DD205196A1 - Einrichtung zur potentialbestimmung fluessigkeitsgefuellter objekte - Google Patents

Abstract

Die Erfindung dient der genauen und schnellen Bestimmung des Korrosions- und Schutzpotentials im Inneren von mit korrosiver Fluessigkeit gefuellten Objekten, wie Apparate, Behaelter und Rohrleitungen, wobei Ziel und Erfindung eine lange Funktionsfaehigkeit und geringer Wartungsaufwand der Messelektrode ist. Aufgabe der Erfindung ist, eine Einrichtung zu schaffen, die die Messbereitschaft selbsttaetig herstellt und die Messelektrode vor direkter Anstroemung mit Elektrolyt schuetzt. Die erfindungsgemaesse Einrichtung besteht aus einer Messelektrode mit einem sie umgebenden Schutzrohr. Die Messelektrode und das Schutzrohr sind in einem Huellrohr angeordnet, welches aus nichtmetallischem Material besteht und an seinem in das Objekt ragenden Ende verschlossen ist, wobei Oeffnungen derart angeordnet sind, dass bei ungefuellten Objekten bzw. bei Fuellstandsschwankungen das Auslaufen des Elektrolytes verhindert wird. Die Messelektrode kann unter Betriebsbedingungen ein- und ausgebaut werden.

Description

Titel der Erfindung

Einrichtung zur Potentialbestimmung flüssigkeitsgefüllter Objekte

Anwendung der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Potentialbestimmung flüssigkeitsgefüllter Objekte, wie Behälter, Apparate und Rohrleitungen im korrosiven und korrosionsgeschützten Zustand. Die Erfindung wird vor allem dort angewandt, wo der katodische Schutz mit Fremdstromanode und Aktivanode vorgesehen bzwo vorhanden ist.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Zum Schutz von flüssigkeitsgefüllten Apparaten, Behältern, Rohrleitungen usw. gegen die Korrosion wird häufig der katodische Korrosionsschutz angewandt. Der Korrosionsschutz wird dadurch erreicht, daß durch einen Schutzstrom aus Fremdstromanlagen oder galvanischen Anlagen, der von einer, in einen Elektrolyten getauchten Anode zu der als Katode geschalteten zu schützenden Fläche der Apparate, Behälter, Rohrleitungen fließt, eine Potentialverschiebung in einem solchen Bereich erwirkt wird, in welchem die Korrosion praktisch unterbunden ist.Mit einer Bezugselektrode, zumeist aus Silber/Quecksilberchlorid (Kalpmel) erhält man genau definierte und gut reproduzierbare Potentialdifferenzen·

236780

In der Praxis ist man interessiert, die Tätigkeit der Bezugselektrode unter laufender Kontrolle zu haben, daß bei einem eventuellen Ausfall solcher Meßzellen unter Umständen erhebliche, auftretende Korrosionsschäden an dar Metall-Fläche vermieden werden können.

Dazu ist aus DE-AS 1228122 eine Lösung bekannt, wo die Anordnung einer Meßzelle zur Bestimmung des Schutzpotentials beim elektrischen Korrosionsschutz für Schiff· beschrieben wird·

Merkmal dieser AS ist, daß ein von außen in die Schiffswand eingelassenes Gehäuse mit einem von der Außensaite eingefügten Einlaß, der mit einem Filter versehen ist, vorgesehen ist· An diesen Einlaß grenzt ein Isolierkörper, der eine AG-AGCl-Meßzelle nebst Anschlüssen enthält und mit dem Gehäuse leicht lösbar ,verbunden ist· Der Isolierkörper ist an seinem dem Einlaß zugekehrten Ende mit einem den Zellenraum abschließenden Diaphragma versehen. Diese Anordnung ist von außen in den Schiffskörper eingebaut·

Der Isolierkörper mit der Meßzelle und den Anschlüssen ist zur Behebung eines eventuellen Schadens herausnehmbar gestaltet. Dabei verbleibt das Gehäuse mit dem Einlaß und dem Filter am Schiffskörper, ohne daß Wasser in das Schiffsinnere dringt. Der Nachteil dieser Lösung iat, daß während der Reparaturzeit die AG-AGCl-Meßzelle herausgenommen und dadurch austrocknen kann und bei erneutem Einbau nicht sofort betriebsbereit ist.

