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Messsonde mit einem Behälter und
Verfahren zum Betrieb der Messsonde Die Erfindung kann auf dem Gebiet
der Messtechnik, insbesondere für solche
Messsonden eingesetzt werden, die sehr empfindlich gegen Umwelteinflüsse sind
und die zwischen verschiedenen Messvorgängen entweder zum Schutz vor äußeren Einflüssen oder
zur Kalibrierung in bestimmte Substanzen, beispielsweise Lagerungs-
oder Kalibrierflüssigkeiten
eingebracht werden müssen.
Dies ist beispielsweise bei potentiometrischen Messsonden der Fall,
die auf dem Gebiet der physikalischen Chemie zur Messung chemischer Größen eingesetzt
werden, wie beispielsweise potentiometrische PH-Messsonden.
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Die Erfindung bezieht sich auf einen
Behälter für eine Messsonde,
insbesondere eine PH-Sonde, der eine erste Substanz enthält, in die
die Messsonde wenigstens teilweise einbringbar ist und der eine
Aufnahme für
die Messsonde aufweist, Derartige Behälter sind bekannt und enthalten
beispielsweise eine Aufbewahrungslösung, so dass eine Messsonde
zwischen zwei Messeinsätzen
in den Behälter
eingeschoben werden kann, um sie dauerhaft zu schützen. Dies
ist insbesondere bei PH-Messsonden
notwendig, die eine teildurchlässige
Membran, beispielsweise bei einer Glaselektrode aufweisen, welche
in einer Aufbewahrungslösung
gelagert werden muss. Ein derartiger Behälter kann beispielsweise ein
einseitig offenes Kunststoffröhrchen
sein, in das die Messsonde von einer Stirnseite her einschiebbar
ist und das mit der Aufbewahrungslösung gefüllt ist.
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Zur Dichtung wird üblicherweise
als Aufnahme für
die Messsonde ein Normschliffadapter benutzt, der einerseits an
dem Röhrchen
durch den Normschliff dichtet und der andererseits eine Öffnung zum
Einschieben und Positionieren der Messsonde aufweist. Ein Problem
besteht beispielsweise darin, dass beim Einschieben und Herausziehen
der Messsonde aus der Öffnung
ein Über-
bzw. Unterdruck in dem Behälter
entsteht, der mittels des Diaphragmas in das Sondeninnere geleitet
wird und dort zu einer Verschlechterung der Ansprechzeiten der Sonde
und zu einer Reduzierung der Lebensdauer führt.
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Ein weiteres Problem besteht darin,
dass die Messsonde an dem Behälter
nicht richtig dichtet und dadurch etwas von der Aufbewahrungsflüssigkeit auslaufen
kann. Da üblicherweise
Kaliumchlorid (KCl) als Aufbewahrungsflüssigkeit verwendet wird, ist
ein Austreten der Aufbewahrungsflüssigkeit unangenehm, da KCl
auf viele Stoffe aggressiv wirkt und außerdem außerhalb des Behälters kristallisieren kann.
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Es sind auch Behälter zur Aufbewahrung einer
Kalibrierlösung
für Messsonden
bekannt, in die eine solche Messsonde kurz vor einem Messvorgang zur
Kalibrierung eingeschoben wird. Bei diesen Behältern bestehen im Grunde ähnliche
Schwierigkeiten, wie bei solchen Behältern, die zur Aufbewahrung von
Messsonden dienen.
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Der vorliegenden Erfindung liegt
die Aufgabe zugrunde, einen Behälter
der eingangs genannten Art zu schaffen, der eine einfache Handhabung
einer Messsonde ermöglicht.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch
eine Speichereinrichtung, in der die erste Substanz angeordnet ist,
durch wenigstens eine weitere Substanz , die getrennt von der ersten
Substanz in dem Behälter
angeordnet ist, und durch eine Positioniereinrichtung für die Messsonde,
wobei die Messsonde wahlweise in die erste Substanz oder eine der weiteren
Substanzen wenigstens teilweise einbringbar ist.
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Durch die erfindungsgemäße Speichereinrichtung
können
in dem Behälter
getrennt voneinander zwei Substanzen aufbewahrt werden, die im Zusammenhang
mit der Messsonde verschiedenen Zwecken dienen können, beispielsweise eine Substanz
zur Lagerung der Messsonde und eine Substanz zur Kalibrierung.
