DE10233902A1

DE10233902A1 - Messgerät mit einem Griffteil

Info

Publication number: DE10233902A1
Application number: DE2002133902
Authority: DE
Inventors: Andreas Derr
Original assignee: Testo SE and Co KGaA
Current assignee: Testo SE and Co KGaA
Priority date: 2002-07-25
Filing date: 2002-07-25
Publication date: 2004-05-13
Anticipated expiration: 2022-07-26
Also published as: DE10233902B4; WO2004011934A1; EP1525467A1

Abstract

Bei einem Messgerät mit einem Griffteil (100), einer mit diesem lösbar starr verbundenen, entlang einer ersten Achse (80) langgestreckt ausgebildeten pH-Messsonde (2, 2a, 110) mit einem ersten Gehäuse (8, 8a, 112) und mit einer mit dem Griffteil (100) lösbar starr verbundenen Referenzelektrode (15, 15a, 109) mit einem zweiten Gehäuse (3, 3a, 113), wobei das erste Gehäuse (8, 8a, 112) mit einem ersten Elektrolyten (16, 16a) und das zweite Gehäuse (3, 3a, 113) mit einem zweiten Elektrolyten (14, 14a) gefüllt ist, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die pH-Messsonde (2, 2a, 110) und die Referenzelektrode miteinander starr mittels eines Basisteils (12, 114) verbunden sind, welches gemeinsam mit der pH-Messsonde (2, 2a, 110) und der Referenzelektrode (15, 15a, 109) als feste Baugruppe mit dem Griffteil (100) lösbar starr verbindbar ist.

Description

Die Erfindung ist auf dem Gebiet der Messtechnik anwendbar und zwar bei der Messung von Ladungsträgerkonzentrationen und gegebenenfalls Temperaturen in Flüssigkeiten oder Festkörpern, insbesondere Fleisch in der Fleischwirtschaft. Insbesondere findet die Erfindung Anwendung bei der Messung eines pH-Wertes.

Die Erfindung bezieht sich auf ein Messgerät mit einem Griffteil, einer mit diesem lösbar starr verbundenen, entlang einer ersten Achse langgestreckt ausgebildeten pH-Messsonde mit einem ersten Gehäuse und mit einer mit dem Griffteil lösbar starr verbundenen Referenzelektrode mit einem zweiten Gehäuse, wobei das erste Gehäuse mit einem ersten Elektrolyten und das zweite Gehäuse mit einem zweiten Elektrolyten gefüllt ist.

Als pH-Wert wird der negative dekadische Logarithmus der H⁺ – Ionenkonzentration (Protonenkonzentration) in einer Flüssigkeit bezeichnet. Diese Wasserstoff-Ionenkonzentration lässt sich durch Zugabe von Basen oder Säuren zu Wasser in weiten Grenzen verändern. Der Messwert des pH gibt Aufschluss über die Stärke der Säure beziehungsweise Base.

Der pH-Wert wird in der Fleischwirtschaft als Qualitätsmessgröße erfasst. Der pH-Wert wird beispielsweise kurz vor und einige Zeit nach der Schlachtung gemessen, und über die Messwerte und besonders die zeitliche Änderung des pH-Messwertes kann die Beschaffenheit des Fleisches und der mögliche Einsatzbereich, z. B. Wurstherstellung oder ähnliches, bestimmt werden. Auch der Reifeprozess kann beispielsweise bei Trockenwürsten und Schinken überwacht werden.

Der pH-Wert kann außer durch bekannte chemisch sensitive Farbindikatoren auch potentiometrisch gemessen werden. Es sind verschiedene Standardelektroden bekannt, deren Elektrodenspannung gegenüber einer Bezugselektrode unter dem Einfluss einer Messsubstanz in einen gemessenen pH-Wert umgerechnet werden kann.

Eine bekannte labortechnisch angewandte Elektrode ist beispielsweise die Wasserstoffelektrode. In der Praxis und im Feldeinsatz hat sich dagegen die sogenannte Glaselektrode weithin bewährt wegen ihrer Robustheit. Eine derartige Glaselektrode (Messsonde) weist prinzipiell einen Glasbehälter auf, dessen Glasaußenwand als Membrane ausgebildet ist und der in seinen Inneren einen ersten Elektrolyten enthält. In diesem ersten Elektrolyten befindet sich die sogenannte Mess- oder Ableitelektrode, deren Potential gegenüber einer Referenzelektrode gemessen wird. Die Bezugselektrode liegt außerhalb des Glasbehälters in einen zweiten Elektrolyten eingebettet, der mit der Glasmembran einerseits und mit der zu vermessenden Substanz über ein Diaphragma andererseits in Verbindung steht.

Das Diaphragma muss so gewählt werden, dass einerseits die Messsubstanz in diesem Bereich mit dem zweiten Elektrolyten in Verbindung treten kann, dass andererseits der zweite Elektrolyt durch das Diaphragma nicht zur Gänze austritt. Ist der zweite Elektrolyt leicht flüssig, so muss darauf geachtet werden, dass er durch das Diaphragma nicht ausfließt. Das Diaphragma kann dann als poröse Membran ausgebildet sein. Bei schwerflüssigen beziehungsweise gelartigen Elektrolyten ist dieses Problem verringert und solche Elektroden können auch in verschiedenen Messpositionen eingesetzt werden, ohne dass der zweite Elektrolyt austritt. Das Diaphragma kann dann größere Öffnungen aufweisen oder als Öffnung ausgebildet sein.