Außerdem erfolgt infolge des direkten Anströmens der Meßzelle durch das Diaphragma ein Konzentrationsabbau der in der Meßzelle befindlichen gesättigten Lösung. Dadurch ist nur eine relativ kurzzeitige Funktionsfähigkeit der Meßzell'e gegeben ·

Weiterhin ist in OS 2142206 eine elektrochemische Meßeinrichtung zur Bestimmung des Ionenpotentials beschrieben. Die Erfindung geht davon aus, daß in der Regel elektrochemische Meßeinrichtungen zwei Elektroden, eine Meßelek-

2367 8 0 1

trode und eine Bezugselektrode aufweisen, wobei die Bezugselektrode in einem Elektrolyten und die Meßelektrode in der zu messenden Lösung sich befinden·

Die Meßeinrichtung dieser Erfindung ist eine Bezugselektrode, die einen rohrförmigen Glaskörper aufweist, der am. oberen Ende verschlossen ist und am unteren Ende eine öffnung aufweist, die mit einem Diaphragma verschlossen ist und so die Flüssigkeitsverbindung zwischen Elektrolyt und Meßlösung herstellt·

Ein Silberdraht erstreckt sich durch eine Halbzelle, die in dem rohrförmigen Glaskörper angeordnet ist«, Das Diaphragma ist hier als Stopfen ausgebildet und fest in der Öffnung eingeklebt·

In einer weiteren Ausführungsform ist eine kombinierte Elektroden-Meßeinrichtung mit einem rohrförmigen Glaskörper und einem inneren schmaleren Glaskörper dargestellt. In dem inneren Glaskörper erstreckt sich ein Silberdraht, der an seinem unteren Ende einen Silberchloridüberzug aufweist. Der innere Glaskörper enthält des weiteren einen geeigneten Elektrolyten·

Der äußere Glaskörper weist ein manschettenartiges Diaphragma auf.

Diese Erfindung hat den Nachteil, daß zur Herstellung der Flüssigkeitsverbindung zwischen Elektrolyt und der Meßlösung ein nur schwer herzustellendes Diaphragma notwendig ist. '.;

Das Diffundieren der Meßlösung in den Elektrolyten kann kaum verhindert werden, da noch ein gleichmäßiger Elektrolytfluß erfolgen soll.

Auch muß das Diaphragma für wiederholten Gebrauch gereinigt werden ο Mitunter muß aber bei Verstopfung das Diaphragma völlig erneuert werden«

Bei dieser Lösung ist die Bezugselektrode ungeschützt und wird von der korrosiven Flüssigkeit direkt umströmt, wodurch auch hier ein verstärkter Konzentrationsabbau der gesättigten Lösung, z.B. KCl-Lösung, in der Meßelektrode eintritt

236780

und damit die Funktionsfähigkeit der Meßelektrode stark herabgesetzt wird·

In der Literatur sind Forschungsergebnisse auf dem Gebiet der elektrochemischen Meßtechnik dargelegt und die dazugehörigen Geräte, wie pH-Meßwertgeber beschrieben· Die dargestellten pH-Meßwertgeber bestehen aus einer Einstabmeßkette (Meßelektrode) und einer rohrförmigen Armatur (Schutzrohr), die gleichzeitig als Elektrodenhalterung dient und die Einstabmaßkette vor mechanischer Zerstörung und deren Handhabung unter speziellen Betriebsbedingungen schützt.

Der Einbau der pH-Meßwertgeber in den Behälter, beispielsweise eines Fermentors ist über den Fermentordeckel bzw. in der Seitenwand in verschiedenen Einbaulagen, vertikal, schräg und horizontal möglich und z.B. über einen Einschweißflansch oder eingeschweißten Rohrstutzen dargestellt· Die rohrförmige Armatur besitzt in ihrem, in den Fermentor ragenden Teil mehrere am Umfang verteilte öffnungen, durch die die Flüssigkeit des Fermentors ungehindert an die Übergangsstelle zwischen der in der Meßelektrode befindlichen gesättigten Lösung und des korrosiven Mediums, und damit an einen meßwirksamen Teil der Maßelektrode direkt anströmt·

Diese Wirkung ist aber für die Bestimmung des Korrosionsund Schutzpotentials mit erheblichen Nachteilen verbunden·

Durch die: direkte Anströmung des meßwirksamen Teils der Meßelektrode unterliegt dieser der Flüssigkeitsströmung, wodurch es zu einem Konzentrationsabbau, d.h. einem Konzentrationsaustausch infolge Diffundierens der Chloridionen der gesättigten. Lösung führt· Dieser wirkt sich nachteilig ,auf die Funktionsfähigkeit der Meßelektrode aus Außerdem wirkt sich dies auf die Genauigkeit des Meßvorganges auso Außerdem kann die Meßelektrode bei Ablassen der Behälterflüssigkeit oder Füllstandsschwankungen austrocknen, da die Meßelektrode nicht mehr von Elektrolyt umgeben ist·

236780 1

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, mit geringem apparativen Aufwand das Korrosions- und Schutzpotential genau und schnell zu bestimmen, wobei die Meßelektrode stets betriebsbereit sein soll, eine lange Funktionsfähigkeit gewährleisten soll und einen geringen Wartungsaufwand bedarf.