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Bei der Benutzung der Messsonde müssen daher
nicht notwendig mehrere Behälter
mitgeführt werden,
in die die Messsonde wahlweise eingebracht werden muss, sondern
die Zahl der Zubehörteile
für die
Messsonde wird reduziert. Durch Betätigung der Positioniereinrichtung
kann die Messsonde jeweils in diejenige Substanz eingebracht werden,
die für
den gerade vorgesehenen Zweck vorgesehen ist. An der Stellung der
Speichereinrichtung bzw. der Positioniereinrichtung kann der Benutzer
auch erkennen welche Substanz gerade so angeordnet ist, dass die Messsonde
in sie einbringbar ist. Das Verwechseln von verschiedenen Behältern ist
somit ausgeschlossen.
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Die Speichereinrichtung kann mit
nur einer Substanz gefüllt
werden, die beispielsweise nach Verschmutzung oder Kontamination
ausgewechselt werden kann. Es kann jedoch auch vorgesehen werden,
dass erste und zweite Substanz getrennt voneinander in der Speichereinrichtung
angeordnet sind.
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Weiterhin kann dass die Speichereinrichtung und/oder
die Aufnahme derart beweglich sein, dass die Messsonde wahlweise
in die erste Substanz oder die weitere Substanz wenigstens teilweise
einbringbar ist.
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Eine vorteilhafte Ausgestaltung der
Erfindung sieht vor, dass unter der ersten und der wenigstens einen
weiteren Substanz wenigstens eine Substanz ist, die der Lagerung
der Messsonde dient und/oder wenigstens eine Substanz, die der Kalibrierung
der Messsonde dient.
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Da üblicherweise die Messsonde
in derjenigen Substanz gelagert wird, die für ihre Aufbewahrung vorgesehen
ist, kann diese und die Messsonde in dem Behälter angeordnet sein, so dass
der Behälter
und die Messsonde ständig
gemeinsam aufbewahrt werden. In demselben Behälter kann zusätzlich eine
Substanz zur Kalibrierung der Messsonde angeordnet sein, so dass
immer alle für
eine Messung benötigten
Substanzen mit der Messsonde zusammen aufbewahrt werden, und jederzeit
einfach zugänglich
sind. Die Verwendung der Messsonde wird hierdurch ebenfalls vereinfacht.
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Die Erfindung kann außerdem vorteilhaft
dadurch ausgestaltet werden, dass die Speichereinrichtung durch
die Positioniereinrichtung drehbar, schwenkbar oder verschiebbar
ist und dass die erste Substanz und die wenigstens eine weitere
Substanz derart in der Speichereinrichtung angeordnet sind, dass
die Messsonde wahlweise in eine der Substanzen einbringbar ist.
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Somit kann die Messsonde jeweils
in die Aufnahme eingebracht werden und es kann zur Erreichung des
jeweils angestrebten Zieles die Positioniereinrichtung betätigt werden,
um entweder die Messsonde für
längere
Zeit zu lagern oder zu kalibrieren. Jedenfalls wird die Messsonde
immer in dieselbe Aufnahme eingeschoben und befindet sich jeweils
in einem defi nierten und erkennbaren Zustand innerhalb einer der
Substanzen.
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Besonders vorteilhaft ist es dabei,
wenn die Positioniereinrichtung vom Äußeren des Behälters aus
betätigbar
ist. Der Behälter
braucht dann nicht geöffnet
zu werden und vorteilhafterweise muss auch die Messsonde nicht entnommen
werden, um die Positioniereinrichtung zu betätigen und die Messsonde jeweils
mit einer anderen Substanz in Verbindung zu bringen. Die Positioniereinrichtung
kann als Schieber ausgebildet sein, auf dem verschiedene Kammern für unterschiedliche
Substanzen angeordnet sind oder als drehbare Walze oder als Revolverkopf
mit verschiedenen Kammern für
unterschiedliche Substanzen. Der Behälter weist dann an seiner Außenseite
einen Dreh- oder Schiebeknopf zur Betätigung der Positioniereinrichtung
auf. Die Messsonde kann zur Betätigung
der Positioniereinrichtung jeweils vorübergehend ein Stück weit
zurückgezogen
werden.