Aus der US-Patentschrift 2002027074 ist eine Messsonde zur Messung von pH-Werten bekannt, die eine Messelektrode, eine Bezugselektrode und einen zweiten Elektrolyten in Form eines Gels aufweist. Der zweite Elektrolyt ist in einem Behälter angeordnet, der ein Diaphragma in Form einer Öffnung aufweist, an der der gelförmige Elektrolyt nach außen mit einer Messsubstanz in Kontakt treten kann. Die Messelektrode ist ein ionensensitiver Feldeffekttransistor. Die Messsonde kann beispielsweise zur Messung des pH-Wertes von Reiskörnern genutzt werden, um deren Alter zu bestimmen.

Aus der europäischen Patentanmeldung Nr. 0922955 ist eine Messsonde bekannt mit einer ionenselektiven Glaselektrode, die ebenfalls mit einem Feldeffekttransistor gekoppelt ist.

Aus der deutschen Offenlegungsschrift 19857953 ist ebenfalls eine pH-Meßsonde bekannt, bei der das Potential der Messelektrode mittels eines ionensensitiven Feldeffekttransistors verarbeitet wird. Dort steht ein Elektrolyt mittels eines Diaphragmas mit einer Messflüssigkeit in Verbindung.

Von der Internetseite ist ein pH- Messgerät mit einem Pistolengriff für die Qualitäts-bestimmung von Schlachtfleisch bekannt, das eine Einstechsonde in Form einer pH-Messsonde aufweist. Diese ist durch ein rohrförmiges Stahlteleskop mechanisch geschützt.

Von der Internetseite www.neukum.de ist ein pH- Meter für die Fleischwirtschaft bekannt mit einem Pistolengriff, der eine pH-Messsonde sowie eine Referenzelektrode trägt. Die pH-Messsonde ist durch ein Metallgerüst gestützt. Auch eine Temperaturmessung ist vorgesehen. Die pH-Messsonde und die Referenzelektrode weisen unterschiedliche Längen auf, so dass es schwierig wird, beide gleichzeitig in einen zu vermessenden Körper einzubringen, besonders dann, wenn dieser nicht eine bestimmte Mindestdicke aufweist.

Den bekannten pH-Messgeräten ist gemeinsam, dass sie einerseits zwischen verschiedenen Messungen, insbesondere, wenn sie in der Lebensmittelbranche verwendet werden, aufwendig gereinigt werden müssen und dass sie teilweise mechanisch labil sind, was eine Verwendung als Einstechsonde bei Festkörpern erschwert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Messgerät der eingangs genannten Art zu schaffen, das bei hoher Messgenauigkeit eine stabile Konstruktion bietet, die auch das Einstechen in einen Probenkörper erlaubt sowie eine leichte Reinigung gewährleistet.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die pH-Messsonde und die Referenzelektrode miteinander starr mittels eines Basisteils verbunden sind, welches gemeinsam mit der pH-Messsonde und der Referenzelektrode als feste Baugruppe mit dem Griffteil lösbar starr verbindbar ist.

Durch die erfindungsgemäße Konstruktion sind einerseits die pH-Messsonde und die Referenzelektrode mittels des Basisteils mit dem Griffteil starr verbunden, so dass das Messgerät an dem Griffteil angefasst und nach Art einer Einstechsonde beispielsweise in ein Fleischstück eingeführt werden kann, andererseits sind die pH-Messsonde und die Referenzelektrode einfach gemeinsam von dem Griffteil lösbar und so einfach zu reinigen beziehungsweise auszuwechseln. Durch die gemeinsame Befestigung an einem Basisteil ist auch eine parallele Ausrichtung der pH-Messsonde und der Referenzelektrode gewährleistet, die für die Verwendung als Einstechsonde wichtig ist. Die pH-Messsonde und die Referenzelektrode können gemeinsam mit dem Basisteil als Verschleißteil gereinigt und aufgearbeitet beziehungsweise ausgewechselt werden. Die pH-Messsonde und die Referenzelektrode bilden gemeinsam mit dem Basisteil eine Baugruppe, die im weiteren auch als Messmodul bezeichnet wird.

Eine vorteilhafte Ausführung der Erfindung sieht vor, dass das Basisteil den Boden des zweiten Gehäuses bildet und mit diesem dicht abschließt.

In diesem Fall kann das Basisteil eine Dichtung aufweisen, in die das zweite Gehäuse unter dichtem Abschluss einsetzbar ist, so dass der zweite Elektrolyt, der flüssig oder gelartig sein kann, nicht entweichen kann. Das Basisteil kann entweder fest mittels einer Verklebung oder einer Verschweißung mit dem zweiten Gehäuse verbunden sein oder mittels einer Elastomerdichtung. Die letztgenannte Möglichkeit hat den Vorteil, dass das zweite Gehäuse zu Reinigungs- oder Nachfüllzwecken von dem Basisteil lösbar ist.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass das Basisteil den elektrischen Anschluss der Referenzelektrode trägt. Wenn das Basisteil das zweite Gehäuse dicht abschließt, kann der elektrische Anschluss der Referenzelektrode, der vom Inneren des zweiten Gehäuses aus zum Äußeren durchgeführt werden muss, vorteilhaft durch das Basisteil hindurch dicht durchgeführt sein. Das zweite Gehäuse kann beispielsweise aus Glas bestehen, oder erst nach dem Zusammenbau der Referenzelektrode mit dem Basisteil hinzugefügt werden. In beiden Fällen wäre eine Durchführung des Anschlusses durch die Wand des zweiten Gehäuses aufwendig und teuer. Das Basisteil kann beispielsweise auch aus einem Kunststoff bestehen, in den die Durchführung des elektrischen Anschlusses eingespritzt beziehungsweise eingegossen werden kann. Der Anschluss der Referenzelektrode ist dann an dem Basisteil außen leicht zugänglich.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass das Basisteil den Boden des ersten Gehäuses bildet und dieses dicht abschließt.