Darlegung des Wesens der Erfindung Aufgabe der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zur Potentialbestimmung metallischer, flüssigkeitsgefüllter Objekte zu entwickeln, die konstruktiv einfach und sicher handhabbar gestaltet ist, wobei die Meßelektrode zuverlässig gegen Austrocknung bei Füllstandsschwankungen oder nach Entleeren des Objektes geschützt ist und beim Wiederfüllen des Objektes selbsttätig die Meßbereitschaft herstellt und keiner direkten Anströmung durch korrosive Flüssigkeit ausgesetzt ist·

Merkmale der Erfindung

Die Aufgabe der Erfindung wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Meßelektrode mit dem sie umgebenden Schutzrohr in einem Hüllrohr angeordnet ist·

Das Hüllrohr besteht aus einem nichtmetallischen Werkstoff. Dies ist notwendig, weil damit eine elektrische Abschirmung (Faradayscher Käfig) entsteht und eine Beeinflussung des Meßvorganges, der Potentialdifferenzbestimmung zwischen dem Potential der Meßelektrode und dem des zu untersuchenden Objektes, beispielsweise beim Zusammentreffen verschiedener Materialarten oder durch unterschiedliche Polarisation bei der Anwendung des kat-odischen Schutzes, vermieden wird. Der Werkstoffeinsatz für das Hüllrohr richtet sich nach den Einsatzbedingungen·

236780 1

Bei Temperaturen der korrosiven Flüssigkeit von 40 ⁰C kann PVC, bei Temperaturen bis" 150 ⁰C kann Rasotherm-Glas und bei Temperaturen über 150 ⁰C kann PTFE eingesetzt werden.

Das Hüllrohr ist an seinem, in das Objekt ragenden Ende verschlossene

Es besitzt am Umfang« an seinem in das Objekt ragenden Teil mehrere, vorzugsweise zwei öffnungen zum Eintritt des Elektrolyten in das Hüllrohr, so daß damit ein Elektrolytreservoir entsteht und gleichzeitig das Hüllrohr die Funktion eines Beruhigungsraumes des Elektrolyten bei strömenden Medien ausübt sowie ein selbsttätiges Füllen mit Elektrolyt Z₀B. beim Wiederfüllen des Objektes gewährleistet.

Entsprechend der Einbaulage der Meßeinrichtung in das zu untersuchende Objekt ist das Hüllrohr so zur Meßelektrode angeordnet, daß die öffnungen sich in einem hinreichenden Abstand, mindestens in gleicher Höhe zum Kegelschliffstopfen der Meßelektrode befinden, um das Anströmen des Kegelschliff stopf ens mit der durch die öffnungen in das Hüllrohr dringenden Flüssigkeit zu vermeiden·

Bei' vertikaler und schräger Einbaulage der Meßeinrichtung mit zum Boden des Objektes zeigender Meßelektrode sowie bei horizontaler Einbaulage sind die öffnungen hinter dem Kegelschliff stopf en der Meßelektrode angeordnet. Bei vertikaler und schräger Einbaulage mit nach oben zeigender Meßelektrode, sind die Öffnungen vor dem Kegelschliffstopfen angeordnet.

Bei allen Einbaulagen, außer der vertikalen mit zum Boden des Objektes zeigender Meßelektrode, sind die öffnungen des Hüllrohres nach oben gerichtet, um das selbsttätige Auslaufen des Elektrolyten aus dem Hüllrohr zu verhinderno

· -· liiji:

Das Hüllrohr und das Schutzrohr sind an ihren außerhalb des zu untersuchenden Objektes befindlichen Enden flüssigkeitsdicht verschlossen und schützen damit den elektrischen Anschluß vor der Flüssigkeit. .