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Es kann auch vorgesehen werden, dass
die Positioniereinrichtung jeweils durch ganzes oder teilweises
Herausziehen und Einschieben der Messsonde in den Behälter um
eine Position weiterbewegt wird, beispielsweise mittels einer Sägezahnmechanik.
Die Messsonde befindet sich dann beispielsweise im Grundzustand
in einer zur Lagerung dienenden Substanz und wird zur Kalibrierung
einmal aus dem Behälter
wenigstens teilweise herausgezogen und wieder eingeschoben. Darauf
wird sie kalibriert und danach zur Messung entnommen. Wird sie danach wieder
in den Behälter
eingeschoben, so wird die Positioniereinrichtung selbsttätig in die
nächste
Position weiter bewegt, die wieder zur Lagerung der Messsonde dient.
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Es ist besonders vorteilhaft, wenn
außen
an dem Behälter
eine Anzeige für
die Stellung der Speichereirichtung vorgesehen ist. Dies gilt insbesondere dann,
wenn die Positioniereinrichtung selbsttätig weiterbewegt wird.
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Es ist dann auch nach längerer Lagerung
der Messsonde in dem Behälter
sofort erkennbar, ob noch eine Kalibrierung durchgeführt werden
muss, da die Sonde sich noch in der zur Lagerung dienenden Substanz
befindet.
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Die Speichereinrichtung kann – wie bereits oben
erwähnt – mit einer
Substanz oder auch vorzugsweise zwei Substanzen aufnehmen. Sie kann
jedoch auch so ausgebildet sein, dass sie mehr als zwei Substanzen
aufnimmt, wenn beispielsweise unterschiedliche Substanzen zur Lagerung
oder, was wahrscheinlicher ist, unterschiedliche Substanzen zur
Kalibrierung einer Messsonde benötigt
werden. Bei einer Mehrpunkt-Kalibrierung kann nicht nur die Sensitivität der Messsonde
(Steigung), sondern auch eine eventuelle Arbeitspunktverschiebung
(Nullpunktverschiebung) gemessen werden oder es können verschiedene
Stützstellen
für eine
Referenzmesskurve bestimmt werden.
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Vorteilhaft ist bei der Speichereinrichtung bzw.
der Positioniereinrichtung, wenn jeweils eine definierte Stellung
durch Einrasten nach einer Weiterbewegung der Speichereinrichtung
sichergestellt ist. Dies kann mittels einer Federrasteinrichtung
erreicht werden.
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Weiter vorteilhaft kann der erfindungsgemäße Behälter derart
ausgebildet sein, dass die Aufnahme eine Öffnung aufweist, in die die
Messsonde einschiebbar ist, wobei der Rand der Öffnung mit der Messsonde flüssigkeitsdicht
abschließt.
Auf diese weise kann die Messsonde für längere Zeit in dem Behälter belassen
werden, ohne dass etwas von einer der in dem Behälter befindlichen Substanzen austritt.
Idealerweise wird beim Herausziehen der Messsonde aus dem Behälter am
Rand der Öffnung jegliche
Substanz abgestreift, die sich noch an der Messsonden befindet.
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Der Rand der Öffnung kann zu diesem Zweck
aus einem elastischen und vorteilhaften säurebeständigen Material bestehen.
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Es empfiehlt sich, den Behälter so
auszugestalten, dass die Positioniereinrichtung betätigbar ist, ohne
dass die Messsonde aus der Öffnung
unter Aufgabe des flüssigkeitsdichten
Abschlusses völlig
herausgezogen wird. Auf diese Weise kann auch bei einem Wechsel
der Substanz, in die die Messsonde eingebracht ist, kein Problem
dadurch entstehen, dass mit der Messsonde Teile einer im Behälter befindlichen
Substanz ausgetragen werden.
