CH623243A5

CH623243A5 -

Info

Publication number: CH623243A5
Application number: CH1162477A
Authority: CH
Inventors: Peter Luethi; Werner Steinmetz
Original assignee: Zellweger Uster Ag
Priority date: 1977-09-23
Filing date: 1977-09-23
Publication date: 1981-05-29
Also published as: GB2004970A; US4228814A; NL7805972A; FR2403838A1; GB2004970B; IT1105334B; DE2824302C2; FR2403838B1; IT7850083A0; DE2824302A1

Description

Die vorliegende Erfindung vermeidet diese Nachteile und betrifft eine Reinigungsvorrichtung für Messelektroden, die gemäss einem vorgegebenen Programm von einem aus einer Düse austretenden Strahl einer Reinigungslösung angespritzt werden, und zeichnet sich dadurch aus, dass die Reinigungslösung aus einem Vorratsbehälter mittels einer pneumatisch wirkenden Peristaltikpumpe intermittierend angesaugt und durch die Düse ausgetrieben wird.

Die pneumatisch wirkende Peristaltikpumpe kann so aufgebaut sein, dass die für ihre Steuerung benötigten elektrischen Schaltmittel ausserhalb des Bereiches angeordnet werden, in dem explosionsgefährdete Teile des Reinigungssystems liegen. Zudem erfolgt keine Verdünnung der Reinigungslösung, da diese nicht durch Injektoren weiterbefördert wird.

Dadurch, dass die pneumatisch wirkende Peristaltikpumpe mit grosslumigen Förderorganen ausgestattet ist, besteht keine Gefahr von Verstopfungen an irgendwelchen Engpässen. Ein weiterer Vorteil ist die Möglichkeit, die die Reinigungslösungen fördernden Teile der Peristaltikpumpe aus chemisch widerstandsfähigem Material herzustellen.

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Anhand der Beschreibung und der Figuren wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert. Dabei zeigt:

Fig. 1 schematisch eine komplette Reinigungsvorrichtung, teilweise im Schnitt,

Fig. 2 eine Pumpe, teilweise im Schnitt, im Ruhezustand, 5 und

Fig. 3 dieselbe Pumpe, teilweise im Schnitt, mit zusammengedrücktem Pumporgan.

In Fig. I ist eine Reinigungsvorrichtung schematisch gezeigt. Ein Gefäss 1 mit Zulauf 2 und Überlauf 3 enthält eine 10 mit einem Messfühler 4 zu analysierende Flüssigkeit 5. Der Messfühler 4 trägt an seinem unteren Ende eine an sich bekannte ionensensitive Elektrode 6. Diese Elektrode ist der Ablagerung von Feststoffen, die in der Flüssigkeit 5 enthalten sind, ausgesetzt. Diese Ablagerungen sollen periodisch und au- 15 tomatisch entfernt werden, ohne dass der Messfühler 4 aus dem Gefäss 1 entfernt und mechanisch gereinigt werden soll. Zu diesem Zweck wird aus einer Düse 7, die im Gefäss 1 zentrisch oder in einer anderen geeigneten Anordnung angebracht ist, eine Reinigungslösung 11 unter Druck gegen die Elektrode 20 6 gespritzt, so dass die Ablagerungen abgelöst und weggeschwemmt werden, worauf sie mit der Flüssigkeit 5 beim Überlauf 3 abgeführt werden.

Die Reinigungslösung 11 befindet sich in einem Behälter 10. Das periodische Ausstossen von Reinigungslösung 11 aus 25 der Düse 7 gegen die Elektrode 6 erfolgt durch eine Pumpe 20, die als pneumatisch wirkende Peristaltikpumpe ausgebildet ist. Die Steuerung der Pumpe 20 erfolgt durch ein fluides Druckmittel, das bei 21 zugeführt wird und zunächst ein steuerbares Magnetventil 22 passiert. Die Steuerung dieses Ma- 30 gnetventils 22 erfolgt durch einen Programmschalter 23, der den zeitlichen Ablauf der Druckmittelzufuhr über Zuleitungen 24, 25 in verschiedene Pumpenabschnitte bestimmt.

Die Wirkungsweise der pneumatisch wirkenden Peristaltikpumpe zeigen Fig. 2 und 3. Das Pumpengehäuse ist in eine 35 obere Druckkammer 26 und eine untere Druckkammer 27 unterteilt. Zuleitung 24 ist über eine Bohrung 28 mit der oberen, Zuleitung 25 über eine Bohrung 29 mit der unteren Druckkammer verbunden.