In diesem Fall kann das Basisteil ebenfalls eine Elastomerdichtung aufweisen, in die das erste Gehäuse allein oder zu sätzlich zu dem zweiten Gehäuse unter dichtem Abschluss eindrückbar ist. So kann auch die Dichtigkeit des ersten Gehäuses sichergestellt werden, wobei dieses zu Zwecken der Reinigung oder des Nachfüllens von dem Basisteil lösbar ist. Das erste Gehäuse, das beispielsweise aus Glas bestehen kann, kann auch mit dem Basisteil verklebt oder verschweißt sein.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass das Basisteil den elektrischen Anschluss der pH-Messsonde trägt.

Da bei dem zweiten Gehäuse, wenn dies insbesondere aus Glas besteht, eine Durchführung des elektrischen Anschlusses der pH-Messsonde aufwendig und teuer wäre, ist die Durchführung dieses Anschlusses im Bereich des Basisteils, wenn dieses beispielsweise aus einem Kunststoff besteht, einfach und kostengünstig. Der elektrische Anschluss der pH-Messsonde ist dann an dem Basisteil außen leicht zugänglich.

Die Erfindung kann außerdem vorteilhaft dadurch ausgestaltet werden, dass das erste Gehäuse für sich allein dicht abschließend mit dem Basisteil lösbar starr verbunden ist.

In diesem Fall ist das erste Gehäuse, welches die pH-Messsonde umgibt, für sich dicht abgeschlossen und kann einerseits mit dem Basisteil zum Messbetrieb starr verbunden werden, andererseits auch ohne Aufgabe der Dichtigkeit von diesem gelöst werden. Dies macht eine Handhabung der pH-Messsonde zur Reinigung oder zum Austausch besonders einfach.

Auch die Herstellung der Messsonde kann so vereinfacht werden, insbesondere dann, wenn das Basisteil das zweite Gehäuse als Boden dicht abschließt, so dass beim Herstellungsprozess zunächst das zweite Gehäuse mittels des Basisteils vervollständigt, mit dem zweiten Elektrolyten gefüllt und abgedichtet und danach das erste Gehäuse mit der pH-Messsonde hinzugefügt werden kann.