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Vorteilhaft kann außerdem vorgesehen
sein, dass die Speichereinrichtung von den übrigen Teilen des Behälters trennbar
und/oder auswechselbar ist. Die Speichereinrichtung kann beispielsweise
als auswechselbare Patrone vorgesehen sein, in der verschiedene
Kammern vorgesehen sind zur Aufbewahrung der verschiedenen für die jeweilige
Messsonde notwendigen Substanzen. Die Patrone kann dann nach Verbrauch
ausgewechselt werden.
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Dabei ist es weiterhin vorteilhaft,
wenn die Speichereinrichtung wenigstens einen schwammartigen Körper aufweist,
in dem eine der Substanzen gebunden ist.
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Ein solcher schwammartiger Körper kann beispielsweise
ein offenporiger Schaumstoff oder ein ähnlicher Körper sein. In diesem Körper ist
die jeweilige Substanz derart gebunden, dass sie auch bei einem
Hantieren mit dem Behälter
nicht aus der Speichereinrichtung herausfällt bzw. wenn es sich um Fluid
handelt, heraustropft.
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Besonders vorteilhaft ist es dabei,
wenn wenigstens eine der Substanzen ein Gel oder eine hochviskose
Flüssigkeit
ist.
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Derartige Substanzen lassen sich
besonders gut in einer Speichereinrichtung aufbewahren, ohne dass
ein Heraustropfen zu befürchten
ist, selbst wenn die Speichereinrichtung bewegt wird, so dass einzelne
oder mehrere der Kammern, in denen die Substanzen sich befinden,
auf den Kopf gestellt werden.
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Die Erfindung bezieht sich außerdem auf eine
Messeinrichtung, insbesondere PH-Messeinrichtung mit einem Behälter gemäß einem
der Ansprüche
1 bis 10 und einer Messsonde, wobei der Behälter als Abdeckkappe für ein Ende
der Messsonde ausgebildet ist.
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Auf diese Weise lassen sich Messsonde
und Behälter
besonders günstig
und platzsparend zusammen aufbewahren.
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Außerdem bezieht sich die Erfindung
auf ein Verfahren zum Betrieb einer Messsonde in Verbindung mit
einem Behälter
gemäß einem
der Ansprüche
1 bis 10, bei dem die Messsonde, ausgehend von einer Position in
dem Behälter,
in der sie in eine Substanz eingebracht ist, die zur Lagerung dient, nachfolgend
durch Betätigung
der Positioniereinrichtung in eine zu ihrer Kalibrierung dienende
Substanz eingebracht und dort kalibriert und darauf dem Behälter zur
Durchführung
einer Messung entnommen wird.
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Dieser Vorgang stellt ein besonders
einfaches Verfahren zur Benutzung der Messsonde in Verbindung mit
dem erfindungsgemäßen Behälter dar, bei
dem Fehler in der Bedienung zuverlässig ausgeschlossen sind.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand
eines Ausführungsbeispiels
näher erläutert. Dabei zeigt:
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1 und 2 einen erfindungsgemäßen Behälter mit
einer Speichereinrichtung in einer Lagerposition, wobei die 2 die Speichereinrichtung
in einem Querschnitt zeigt,
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3 und 4 den erfindungsgemäßen Behälter in
einer Kalibrierposition, wobei 4 die
Speichereinrichtung im Querschnitt zeigt,
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5 und 6 die Position der Speichereinrichtung,
in der eine Messsonde in eine Substanz eingebracht ist, um die Messsonde
zu kalibrieren, wobei in der 6 die
Speichereinrichtung im Querschnitt gezeigt ist,
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7 und 8 eine Außenansicht eines Behälters mit
einer Anzeige der Position der Speichereinrichtung, und
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9 einen
erfindungsgemäßen Behälter, der
als Abdeckkappe für
das Ende einer Messsonde ausgebildet ist.
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Die 1 zeigt
einen Behälter 1 für eine PH-Messsonde,
der als rotationssymmetrische Kappe auf die Spitze der Messsonde aufsetzbar
ist. Der Behälter 1 ist
im Querschnitt dargestellt. Er besteht vorteilhaft aus einem stabilen,
insbesondere säurefesten
Kunststoff.