236780 1

Das Schutzrohr kann aus beliebigem Material bestehen. Der Meßvorgang wird dadurch nicht beeinträchtigt·

Das Hüllrohr ist gemeinsam mit dem Schutzrohr und der darin befindlichen Meßelektrode in einer Grundplatte gehaltert, die mit einer Stopfbuchse und einer Packungsdichtung verbunden ist·

Die Meßelektrode ist an ihrem, in das Objekt ragenden Ende mit einem Kegelschliffstopfen versehen·Der Kegelschliffstopfen gewährleistet die elektrolytische Verbindung des Elektrolyten zur Meßelektrode. Die Funktion der Meßelektrode ist bekanntermaßen abhängig vom Vorhandensein einer gesättigten Chloridionenlösung, um eine Genauigkeit der Messung zu erreichen.

Die Meßeinrichtung arbeitet, indem diese Meßelektrode, an die die Forderung an ein konstantes Eigenpotential gestellt wird« mit einem an sich bekannten elektrischen Anschluß versehen ist und über eine an sich bekannte Meßeinrichtung genau definierte und gut reproduzierbare Potentialdifferenzen gemessen werden können.

Die Meßeinrichtung ist unter Betriebsbedingungen über ein an sich bekanntes Absperrsystem ein- und ausbaufähig gestaltet ·

Au sführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden.

In- Fig. 1 ist der Aufbau der Einrichtung zur Potentialbestimmung flüssigkeitsgefüllter Objekte im Längsschnitt, in horizontaler Einbaulage dargestellt.

Als MeßeleRtrode 1 wird eine handelsübliche Kalomelelektrode KE 10/16 oder"SE 10/16 verwendet.Diese befindet sich in einem Schutzrohr 2 von NW 15. Das Schutzrohr besteht aus PVC, kann aber auch aus einem metallischen Werkstoff z.B. Edelstahl bestehen.

a 236780 1

Die Länge des Schutzrohres 2 beträgt ca· 400 mm, wobei 40 mm die Wand um 180 nach außen umgebogen und somit als Doppelrohr in diesem Randbereich ausgebildet ist· Die Meßelektrode 1 ist durch Distanzscheiben 3, die aus Silicongummi gefertigt sind, im Schutzrohr 2 gelagert·

Das Schutzrohr 2 ist an seinem, in das korrosive Medium des Objektes ragenden Ende vorzugsweise mit Thioplast abgedichtet.

Diese Abdichtung 4 verhindert das Eindringen der korrosiven Flüssigkeit in das Schutzrohr 2.

Die Meßelektrode 1 ist an ihrem, in das mit korrosiver Flüssigkeit gefüllten Objekt ragenden Ende mit einem Kegelschliff stopf en 5 versehen·

Das Schutzrohr 2, welches die Meßelektrode 1 beinhaltet und sie vor mechanischer Beschädigung schützt, ist in einem nichtmetallischen Hüllrohr 6 angeordnet·

Das Hüllrohr 6 weist NW 25 und eine Länge von ca. 400 mm auf· Es besitzt an seinem, in die korrosive Flüssigkeit ragenden Ende nach oben gerichtete öffnungen 7, durch die die korrosive Flüssigkeit, d.h. der Elektrolyt in das Innere des Hüllrohres 6 eintritt. Die Füllung mit Elektrolyt geschieht dadurch selbsttätig. Der Elektrolyt benetzt damit den Kegelschliffstopfen 5, der zur Gewährleistung der Meßbereitsch'af t, dem Schaffen der elektrolytischen Brücke, nie trocken sein darf.

Die Meßelektrode 1 wird damit vor Austrocknung geschützt und ein ausreichendes Elektrolytreservoir geschaffen· Dieses ist notwendig bei Füllstandsschwankungen sowie beim Entleeren des Objektes. Eine Wiederinbetriebnahme mit sofortiger Meßbereitschaft ist dadurch möglich.

Das Hüllrohr verhindert auch ein direktes Anströmen des Kegelschliffstopfens· Damit wird die Diffussion der gesättigten Lösung der Meßelektrode in die korrosive Flüssigkeit, dem Elektrolyten, gemindert und eine längere Funktionsfähigkeit der Meßelektrode ist gewährleistet.

236780 1

Das Schutzrohr 2 und das Hüllrohr 6 sind mittels einer Flanschverbindung 8 an ihrem außerhalb des zu untersuchenden Objektes 9 befindlichen Ende miteinander über einen Bund 10 des Schutzrohres 2 und einem Bund 11 des Hüllrohres 6 und einer dazwischen befindlichen Flachdichtung 12 verbunden.