1. Ein Silberdraht 7, der in einem hinteren Bereich 7' vergoldet ist, wird bereitgestellt. Der vergoldete Bereich 7' des Silberdrahtes 7 wird abgewinkelt. Der teilvergoldete Silberdraht 7 wird mit der vergoldeten Seite nach außen in ein (nicht dargestelltes) Werkzeug gelegt und mit einem Kunststoffmaterial umspritzt, so dass die Aufnahmevorrichtung 23 gebildet wird.
2. Die Aufnahmevorrichtung 23 wird anschließend in ein weiteres Werkzeug zur Erzeugung von Dichtungen 41, 42, 43 eingelegt. Zu diesem Zweck weist die Aufnahmevorrichtung 23 an ihrer Außenfläche Nuten 40 auf. In diese Nuten 40 wird ein Elastomer zur Bildung von Dichtnasen 41 eingespritzt. Die Aufnahmevorrichtung 23 weist ferner eine zentrische Aussparung 26 auf, aus der der Silberdraht 7 herausragt. Im Bereich der Aussparung 26 sowie am oberen Ende der Aussparung 26 wird ebenfalls ein Elastomer zur Bildung eines Gummipuffers 42 sowie einer Innendichtung 43 eingespritzt.
3. Die Aufnahmevorrichtung 23 weist ferner an ihrem der Aussparung 26 gegenüberliegenden Ende eine an der Außenfläche der Aufnahmevorrichtung 23 verlaufende Nut 44 auf. In diesem Bereich der Aufnahmevorrichtung 23 ist außerdem eine durchgehende Querbohrung 45 vorgesehen. Zur Fixierung des Silberdrahtes 7 wird dieser mit seinem Bereich 7' durch die Querbohrung 45 geschoben und festgezogen, so dass der Draht 7' fest in der Nut 44 anliegt.
4. Ein überstehendes Ende des Silberdrahtes 7', welches aus der Querbohrung 45 herausragt, wird abgeschnitten. Der aus der Aussparung 26 herausragende Bereich 7'' des Silberdrahtes 7 wird chloriert.
5. Ein Glasröhrchen 8 wird zur Bildung des ersten Gehäuses für die pH-Messsonde 2 bereitgestellt. In das Glasröhrchen 8 wird zunächst eine erster Elektrolyt 16 in Form einer Elektrolytflüssigkeit gefüllt. Anschließend wird das Glasröhrchen 8 mit seinem nach einer Seite offenen Ende in die Aussparung 26 der Aufnahmevorrichtung 23 geschoben. Über die Innendichtung 43 sowie den Gummipuffer 42 werden das Glasröhrchen 8 und die Aufnahmevorrichtung 23 gegeneinander fixiert und die gesamte Anordnung nach außen hin abgedichtet. Der Silberdraht 7 wird dabei in die innere Kammer 16 des Glasröhrchens 8 mit der darin enthaltenen Elektrolytflüssigkeit geschoben.
6. Der Silberdraht 15 der zweiten Elektrode 15 sowie ein Edelstahlrohr 50 für die Temperatursonde 50a werden in ein weiteres Werkzeug eingelegt und mit einem Kunststoff geeignet umspritzt. Dabei wird das Basisteil 12 gebildet. Nach dem Umspritzen ragen der Silberdraht 15 sowie das Edelstahlrohr 50 aus dem Basisteil 12 heraus. Anschließend wird der Silberdraht 15 mit seinem aus dem Basisteil 12 herausragenden Ende 15' chloriert. Das Edelstahlrohr 50 ist zusätzlich vorteilhaft an seiner Außenfläche mit einem Kunststoff 51 überzogen.
7. Zur Bildung der Temperatursonde 50a wird eine gängige Wärmeleitpaste in eine Spitze des Edelstahlrohres 50 gefüllt. Anschließend wird ein doppeladriger NTC-Draht 52 (negativer Temperaturkoeffizient) in das Innere des Edelstahlröhrchens 50 eingeführt. Die beiden Enden des NTC-Drahtes 52 ragen auf der Seite des Basisteils 12 aus dem Röhrchen 50 heraus. Im Bereich des Basisteils 12 wird eine Kontaktplatte 53 durch Umspritzen erzeugt. Zu diesem Zweck weist das Basisteil 12 vorteilhafterweise eine Ausnehmung 54 auf, in die die Kontaktplatte 53 fest eingesteckt oder eingerastet wird. Die Kontaktplatte 53 weist zwei durch die Kontaktplatte 53 durchgehende Kontaktstifte 55 auf, die in einem dem Edelstahlrohr 50 zugewandten Bereich mit den aus diesem herausragenden NTC-Drahtenden 52 verlötet sind. Der Silberdraht 15 der zweiten Elektrode 15 wird an seinem aus dem Basisteil 12 herausragenden Ende in einer eigens in dem Basisteil 12 vorgesehenen Aufnahmevorrichtung 56, beispielsweise eine Öse, eingefädelt. Der Silberdraht 15 ist dort somit fest fixiert. Außerdem bildet der Silberdraht 15 dort eine Kontaktfläche 19. Das überstehende Ende des Silberdrahtes 15 wird wiederum abgeschnitten. Das zweite Gehäuse 3 des Messmoduls 1 wird in einem geeignet ausgebildeten Werkzeug durch Umspritzen hergestellt. Anschließend wird das als Boden des zweiten Gehäuses 3 dienende Basisteil 12 mit der Temperatursonde 50a sowie der Referenzelektrode 15 in das Innere des zweiten Gehäuses 3 geschoben. Das nach außen hin offene Ende des zweiten Gehäuses 3 wird anschließend mit den entsprechenden Bereichen des Basisteils 12, beispielsweise mittels Ultraschall, verschweißt und so verschlossen. Vorteilhafterweise ist hier eine doppelte Schweißnaht 57, 58 vorgesehen, die ein späteres Herausfließen des zweiten Elektrolyten 14 in Form einer Polymerprotolytflüssigkeit verhindern soll. In den vergrößerten Teilansichten (8a)–(8c) ist ein entsprechendes Schweißverfahren zur Herstellung der beiden Schweißnähte 57, 58 anhand von drei Schritten verdeutlicht. Alternativ wären selbstverständlich auch andere Verbindungsmöglichkeit – wie zum Beispiel eine Einrastverbindung, ein Gewinde oder dergleichen – denkbar, wenngleich das Ultraschallverschweißen gepaart mit einer doppelten Schweißnaht 57, 58 (siehe (8a)–(8c)) ein besonders bevorzugtes Verfahren ist.
9. Das Basisteil 12 weist eine Öffnung 17 auf, durch die die pH-Messsonde 2 hindurchsteckbar und in die die Aufnahmevorrichtung 23 formschlüssig einlegbar ist. Die pH-Messsonde 2 wird dabei durch diese Öffnung 17 durchgeschoben, bis sie am anderen Ende des zweiten Gehäuses 3 aus der Öffnung 5 herausragt. Die in den Außennuten 40 der Aufnahmevorrichtung 23 angeordneten Gumminasen 41 gewährleisten ein Abdichten und Fi xieren der pH-Messsonde 2 bzw. der Aufnahmevorrichtung 23 in der dafür vorgesehenen Ausnehmung 17 des Basisteils 12.
10. Nach dem Einschieben der pH-Messsonde 2 ergibt sich in einem äußeren Bereich der Ausnehmung 17 eine zwischen der Aufnahmevorrichtung 23 und dem Basisteil 12 gebildete Nut 60. In diese Nut 60 wird zunächst ein O-Ring 61 zur Abdichtung eingelegt. Anschließend wird eine Fixierschraube 62 in ein eigens in der Bodenplatte 12 oder der Aufnahmevorrichtung 23 vorgesehenes Gewinde eingedreht. Alternativ wäre es auch denkbar, statt einer Stellschraube 62 ein anderes Verschlussmittel, beispielsweise ein Einrastmittel, vorzusehen.
11. Abschließend wird durch eine eigens zu diesem Zweck im zweiten Gehäuse 3 des Messmoduls 1 vorgesehene Öffnung (in 2 nicht dargestellt) die Polymerprotolytlösung, beispielsweise in Form eines Gels in die äußere Kammer 14 eingefüllt.