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Der Behälter weist eine Speichereinrichtung 2 auf,
die ein zylindrisches Gehäuse 2a und
darin mehrere Kammern 2b, 2c zur Aufnahme unterschiedlicher
Substanzen umfasst. Das Gehäuse 2a der
Speichereinrichtung 2 ist mit einer Welle 3 fest verbunden,
die an dem Behälter 1 drehbar
gelagert ist. Dadurch ist das Gehäuse 2a um die Mittelachse der
Welle 3 drehbar.
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Eine Feder 4 ist um die
Welle 3 herumgelegt und an einem Absatz 5 des
Gehäuses 1 ortsfest
gelagert. Die Feder 4 bewirkt ein Drehmoment auf die Welle 3 in
Richtung des Pfeiles 6. Eine Nase 7 an dem Gehäuse 2a liegt
in der dargestellten Position an einem Anschlag 8 des Behälters 1 an,
so dass das Gehäuse
in einer definierten Position festgelegt ist.
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Wie die 2 zeigt ist in dieser Position die Speichereinrichtung 2 so
angeordnet, dass die Messsonde 9 in eine erste Substanz 10 einbringbar
ist, die zur Lagerung der Messsonde dient. Die erste Substanz 10 ist
in der ersten Kammer 2b der Speichereinrichtung 2 angeordnet.
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Die Messsonde 9 weist an
ihrem Ende eine offenliegende Glaselektrode 11 auf, mit
einem Diaphragma, das aus einer porösen Glasgefäßwand besteht. Diese poröse Glasgefäßwand muss
vor Austrocknen oder dem Eindringen fremder Substanzen und einer
dadurch entstehenden Schädigung
des innen liegenden Elektrolyts bzw. einer Verstopfung des Diaphragmas
durch die erste Substanz 10 geschützt werden. Die erste Substanz 10 kann
beispielsweise gelöstes
Kaliumchlorid sein.
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Die 3 zeigt
in einer Seitenansicht den Behälter
mit der Speichereinrichtung 2, in einer anderen Position,
die aus der in 2 gezeigten
Position durch Verdrehung der Speichereinrichtung entgegen der Richtung
des Pfeiles 12 um etwa 180 Grad entstanden ist. Der Pfeil 12 zeigt
die Kraftwirkung an, die durch die Feder 4 auf die Welle 3 wirkt,
da die Feder 4 durch die Drehung der Speichereinrichtung 2 gespannt
worden ist. Die Nase 7 liegt jetzt an einen zweiten in
dem Behälter 1 fest
angeordneten Anschlag 13 an, so dass auch in dieser Position
die Speichereinrichtung 2 sich in einem definierten und festen
Zustand befindet.
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Der Pfeil 14 zeigt die Kraftwirkung
auf die Welle 3 an, durch die die Speichereinrichtung 2 in dem
Gehäuse 1 abgestützt ist.
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Zusätzlich kann die Speichereirichtung 2 auf einer
Stützeinrichtung 14 des
Behälters 1 aufliegen, welche
auch den Anschlag 8 enthält.
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In der 4 ist
im Schnitt zu erkennen, dass die Speichereinrichtung 2 in
ihrer anderen Winkelstellung so ausgerichtet ist, dass die Kammern 2b und 2c nun
um 180 Grad gegenüber
der 2 verdreht sind.
Die entsprechenden Substanzen 10, 15 sind nun
derart angeordnet, dass die Messsonde 9, wenn sie auf die
Speichereinrichtung 2 zu bewegt wird, in die Substanz 15 eintauchen
kann, die aus einem in einem schwammartigen Körper aufgesogenen Gel besteht
und zur Kalibrierung der Messsonde 9 dient.
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Durch das Aufdrücken der Messsonde 9 auf das
Gehäuse 2a der
Speichereinrichtung 2 wird die Nase 7 durch Deformierung
des Gehäuses 2a an dem
ortsfesten Anschlag 13 vorbeigeführt, so dass sich die Speichereinrichtung
nach einer erneuten Entfernung der Messsonde 9 durch Herausziehen aus
der Speichereinrichtung 2 entgegen dem Uhrzeigersinn durch
die Wirkung der Feder 4 soweit dreht, bis dass die Nase 7 an
den Anschlag 8 des Behälters 1 fährt. Auf
diese Weise ist sichergestellt, dass nach der Kalibrierung der Messsonde 9 und
einer anschließenden
Verwendung die Messsonde in den Behälter 1 zu einer längeren Lagerung
wieder eingeführt
werden kann, ohne dass von Hand Veränderungen an dem Behälter durchgeführt werden
müssen.