Das Magnetventil 22 ist so gestaltet, dass während einer er- 40 sten Phase das Druckmittel durch Zuleitung 24 in die obere Druckkammer 26 geleitet wird. Dadurch wird ein elastischer Schlauch 31 zusammengedrückt und verschliesst dabei eine Austrittsöffnung 32. Die nächste Phase besteht in der Umsteuerung der Druckmittelzufuhr über Zuleitung 25 zur unte- 45 ren Druckkammer 27. Dabei wird der in dieser unteren Druckkammer enthaltene elastische Schlauch 33 zusammengedrückt und sein Inhalt verdrängt. Gleichzeitig wird der Druck aus der oberen Druckkammer 26 über den Auspuff 30 abgelassen, so dass der elastische Schlauch 31 seine ursprüngliche Form annimmt und damit die Austrittsöffnung 32 freigibt. Der Inhalt des Schlauches 33 kann also durch die Austrittsöffnung 32 entweichen. Um zu vermeiden, dass der Inhalt des Schlauches 33 nach unten durch die Ansaugöffnung 34 abgeht, ist ein Rückschlagventil 35 vorgesehen, das in bekannter Weise bei Auftreten von Überdruck im Schlauch 33 schliesst. Wird nun der Druck aus der unteren Druckkammer 27 über Magnetventil 22 und Auspuff 30 abgelassen, weitet sich der Schlauch 33 zu seiner Normalform auf und saugt dabei durch die Ansaugöffnung 34 die Reinigungslösung 11 aus dem Behälter 10 an. Dabei gibt das Rückschlagventil 35 den Durchgang in Ansaugrichtung frei. Die obere Druckkammer 26 wird in dieser Phase unter Druck gesetzt, so dass der elastische Schlauch 31 zusammengedrückt wird und die Austrittsöffnung 32 verschliesst. Es kann also beim Ansaugen keine Rückwärtsströmung eintreten, und die Reinigungslösung 11 wird stets vom Behälter 10 gegen die Austrittsöffnung 32 bzw. zur Düse 7 gefördert.

Dadurch, dass die Länge der Zuleitungen 24, 25 nicht beschränkt ist, kann das Magnetventil 22 und die Programmsteuerung 23 an einem Ort untergebracht werden, wo allfällige Schaltfunken keine explosiven Dämpfe entzünden können. Da das Magnetventil zudem nur neutrales Druckmittel, beispielsweise Luft, steuern muss, ist die Gefahr einer Explosion ohnehin beseitigt.

Die beschriebene Pumpe ermöglicht eine geradlinige Flüssigkeitsströmung und arbeitet mit relativ grossen Lumina der Zuleitungen, Ableitungen und der eigentlichen Pumpenorgane. Dadurch ist die Möglichkeit äusserst klein, dass Pumpenteile durch Fremdkörper verstopfen können.

Durch geeignete Wahl des Materials für die in der Pumpe mit Reinigungslösung 11 in Berührung kommenden Teile, insbesondere für die elastischen Schläuche 31, 33, kann die Pumpe für die verschiedensten Arten von Reinigungslösung verwendet werden, ohne dass Teile ausgewechselt oder verschiedene Pumpentypen bereitgehalten werden müssen. Gegenüber einer mechanisch betriebenen Peristaltikpumpe hat die erfindungsgemässe Pumpe den Vorteil, dass die Schläuche 31, 33 nicht durch Druckstempel oder andere Pressorgane mechanisch beansprucht werden und dass durch das Einwirken des Druckes auf die volle Schlauchoberfläche der Schlauchinhalt rasch ausgestossen wird und somit an der Düse 7 der Strahl mit hoher Geschwindigkeit austritt. Damit wird eine intensive Reinigung der Elektrode 6 erreicht.

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2 Blatt Zeichnungen

Claims

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1. Reinigungsvorrichtung für Messelektroden, die von einem aus einer Düse austretenden Strahl einer Reinigungslösung gemäss einem vorgegebenen Programm angespritzt werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Reinigungslösung (11) aus einem Vorratsbehälter (10) mittels einer pneumatisch wirkenden Peristaltikpumpe (20) intermittierend angesaugt und durch eine Düse (7) ausgestossen wird.

2. Reinigungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die pneumatisch wirkende Peristaltikpumpe (20) aus mindestens zwei in Druckkammern verlaufenden, hin-tereinanderliegenden und deformierbaren Schläuchen (31, 33) besteht und dass die Volumina dieser Schläuche durch abwechselndes Anlegen eines Überdruckes an eine der Druckkammern (26, 27) zusammengedrückt werden und dabei die Reinigungslösung ausstossen, während die Schläuche (31, 33) nach Ablassen des Überdruckes aus der jeweiligen Druckkammer ihre ursprüngliche Form zurückgewinnen und sich dabei mit Reinigungslösung (11) vollsaugen.

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PATENTANSPRÜCHE

3. Reinigungsvorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungsrichtung der Reinigungslösung durch mindestens ein Rückschlagventil (35) steuerbar ist.

4. Reinigungsvorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckkammern (26, 27) mittels Verbindungsleitungen (24, 25) an ein Magnetventil (22) angeschlossen sind.

5. Reinigungsvorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Magnetventil (22) über einen Programmgeber (23) steuerbar ist.

