Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Aktivhaltung und Reaktivierung von elektrochemischen Sensoren und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.The invention relates to a method for the active maintenance and reactivation of electrochemical sensors and to an apparatus for carrying out the method.
Elektrochemische amperometrische Sensoren für die Messung des Gehaltes an Chlor, Chlordioxid, Ozon, Peressigsäure, Wasserstoffperoxid, Sauerstoff, Brom, Chlorit und Ammoniak in Prozesswasser und anderen Flüssigkeiten sind bekannt. Bei diesen Flüssigkeiten kann es sich z.B. um Trinkwasser, Schwimmbadewasser, Kühlwasser, Wasser für Anlagen zur Umkehrosmose, Prozesswasser, Brauchwasser, Meerwasser oder Dialysewasser handeln.Electrochemical amperometric sensors for measuring the content of chlorine, chlorine dioxide, ozone, peracetic acid, hydrogen peroxide, oxygen, bromine, chlorite and ammonia in process water and other liquids are known. These liquids may be e.g. act for drinking water, swimming pool water, cooling water, water for reverse osmosis systems, process water, process water, seawater or dialysis water.
Die Sensoren für die genannten Stoffe können als Zwei- oder Drei-Elektrodenausführungen mit einer Arbeitselektrode aufgebaut sein. Ein weiteres Unterscheidungsmerkmal der Sensoren besteht für die Arbeitselektrode darin, die zu untersuchenden Flüssigkeiten können in direkten Kontakt mit der Arbeitselektrode treten oder die Arbeitselektrode wird durch eine Membran abgedeckt, die der Arbeitselektrode vorgelagert ist. Die zu untersuchenden Stoffe diffundieren durch die Membran und werden von dem Sensor messtechnisch ausgewertet.The sensors for the substances mentioned can be constructed as two- or three-electrode designs with a working electrode. Another distinguishing feature of the sensors is for the working electrode therein, the liquids to be tested can come into direct contact with the working electrode or the working electrode is covered by a membrane which is upstream of the working electrode. The substances to be examined diffuse through the membrane and are evaluated metrologically by the sensor.
Unabhängig davon, ob eine freie oder eine membranbedeckte Arbeitselektrode eingesetzt werden, kommt es früher oder später zu Betriebsstörungen des Sensors. Ursache dieser Störungen, die die Messungen nachteilig beeinflussen, sind Ablagerungen, Verschleimungen oder Biofilme auf der Arbeitselektrode oder der Membran der elektrochemischen Sensoren.Regardless of whether a free or membrane-covered working electrode is used, sooner or later malfunction of the sensor will occur. The cause of these disturbances, which adversely affect the measurements, are deposits, slurries or biofilms on the working electrode or membrane of the electrochemical sensors.
Es wurden bereits zahlreiche Lösungen vorgeschlagen, wie die Arbeitselektrode oder die Membran von Biofilm und anderen Ablagerungen befreit werden können. Zum Beispiel wurden Lösungen mit Ultraschall, mit UV-Licht, mit elektrischen Mitteln, mit mechanische Mittel, mit Ozon oder mit Elektrolyse-Zellen vorgeschlagen.Numerous solutions have been proposed on how to free the working electrode or membrane of biofilm and other deposits. For example, solutions have been proposed with ultrasound, with UV light, with electrical means, with mechanical means, with ozone or with electrolysis cells.
Bekannte Beispiele, die zur Reinigung, Desinfektion oder Reaktivierung der Membran oder der Arbeitselektrode eine Elektrolyse-Zelle verwenden, sind:
- Die US - Schrift 5 162 077 zeigt eine Vorrichtung mit einem elektrochemischen Sensor, der eine Membran aufweist, bei der mittels einer Elektrolyse-Zelle mit vorgelagerten Elektroden die Membran gereinigt wird. Die mit Spannung versorgten Elektroden der Elektrolyse-Zelle sind nahe der Membran des Sensors in dem Prozesswasser mit angeordnet.
Known examples which use an electrolysis cell to clean, disinfect or reactivate the membrane or the working electrode are: - The US script 5 162 077 shows a device with an electrochemical sensor having a membrane in which the membrane is cleaned by means of an electrolysis cell with upstream electrodes. The energized electrodes of the electrolysis cell are arranged near the diaphragm of the sensor in the process water.
Der DE 198 59 814 A1 ist eine Vorrichtung zu entnehmen, bei der Wasser mit einer Bypassleitung abgezweigt und zur Entkeimung einer Elektrolysezelle zugeführt wird.Of the DE 198 59 814 A1 is to take a device in which water is branched off with a bypass line and fed to the degermination of an electrolysis cell.
In der DE 103 52 480 A1 wird verunreinigtes Schlammwasser eines Schwimmbeckens einer Elektrolysezelle zugeführt, die Chlor erzeugt. Durch Umpolen der Spannung an den Elektroden der Elektrolysezelle werden die Elektroden zusätzlich gereinigt.In the DE 103 52 480 A1 contaminated sludge water from a swimming pool is fed to an electrolysis cell which generates chlorine. By reversing the voltage across the electrodes of the electrolysis cell, the electrodes are additionally cleaned.
Der EP 2 398 938 ist eine röhrenförmige Elektrolysezelle zu entnehmen, der über Zu- und Abflüsse längs des hülsenförmigen Gehäuses der Elektrolysezelle Prozesswasser zugeführt wird.Of the EP 2 398 938 is a tubular electrolytic cell refer to the process water is supplied via inflows and outflows along the sleeve-shaped housing of the electrolysis cell.
Aus der WO 88/07194 ist es bekannt, eine niederfrequente Wechselspannung an die Elektroden eines Sensors anzulegen, damit eine Elektrolyse eintritt, um die Elektroden von Verunreinigungen zu reinigen.From the WO 88/07194 It is known to apply a low-frequency alternating voltage to the electrodes of a sensor, so that an electrolysis occurs in order to clean the electrodes of impurities.
Aus der EP 2 605 007 ist gleichfalls ein Verfahren zum Reinigen von Elektrodenoberflächen bekannt, bei dem Gleichspannung an den Elektroden für bestimmte Zeitabschnitte umgepolt wird.From the EP 2 605 007 Likewise, a method for cleaning electrode surfaces is known in which DC voltage is reversed at the electrodes for certain periods of time.
Aus der DE 103 09 022 A1 ist ein Verfahren zum Reinigen der Oberfläche von Elektroden in einer Messzelle bekannt, die von einem Medium durchströmt wird. Es kann sich hierbei um Wasser handeln, dessen Chlorgehalt bestimmt werden soll. Durch Umschalten der Polung der Gleichspannung wird die Reinigung der Elektrodenoberfläche bewirkt.From the DE 103 09 022 A1 a method for cleaning the surface of electrodes in a measuring cell is known, which is flowed through by a medium. This may be water whose chlorine content is to be determined. By switching the polarity of the DC voltage, the cleaning of the electrode surface is effected.
Aus der DE 38 22 451 A1 ist ein System zum Reinigen einer Elektrode vom Bewuchs bekannt, bei dem eine hülsenförmige Membran mit einer Ringkammer auf die Elektrode aufgeschoben wird. Der Ringkammer wird ein toxisch wirkendes Mittel zugeführt, um die Elektrode von dem Bewuchs zu befreien.From the DE 38 22 451 A1 discloses a system for cleaning an electrode from the vegetation, in which a sleeve-shaped membrane is pushed with an annular chamber on the electrode. The ring chamber is supplied with a toxic agent to rid the electrode of the growth.
Aus der EP 0 212 038 ist eine Reinigungsvorrichtung für elektrochemische Sensoren bekannt, bei der eine ringförmige Hülse mit einem Elektrolyten auf den Kopf des Sensors zu Reinigungszwecken zeitweise aufgeschoben wird. Zusätzlich weist die Hülse eine Regenerier-Elektrode auf, die mit Stromimpulsen angesteuert wird.From the EP 0 212 038 For example, a cleaning device for electrochemical sensors is known in which an annular sleeve with an electrolyte is temporarily pushed onto the head of the sensor for cleaning purposes. In addition, the sleeve has a Regenerier electrode, which is driven by current pulses.
Bekannte Beispiele, die verschiedene Bauformen von Elektrolyse-Zellen zeigen, sind:
- Der DE 197 48 725 A1 ist eine Distanzscheibe zu entnehmen, die einen zu reinigenden Sensor trägt, der in einer Kammer angeordnet ist. Weiter ist in der Kammer ein Piezoschwinger mit Abstand zu dem Sensor angeordnet. Die Kammer weist Durchbrüche (3) auf, in der ein Fluid strömt, das mit Ultraschall in Schwingungen versetzt wird, die die Oberfläche des Sensors reinigen.
Known examples showing different types of electrolysis cells are: - Of the DE 197 48 725 A1 is to remove a spacer, which carries a sensor to be cleaned, which is arranged in a chamber. Furthermore, a piezoelectric oscillator is arranged at a distance from the sensor in the chamber. The chamber has breakthroughs ( 3 ), in which a fluid flows, which is vibrated with ultrasound, which clean the surface of the sensor.
Aus der DE 43 91 418 T1 ein stabförmiger Elektrolyseur koaxialer Bauform mit einer Außenelektrode und einer Innenelektrode bekannt (vgl. 2). Die Elektroden spannen einen Arbeitsraum auf. Zwischen den Elektroden ist eine hülsenförmige Keramikmembran angeordnet. Zum Durchfluss von Wasser, das mittels Chlor gereinigt werden soll, sind an den Enden des stabförmigen Elektrolyseurs Eintritts- und Austritts-Öffnungen vorgesehen. Zur Behandlung des Wassers wird Spannung an die Elektroden angelegt.From the DE 43 91 418 T1 a rod-shaped electrolyzer coaxial design with an outer electrode and an inner electrode known (see. 2 ). The electrodes span a working space. Between the electrodes, a sleeve-shaped ceramic membrane is arranged. For the flow of water to be cleaned by means of chlorine, inlet and outlet openings are provided at the ends of the rod-shaped electrolyzer. To treat the water, voltage is applied to the electrodes.
Der DE 10 2014 010 901 ist eine koaxiale Bauform einer Vorrichtung zum Abbau von Biofilmen bekannt. Zwischen den Elektroden ist ähnlich der DE 43 91 418 T1 ein poröses Diaphragma angeordnet. Als Ausgangswasser wird Natriumchlorid verwendet, das beim Anlegen von Spannung an den Elektroden in Chlordioxid hoher Konzentration umgewandelt wird.Of the DE 10 2014 010 901 is a coaxial design of a device for the degradation of biofilms known. Between the electrodes is similar to the DE 43 91 418 T1 arranged a porous diaphragm. The starting water used is sodium chloride, which is converted to high concentration chlorine dioxide when voltage is applied to the electrodes.
Aus der DE 10 2009 054 279 A1 ist ein System von Mess-Zellen bekannt, die nebeneinander angeordnet Chlordioxid und Chlorit in einer Flüssigkeit gleichzeitig messen können.From the DE 10 2009 054 279 A1 is a system of measuring cells that can measure juxtaposed chlorine dioxide and chlorite in a liquid simultaneously.
Aus der DE 10 2010 030 489 A1 ist ein Fluidsystem mit einer Fludikeinheit bekannt, die mehrere Zuleitungen und Kanäle aufweist, über die verschiedene Stoffe miteinander mischbar sind.From the DE 10 2010 030 489 A1 a fluid system with a Fludikeinheit is known, which has a plurality of supply lines and channels through which different substances are miscible with each other.