Es wird dadurch vermieden, dass die Sonde 9 irrtümlich zu lange
in einer Kalibriersubstanz 15 aufbewahrt wird.
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Die Substanz zur Lagerung/Aufbewahrung der
Messsonde und die Substanz zur Kalibrierung können beispielsweise im Normalzustand
Flüssigkeiten
sein, die jedoch zur besseren Handhabbarkeit in einem polymerisierten
Hydrogel gebunden sind.
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Alternativ zu der gezeigten Speichereinrichtung
kann auch eine drehbare revolverkopfartige Vorrichtung verwendet
werden, in deren Kammern mehrere unterschiedliche Substanzen bereit'
gehalten werden können.
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In der 5 ist
der Zustand dargestellt, in dem die Nase 7 bereits an dem
ortsfesten Anschlag 13 vorbeibewegt ist und die Sonde in
die Speichereinrichtung 2 eingeführt wird. Die Speichereinrichtung 2 wird
durch die eingeführte
Sonde an einer Drehung entgegen dem Uhrzeigersinn unter der Wirkung der
Kraft der Feder 4 gehindert.
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Die 6 zeigt
im Querschnitt die Skizze der Messsonde 9, die soweit in
die Kalibriersubstanz 15 eingeführt ist, dass die Glasgehäusewand 11 sich ganz
in der Kalibriersubstanz 15 befindet.
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In den 7 und 8 ist eine Außenansicht
des Behälters 1 in
einem Ausschnitt gezeigt, wobei ein Anzeigefenster 16 zu
erkennen ist, in dem sich eine Anzeigescheibe 17 mit einem
Pfeil 18 bewegt. Der Pfeil kann gemäß der Stellung der Speichereinrichtung
zwei verschiedene Stellungen einnehmen, da die Anzeigescheibe 17 mit
der welle 3 der Speichereinrichtung fest verbunden ist. In einer
ersten Stellung, der Lagerstellung, zeigt der Pfeil 18 auf
die Anzeige „store".
In diesem Zustand ist die Speichereinrichtung 2 so gedreht,
dass die erste Kammer 2b der Messsonde 9 zugewandt
ist und diese in die erste Substanz 10 eingeführt werden
kann, die der Lagerung der Messsonde 9 dient.
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In der zweiten Stellung zeigt der
Pfeil 18 auf die Anzeige „cal ph 8,8". In dieser Stellung
befindet sich die Speichereinrichtung in einer Position, in der die
weitere Substanz 15 der Messsonde 9 zugewandt ist
und diese zur Kalibrierung in die Speichereinrichtung 2 eingeführt werden
kann.
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Die Anzeigescheibe 17 kann
auch einen Betätigungsknopf
aufweisen, mittels dessen die Anzeigescheibe und mit dieser die
welle 3 und somit die Speichereinrichtung 2 von Hand gedreht
werden kann. Die Drehung der Welle 3 kann jedoch auch durch
andere, nicht dargestellte Betätigungseinrichtungen
geschehen.
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Die Positioniereinrichtung umfasst
dabei die Welle 3, die Feder 4, die Nase 7 sowie
die Anschläge 8 und 13 sowie
die ggf. einen Antrieb für
die Welle 3 oder die Speichereinrichtung 2.
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In dem dargestellten Beispiel besteht
die weitere Substanz 15 aus einem Gel, das einen ph-Wert
von 8,8 aufweist, so dass mit diesem bekannten Wert die Messsonde 9 kalibriert
werden kann.
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Die 9 zeigt
schematisch einen größeren Ausschnitt
der Messsonde 9 mit einem Teil ihres Griffs 9a,
der gegenüber
der Spitze der Messsonde 9 einen größeren Durchmesser aufweist.
Der Griff 9a weist an seinem Umfang eine Wulst 9b auf, über die eine
Wulst 1a des Behälters 1 beim
Einschieben der Sonde in den Behälter 1 hinüberschnappt.
Der Behälter 1 kann
somit stabil auf der Messsonde als Abdeckkappe befestigt werden.