3 zeigt ein zweites Beispiel eines Messmoduls 1. Im Unterschied zum Ausführungsbeispiel in 1 zeichnet sich das Messmodul 1 in 3 durch einen einfacheren, konstruktiv kompakteren Aufbau aus. Im Bereich des Basisteils 12 ist die Dichtvorrichtung weniger aufwendig ausgestaltet. Hier ist lediglich eine Einrastvorrichtung vorgesehen.
Ferner wurde auf eine Temperatursonde 50a verzichtet.
Darüber hinaus weist das Gehäuse 3 gemäß 3 auch keine Schutzstege 20 zum Schutz der Messspitze 4 auf. Die Messspitze 4 ist hier zum vorderen Ende 6 hin spitz zulaufend ausgebildet und damit geeignet zum Einstechen in ein festes Messgut, zum Beispiel Fleisch.
Vorteilhafterweise ist das Messmodul 1 aus Stabilitäts-, Dichte- und Hygienegründen mit einer nicht dargestellten elastischen Schutzhülle ausgestattet.
4 zeigt anhand von Teilbildern (1)–(4) ein zweites Verfahren zur Herstellung eines Messmoduls 1 entsprechend 3. Das Verfahren zur Herstellung des Messmoduls 1 entspricht hier im wesentlichen dem anhand von 2 beschriebenen Verfahren. Daher wurden in 4 lediglich einige Prozessschritte exemplarisch herausgegriffen:
Die Verfahrensschritte (1)–(4) gemäß 4 unterscheiden sich von den Schritten (1)–(5) gemäß 2 im wesentlichen dadurch, dass die Aufnahmevorrichtung 23 in 4 sehr viel einfacher ausgebildet ist. Insbesondere fehlen hier die Dichtnasen 41, der Gummipuffer 42 sowie die Innendichtung 43. In der Nut 40 ist hier lediglich ein einfacher O-Ring 46 vorgesehen. Dafür ist die Aufnahmevorrichtung 23 elastisch ausgebildet. Beim Einschieben des Glasröhrchens 8 in die Ausnehmung 26 kommt es somit zu Reibungskräften, über die das Glasröhrchen 8 und die Ausnehmung 26 gegeneinander fixiert werden. Alternativ können das Glasröhrchen 8 und die Aufnahmevorrichtung 8 miteinander verklebt werden.
Im Unterschied zu 2 wird hier auf die Herstellung der Temperatursonde 50a (Schritte (6) und (7)) verzichtet.
Zusammenfassend kann festgestellt werden, dass durch das Verfahren auf sehr viel einfachere Weise ein Messmodul 1 herstellbar ist, bei dem trotz weitergehender Automatisierung des Herstellungsprozesses die bisherige Problematik der Bruchgefahr des ersten Gehäuses 8 während der Herstellung minimiert werden konnte.
Nachfolgend wird ein besonderes fakultatives Merkmal des erfindungsgemäßen Messmoduls beschrieben, das in der Nachfüllmöglichkeit eines zweiten Elektrolyten in das zweite Gehäuse besteht.
Die 5 zeigt ein Messmodul 1a, das eine innenliegende pH-Messsonde 2a sowie eine außerhalb der pH-Messsonde 2a liegende Referenzelektrode 15a aufweist. Die Referenzelektrode 15a ist in einen zweiten Elektrolyten 14a in Form eines Polymerelektrolyten eingebettet, der als Gel vorliegt.
Die pH-Messsonde 2a weist ein Diaphragma auf, das an der Glaswand des ersten Gehäuses 8a in Form eines Glasröhrchens gebildet ist. In dem Glasröhrchen ist ein erster Elektrolyt 6a beispielsweise in Form einer Flüssigkeit angeordnet. In diesem ersten Elektrolyten ist die Messelektrode 7a angeordnet, die zur Ableitung des Messwertes in Form einer Spannung an ihrem sockelseitigen Ende 18a dient.
Derartige Messsonden sind, wie dargestellt, im Handel bereits erhältlich und werden mit einem gelartigen Polymerelektrolyten als zweiten Elektrolyten 14a insbesondere in der Lebensmitteltechnik zur pH-Messung bei Festkörpern eingesetzt, da sie einerseits robust sind und andererseits vielfältigen Einsatz erlauben ohne dass auf die Lage der Sonde bei der Messung geachtet zu werden braucht, da keine Gefahr für das Austreten des als Gel vorliegenden Polymerelektrolyten besteht.
Der Polymerelektrolyt kann durch eine Diaphragmaöffnung 5a, die zwischen dem Glasröhrchen 8a und der Wand des zweiten Gehäuses 3a gebildet ist, mit einer Messsubstanz außerhalb der Messsonde in Kontakt treten. Durch einen solchen Kontakt ändern sich, wenn die Messsubstanz Ionen enthält, die potentiometrischen Verhältnisse, so dass über eine zwischen der pH-Messsonde 2a und der Referenzelektrode 15a hochohmig gemessene potentiometrische Spannung der pH-wert der Messsubstanz errechnet oder mittels Referenzwerten ermittelt werden kann.
Die Verwendung eines gelartigen zweiten Elektrolyten bringt einerseits Vorteile, da eine relativ große Diaphragmaöffnung 5a verwendet werden kann, die durch mikroskopische Verunreinigungen kaum verstopft, wie dies bei feinporigen Diaphragmen geschehen kann, insbesondere wenn eiweißhaltige Substanzen vermessen werden. Ein Ausfließen des zweiten Elektrolyten ist nicht zu befürchten.