Aus der WO 2010/139398 A1 ist ein System zur Fließinjektion bekannt, das in Form von Distanzscheiben ein Dosiermodul mit einem Dosierkanal und ein Mischmodul mit einem Mischkanal aufweist.From the WO 2010/139398 A1 a system for flow injection is known, which has in the form of spacers a dosing with a dosing and a mixing module with a mixing channel.
Aus der WO 2005/045422 A1 ist ein elektrochemischer Sensor bekannt, der mit einer Membran ausgestattet ist, die über Strömungskanäle mit Flüssigkeiten anströmbar ist.From the WO 2005/045422 A1 an electrochemical sensor is known, which is equipped with a membrane which can be flown over flow channels with liquids.
Aus der DE 10 2012 112 457 ist ein Durchfluss-Messgerät bekannt, bei dem eine Hülse in einem Durchflusskanal eingesetzt ist, die Bohrungen aufweist, über die die zu vermessende Flüssigkeit einem Sensor zugeführt wird.From the DE 10 2012 112 457 a flow meter is known in which a sleeve is inserted in a flow channel having holes through which the liquid to be measured is fed to a sensor.
Bekannte Beispiele, die aufzeigen, wie Chlor und Chlordioxid herzustellen ist, werden nachfolgend beschrieben. Teilweise wird das im Wasser gelöste Chlor, verwendet, das in Form von freiem Chlor, gebundenen Chlor und auch an Cyanursäure gebundenem Chlor vorliegen kann.Known examples showing how to produce chlorine and chlorine dioxide are described below. Partially used is the chlorine dissolved in the water, which may be in the form of free chlorine, bound chlorine and also chlorine bound to cyanuric acid.
Der DE 34 30 610 A1 ist ein Verfahren zu entnehmen, bei der das zu entkeimende Wasser durch einen Durchflusskammer einer Zelle geführt wird (3), die plattenförmige Elektroden aufweist. Die Elektroden weisen einen Abstand von 0,3 bis 1mm auf und sind durch eine Membran voneinander getrennt. Eine Elektrode bildet eine Anode und die andere Elektrode bildet eine Kathode. Wird Spannung an die Elektroden angelegt, werden Keime in dem Wasser gemäß dem Prinzip der elektrolytischen Dissoziation durch freies Chlor abgetötet.Of the DE 34 30 610 A1 is a method in which the water to be sterilized is passed through a flow chamber of a cell ( 3 ), which has plate-shaped electrodes. The electrodes have a distance of 0.3 to 1 mm and are separated by a membrane. One electrode forms an anode and the other electrode forms a cathode. When voltage is applied to the electrodes, nuclei in the water are killed by free chlorine according to the principle of electrolytic dissociation.
Aus der DE 34 30 316 A1 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Entkeimung von Trinkwasser im zahnärztlichen Bereich mit einer Elektrolyse-Zelle bekannt, die eine Durchflusskammer in einem länglichen Gehäuse aufweist. In der Durchflusskammer sind plattenförmige Elektroden angeordnet, die im Abstand von 0,5 bis 2mm angeordnet sind. Nach dem Anlegen von Spannung wandelt die Elektrolyse-Zelle aufgrund elektrolytischer Reaktion das im Wasser vorhandenen Chlorid in freies Chlor und Hypochlorit um. Die Durchflusskammer weist an dem unteren und dem oberen Ende des Gehäuses einen Zufluss- und einen Abfluss-Kanal auf.From the DE 34 30 316 A1 For example, there is known a method and apparatus for sterilizing drinking water in the dental field with an electrolysis cell having a flow chamber in an elongated housing. In the flow chamber plate-shaped electrodes are arranged, which are arranged at a distance of 0.5 to 2mm. Upon application of voltage, the electrolytic cell converts the chloride present in the water into free chlorine and hypochlorite by electrolytic reaction. The flow chamber has an inflow and outflow channel at the bottom and top of the housing.
Der DE 10 2008 004 663 A1 ist zur Entkeimung eine Elektrolysezelle zu entnehmen, die zur elektrolytischen Erzeugung von Chlor Diamantelektroden verwendet.Of the DE 10 2008 004 663 A1 For sterilization, an electrolysis cell is to be taken which uses diamond electrodes for the electrolytic production of chlorine.
Aus der DE OS 2 412 394 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen von Chlordioxid bekannt, bei der eine wässerige Lösung von Natriumchlorid und Natriumchlorit einer Elektrolyse in einer Elektrolyse-Zelle unterzogen wird. Die Anode und die Kathode der Elektrolyse-Zelle sind durch ein poröses Diaphragma voneinander getrennt.From the DE OS 2 412 394 For example, a method and apparatus for producing chlorine dioxide is known in which an aqueous solution of sodium chloride and sodium chlorite is subjected to electrolysis in an electrolysis cell. The anode and the cathode of the electrolysis cell are separated by a porous diaphragm.
In der DE 10 2013 010 950 B4 wird eine Elektrolyse-Zelle mit einer Durchflussanode beschrieben, um Chlordioxid zu erzeugen.In the DE 10 2013 010 950 B4 For example, an electrolysis cell having a flow-through anode is described to produce chlorine dioxide.
Aus der DE 198 46 258 A1 ist es zur Herstellung von Chlordioxid bekannt, die Metallelektroden der Elektrolyse-Zelle mit Edelmetall zu beschichten. Bevorzug werden Eisen- und Titanelektroden verwendet.From the DE 198 46 258 A1 For the production of chlorine dioxide, it is known to coat the metal electrodes of the electrolysis cell with noble metal. Preferably, iron and titanium electrodes are used.
Für das erfindungsgemäße Verfahren wird von der US - Schrift 5 162 077 als am nächst kommenden Stand der Technik ausgegangen. In der US-Schrift wird der Membran eines Sensors eine Elektrolyse-Zelle im Prozesswasser vorgelagert. Für die Vorrichtung nach der Erfindung mit einer Distanzscheibe wird von der DE 10 2009 054 279 A1 des Anmelders ausgegangen, bei der zwei unterschiedliche Sensoren in einem Prozesswasser angeordnet sind.For the process according to the invention, US Pat. No. 5,162,077 is taken as the closest prior art. In the US patent, the membrane of a sensor is preceded by an electrolysis cell in the process water. For the device according to the invention with a spacer is of the DE 10 2009 054 279 A1 of the Applicant, in which two different sensors are arranged in a process water.
Obwohl - wie ausgeführt - zahlreiche Verfahren und Vorrichtungen bekannt sind, die über Elektrolyse-Zellen erzeugtes Chlor oder Chlordioxid zur Reinigung, Desinfektion und Reaktivierung von elektrochemischen Sensoren verwenden, sind die Einsatz- und Anwendungsgebiete begrenzt. Although, as stated, numerous methods and devices are known which use electrolysis cell-generated chlorine or chlorine dioxide for the purification, disinfection and reactivation of electrochemical sensors, the fields of use and applications are limited.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Aktivhaltung und Reaktivierung von elektrochemischen Sensoren mittels einer Elektrolyse-Zelle zu verbessern, und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens anzugeben, um die Einsatzmöglichkeiten bei unterschiedlichen elektrochemischen Sensoren zu erweitern.It is an object of the invention to improve a method for the active maintenance and reactivation of electrochemical sensors by means of an electrolysis cell, and to provide a device for carrying out the method in order to expand the possibilities of use in different electrochemical sensors.
Die Aufgabe der Erfindung wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 und des Anspruch 6 gelöst.The object of the invention is solved by the features of claim 1 and claim 6.
Da die erfindungsgemäße Elektrolyse-Zelle EZ gekapselt ist, lassen sich das Verfahren auf verschiedene Messzellen CS anwenden. Hierbei bilden die jeweilige Messzelle CS, die Durchflussarmatur und die gekapselte Elektrolyse-Zelle EZ eine erfinderische Baueinheit.Since the electrolysis cell EZ according to the invention is encapsulated, the method can be applied to different measuring cells CS. In this case, the respective measuring cell CS, the flow-through fitting and the encapsulated electrolysis cell EZ form an inventive structural unit.
Aufgrund des erfindungsgemäßen Verfahrens lassen sich Messzellen CS weit entfernt von einer Steuerungs- und Überwachungs-Einheit reinigen, desinfizieren und in ihrer Funktion überwachen.Due to the method according to the invention, measuring cells CS can be cleaned far away from a control and monitoring unit, disinfected and monitored in their function.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung lassen sich analytische Messungen, die ansonsten nur mit hohem Personalaufwand und Kosten durchführbar sind, wesentlich verbessern.By means of the method according to the invention and the device according to the invention, it is possible to substantially improve analytical measurements which otherwise can only be carried out with high personnel costs and costs.
Je nach Art des Elektrolyten in der Elektrolyse-Zelle lassen sich in vorteilhafter Weise Chlor oder Chlordioxid als Reinigungs- und Desinfektionsmittel am Kopf der Messzelle CS direkt vor Ort erzeugen. Das Reinigungs- und Desinfektionsmittel muss nicht mehr dem Messwasser zugeführt werden, was für sich einen hohen Installationsaufwand beinhaltet. Eine Vorratshaltung an Chemikalien zur Reinigung und Desinfektion ist aufgrund der Erfindung nicht mehr erforderlich. Die direkte Zufuhr eines bevorrateten Reinigungs- und Desinfektionsmittels in das Messwasser ist nach der Erfindung nicht mehr erforderlich, zumal die Wasserqualität des Messwassers unterschiedlich sein kann und zu Störungen führt.Depending on the type of electrolyte in the electrolysis cell, chlorine or chlorine dioxide can be produced directly on site as a cleaning and disinfecting agent at the head of the measuring cell CS. The cleaning and disinfecting agent no longer needs to be supplied to the sample water, which in itself involves a high installation effort. A stockpiling of chemicals for cleaning and disinfecting is no longer required due to the invention. The direct supply of a stored detergent and disinfectant in the sample water is no longer required according to the invention, especially since the water quality of the sample water may be different and leads to disturbances.
Die Menge an Reinigungs- und Desinfektionsmittel in Form von Chlor oder Chlordioxid diffundiert durch die Membran der Elektrolyse-Zelle EZ und gelangt durch das Messwasser als Transportmittel zu der elektrochemischen Messzelle CS, die von Biofilm und anderen Ablagerungen gereinigt werden soll. Aufgrund der Erfindung sind nur geringe Mengen an Chlor oder Chlordioxid erforderlich, wenn sich die Messzelle CS und die Elektrolyse-Zelle in einem kurzen Abstand gegenüberstehen. Um die Wirkung des Reinigungs- und Desinfektionsmittels zu erhöhen, ist es vorteilhaft den Durchfluss des Messwassers kurzfristig abzustoppen, weshalb lange Ausfallszeiten des Gesamtsystems nicht erforderlich sind.The amount of cleaning and disinfecting agent in the form of chlorine or chlorine dioxide diffuses through the membrane of the electrolysis cell EZ and passes through the sample water as a means of transport to the electrochemical cell CS, which is to be cleaned of biofilm and other deposits. Due to the invention, only small amounts of chlorine or chlorine dioxide are required when facing the measuring cell CS and the electrolysis cell in a short distance. In order to increase the effect of the cleaning and disinfecting agent, it is advantageous to stop the flow of the sample water in the short term, which is why long failure times of the entire system are not required.