Die Prozesskontrolle in der chemischen Verfahrenstechnik bringt für zahlreiche messtechnische Aufgabenstellungen oft erhebliche Schwierigkeiten mit sich. Beispielsweise können sich aus den zu messenden Lösungen auf den Messfühlern Niederschläge absetzen. Solche Ablagerungen sind mit verschiedenen Nachteilen behaftet: Die geforderte kurze Ansprechzeit eines Messfühlers wird erheblich vergrössert; es besteht die Gefahr, dass ein sogenannter memory-effect auftritt, indem sich die Ablagerung mit einer bestimmten Probe vollsaugt und bei Änderungen der Eigenschaften der Probe der Messfühler diese Änderung nicht sofort wahrnimmt.

Die Folge dieser Ablagerungen ist eine unzulässige Verfälschung der messtechnischen Information, insbesondere dann, wenn der Messfühler Bestandteil eines Regelkreises ist. Der Regler wird dann infolge des nicht dem tatsächlichen Zustand der Probe entsprechenden Messwertes eine falsche Korrektur vornehmen.

Diese Erfahrungen machen es notwendig, die Messfühler in der Prozesskontrolle stets sauber zu halten. Dies kann — im Gegensatz zu Laboruntersuchungen - nicht durch manuelle Reinigung erfolgen. Vielmehr müssen Massnahmen getroffen werden, solche Reinigungsphasen vollautomatisch ablaufen zu lassen. Hierfür sind eine Anzahl verschiedener Vorrichtungen bekanntgeworden. Beispielsweise kann die Oberfläche der Messfühler durch mechanisch angetriebene Wischer gesäubert werden, oder es empfiehlt sich ein Uberschleifen derselben. Bei öligen oder fettigen Substanzen versagt diese Methode, da diese über die Oberfläche des Messfühlers verschmiert werden. In solchen Fällen kann die Reinigung in einem Ultraschallfeld erfolgen.

In wiederum anderen Fällen muss durch Abspülen oder Abspritzen der Messfühler mit speziellen Reinigungslösungen für das Entfernen der Ablagerungen gesorgt werden. Stets muss in Abhängigkeit von den physikalischen und chemischen Eigenschaften der Ablagerungen die richtige Reinigungsmethode gewählt werden. Ein guter Überblick über solche Methoden ist in der Zeitschrift LABO, Oktober 1975, S. 906-911 zu finden. Auch eine Firmenschrift der Firma Dr. Ingold, CH-8902 Urdorf, Schweiz, nennt verschiedene Möglichkeiten.

Im Laufe umfangreicher Betriebsversuche hat sich gezeigt, dass an ein solches Reinigungssystem über das Entfernen von Ablagerungen hinaus noch eine Reihe zusätzlicher Forderungen zu stellen sind. So können Reinigungslösungen stark korrodierende Eigenschaften aufweisen; in anderen Fällen enthält das Reinigungsgemisch organische Lösungsmittel. In beiden Fällen müssen die Werkstoffe, mit welchen die Reinigungslösung in Berührung kommt, ganz unterschiedliche Eigenschaften aufweisen.

Einen weiteren wichtigen Punkt stellt die Explosionsgefahr am Einsatzort des Messfühlers dar. Dann darf nur eine Reinigungsmethode Verwendung finden, welche den Erfordernissen des Explosionsschutzes genügt.

Und schliesslich muss von einer automatischen Reinigungsvorrichtung verlangt werden, dass sie über mindestens ein Jahr wartungsfrei arbeitet, abgesehen vom Nachfüllen von Reinigungslösung in einen Vorratsbehälter.

In der DE-OS 1 598 819 ist ein chemisches Reinigungssystem offenbart, bei dem die Reinigungslösung unter Druck steht und ein Magnetventil von einem Programmgeber angesteuert wird. Das Ventil gibt die Reinigungslösung frei, die über eine Düse auf den Messfühler gespritzt wird. Dieses System weist die folgenden Nachteile auf:

— Der für die Betätigung des Magnetventils benötigte Strom widerspricht den Anforderungen an den Explosionsschutz;

— Die Membran des Magnetventils kann nicht einfach ausgewechselt und den unterschiedlichen Eigenschaften des Reinigungsmittels angepasst werden;

— Es müssen eine Vielzahl von verschiedenen Ventiltypen bereitgehalten werden;

— Die Vorrichtung selbst ist den Dämpfen des Reinigungsmittels ausgesetzt und dadurch korrosionsanfällig.

Ein weiteres Reinigungsverfahren, von der Firma Conduc-ta, D-7000 Stuttgart-Stammheim unter der Bezeichnung «Chemoclean» herausgebracht, verwendet einen Wasserstrahlinjektor, der die Reinigungslösung ansaugt und auf den Messfühler spritzt. Nachteile dieses Systems liegen wieder in der Verwendung eines elektrisch betätigten Magnetventils, was keinen Explosionsschutz gewährleistet, ferner darin, dass die Reinigungslösung durch das Injektorwasser verdünnt und in ihrer Wirksamkeit herabgesetzt wird.