Andererseits können dennoch durch die Diaphragmaöffnung 5a Verunreinigungen in den gelartigen Polymerelektrolyten gelangen sowie Keime, die sich dort vermehren können und es können auch Lufteinschlüsse entstehen, die nachfolgende Messungen verfälschen können.
Es ist versucht worden, derartige Messsonden dadurch zu regenerieren, dass sie mit heißem Wasser behandelt werden, wodurch der zweite Elektrolyt aufquillt und sich teilweise aus der Diaphragmaöffnung 5a herausschiebt.
Dies ist jedoch mit üblichen Messsonden wegen der komplizierten und anfälligen mit ihnen verbundenen Elektronik nicht möglich und außerdem nimmt durch die mit einer solchen Reinigung verbundene Wasseraufnahme die Chlor-Ionenkonzentration in dem Gel und die Masse des Polymerelektrolyten ab. In entstehenden Lufteinschlüssen können sich insbesondere Verschmutzungen und Keime sammeln und vermehren. Dies hat zur Folge, dass bei nachfolgenden Messungen die Messsubstanz weiter durch die Diaphragmaöffnung 5a zum Inneren des zweiten Gehäuses des Messmoduls eindringen muss, bevor eine genaue Messung ermöglicht ist. Die Ansprechzeit des Messmoduls wird hierdurch verlängert.
Bei dem hier vorliegenden erfindungsgemäßen Messmodul ist das Problem der Reinigung dadurch gelöst, dass eine Pumpeinrichtung für das Gel vorgesehen ist, die am Sockel des Messmoduls im Bereich des Basisteils 12a angeordnet ist und die in den 7 und 8 näher gezeigt ist.
Die 7 zeigt einen Kolben 70, der, wie durch den Pfeil 71 angedeutet ist, mittels eines Antriebskeils 70a unter der Wirkung des Konus 73 einer Antriebsschraube 72 nach oben zum Inneren des zweiten Gehäuses 3a schiebbar ist. Im Inneren des Gehäuses 3a verdrängt der Kolben 70 damit etwas von dem zweiten Elektrolyten, so dass sich eine gewisse Menge des zweiten Elektolyten, der als Polymerelektrolyt vorliegt, durch die Öffnung 5a des Diaphragmas aus dem Messmodul herausschiebt und dort entfernt werden kann.
Dies geschieht dadurch, dass die Antriebsschraube 72 in einem Gewinde innerhalb des Kanals 74 durch eine Schraubbewegung in Richtung des Pfeils 75 angetrieben wird.
Die beschriebene Pumpeinrichtung würde an sich nur eine einmalige Bewegung des Kolbens 70 erlauben, wobei jedoch denkbar ist, dass diese Schubbewegung in mehrere Schritte geteilt werden kann, wobei nach jeder Messung der Kolben 70 ein Stück weit weiter bewegt wird, um das Messmodul zu reinigen.
Es ist jedoch vorteilhaft, in dem Kolben 70 einen Füllkanal 79 vorzusehen, der dazu dienen kann, durch einen Speisekanal 76 etwas von dem zweiten Elektrolyten, dem Polymerelektrolyten, in das Gehäuse 3a aus einem Behälter 77, der nur schematisch in der 8 dargestellt ist, nachzufüllen. Alternativ zu der abgebildeten Variante kann der Füllkanal 79 auch in dem mit 78 bezeichneten Bereich zwischen dem Kolben 70 und der Gehäusewand vorgesehen sein
Wird durch den Speisekanal 76 etwas von dem Polymerelektrolyten in den Füllkanal 79 hineingedrückt, so gelangt diese Menge in das Innere des Gehäuses und zwar im Bereich der Stirnfläche des Kolbens 70. Der hier einströmende zweite Polymerelektrolyt drängt den Kolben 70 entgegen der durch den Pfeil 71 dargestellten Richtung zurück, wenn die Schraube 72 in dem Kanal 74 durch Zurückschrauben entgegen der durch den Pfeil 75 dargestellten Richtung wegbewegt worden ist. Vorteilhaft hierbei ist, dass der zweite Elektrolyt genau in den Bereich eingebracht wird, aus dem der Kolben 70 zurückbewegt wird, so dass keine Lufteinschlüsse entstehen können.
Im Folgenden wird weiter auf das äußere Erscheinungsbild des pH-Messgerätes unter detaillierterer Beschreibung des Griffteils 100 eingegangen.
In der 9a ist in einer Seitenansicht das pH-Messgerät dargestellt, das ein Griffteil 100 und eine Baugruppe 101 aufweist, die auch als Messmodul bezeichnet wird. Griffteil 100 und die Baugruppe 101 sind ineinander gesteckt und mittels eines Überwurfes 102 miteinander fixiert. In der 9b ist eine Ansicht von unten, das heißt von der Messspitze 103 aus gesehen zur Unterseite des Griffteils 100 dargestellt.
In der 9c ist eine Seitenansicht des Griffteils 100 und der Baugruppe 101 dargestellt.
In der 9d ist eine Ansicht des pH-Messgerätes von der Oberseite des Griffteils 100 wiedergegeben, wobei eine Digitalanzeige 104 für den gemessenen pH-wert und einen gemessenen Temperaturwert sowie ein Ein/Ausschalter 105 und ein Bedienschalter 106 für eine Menüsteuerung des Messgerätes zu sehen sind. Die Schalter und die Anzeige sind mit der in dem Griffteil 100 vorgesehenen Auswerteelektronik 130 verbunden.