Um den Abstand zwischen der Messzelle CS, die von Biofilm befreit werden soll, und der Elektrolyse-Zelle EZ, die Chlor oder Chlordioxid erzeugt, genauer einzuhalten, ist eine erfindungsgemäße Distanzscheibe vorgesehen. Die Distanzscheibe weist in vorteilhafter Weise Strömungskanäle auf, um das Reinigungs- und Desinfektionsmittel gezielter der Messzelle CS zuzuführen.In order to more accurately observe the distance between the measuring cell CS, which is to be freed from biofilm, and the electrolysis cell EZ, which generates chlorine or chlorine dioxide, a spacer according to the invention is provided. The spacer disk advantageously has flow channels in order to supply the cleaning and disinfecting agent more specifically to the measuring cell CS.
In vorteilhafter Weise kann durch das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung die diskontinuierliche Desinfektion der elektrochemischen Messzelle CS vorgenommen werden, die entsprechend ihrer Funktion ein Sensorsignal liefert, das bewertet werden kann. In vorteilhafter Weise kann so die Funktion der Messzelle CS langfristig sichergestellt werden, was Kosten und personellen Aufwand reduziert.Advantageously, the inventive method and the device according to the invention, the discontinuous disinfection of the electrochemical measuring cell CS are made, which provides a sensor signal according to their function, which can be evaluated. In an advantageous manner, the function of the measuring cell CS can thus be ensured in the long term, which reduces costs and personnel expenditure.
In vorteilhafter Weise weist die erfindungsgemäße Elektrolyse-Zelle EZ ein Stabform auf und kann die identische Bauform aufweisen, die die Messzelle CS besitzt. Auf diese Weise kann die Elektrolyse-Zelle EZ leicht in vorhandene Durchflussarmaturen eingesetzt werden. Erfindungsgemäß ist es auch möglich, der Messzelle CS eine erste Elektrolyse-Zelle EZ, die Chlor erzeugt, und eine zweite Elektrolyse-Zelle EZ, die Chlordioxid erzeugt, in einer Durchflussarmatur vorzulagern. Die Wirkung von Chlor und Chlordioxid auf Ablagerungen, Verschleimungen und Biofilme ist unterschiedlich. Durch diese vorteilhafte Anordnung von zwei verschiedenen Elektrolyse-Zellen EZ lassen sich unterschiedliche Reinigungs- und Desinfektionswirkungen erzielen.Advantageously, the electrolysis cell EZ according to the invention has a rod shape and can have the identical design, which has the measuring cell CS. In this way, the electrolytic cell EZ can be easily used in existing flow fittings. According to the invention, it is also possible for the measuring cell CS to pre-store a first electrolysis cell EZ, which generates chlorine, and a second electrolysis cell EZ, which generates chlorine dioxide, in a flow-through fitting. The effect of chlorine and chlorine dioxide on deposits, mucilage and biofilms varies. This advantageous arrangement of two different electrolysis cells EZ can achieve different cleaning and disinfecting effects.
Die Erfindung ist nicht auf die Erzeugung von Chlor und Chlordioxid durch die Elektrolyse-Zelle EZ beschränkt. Werden andere Elektrolyte verwendet, lassen sich bei Bedarf auch andere Reinigungs- und Desinfektionsmittel in einer gekapselten und membranbedeckten Zelle erzeugen, die der jeweiligen Messzelle CS vorgelagert wird.The invention is not limited to the production of chlorine and chlorine dioxide by the electrolysis cell EZ. If other electrolytes are used, other cleaning and disinfecting agents can also be produced in an encapsulated and membrane-covered cell, if necessary, which is preceded by the respective measuring cell CS.
Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Figuren beschrieben. Es zeigen:
- 1 eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einer bekannten elektrochemischen Mess-Zelle CS und einer Elektrolyse-Zelle EZ, die in einer Durchflussarmatur eingesetzt sind;
- 2 einen Längsschnitt durch eine weitere Ausführungsform der Durchflussarmatur in 1 mit einer Chlor-Messzelle und einer Elektrolyse-Zelle;
- 3 Steuerdiagramme zum Betreiben der Vorrichtung nach 1 und 2;
- 4 eine Distanzscheibe in einem Ausschnitt des Spaltbereichs zwischen der Chlor-Messzelle und der Elektrolyse-Zelle;
- 5 eine Draufsicht entlang der Schnittlinie CC in 3;
- 6 eine perspektivische Ansicht der Distanzscheibe aus 4;
- 7 eine Seitenansicht der Distanzscheibe entlang der Schnittlinie AA in 5;
- 8 eine Seitenansicht der Distanzscheibe entlang der Schnittlinie BB in 5;
- 9 eine erste Ausführungsform einer stabförmigen Elektrolyse-Zelle nach der Erfindung; und
- 10 eine zweite Ausführungsform einer stabförmigen Elektrolyse-Zelle.
The invention will be described with reference to the following figures. Show it: - 1 an embodiment of a device according to the invention with a known electrochemical measuring cell CS and an electrolysis cell EZ, which are used in a flow-through fitting;
- 2 a longitudinal section through a further embodiment of the flow-through valve in 1 with a chlorine measuring cell and an electrolysis cell;
- 3 Control diagrams for operating the device according to 1 and 2 ;
- 4 a spacer in a section of the gap region between the chlorine measuring cell and the electrolysis cell;
- 5 a plan view along the section line CC in 3 ;
- 6 a perspective view of the spacer 4 ;
- 7 a side view of the spacer along the section line AA in 5 ;
- 8th a side view of the spacer along the section line BB in 5 ;
- 9 a first embodiment of a rod-shaped electrolysis cell according to the invention; and
- 10 a second embodiment of a rod-shaped electrolysis cell.
1 zeigt eine längliche Durchflussarmatur 1, die sich in Richtung der Achse X erstreckt. Quer zu der Achse X erstreckt sich ein Strömungskanal S längs der Achse Y. Eine längliche elektrochemische Mess-Zelle (nachfolgend mit CS bezeichnet) ist in eine Bohrung 5 der Durchflussarmatur 1 eingesteckt, die sich in Richtung der Achse X erstreckt. 1 shows an elongated flow fitting 1 which extends in the direction of the axis X. Transversely to the axis X, a flow channel extends S along the axis Y. An elongated electrochemical measuring cell (below with CS designated) is in a bore 5 the flow valve 1 inserted, which extends in the direction of the axis X.
Wichtig ist, es können alle elektrochemischen Mess-Zellen zur Anwendung kommen, die zum Beispiel Chlor, Chlordioxid, Ozon, Peressigsäure, Wasserstoffperoxid, Sauerstoff, Brom, Chlorit und Ammoniak in einem Prozesswasser messen und überwachen. Bei der elektrochemischen Messzelle - in Zwei- oder Drei-Elektrodenausführung - kann es sich um einen amperometrischen Sensor mit und ohne vorgelagerter Membran handeln. Nachfolgend wird anstelle für alle elektrochemischen Sensoren beispielhaft eine Chlor-Messzelle CS beschrieben, die an der Stirnseite eine Membran 7 aufweist.It is important that all electrochemical measuring cells can be used, which measure and monitor, for example, chlorine, chlorine dioxide, ozone, peracetic acid, hydrogen peroxide, oxygen, bromine, chlorite and ammonia in a process water. The electrochemical measuring cell - in two- or three-electrode design - can be an amperometric sensor with and without an upstream membrane. In the following, a chlorine measuring cell will be used as an example instead of all electrochemical sensors CS described, on the front side a membrane 7 having.
Die Chlor-Messzelle CS ragt mit ihrer Stirnseite und der Membran 7 in den quer verlaufenden Strömungskanal S. Die Durchflussarmatur 1 weist zusätzlich eine Bohrung 6 auf, die sich gleichfalls in Richtung der Achse X erstreckt. In der Bohrung 6 ist eine Elektrolyse-Zelle EZ eingesteckt, die an ihrer Stirnseite eine Membran 8 aufweist. Die Chlor-Messzelle CS und die Elektrolyse-Messzelle EZ liegen auf der gedachten Achse X. Die Membran 8 der Elektrolyse-Zelle EZ ragt gleichfalls in den Strömungskanal S und steht der Membran 7 in einem Abstand „h“ gegenüber.The chlorine measuring cell CS protrudes with its front and the membrane 7 in the transverse flow channel S , The flow fitting 1 also has a hole 6 which also extends in the direction of the axis X. In the hole 6 is an electrolysis cell EZ plugged in, on its front side a membrane 8th having. The chlorine measuring cell CS and the electrolysis cell EZ lie on the imaginary axis X. The membrane 8th the electrolysis cell EZ also protrudes into the flow channel S and stands the membrane 7 at a distance "h" opposite.
Nachfolgend wird zur einfacheren Beschreibung der Funktionsweise und des Verfahrens angenommen, dass die Chlor-Messzelle CS auch Chlordioxid messen könnte. Soll Chlordioxid gemessen werden, ist eine andere Messzelle zu verwenden.In the following, it will be assumed that the chlorine measuring cell is used to simplify the description of the mode of operation and the method CS could also measure chlorine dioxide. If chlorine dioxide is to be measured, another measuring cell should be used.
Dem Strömungskanal S wird in 1 längs der Achse Y Prozesswasser zugeführt, das nachfolgend mit Messwasser M bezeichnet wird. Die Chlor-Messzelle CS dient der Messung des Chlorgehaltes in dem Messwasser M. Unter Messwasser M sind alle Flüssigkeiten und Prozesswasser zu verstehen, die mittels elektrochemischer Sensoren überwacht werden sollen. Eine wichtige Messgröße des Messwassers M ist das im Wasser gelöste Chlor, welches in Form von freiem Chlor, gebundenem Chlor und auch an Cyanursäure gebundenem Chlor vorliegen kann.The flow channel S is in 1 supplied along the axis Y process water, which subsequently with sample water M referred to as. The chlorine measuring cell CS serves to measure the chlorine content in the sample water M. Under sample water M are all liquids and process water to understand, which should be monitored by means of electrochemical sensors. An important measure of the sample water M is the dissolved chlorine in the water, which may be in the form of free chlorine, bound chlorine and also bound to cyanuric acid chlorine.
Die Elektrolyse-Zelle EZ dient der Erzeugung von Chlor oder Chlordioxid. Die Membran 8 der Elektrolyse-Zelle EZ kann aus Silikon, Teflon oder anderen geeigneten Materialien bestehen. Die Achse x bildet die Achse, in der die Messzellen CS und EZ in der Durchflussarmatur eingelagert sind. In 1 verläuft der Strömungskanal S längs der Achse Y und quer zu der Achse X. Das Messwasser M strömt in der Ausführungsform nach 1 in gerader Linie an beiden Membranen 7 und 8 vorbei.The electrolysis cell EZ is used to generate chlorine or chlorine dioxide. The membrane 8th the electrolysis cell EZ Can be made of silicone, Teflon or other suitable materials. The axis x forms the axis in which the measuring cells CS and EZ embedded in the flow-through fitting. In 1 runs the flow channel S along the axis Y and transverse to the axis X. The sample water M flows in the embodiment 1 in a straight line on both membranes 7 and 8th past.
