen Hohlraum (31) zur Messelektrodenzelle (22) und zur Bezugselektrodenzelle (21) geführt sind.

13. Tauchsonde nach Unteranspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrischen Leitungen (23) in die zentrale Bohrung (40) eingeklebt sind.

14. Tauchsonde nach Unteranspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Sockel (33) auf der der Ringkammer (29) abgewandten Seite einen Stutzen (41) aufweist.

an dem der flexible Schlauch (20) befestigt, vorzugsweise angeklebt, ist.