In der 10 ist das Griffteil 100 teilweise geöffnet dargestellt, so dass im Bereich der Aufnahme 128 ein Stecksockel 107 zu sehen ist, der mit einem an der Baugruppe 101 befestigten Kontaktteil 108 in Form eines Steckers beim Zusammenfügen in Eingriff kommt. Damit werden die elektrischen Kontakte zwischen den Messsonden und der Auswerteelektronik 130 des Griffteils 100 hergestellt. Der Überwurf 102 ist hier gesondert dargestellt. In Verlängerung des Griffteils 100 ist in der Abbildung allein ein Temperatursensor als Baugruppe 101 dargestellt, während alternativ unterhalb die Variante mit einem pH-Messmodul dargestellt ist. Das erfindungsgemäße Griffteil lässt so auch wahlweise den Anschluss ausschließ lich einer Temperatursonde mit einem gesonderten Basisteil zu.
Dem Kontaktteil 108 auf dem Basisteil 114 kann eine Vorverarbeitungselektronik vorgeschaltet sein, die die Messwerte von einer Temperatursonde oder auch von pH-Messsonden vorverarbeitet, um dann an die Auswerteelektronik 130 des Griffteils 100 Messwerte weitergeben zu können, die von individuellen Merkmalen der Temperatur- oder pH-Messsonden unabhängig sind, das heißt in der Vorverarbeitung kann eine Temperaturkompensation oder eine sonstige Messwertkorrektur stattfinden.
Die 11 zeigt ein pH-Messgerät mit einer Temperatursonde im zusammengesteckten Zustand von Baugruppe und Griffteil, wobei die Darstellung teilweise geöffnet ist, so dass man das Zusammenwirken des Stecksockels 107 und des Kontaktteils 108 erkennen kann.
Die 12 zeigt in einer Querschnittsdarstellung eine Referenzelektrode 109, eine pH-Messsonde 110 und eine Temperatursonde 111, wobei die pH-Messsonde 110 von einem ersten Gehäuse 112 umgeben ist, während die Referenzelektrode 109 gemeinsam mit der pH-Messsonde und deren erstem Gehäuse 112 von einem zweiten Gehäuse 113 umgeben ist. Das Basisteil 114 schließt das zweite Gehäuse 113 an seinem Ende so dicht ab, dass der darin befindliche zweite Elektrolyt 116 dort nicht austreten kann. Der erste Elektrolyt 115 ist in dem aus Glas bestehenden ersten Gehäuse 112 der ph-Messsonde 110 dicht eingeschlossen.
Die 13a zeigt nochmals eine Übersichtsdarstellung über das pH-Messgerät bei der teilweise Gehäusewände weggelassen sind.
In der 13b ist das in 13a mit x bezeichnete Detail dargestellt, nämlich eine Betätigungstaste im Griffteil 100, wobei die Betätigungstaste aus einem Betätigungsstift 117 und einem Metallfederteil 118 besteht, sowie aus einer Abdeckung 119, welche aus einem dicht in die Wand des Griffteils 100 eingepassten Elastomer besteht. Über die Abdeckung kann der Betätigungsstift 117 niedergedrückt werden, bis dass das Metallfederteil 118 über einen Druckpunkt belastet wird und unter Kontaktgabe einbricht. Wird der Druck auf die Taste verringert, so entspannt sich das Metallfederteil 118 und drückt den Betätigungsstift 117 wieder zur Gehäuseaußenseite des Griffteils 100. Durch die gezeigte Konstruktion ist eine gute Abdichtung des Griffteils 100 gewährleistet, so dass auch bei messtechnischem Dauereinsatz keine kontaminierenden Flüssigkeiten zu der Auswerteelektronik des Griffteils 100 gelangen können.
In der 13c ist ein Detail dargestellt, das in der 13a mit Y bezeichnet ist, nämlich ein Batteriefach des Griffteils. Das Batteriefach 120 besteht aus einem Hohlzylinderteil 121, in dem zylindrische Batterien 122 aufbewahrt werden sowie aus einem Flanschteil 122. Das hohlzylindrische Teil 121 wird in eine Öffnung an einem Ende des Griffteils 100 eingeführt und mittels einer elastomeren Dichtung 123 gedichtet. Zum Halten des hohlzylindrischen Teils 121 in dem Griffteil ist eine Rastnase 124 vorgesehen.
In der 13d ist das Detail a in einem Schnitt a-a zu sehen, der in der 13a angedeutet ist. Dort ist gezeigt, wie aus zwei Halbschalen 125 und 126 das Griffteil gebildet wird, die durch eine Verschweißung, insbesondere eine Ultraschallverschweißung, dicht miteinander verbunden sind. Zum Zwecke der Ultraschallverschweißung trägt mindestens eine Halbschale 126 eine Schweißschneide 127.
Die Auswerteelektronik 130 im Griffteil 100 kann einen Messwertspeicher für Temperaturmesswerte, pH-Messwerte und Tagesdatum sowie die laufende Nummer der Messungen aufweisen.
Durch die beschriebenen Merkmale ist ein pH-Messgerät gebildet, das im täglichen Einsatz robust, leicht zu reinigen und durch die einfache Auswechselbarkeit des Messmoduls vielseitig einsetzbar ist.