In unerwünschter Weise können sich Ablagerungen, Schleim und Biofilme auf der Membran 7 ausbilden, die die Betriebsfunktion der Chlor-Messzelle CS bereits nach Tage oder Wochen erheblich stören. Das messtechnische Überwachen des Messwassers M mittels der Chlor-Messzelle CS kann aufgrund der Biofilme sogar zum vollständigen Ausfall der Chlor-Messzelle CS führen, die entweder reaktiviert oder ausgetauscht werden muss. Dies ist eine Betriebsstörung des Systems.In an undesirable manner, deposits, mucus and biofilms can accumulate on the membrane 7 train the operating function of the chlorine measuring cell CS Disturb significantly after days or weeks. The metrological monitoring of the sample water M by means of the chlorine measuring cell CS Due to the biofilms, this can even lead to the complete failure of the chlorine measuring cell CS lead either to be reactivated or replaced. This is a malfunction of the system.
Die Elektrolyse-Zelle EZ kommt vorzugsweise nur zeitweise zum Einsatz, wenn die Funktion der Chlor-Messzelle CS gestört ist oder reaktiviert werden muss. Hierzu erzeugt die Elektrolyse-Zelle EZ bei Bedarf Chlor oder Chlordioxid - die wie bekannt - eine hohe Reinigungs- und Desinfektionswirkung aufweisen. Die Elektrolyse-Zelle EZ dient der Aktivhaltung, der Reinigung, der Desinfektion, der Wiederherstellung der Funktionsweise und dem Test der Arbeitsweise der Chlor-Messzelle CS. Die Membran 8 selbst wird in vorteilhafter Weise durch das Chlor oder Chlordioxid gereinigt, das in der Elektrolyse-Zelle EZ erzeugt wurde.The electrolysis cell EZ is preferably used only temporarily when the function of the chlorine measuring cell CS is disturbed or needs to be reactivated. For this purpose, the electrolysis cell generates EZ If necessary, chlorine or chlorine dioxide - which as known - have a high cleaning and disinfecting effect. The electrolysis cell EZ is used for active maintenance, cleaning, disinfection, restoration of functioning and testing of the operation of the chlorine measuring cell CS , The membrane 8th itself is advantageously purified by the chlorine or chlorine dioxide present in the electrolysis cell EZ was generated.
Wesentlich ist, in der Elektrolyse-Zelle EZ befindet sich als Elektrolyt Salz, das Chlorid- oder Chlorit-Ionen enthält. Wird die Elektrolyse-Zelle mit Strom angesteuert, entsteht aus dem chloridhaltigen Salz innerhalb des Elektrolytraums (in 9 - mit Bezugszeichen 38 bezeichnet) Chlor.It is essential in the electrolysis cell EZ is an electrolyte salt that contains chloride or chlorite ions. If the electrolysis cell is energized, the chloride-containing salt within the electrolyte space (in 9 - with reference numerals 38 referred to) chlorine.
Wird chlorithaltiges oder chlorathaltiges Elektrolyt verwendet, entsteht Chlordioxid. Das so zeitweise in der Elektrolyse-Zelle EZ erzeugte Chlor oder Chlordioxid durchdringt die Membran 8 und dient der Reinigung der gegenüberliegenden Membran 7 der Chlor-Messzelle CS. If chlorite-containing or chlorate-containing electrolyte is used, chlorine dioxide is produced. That so temporarily in the electrolysis cell EZ generated chlorine or chlorine dioxide permeates the membrane 8th and serves to clean the opposite membrane 7 the chlorine measuring cell CS.
Bei Bedarf kann das Chlor auch innerhalb von bestimmten Zeitabschnitten impulsförmig erzeugt werden, um die Funktion der Chlor-Messzelle CS zu testen. Die Chlor-Messzelle CS detektiert das Chlor, sobald die Elektrolyse-Zelle EZ einen Chlor-Impuls erzeugt, der dann zu der Chlor-Messzelle CS diffundiert.If necessary, the chlorine can also be generated in pulses within certain time periods to the function of the chlorine measuring cell CS to test. The chlorine measuring cell CS Detects the chlorine as soon as the electrolysis cell EZ generates a chlorine pulse, which then goes to the chlorine measuring cell CS diffused.
Wird anstelle einer Chlor-Messzelle CS ein Chlordioxid-Sensor verwendet, kann dieser gleichfalls mit einem Chlordioxid-Impuls von der Elektrolyse-Zelle EZ getestet werden, die in diesem Fall Chlordioxid erzeugt. Die Vorrichtung bestehend aus Durchflussarmatur, der Elektrolyse-Zelle EZ und der Chlor-Messzelle CS dient somit der Aktivhaltung, der Reaktivierung, der Desinfektion und der Fernüberwachung des Betriebszustandes der Chlor-Messzelle CS oder eines anderen Sensors.Is used instead of a chlorine measuring cell CS Using a chlorine dioxide sensor, this can also be used with a chlorine dioxide pulse from the electrolysis cell EZ be tested, which generates chlorine dioxide in this case. The device consisting of flow-through fitting, the electrolysis cell EZ and the chlorine measuring cell CS thus serves the active maintenance, reactivation, disinfection and remote monitoring of the operating state of the chlorine measuring cell CS or another sensor.
In 1 ist eine vorteilhafte Ausführungsform dargestellt bei der die beiden Membranen 7 und 8 im Abstand „h“ im Strömungskanal S gegenüberliegend angeordnet sind. Damit das erzeugte Chlor oder Chlordioxid von der Membran 8 zu der Membran 7 durch das Messwasser M diffundieren kann, ist es zweckmäßig, den Durchfluss des Messwassers M kurzfristig zu stoppen. Auf diese Weise kommt das Messwasser M zum Stillstand und ruht zwischen den Membranen 7 und 8.In 1 an advantageous embodiment is shown in which the two membranes 7 and 8th at a distance "h" in the flow channel S are arranged opposite one another. So that the generated chlorine or chlorine dioxide from the membrane 8th to the membrane 7 through the sample water M it is expedient to control the flow of the measuring water M stop short term. This is how the sample water comes M to a standstill and rests between the membranes 7 and 8th ,
In anderen Ausführungsformen ist es möglich, dass die Chlor-Messzelle CS und die Elektrolyse-Zelle EZ oberhalb oder unterhalb der Achse Y parallel nebeneinander ausgerichtet angeordnet sind. Wird die Elektrolyse-Zelle EZ in Strömungsrichtung des Messwassers M in Richtung der Achse Y vor der Chlor-Messzelle CS angeordnet, ist sogar Dauerbetrieb möglich. Das von der Elektrolyse-Messzelle EZ erzeugte Chlor oder Chlordioxid wird so mit der Strömung des Messwassers M erfasst und zu der benachbarten Chlor-Messzelle CS transportiert. Auf diese Weise ist eine Reinigung der Membran 7 über einen längeren Zeitraum im Dauerbetrieb möglich, ohne dass der Durchfluss des Messwasser M abgestoppt werden muss.In other embodiments, it is possible that the chlorine measuring cell CS and the electrolysis cell EZ are arranged above or below the axis Y aligned parallel to each other. Will the electrolysis cell EZ in the flow direction of the sample water M in the direction of the Y axis in front of the chlorine measuring cell CS arranged, even continuous operation is possible. That of the electrolysis measuring cell EZ generated chlorine or chlorine dioxide is so with the flow of the sample water M and to the adjacent chlorine measuring cell CS transported. In this way is a cleaning of the membrane 7 over a longer period in continuous operation possible without the flow of the sample water M must be stopped.
Die vorgelagerte Elektrolyse-Zelle kann nahe oder weit entfernt von der Chlor-Messzelle CS angeordnet sind. Ist eine Elektrolyse-Zelle EZ weit entfernt von der Chlor-Messzelle CS in dem Rohrsystem, das das Messwasser M führt, ist es durch die Abgabe von Chlor- oder Chlordioxid-Impulsen per Fließinjektion möglich, die Durchflusseigenschaften des gesamten Rohrsystems aufgrund des zeitlichen Abstandes der Mess-Impulse zu überprüfen.The upstream electrolysis cell may be near or far away from the chlorine measuring cell CS are arranged. Is an electrolysis cell EZ far away from the chlorine measuring cell CS in the pipe system, which is the measuring water M By injecting chlorine or chlorine dioxide pulses via flow injection, it is possible to check the flow properties of the entire pipe system based on the time interval of the measuring impulses.
Vorteilhaft ist es, wenn zwei Vorrichtungen bestehend aus der Durchflussarmatur 1, der Elektrolyse-Zelle EZ und der Chlor-Messzelle CS am Anfang und am Ende des Rohrsystems angeordnet sind. Auf diese Weise können das Messwasser M, der Durchfluss, das gesamte Rohrsystem und die Chlor-Messzellen messtechnisch besser überwacht werden.It is advantageous if two devices consisting of the flow-through fitting 1 , the electrolysis cell EZ and the chlorine measuring cell CS are arranged at the beginning and at the end of the pipe system. In this way, the sample water can M , the flow, the entire piping system and the chlorine measuring cells are better monitored metrologically.
In einer weiteren Ausführungsform kann die Elektrolyse-Zelle EZ wie in 1 angeordnet, aber mit einem seitlichen Versatz zu der Chlor-Messzelle CS angeordnet sein. In diesem Fall würde die Elektrolyse-Zelle EZ auf einer ersten Achse X und die Chlor-Messzelle Y auf einer zweiten Achse X liegen, wobei beide Achsen X mit Abstand parallel zueinander verlaufen. Das von der Elektrolyse-Zelle EZ erzeugte Chlor oder Chlordioixd wird so mit dem Strom des Messwassers zu der Chlor-Messzelle CS geführt. Da der Abstand „h“ im Millimeter-Bereich liegt, kann die Reinigung der stömungstechnisch nachgeschalteten Chlor-Messzelle CS gleichfalls ohne Unterbrechung des Durchflusses des Messwassers M erfolgen.In a further embodiment, the electrolysis cell EZ as in 1 arranged but with a lateral offset to the chlorine measuring cell CS be arranged. In this case, the electrolysis cell would EZ lie on a first axis X and the chlorine measuring cell Y on a second axis X, wherein both axes X at a distance parallel to each other. That from the electrolysis cell EZ chlorine or chlordioixd produced becomes the chlorine measuring cell with the flow of the measuring water CS guided. Because the distance " H "Is in the millimeter range, the cleaning of the flow downstream chlorine measuring cell CS likewise without interruption of the flow of the sample water M respectively.
Wie in 1 ersichtlich, können die Chlor-Messzelle CS und die Elektrolyse-Zelle EZ in Richtung der Achse X unterschiedlich lang ausgebildet sein. Zusätzlich können die stabförmigen und runden Gehäuse der Zellen CS und EZ im Durchmesser unterschiedlich dick sein. Eine im Durchmesser dickere Elektrolyse-Zelle EZ ist angezeigt, wenn ein größeres Diffusionsfenster der Membran 8 erforderlich ist.As in 1 can be seen, the chlorine measuring cell CS and the electrolysis cell EZ be formed differently long in the direction of the axis X. In addition, the rod-shaped and round housing of the cells CS and EZ be differently thick in diameter. An in diameter thicker electrolysis cell EZ is indicated when a larger diffusion window of the membrane 8th is required.