Beim Zusammenbau des Schutz- und des Hüllrohres kann durch kurzzeitiges Lockern einer Verschraubung 13 die eventuell bestehende Luftsäule zwischen Hüllrohr 6 und Schutzrohr 2 entfernt werden.

Eine Grundplatte 14 haltert das Hüllrohr 6 einschließlich des darin befindlichen Schutzrohres 2 mit der Meßelektrode 1 und stellt gleichzeitig mit einer Packungsdichtung. und einer Stopfbuchse 16 eine Flüssigkeitsdichtung gegenüber dem elektrischen Anschluß 17 her.

Die Grundplatte 14 ist mit der Flanschverbindung 8 verbunden. Eine weitere lösbare Verbindung besteht zu einem Keilschieber 18, der das Ein- und Ausbauen des Hüllrohres 6 einschließlich des Schutzrohres 2 und der Meßelektrode ermöglicht.

Der Einbau und die Entnahme erfolgt gemeinsam mit der Grundplatte 14.

Ein Stutzen 19 ist am zu untersuchenden Objekt 9 angeschweißt^,¹ idurch welchen das Hüllrohr 6 einschließlich seiner Einbauten in das Innere hineinragte Entsprechend der Länge des Stutzens 19 und des Keilschiebers 18 oder eines anderen Absperrorgans kann die Länge des Schutzrohres 2 und des Hüllrohres 6 verändert sein.

Auf dem Hüllrohr 6 ist ein verstellbarer Anschlagring 20 vorhanden. Er verhindert das vollständige Herausziehen des Hüllrohres, bevor der Schieber 18 geschlossen ist.

Mittels Gewindebolzen 21 wird die Meßelektrodenhalterung verschraubt· Ein Stopfen 22 verschließt das Schutzrohr 2 und schützt den elektrischen Anschluß 17 der Meßelektrode.

236780 1

Zum Schutz gegen Verschmutzung der Meßelektrodenhalterung ist eine Schutzkappe 23 vorhanden·

Die Erfindung ist zur Bestimmung des Korrosions- und Schutzpotentials von Objekten, wie Behälter, Apparate, Rohrleitungen usw., die mit Trink-, Brauch-, Kühlwasser, Industrie-, kommunalen und landwirtschaftlichen Abwässern gefüllt und damit der Korrosion ausgesetzt sind, geeignet*

Die Erfindung ist besonders in den Fällen einsetzbar, für die der katodische Schutz mit Fremdstromanode vorgesehen ist.

Als Vorteile der Erfindung sind der geringe apparative Aufwand zur Herstellung und ihr geringer Kostenaufwand anzusehen» Die Meßelektrode zeichnet sich des weiteren durch eine ständige Betriebsbereitschaft und lange Funktionsfähigkeit aus·

Der Ein- und Ausbau der Elektrode kann unter Betriebsbedingungen erfolgen, womit eine Störung des Betriebes des Objektes vermieden wird.

Claims (3)

1. Erfindungsanspruch

   1. Einrichtung zur Potentialbestimmung flüssigkeitsgefüllter Objekte, wie Behälter, Apparate und Rohrleitungen im korrosiven und korrosionsgeschützten Zustand, bestehend aus einer Meßelektrode, die von einem Schutzrohr umgeben ist und mit diesem über einen Stutzen teilweise in das Innere des flüssigkeitsgefüllten Objektes ragt und mittels Absperrorgan auswechselbar gestaltet ist, gekennzeichnet dadurch, daß die Meßelektrode (1) mit dem Schutzrohr (2) in einem nichtmetallischen Hüllrohr (6) angeordnet ist, wobei das Hüllrohr (6) an seinem in das Objekt (9) ragenden Ende verschlossen ist und öffnungen (7) derart angeordnet sind, daß das Auslaufen des Elektrolytes verhindert wird sowie das Hüllrohr (6) und das Schutzrohr (2) an ihren außerhalb des Objektes (9) befindlichen Enden flüssigkeitsdicht verschlossen sind.
2. 2. Einrichtung nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß das Hüllrohr (6) gemeinsam mit dem Schutzrohr (2) und der darin befindlichen Meßelektrode (l) in einer Grundplatte (14) unter Verwendung einer Packungsdichtung (15) und einer Stopfbuchse (16) gehaltert ist.
3. 3. Einrichtung nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Meßelektrode (1) an ihrem in das Objekt ragenden Ende mit einem Kegelschliffstopfen (5) versehen ist.

   Hierzu-!'»!Seite Zeichnung