Claims

Messgerät mit einem Griffteil (100), einer mit diesem lösbar starr verbundenen, entlang einer ersten Achse (80) langgestreckt ausgebildeten pH-Messsonde (2, 2a, 110) mit einem ersten Gehäuse (8, 8a, 112) und mit einer mit dem Griffteil (100) lösbar starr verbundenen Referenzelektrode (15, 15a, 109) mit einem zweiten Gehäuse (3, 3a, 113), wobei das erste Gehäuse (8, 8a, 112) mit einem ersten Elektrolyten (16, 16a) und das zweite Gehäuse (3, 3a, 113) mit einem zweiten Elektrolyten (14, 14a) gefüllt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die pH-Messsonde (2, 2a, 110) und die Referenzelektrode miteinander starr mittels eines Basisteils (12, 12a, 114) verbunden sind, welches gemeinsam mit der pH-Messsonde (2, 2a, 110) und der Referenzelektrode (15, 15a, 109) als feste Baugruppe mit dem Griffteil (100) lösbar starr verbindbar ist.
Messgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Basisteil (12, 12a, 114) den Boden des zweiten Gehäuses (3, 3a, 113) bildet und mit diesem dicht abschließt.
Messgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Basisteil (12, 12a, 114) den elektrischen Anschluss (19) der Referenzelektrode (15, 15a, 109) trägt.
Messgerät nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, dass das Basisteil (12, 12a, 114) den Boden des ersten Gehäuses (8, 8a, 112) bildet und dieses dicht abschließt.
Messgerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Basisteil (12, 12a, 114) den elektrischen Anschluss (18) der pH-Messsonde (2, 2a, 110) trägt.
Messgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Gehäuse (8, 8a, 112) für sich allein dicht abschließend mit dem Basisteil (12, 12a, 114) lösbar starr verbunden ist.
Messgerät nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, dass eines der beiden Gehäuse (8, 8a, 112, 3, 3a, 113), dessen Boden durch das Basisteil (12, 12a, 114) gebildet ist, das andere Gehäuse wenigstens in dem dem Basisteil (12, 114) zugewandten Bereich umgibt.
Messgerät nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, dass das Basisteil (12, 12a, 114) eine Temperatursonde (50a) trägt, die langgestreckt ausgebildet und parallel zu der ersten Achse (80) ausgerichtet ist.
Messgerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die pH-Messsonde (2, 2a, 110), die Referenzelektrode (15, 15a, 109) und die Temperatursonde (50a) wenigstens im Bereich des Basisteils (12, 12a, 114) von einem der Gehäuse (8, 8a, 112, 3, 3a, 113) gemeinsam umgeben sind.
Messgerät nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (8, 8a, 112, 3, 3a, 113), welches die pH-Messsonde (2, 2a, 110), die Referenzelektrode (15, 15a, 109) und die Temperatursonde (50a) wenigstens im Bereich des Basisteils (12, 12a, 114) gemeinsam umgibt, von seinem dem Griffteil (100) zugewandten Ende ausgehend konisch zuläuft und an seinem konisch zulaufenden Ende eine Öffnung (5, 5a) aufweist, durch die sich das Ende des anderen Gehäuses unter Freilassung eines Diaphragmas erstreckt.
Messgerät nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (8, 8a, 112, 3, 3a, 113), welches die pH-Messsonde (2, 2a, 110), die Referenzelektrode (15, 15a, 109) und die Temperatursonde (50a) wenigstens im Bereich des Basisteils (12, 12a, 114) gemeinsam umgibt, als Kunststoffspritzgussteil ausgebildet ist.
Messgerät nach Anspruch 9, 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (8, 8a, 112, 3, 3a, 113), welches die pH-Messsonde (2, 2a, 110), die Referenzelektrode (15, 15a, 109) und die Temperatursonde (50a) wenigstens im Bereich des Basisteils (12, 12a, 114) gemeinsam umgibt, in eine Aufnahme (128) des Griffteils (100) einsteckbar und dort mittels eines Überwurfes (102) fixierbar ist.
Messgerät nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Überwurf (102) durch eine Mutter oder einen Bajonettring gebildet ist.
Messgerät nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Basisteil (12, 12a, 114) ein Kontaktteil (108) aufweist, mittels dessen beim Einstecken in das Griffteil (100) die elektrischen Anschlüsse (18, 19) der pH-Messsonde (2, 2a, 110), der Referenzelektrode (15, 15a, 109) und gegebenenfalls der Temperatursonde (50a) mit einer in dem Griffteil angeordneten Auswerteelektronik (130) verbindbar sind.
Messgerät nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Basisteil (12, 114) eine elektrische Schaltung (131) zur Vorverarbeitung von Messwerten aufweist.