In 1 ist eine gekapselte und membranbedeckte Elektrolyse-Zelle EZ in der Durchflussarmatur 1 dargestellt. In anderen Ausführungsformen können in der Durchflussarmatur 1 auch eine erste Elektrolyse-Zelle EZ1 und eine zweite Elektrolyse-Zelle EZ2 ausgebildet und der Messzelle CS vorgelagert sein. Hierbei erzeugt die erste Elektrolyse-Zelle EZ1 zum Beispiel Chlor und die zweite Elektrolyse-Zelle EZ2 Chordioxid. Beide nebeneinander liegenden Elektrolyse-Zellen EZ1 und EZ2 können zu unterschiedlichen Zeiten aktiviert werden, um unterschiedliche Wirkungen von Chlor und Chlordioxid auf Ablagerungen, Verschleimungen und Biofilme an der Messzelle CS auszugleichen.In 1 is an encapsulated and membrane-covered electrolysis cell EZ in the flow-through fitting 1 shown. In other embodiments, in the flow-through fitting 1 also a first electrolysis cell EZ 1 and a second electrolysis cell EZ 2 trained and the measuring cell CS be upstream. This produces the first electrolysis cell EZ 1 for example, chlorine and the second electrolysis cell EZ 2 Chlorine dioxide. Both adjacent electrolysis cells EZ 1 and EZ 2 can be activated at different times to different effects of chlorine and chlorine dioxide on deposits, mucilage and biofilms on the measuring cell CS compensate.
In 2 wird die Arbeitsweise der Vorrichtung bzw. des Mess-Systems wieder am Beispiel einer Chlor-Messzelle CS beschrieben, obwohl auch andere elektrochemische Sensoren in die Bohrung 5 der Durchflussarmatur 1 einsteckbar sind. In 2 unterscheiden sich die stabförmige Chlor-Messzelle CS und die stabförmige Elektrolyse-Zelle EZ in ihren Durchmessern nicht. Jedoch kann die die Elektrolyse-Zelle EZ auch hier anders als dargestellt eine andere Länge als die Chlor-Messzelle CS aufweisen.In 2 the operation of the device or the measuring system is again using the example of a chlorine measuring cell CS although there are other electrochemical sensors in the bore 5 the flow valve 1 are pluggable. In 2 differ the rod-shaped chlorine measuring cell CS and the rod-shaped electrolysis cell EZ not in their diameters. However, the Electrolysis cell EZ also here differently than shown a different length than the chlorine measuring cell CS respectively.
Wie in 1 sind die stabförmige Chlor-Messzelle CS und die Elektrolyse-Zelle EZ, die auf der gedachten Achse X angeordnet sind, in 2 zur Durchführung des Verfahrens mit ihren Stirnseiten in einem Abstand „h“ einander gegenüberstehend angeordnet. Die Zellen CS und EZ sind in Bohrungen 5 und 6 in dem Gehäuse der Durchflussarmatur 1 eingesetzt. Um den Abstand „h“ bei Bedarf zu variieren, sind Stellringe 9, 10 vorgesehen. Auf diese Weise lässt sich die Ansprechempfindlichkeit der Chlor-Messzelle CS aufgrund unterschiedlicher Abstände „h“ variieren. Entsprechende Dichtungen sind zur besseren Übersichtlichkeit nicht dargestellt.As in 1 are the rod-shaped chlorine measuring cell CS and the electrolysis cell EZ, which are arranged on the imaginary axis X, in 2 to carry out the process with their faces at a distance " H "Arranged opposite each other. The cells CS and EZ are in drilling 5 and 6 in the housing of the flow-through fitting 1 used. To the distance " H "To vary if necessary, are collars 9 . 10 intended. In this way, the responsiveness of the chlorine measuring cell can be CS due to different distances " H " vary. Corresponding seals are not shown for clarity.
Abweichend von 1 erfolgt die Zufuhr des Messwassers M nicht über den Strömungskanal S, der in 2 verschlossen ist (Verschluss nicht dargestellt). Das Gehäuse der Durchflussarmatur 1 spannt einen Hohlraum 2 auf, in dem über ein Rohr 3 Messwasser M einströmen kann, das über ein Rohr 11 wieder abströmt. In 2 sind Stellschrauben 19a und 19b nur vereinfacht dargestellt. Die Stellschraube 19a dient der Regulierung der Durchflussmenge des Messwassers M, das über ein Rohr 3 zugeführt wird. Die Stellschraube 19b dient der Probenentnahme über ein Rohr 17. Bezogen auf die Achse Y wird der Hohlraum 2, der eine Durchflusskammer bildet, in einen oberen Strömungsraum OR und einen unteren Strömungsraum UR unterteilt.Deviating from 1 the supply of the sample water takes place M not over the flow channel S who in 2 is closed (closure not shown). The housing of the flow fitting 1 spans a cavity 2 in which over a pipe 3 measuring water M that can flow in through a pipe 11 flows out again. In 2 are adjusting screws 19a and 19b only shown in simplified form. The adjusting screw 19a serves to regulate the flow rate of the sample water M that over a pipe 3 is supplied. The adjusting screw 19b is used for sampling via a tube 17 , Relative to the axis Y, the cavity 2 , which forms a flow chamber, into an upper flow space OR and a lower flow space UR divided.
3 zeigt ein Steuerdiagramm um eine Betriebsstörung zu beseitigen und die Reinigung der Membran 7 bzw. der Elektroden durchzuführen. Die Elektrolyse-Zelle EZ ist über eine elektrische Leitung 18 mit einer Steuerung 12, z.B. einer speicherprogrammierbaren Steuerung (SPS) verbunden. Weiter ist die Steuerung 12 über eine elektrische Leitung 20 mit einem Ventil 4 verbunden. Zusätzlich ist die Steuerung 12 mit einer Tastatur 13 verbunden, um zeitliche Steuerbefehle einzugeben. 3 shows a control diagram to eliminate a malfunction and the cleaning of the membrane 7 or the electrodes. The electrolysis cell EZ is via an electrical line 18 with a controller 12 , eg a programmable logic controller (PLC). Next is the controller 12 via an electrical line 20 with a valve 4 connected. In addition, the controller 12 with a keyboard 13 connected to enter timing commands.
In 3 sind die digitalen Schaltzustände „0“ (entspricht Null) und „1“ (entspricht eingeschaltet) des Messwassers M, der Elektrolyse „E“ und des Ventils 4 durch die Buchstaben „M“, „E“ und „V“ dargestellt. Die von der Elektrolyse-Zelle EZ erzeugte Menge an Desinfektions- oder Reinigungsmittel (Chlor oder Chlordioxid) ist in 3 mit „DR“ bezeichnet und wird von der Chlor-Messzelle CS in eine Spannung U im Millivolt-Bereich (mV) umgewandelt.In 3 are the digital switching states "0" (corresponds to zero) and "1" (corresponds to switched on) of the sample water M , the electrolysis " e "And the valve 4 through the letters " M "," e " and " V "Presented. The from the electrolysis cell EZ amount of disinfectant or cleaning agent (chlorine or chlorine dioxide) generated is in 3 With " DR "And is from the chlorine measuring cell CS in a tension U converted in the millivolt range (mV).
Um einen Reinigungs- und Desinfektionsvorgang durchzuführen, wird die Elektrolyse-Zelle EZ bei weiterhin strömenden Messwasser M zum Zeitpunkt t1 über die Steuerung 12 (Leitung 18) eingeschaltet. Die Vorlaufzeit zwischen Zeitpunkt t1 und t2 ist erforderlich, damit sich das Chlor oder Chlordioxid in der Elektrolyse-Zell EZ aufbauen kann. Zum Zeitpunkt t2 wird das Ventil 4 angesteuert (Diagramm V), weshalb gleichzeitig der Zufluss des Messwassers M in den Hohlraum 2 unterbrochen wird. Da inzwischen genügend Chlor oder Chlordioxid von der Elektrolyse-Zelle EZ erzeugt wurde und das Messwasser M vor den Membranen 7 und 8 (Diagramm M) ruht, kann das Chlor oder Chlordioxid durch die Membran 8 diffundieren und in der Zeitspanne t2 bis t4 den Reinigungs- und Desinfektionsvorgang der Membran 7 der Chlor-Messzelle CS durchführen. Somit wird ein Wegströmen des Messwasser M in der Zeitspanne t2 bis t4 verhindert.To perform a cleaning and disinfecting process, the electrolysis cell EZ at still flowing sample water M at time t1 via the controller 12 (Management 18 ) switched on. The lead time between time t1 and t2 is required to allow the chlorine or chlorine dioxide in the electrolysis cell EZ can build up. At time t2, the valve 4 triggered (diagram V), which is why the inflow of the sample water M in the cavity 2 is interrupted. Since there is enough chlorine or chlorine dioxide from the electrolysis cell EZ was generated and the sample water M in front of the membranes 7 and 8th (Diagram M ), the chlorine or chlorine dioxide can pass through the membrane 8th diffuse and in the period t2 to t4 the cleaning and disinfection process of the membrane 7 the chlorine measuring cell CS carry out. Thus, a flow of the measuring water M prevented in the period t2 to t4.
Ab dem Zeitpunkt t3 detektiert die Chlor-Messzelle CS das von der Elektrolyse-Zelle EZ erzeugte Desinfektionsmittel (Chlor oder Chlordioxid). Die erzeugte Menge des Reinigungs- und Desinfektionsmittel DR baut sich ab dem Zeitpunkt t3 auf und wird von der Chlor-Messzelle CS in eine Spannung U umgewandelt. Die Spannung U wird über eine elektrische Leitung 15 an eine Anzeige 14 oder ein Auswertegerät weitergeleitet. Zum Zeitpunkt t4 werden das Ventil 4 und die Elektrolyse-Zelle EZ wieder ausgeschaltet, weshalb der reguläre Strom des Messwassers M bei gereinigter Membran 7 wieder zu fließen beginnt. Auf diese Weise wird der gestörte Betriebszustand der Chlor-Messzelle CS beseitigt und die Funktion wieder hergestellt.From time t3 the chlorine measuring cell is detected CS that from the electrolysis cell EZ generated disinfectants (chlorine or chlorine dioxide). The amount of detergent and disinfectant produced DR builds up from the time t3 and is from the chlorine measuring cell CS in a tension U converted. The voltage U is via an electrical line 15 to an ad 14 or an evaluation device forwarded. At time t4, the valve 4 and the electrolysis cell EZ switched off again, which is why the regular stream of sample water M with purified membrane 7 begins to flow again. In this way, the disturbed operating state of the chlorine measuring cell CS eliminated and the function restored.
Gleichzeitig wird die Funktion der Elektrolyse-Zelle EZ über eine elektrische Leitung 16 an ein Auswertegerät, wie zum Beispiel die Anzeige 14 übermittelt. Auf diese Weise ist der Test, die Überwachung, die Reinigung und die Desinfektion der Chlor-Messzelle CS in vorteilhafter Weise möglich. Auch wenn die Chlor-Messzelle CS weit entfernt von der Steuerung 12 und der Anzeige 14 oder einem Auswertegerät angeordnet ist, sind kurze Elektrolyse-Impulsen durchführbar, um die Arbeitsweise der Chlor-Messzelle zu überprüfen. Auf diese Weise ist es sogar möglich, die Chlor-Messzelle CS neu zu kalibrieren, wenn ihre Empfindlichkeit nachlässt. Zum Betrieb der Elektrolyse-Zelle EZ ist nur eine Stromdichte von 0,6 µA/mm2 bis 1,05 µA/mm2 bezogen auf eine wirksame Anodenfläche von 2,54 mm2 der Anode 36 (vgl. 9) erforderlich.At the same time, the function of the electrolysis cell EZ via an electrical line 16 to an evaluation device, such as the display 14 transmitted. This is the test, monitoring, cleaning and disinfection of the chlorine measuring cell CS in an advantageous manner possible. Even if the chlorine measuring cell CS far from the controller 12 and the ad 14 or an evaluation device, short electrolysis pulses are feasible to check the operation of the chlorine measuring cell. In this way it is even possible to use the chlorine measuring cell CS recalibrate if its sensitivity wears off. For operation of the electrolysis cell EZ is only a current density of 0.6 uA / mm 2 to 1.05 uA / mm 2 based on an effective anode area of 2.54 mm 2 of the anode 36 (see. 9 ) required.
Abweichend von der Vorrichtung nach 2 können neben den Rohren 3 und 17 ein weiteres Rohr zum Zuführen von Testwasser und ein weiteres Steuerventil vorgesehen sein. Das Ventil 4 wird angesteuert um die Zufuhr des Prozesswassers zu unterbrechen. Hierbei besteht das Testwasser aus chlorfreiem Trinkwasser, das über eine Kreiselpumpe zugeführt wird, um die gesamte Durchflussarmatur 1 von dem Prozesswasser zu reinigen, das im regulären Betrieb mit einem elektrochemischen Sensor überwacht wird. Sobald das Prozesswasser durch das Trinkwasser in der Durchflussarmatur 1 ersetzt wurde, wird die Kreiselpumpe ausgeschaltet. Somit steht chlorfreies Trinkwasser in dem Spalt „h“. Anschließend wird die Elektrolyse-Zelle EZ wie zuvor beschrieben aktiviert und die Funktion des elektrochemischen Sensors kann mit Hilfe des chlorfreien Trinkwassers exakter getestet und kalibriert werden als mit dem Prozesswasser. Beispielsweise lassen sich mehrere Ansteuer-Impulse verwenden, um die Elektrolyse impulsförmig mit zeitlichen Abständen in Gang zu setzen. Anhand des chlorfreien Testwassers detektiert die Chlor-Messzelle CS Spannungs-Impulse. Eine entfernt angeordnete Chlor-Messzelle CS muss daher von keiner Serviceperson vor Ort überprüft werden. Die Funktionsweise der Chlor-Messzelle CS kann somit von einer Schaltzentrale aus überprüft werden, die räumlich weit entfernt liegt. Erst wenn die Chlor-Messzelle CS sich nicht mehr reinigen, desinfizieren und neu kalibrieren lässt, muss diese von einer Serviceperson ausgetauscht werden. Aufwendige Fahrten einer Serviceperson werden so vermieden.Deviating from the device according to 2 can next to the pipes 3 and 17 a further tube for supplying test water and a further control valve may be provided. The valve 4 is controlled to interrupt the supply of process water. Here, the test water consists of chlorine-free drinking water, which is supplied via a centrifugal pump to the entire flow fitting 1 from the process water monitored in regular operation with an electrochemical sensor. Once the process water through the drinking water in the flow valve 1 replaced was, the centrifugal pump is turned off. Thus, chlorine-free drinking water is in the gap " H ". Subsequently, the electrolysis cell EZ activated as described above and the function of the electrochemical sensor can be accurately tested and calibrated using the chlorine-free drinking water than with the process water. For example, multiple drive pulses can be used to initiate the electrolysis in a pulsed manner with time intervals. Based on the chlorine-free test water, the chlorine measuring cell detects CS Voltage pulses. A remotely located chlorine measuring cell CS therefore, no on-site service person needs to check. The functioning of the chlorine measuring cell CS can thus be checked by a control center, which is located far away. Only when the chlorine measuring cell CS can no longer be cleaned, disinfected and recalibrated, this must be replaced by a service person. Elaborate trips of a service person are thus avoided.
In 2 wurde ein geeigneter Abstand „h“ zwischen der Chlor-Messzelle CS und der Elektrolyse-Zell EZ durch axiales Verschieben längs der Achse X mittels der Stellringe 9, 10 eingestellt. Der Abstand „h“ kann im Bereich von 0,1 bis 10mm liegen. Um möglichst geringe Abstände „h“ kleiner als 2mm verwenden zu können, ist es vorteilhaft eine Distanzscheibe 21 vorzusehen, die in den Zwischenraum zwischen den Stirnseiten der Chlor-Messzelle CS und der Elektrolyse-Zelle EZ eingelagert wird.In 2 was a suitable distance "h" between the chlorine measuring cell CS and the electrolysis cell EZ by axial displacement along the axis X by means of the collars 9 . 10 set. The distance "h" can be in the range of 0.1 to 10 mm. In order to use the smallest possible distances "h" smaller than 2mm, it is advantageous a spacer 21 provide in the space between the end faces of the chlorine measuring cell CS and the electrolysis cell EZ is stored.
4 zeigt die Distanzscheibe 21 in einem Längsschnitt entlang der Achse X. 5 zeigt eine Draufsicht der Distanzscheibe 21 entlang der Schnittlinie CC aus 4. Die Kanäle 22 und 23 erstrecken sich mindestens bis zu dem Durchbruch 24. Um einen größeren Diffusionsraum zu bilden, können sich die Kanäle 22 und 23 in Richtung der Achse Y über den Durchbruch 24 hinaus erstrecken, wie in 4 für den oberen Kanal 23 durch die Kanallänge w angedeutet ist. Der Kanal 23 weist eine Kanallänge w von vorzugsweise 20 bis 21 mm auf. 4 shows the spacer 21 in a longitudinal section along the axis X. 5 shows a plan view of the spacer 21 along the cutting line CC out 4 , The channels 22 and 23 extend at least until the breakthrough 24 , To form a larger diffusion space, the channels can 22 and 23 in the direction of the Y axis over the breakthrough 24 extend as in 4 for the upper channel 23 is indicated by the channel length w. The channel 23 has a channel length w of preferably 20 to 21 mm.
In 4 und 5 ist die Distanzscheibe 21 als Einzelteil ausgebildet, das entsprechend angepasst in die Durchflussarmatur 1 einsetzt wird. In anderen Ausführungsformen kann die Distanzscheibe 21 zusammen mit der Durchflussarmatur 1 als einstückiges Spritzteil gefertigt sein. Ebenso kann die Distanzscheibe 21 an dem Kopfteil der Chlor-Messzelle CS oder der Elektrolyse-Zelle EZ befestigt sein. Das Kopfteil und die Distanzscheibe 21 können zum Beispiel miteinander verschraubt oder verklebt sein. Auf diese Weise lässt sich die Distanzscheibe 21 zusammen mit der Chlor-Messzelle CS oder der Elektrolyse-Zelle EZ aus der Durchflussarmatur 1 ziehen.In 4 and 5 is the spacer 21 designed as a single part, which is adapted accordingly in the flow valve 1 is used. In other embodiments, the spacer may 21 together with the flow valve 1 be made as a one-piece molded part. Likewise, the spacer can 21 at the head of the chlorine measuring cell CS or the electrolysis cell EZ be attached. The headboard and the spacer 21 For example, they can be bolted or glued together. In this way, the spacer can be 21 together with the chlorine measuring cell CS or the electrolysis cell EZ from the flow-through fitting 1 pull.
Die Distanzscheibe 21 weist eine umlaufende Ringnut 26 auf, in der ein Dichtring 25 eingesetzt ist, der sich an der inneren Wandung der Durchflussarmatur 1 abstützt. Der Dichtring 25 und die Distanzscheibe 21 unterteilen den Hohlraum 2 in einen oberen Strömungsraum OR für die Chlor-Messzelle CS und in einen unteren Strömungsraum UR für die Elektrolyse-Zelle EZ.The spacer 21 has a circumferential annular groove 26 on, in which a sealing ring 25 is inserted, located on the inner wall of the flow fitting 1 supported. The sealing ring 25 and the spacer 21 divide the cavity 2 in an upper flow space OR for the chlorine measuring cell CS and in a lower flow space UR for the electrolysis cell EZ.
Damit das Messwasser M von dem unteren Strömungsraum UR in Richtung der Achse X in den oberen Strömungsraum OR fließen kann, ist ein vorzugsweise kreisförmiger Durchbruch 24 vorgesehen, der im Bereich der Membranen 7 und 8 angeordnet ist. Die Distanzscheibe 21 weist tellerförmige Vertiefungen 27 und 28 mit planen Auflageflächen 30 und 31 (vgl. 6, 7 und 8) auf. Die Chlor-Messzelle CS stützt sich unter Abdichtung des oberen Strömungsraums OR auf der Auflagefläche 30 ab. Die Elektrolyse-Zelle EZ stützt sich den unteren Strömungsraum UR abdichtend auf der Auflagefläche 31 ab (vgl. 7 und 6).So the measuring water M from the lower flow space UR in the direction of the axis X in the upper flow space OR flow is a preferably circular breakthrough 24 provided in the area of the membranes 7 and 8th is arranged. The spacer 21 has plate-shaped depressions 27 and 28 with flat bearing surfaces 30 and 31 (see. 6 . 7 and 8th ) on. The chlorine measuring cell CS is supported by sealing the upper flow space OR on the support surface 30 from. The electrolysis cell EZ supports the lower flow space UR sealing on the support surface 31 from (cf. 7 and 6 ).
Damit das Messwasser M von dem unteren Strömungsraum UR über den Durchbruch 24 zu dem oberen Strömungsraum OR fließen kann, sind radiale Kanäle 22 und 23 vorgesehen, wobei in 4 der das Messwasser M zuführende Kanal 22 zur Unterstützung einer besseren Anströmung eine bogenförmige Rundung 29 aufweist. Dem gegenüber ist der Kanal 23, über den das Messwasser M aus dem Durchbruch 24 abströmt, kantig ausgebildet. Wird die Durchströmung des Messwassers M zum Zeitpunkt t2 (vgl. 3) unterbrochen, bildet der Durchbruch 24 einen Diffusionsraum für das Chlor oder Chlordioxid, das von der Elektrolyse-Zelle EZ erzeugt durch die Membran 8 diffundieren kann.So the measuring water M from the lower flow space UR about the breakthrough 24 to the upper flow space OR can flow are radial channels 22 and 23 provided, in 4 the measuring water M feeding channel 22 to support a better flow an arcuate curve 29 having. Opposite is the canal 23 , over which the measuring water M from the breakthrough 24 flows out, edged. Is the flow through the sample water M at time t2 (cf. 3 ) breaks, forms the breakthrough 24 a diffusion space for the chlorine or chlorine dioxide from the electrolysis cell EZ generated by the membrane 8th can diffuse.
Aufgrund dieser zeitweisen Vorratshaltung des Chlors oder Chlordioxids in dem Durchbruch 24 kann die Reinigung und Desinfektion der Membran 7 der Chlor-Messzelle CS in dem Zeitraum t2 bis t4 vorgenommen werden. In vorteilhafter Weise können auch Chlor oder Chlordioxid impulsförmig in den Durchbruch 24 diffundieren beziehungsweise eingelagert werden, um die Arbeitsweise der Chlor-Messzelle CS zu testen. Wesentlich ist, dass Biofilme auf der Membran 7 beseitigt werden. Sollte sich ein Biofilm auf der Membran 8 der Elektrolyse-Zelle EZ ausbilden, ergibt sich der Vorteil, die Membran 8 wird durch das Chlor oder Chlordioxid mit beseitigt, das durch die Membran 8 diffundiert. In vorteilhafter Weise weist die Elektrolyse-Zelle EZ einen Selbstreinigungseffekt auf.Because of this temporary stockpiling of chlorine or chlorine dioxide in the breakthrough 24 can clean and disinfect the membrane 7 the chlorine measuring cell CS be made in the period t2 to t4. In an advantageous manner, chlorine or chlorine dioxide can also be pulsed into the breakthrough 24 diffuse or be stored to the operation of the chlorine measuring cell CS to test. It is essential that biofilms on the membrane 7 be eliminated. Should be a biofilm on the membrane 8th the electrolysis cell EZ form, there is the advantage of the membrane 8th is eliminated by the chlorine or chlorine dioxide that passes through the membrane 8th diffused. Advantageously, the electrolysis cell EZ has a self-cleaning effect.
6 zeigt eine perspektivische Ansicht der Distanzscheibe 21. Der 7 ist eine Seitenansicht der Distanzscheibe 21 entlang der Schnittlinie AA in 5 in Richtung der Achse Y zu entnehmen. Weiter zeigt 8 eine Seitenansicht der Distanzscheibe 21 entlang der Schnittlinie BB in 6 in Richtung der Achse Z. Die Distanzscheibe 21 nach den 6, 7 und 8 ist symmetrisch ausgebildet. Während sich die Kanäle 22 und 23 in 5 nur bis zu dem Durchbruch 24 erstrecken, erstrecken sich die Kanäle 22 und 23 in den 6, 7 und 8 in Richtung der Achse Y bis zu dem Durchmesser, den die planen Auflageflächen 30, 31 aufweisen. Auf diese Weise wird ein größerer Diffusionsraum für das zeitweise erzeugte Chlor oder Chlordioxid geschaffen, der in 4 und 5 aus dem Volumen besteht, das der Durchmesser des Durchbruchs 24 zusammen mit dem Abstand „h“ aufspannt. 6 shows a perspective view of the spacer 21 , Of the 7 is a side view of the spacer 21 along the cutting line AA in 5 in the direction of the Y axis. Next shows 8th a side view of the spacer 21 along the cutting line BB in 6 in the direction of the Z axis. The spacer 21 after the 6 . 7 and 8th is symmetrical. While the channels are 22 and 23 in 5 only until the breakthrough 24 extend, the channels extend 22 and 23 in the 6 . 7 and 8th in the direction of the axis Y to the diameter of the plane bearing surfaces 30 . 31 respectively. In this way, a larger diffusion space for the temporarily generated chlorine or chlorine dioxide is created, which in 4 and 5 consists of the volume that the diameter of the aperture 24 spanned together with the distance "h".
Da die Distanzscheibe 21 eine runde Form aufweist, ist ein Einschieben in vorhandene Durchflussarmaturen 1 möglich, die mit der Reinigungs- und Desinfektions-Vorrichtung nachrüstbar sind. Die tellerförmigen Vertiefungen 27, 28 weisen einen konischen Trichter auf, der im Winkel α an die Kopfseite der Chlor-Messzelle CS und der Elektrolyse-Zelle EZ angepasst ist. Der Abstand h entspricht der Dicke des Materials zwischen den planen Auflageflächen 30, 31. Die Distanzscheibe 21 besteht aus Kunststoff und vorzugsweise aus PVC, PEEK, ABS oder PMMA. Ebenso kann die Distanzscheibe 21 aus Keramik bestehen. Weiter kann die Distanzscheibe 21 aus Glas bestehen, das durchsichtig und/oder eingefärbt ist.Because the spacer 21 has a round shape, is an insertion into existing flow fittings 1 possible, which can be retrofitted with the cleaning and disinfecting device. The plate-shaped depressions 27 . 28 have a conical funnel at an angle α to the head of the chlorine measuring cell CS and the electrolysis cell EZ is adjusted. The distance H corresponds to the thickness of the material between the flat bearing surfaces 30 . 31 , The spacer 21 is made of plastic and preferably made of PVC, PEEK, ABS or PMMA. Likewise, the spacer can 21 made of ceramic. Next, the spacer can 21 Made of glass, which is transparent and / or colored.
Da die Durchflussarmatur 1 selbst durchsichtig ist, lässt sich kontrollieren, ob sich störende Fremdkörper in dem Durchbruch 24 angesammelt haben. Je nach Anwendungsfall kann die Durchflussarmatur 1 auch undurchsichtig sein, um einen Lichteinfall zu verhindern. Gerade bei Lichteinfall kann es verstärkt zu Biofilmen kommen. Die durchsichtige Durchflussarmatur 1 kann mit einem undurchsichtigen Schutzelement (nicht dargestellt) versehen sein, das abnehmbar oder wegschwenkbar ist.Because the flow valve 1 Even if it is transparent, you can check if there are any disturbing foreign objects in the breakthrough 24 have accumulated. Depending on the application, the flow valve 1 also be opaque to prevent light from entering. Especially with light incidence it can come to biofilms intensified. The transparent flow-through fitting 1 may be provided with an opaque protective element (not shown) which is removable or wegschwenkbar.
In den soweit beschriebenen Ausführungen weist der Durchbruch 24 eine Kreisform mit dem Durchmesser p auf. Bei Bedarf sind auch andere Formen von Durchbrüchen 24 - wie zum Beispiel rechteckförmige oder quadratische Durchbrüche 24 - möglich. Die Chlor-Messzelle CS und die Elektrolyse-Zelle EZ ragen mit ihrem Kopfteil abschnittsweise in die zylinderische Vertiefung q, wobei der äußere Durchmesser der Zellen CS und EZ dem inneren Durchmesser d der Distanzscheibe entspricht. Die Distanzscheibe 21 weist vorzugsweise folgende Abmessungen auf:
- Winkel α = 20°
- Durchmesser d = 20 - 30 mm, vorzugsweise 24mm
- Durchmesser p = 6 mm
- Abstand „h“ = 0,1 - 10 mm
- Kanalbreite k = 4 mm
- Kanallänge w = 20 bis 21 mm
- Höhe I = 8,5 mm
- halbe Höhe M = 4,25 mm
- zylinderische Vertiefung q = 4 mm
In the versions described so far has the breakthrough 24 a circular shape with the diameter p on. If necessary, other forms of breakthroughs 24 - For example, rectangular or square openings 24 - possible. The chlorine measuring cell CS and the electrolysis cell EZ project with their head section in sections in the cylindrical recess q, wherein the outer diameter of the cells CS and EZ corresponds to the inner diameter d of the spacer. The spacer 21 preferably has the following dimensions: - Angle α = 20 °
- Diameter d = 20 - 30 mm, preferably 24mm
- Diameter p = 6 mm
- Distance "h" = 0.1 - 10 mm
- Channel width k = 4 mm
- Channel length w = 20 to 21 mm
- Height I = 8.5 mm
- half height M = 4.25 mm
- cylindrical recess q = 4 mm
9 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform einer Elektrolyse-Zelle EZ mit einem stabförmigen Gehäuse 32. Da die runde Bauform der Elektrolyse-Zelle der runden Bauform der Chlormess-Zelle CS (strichpunktiert dargestellt) entspricht, lässt sich diese in einfacher Weise in vorhandene Durchflussarmaturen einsetzen. In 9 ist die Distanzscheibe 21 gestrichelt angedeutet. 9 shows a preferred embodiment of an electrolytic cell EZ with a rod-shaped housing 32 , Because the round design of the electrolysis cell of the round design of the chlorine cell CS (dash-dotted line) corresponds, this can be used in existing flow fittings in a simple manner. In 9 is the spacer 21 indicated by dashed lines.
Die Elektrolyse-Zelle EZ weist eine Membrankappe 33 auf, die eine Membran 34 (in 1 mit dem Bezugszeichen 8 bezeichnet) aus Silikon, Teflon oder einem anderen Kunststoff trägt. Die im Querschnitt runde Elektrolyse-Zelle EZ erstreckt sich entlang der Achse X. Eine Hülse 42 wird auf das Gehäuse 32 aufgeschraubt. Am gegenüberliegenden Ende der Hülse 42 ist eine Membrankappe 33 befestigt, die eine vorzugsweise runde Öffnung 43 aufweist, in die die Membran 34 eingesetzt ist. Die Membrankappe 33 besteht vorzugsweise aus Edelstahl und/oder Kunststoff.The electrolysis cell EZ has a membrane cap 33 on, which is a membrane 34 (in 1 with the reference number 8th designated) made of silicone, Teflon or other plastic carries. The round section electrolysis cell EZ extends along the axis X. A sleeve 42 is on the case 32 screwed. At the opposite end of the sleeve 42 is a membrane cap 33 attached, which is a preferably round opening 43 has, in which the membrane 34 is used. The membrane cap 33 is preferably made of stainless steel and / or plastic.
Die Hülse 42 und das Gehäuse 32 spannen einen Elektrolyt-Raum 38 auf, in dem neben einem Elektrolyten 40 eine vorzugsweise ringförmige Elektrodenhalterung 35 rotationssymmetrisch um die Achse X eingelagert ist. Die Elektrodenhalterung 35 trägt an der Vorderseite eine Anode 36 aus Gold, Platin oder einem anderen geeigneten Elektrodenmaterial. Die Anode 36 liegt an der Membran 34 an. Weiter trägt die Elektrodenhalterung 35 eine hülsenförmige Kathode 37, die in dem Elektrolyt-Raum 38 in den Elektrolyten 40 eingebettet ist. Die Kathode 37 besteht vorzugsweise aus Silber, Edelstahl oder einem anderen geeigneten Elektrodenmaterial. Über eine Kabeldurchführung 39 sind die Anode 36 und die Kathode 37 mittels elektrischer Leitungen (nicht dargestellt) an externe Steuerungen angeschlossen. Vorzugsweise umgibt die Anode 36 eine ringförmige Isolierung 41, damit die plane Fläche der Anode 36 nur mit der nach innen gerichteten Fläche der Membran 34 in Berührung kommt.The sleeve 42 and the case 32 tension an electrolyte space 38 on, in addition to an electrolyte 40 a preferably annular electrode holder 35 is mounted rotationally symmetrically about the axis X. The electrode holder 35 carries an anode at the front 36 gold, platinum or other suitable electrode material. The anode 36 lies on the membrane 34 on. Next carries the electrode holder 35 a sleeve-shaped cathode 37 in the electrolyte room 38 in the electrolyte 40 is embedded. The cathode 37 is preferably made of silver, stainless steel or other suitable electrode material. Via a cable feedthrough 39 are the anode 36 and the cathode 37 by means of electrical lines (not shown) connected to external controls. Preferably, the anode surrounds 36 an annular insulation 41 , so that the flat surface of the anode 36 only with the inward facing surface of the membrane 34 comes into contact.
Die Gleichspannung zum Betreiben der Elektrolyse-Zelle EZ kann variiert werden und liegt zum Beispiel im Bereich von 100 bis 1.000 mV. Vorzugsweise wird eine Gleichspannung von 550 mV verwendet, wobei - wie bekannt - der Pluspol an der Anode 36 und der Minuspol an der Kathode 37 anliegt. Wird eine Spannung angelegt, fließt ein Strom und es entsteht Chlor oder Chlordioxid in dem Elektrolytraum 38. Das Chlor oder Chlordioxid diffundiert zuerst durch die Membran 34 und diffundiert dann weiter zu der verwendeten Chlor-Messzelle CS oder einem anderen elektrochemischen Sensor.The DC voltage for operating the electrolysis cell EZ can be varied and ranges, for example, from 100 to 1,000 mV. Preferably, a DC voltage of 550 mV is used, wherein - as is known - the positive pole at the anode 36 and the negative pole at the cathode 37 is applied. When a voltage is applied, a current flows and chlorine or chlorine dioxide is generated in the electrolyte space 38 , The chlorine or chlorine dioxide first diffuses through the membrane 34 and then diffuses continue to the chlorine measuring cell used CS or another electrochemical sensor.
Das Messwasser in dem Spalt „h“ dient hierbei als Transportmedium für das Chlor oder Chlordioxid, das an der Membran 34 oder der Elektrode eines elektrochemischen Sensors seine Reinigungs- und Desinfektions-Wirkung entfaltet. Auf diese Weise kann die Aktivhaltung und/oder die Reaktivierung eines elektrochemischen Sensors - beispielhaft an einer Chlor-Messzelle CS beschrieben - durchgeführt werden.The sample water in the gap "h" serves as a transport medium for the chlorine or chlorine dioxide, which is at the membrane 34 or unfolds the electrode of an electrochemical sensor its cleaning and disinfecting effect. In this way, the active maintenance and / or the reactivation of an electrochemical sensor - for example on a chlorine measuring cell CS described - be performed.
Zum Betrieb der Elektrolyse-Zelle EZ ist nur eine Stromdichte von 0,6 µA/mm2 bis 1,05 µA/mm2 bezogen auf eine wirksame Anodenfläche von 2,54 mm2 der Anode 36 erforderlich. Hierbei entstehen ausreichende Mengen an Chlor oder Chlordioxid, die durch die Membran 34 der Elektrolyse-Zelle EZ diffundieren.For operation of the electrolysis cell EZ is only a current density of 0.6 uA / mm 2 to 1.05 uA / mm 2 based on an effective anode area of 2.54 mm 2 of the anode 36 required. This produces sufficient amounts of chlorine or chlorine dioxide passing through the membrane 34 the electrolysis cell EZ diffuse.
Bei dem Elektrolyten 40 handelt es sich um Natriumchlorid, Kaliumchlorid oder Natriumchlorit. Bei dem Elektrolyten 40 handelt es sich um chlorid- oder chlorithaltige wässerige Lösungen. Der Elektrolyt erzeugt bei der Elektrolyse entsprechend der Gleichung (1) Chlor:
2CI- → Cl2 T + 2e- (1)
With the electrolyte 40 it is sodium chloride, potassium chloride or sodium chlorite. With the electrolyte 40 it is chloride or chlorite-containing aqueous solutions. The electrolyte produces, in the electrolysis according to equation (1), chlorine: 2CI- → Cl 2 T + 2e- (1)
Der chlorithaltige oder chlorathaltige Elektrolyt 40 erzeugt bei der Elektrolyse entsprechend der Gleichung (2) Chlordioxid:
ClO2- → CLO2 ↑ + 1e- (2)
The chlorite-containing or chlorate-containing electrolyte 40 produces in the electrolysis according to the equation (2) chlorine dioxide: ClO 2 - → CLO 2 ↑ + 1e - (2)
Wie aus 9 ersichtlich, sind die Kathode 37, die Anode 36 und die Membran 34 längs der Achse X hintereinander angeordnet. Hieraus ergibt sich der vorteilhafte Aufbau der stabförmigen Elektrolyse-Zelle EZ. Während bei bekannten membranbedeckten amperometrischen Sensoren das zu messende Chlor durch eine Membran (in 1 und 2 mit dem Bezugszeichen 7 bezeichnet) in die Chlor-Messzelle CS hinein diffundiert, wird das in dem Elektrolyt-Raum 38 der Elektrolyse-Zelle EZ erzeugte Chlor oder Chlordioxid in vorteilhafter Weise über die Membran 34 nach außen abgegeben. Hierbei diffundiert das Chlor oder Chlordioxid durch die Membran 34 (in 1 und 2 mit Membran 8 bezeichnet) hindurch und kann in vorteilhafter Weise zu Reinigungs-, Reaktivierungs-, Desinfektions- oder Testzwecken verwendet werden.How out 9 can be seen, are the cathode 37 , the anode 36 and the membrane 34 arranged one behind the other along the axis X. This results in the advantageous structure of the rod-shaped electrolysis cell EZ. While in known membrane-covered amperometric sensors, the chlorine to be measured by a membrane (in 1 and 2 with the reference number 7 referred to) in the chlorine measuring cell CS diffuses into it, which is in the electrolyte space 38 the electrolysis cell EZ produced chlorine or chlorine dioxide in an advantageous manner via the membrane 34 delivered to the outside. In this case, the chlorine or chlorine dioxide diffuses through the membrane 34 (in 1 and 2 with membrane 8th designated) and can be used advantageously for cleaning, reactivation, disinfection or testing purposes.
Die Dicke der Membran 34 und der Durchmesser der runden Öffnung 43 bestimmen die Menge an Chlor oder Chlordioxid das in Richtung der Membran 7 der Chlor-Messzelle CS in das ruhende Messwasser M diffundiert. Wenn das Chlor oder Chlordioxid in die Membran 7 der Chlor-Messzelle CS weiter diffundiert, kann die Chlor-Messzelle CS zusätzlich ihre Messfunktion erfüllen und ihre Funktionsweise anhand des Chlors oder Chlordioxids überprüft werden, das von der Elektrolyse-Zelle EZ erzeugt wurde. Zusätzlich dient das von der Elektrolyse-Zelle EZ erzeugte Chlor oder Chlordioxid der Reinigung und Desinfektion der Membran 7 der Chlor-Messzelle CS.The thickness of the membrane 34 and the diameter of the round opening 43 determine the amount of chlorine or chlorine dioxide in the direction of the membrane 7 the chlorine measuring cell CS into the stationary measuring water M diffused. When the chlorine or chlorine dioxide enters the membrane 7 the chlorine measuring cell CS further diffused, the chlorine measuring cell CS In addition, they fulfill their measuring function and their functioning is checked by means of the chlorine or chlorine dioxide produced by the electrolysis cell EZ was generated. In addition, this is used by the electrolysis cell EZ generated chlorine or chlorine dioxide cleaning and disinfecting the membrane 7 the chlorine measuring cell CS.
Der Durchmesser d der runden Elektrolyse-Zelle EZ liegt in dem Bereich von 20 bis 30 mm und beträgt vorzugsweise 24 mm, das dem Durchmesser von handelsüblichen runden Sensoren entspricht. Die Membran 34 weist eine Dicke von 0,01 bis 1,0 mm auf. Vorzugsweise beträgt die Dicke 0,15 mm. Die Öffnung 43, die im Wesentlichen das Diffusionsfenster bildet, weist vorzugsweise einen Durchmesser von 3 mm auf. Die darunter angeordnete Anode 36 besitzt vorzugsweise einen Durchmesser von 1,8 mm.The diameter d of the round electrolysis cell EZ is in the range of 20 to 30 mm and is preferably 24 mm, which corresponds to the diameter of commercially available round sensors. The membrane 34 has a thickness of 0.01 to 1.0 mm. Preferably, the thickness is 0.15 mm. The opening 43 , which essentially forms the diffusion window, preferably has a diameter of 3 mm. The anode below 36 preferably has a diameter of 1.8 mm.
10 zeigt eine weitere Ausführungsform der Elektrolysezelle EZ, bei der der Elektrolytraum 38 abweichend von der Elektrolyse-Zelle EZ nach 9 durch ein poröses Diaphragma 44 unterteilt ist, das eine scheibenförmige Form aufweist. Das Diaphragma 44 unterteilt den Elektrolytraum 38 in einen Elektrolytraum für die Kathode 37 und einen Elektrolytraum für die Anode 36. In dem Elektrolytraum für die Kathode 37 kann ein erster Elektrolyt 40a ausgebildet sein In dem Elektrolytraum für die Anode 36 ist ein zweiter Elektrolyten 40b eingelagert. Der erste Elektrolyt 40a und der zweite Elektrolyt 40b können sich in ihrer chemischen Zusammensetzung je nach Anwendungsfall unterscheiden. Wesentlich ist, dass die Membran 34 (in 1 und 2 mit Membran 8 bezeichnet) zusätzlich zu dem porösen Diaphragma 44 vorhanden ist. 10 shows a further embodiment of the electrolytic cell EZ, in which the electrolyte space 38 different from the electrolysis cell EZ after 9 through a porous diaphragm 44 is divided, which has a disc-shaped form. The diaphragm 44 divides the electrolyte space 38 in an electrolyte space for the cathode 37 and an electrolyte space for the anode 36 , In the electrolyte space for the cathode 37 can be a first electrolyte 40a be formed in the electrolyte space for the anode 36 is a second electrolyte 40b stored. The first electrolyte 40a and the second electrolyte 40b may differ in their chemical composition depending on the application. It is essential that the membrane 34 (in 1 and 2 with membrane 8th designated) in addition to the porous diaphragm 44 is available.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
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01:01:
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DurchflussarmaturFlow assembly
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02:02:
-
Hohlraumcavity
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03:03:
-
Rohr (Zufluss Messwasser M)Pipe (inflow measuring water M)
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04:04:
-
VentilValve
-
05:05:
-
Bohrungdrilling
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06:06:
-
Bohrungdrilling
-
07:07:
-
Membran/Elektrode des Chlor-Sensors (CS)Membrane / electrode of the chlorine sensor (CS)
-
08:08:
-
Membran der Elektrolyse-Zelle (EZ)Membrane of the electrolysis cell (EZ)
-
09:09:
-
Stellringcollar
-
10:10:
-
Stellringcollar
-
11:11:
-
Rohr (Abfluss Messwasser M)Pipe (discharge measuring water M)
-
12:12:
-
Steuerungcontrol
-
13:13:
-
Tastaturkeyboard
-
14: 14:
-
Anzeigedisplay
-
15:15:
-
elektrische Leitungelectrical line
-
16:16:
-
elektrische Leitungelectrical line
-
17:17:
-
Rohrleitung zur ProbenentnahmePipeline for sampling
-
18:18:
-
elektrische Leitungelectrical line
-
19a:19a:
-
Stellschraubescrew
-
19b:19b:
-
Stellschraubescrew
-
20:20:
-
elektrische Leitungelectrical line
-
21:21:
-
Distanzscheibespacer
-
22:22:
-
Kanal (Zuführung)Channel (feeder)
-
23:23:
-
Kanal (Abfluss)Channel (drain)
-
24:24:
-
Durchbruchbreakthrough
-
25:25:
-
Dichtringseal
-
26:26:
-
Ringnutring groove
-
27:27:
-
tellerförmige Vertiefungdish-shaped depression
-
28:28:
-
tellerförmige Vertiefungdish-shaped depression
-
29:29:
-
Rundungcurve
-
30:30:
-
plane Auflageflächeflat contact surface
-
31:31:
-
plane Auflageflächeflat contact surface
-
32:32:
-
Gehäusecasing
-
33:33:
-
Membrankappemembrane cap
-
34:34:
-
Membranmembrane
-
35:35:
-
Elektrodenhalterungelectrode holder
-
36:36:
-
Anodeanode
-
37:37:
-
Kathodecathode
-
3838
-
Elektrolyt-RaumElectrolyte space
-
39:39:
-
KabeldurchführungGrommet
-
40:40:
-
Elektrolytelectrolyte
-
40a:40a:
-
erster Elektrolytfirst electrolyte
-
40b:40b:
-
zweiter Elektrolytsecond electrolyte
-
41:41:
-
ringförmige Isolierungannular insulation
-
42:42:
-
Hülseshell
-
43:43:
-
Öffnungopening
-
44:44:
-
poröses Diaphragmaporous diaphragm
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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