DE1039260B

DE1039260B - Device for pH measurement in water-poor suspensions of fibrous substances

Info

Publication number: DE1039260B
Application number: DE1956P0015775
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Chem Franz Richter
Original assignee: Polymetron AG
Current assignee: Polymetron AG
Priority date: 1955-03-22
Filing date: 1956-02-29
Publication date: 1958-09-18

Description

Vorrichtung zur pH-Messung in wasserarmen Suspensionen faseriger Stoffe Industrielle p-Messungen in Fasersuspensionen wurden wiederholt versucht, hahen jedoch in den seltensten Fällen zu einem dauernden Erfolg geführt. Device for pH measurement in fibrous suspensions of low water content Substances Industrial p-measurements in fiber suspensions have been tried repeatedly However, in the rarest of cases have led to lasting success.

Vereinzelt war es möglich, durch vorherige automatische Entwässerung des Faserbreies im N-ebenschluß mit anschließender p,-I1/Iessung im Stoffwasser zu brauchbaren Meßergebnissen zu kommen, doch erfordert diese Methode einen sehr großen und daher entsprechend störanfälligen apparativen Aufwand und ist nicht in der Lage, die wahren pl-Werte auf der suspendierten Faser mit zu erfassen. Auch der Einsatz hochohmiger, sehr widerstandsfähiger Glaselektroden-Meßketten in verschiedenen Taucharmaturen scheiterte immer daran, daß sich an den in das Meßgut tauchenden Elektroden nach kurzer Zeit Ansammlungen von mehr oder weniger verfilzten Faserzusammenballungen ergaben, die nach und nach die aktiven Elektrodenteile abdeckten und vorerst zu einer sehr trägen und später zu einer dauernd falschen Messung des pE-Wertes führten. In sehr wasserarmen Faserstoffen, die erfahrungsgemäß oft mit Luftbläschen durchsetzt sind, kamen Fehlmessungen wiederholt dadurch zustande, daß der zur Messung erforderliche innige Kontakt der Elektroden mit dem Meßgut vorübergehend teilweise oder ganz unterbrochen wurde.Occasionally it was possible through previous automatic drainage of the pulp in the N-level connection with subsequent p, -I1 / Iessung in the pulp water to get useful measurement results, but this method requires a lot large and therefore correspondingly failure-prone equipment effort and is not in able to record the true pI values on the suspended fiber. Even the use of high-resistance, very resistant glass electrode measuring chains in various Immersion fittings always failed because they dipped into the material to be measured Electrodes, after a short time, accumulations of more or less matted fiber clusters revealed that gradually covered the active electrode parts and closed for the time being one very sluggish and later led to a permanently incorrect measurement of the pE value. In fibrous materials that are very low in water and experience has shown that they are often interspersed with air bubbles incorrect measurements were repeatedly caused by the fact that the required for the measurement intimate contact of the electrodes with the material to be measured is temporarily or partially interrupted became.

Eine weitere Schwierigkeit bildeten die aus Glas aufgebauten Meßelektroden. die ohne Schutz die große mechanische Beanspruchung im bewegten Faserstoff nicht ertragen und vorzeitig zerbrochen werden.The measuring electrodes made of glass presented a further difficulty. those without protection cannot cope with the great mechanical stress in the moving fiber material endured and broken prematurely.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung zur pH-Messung in Fasersuspensionen, bestehend aus mindestens zwei Elelitroden-Einzelarmaturen, die in geeignetem Abstand zueinander direkt in die hochkonzentrierte Fasersuspension ein tauchen und in welche handelsübliche Meßelektroden so eingesetzt sind, daß nur die meßtechnisch aktiven Elektrodenenden, das ist die zweckmäßig in Form einer Kugelkalotte vorgewölbte Membran einer Glaselektrode oder der kalottenförmige Diaphragmateil einer Bezugselektrode, aus der Einzel-Armatur hervorragen. Die Elektroden-Einzelarmatur verhindert dabei jede mechanische Beschädigung der eingebauten Elektrode und ist nach strömungstechnischen Grundsätzen so konstruiert, daß an der vollkommen glatten und allseitig abgerundeten Außenoberfläche keine Fasern oder sonstige Feststoffe hängenbleiben können, während gleichzeitig das aus der Armatur hervorragende aktive Ende der Meßelektrode der selbstreinigenden Wirkung der vorbeiströmenden Fasersuspension dauernd ausgesetzt bleibt, derart, daß eine Bedeckung der aktiven Elektrodenteile verhindert wird und volle pH-Empfindlichkeit der Meßelektroden im Dauerbetrieb gewährleistet ist. The present invention relates to a device for measuring pH in fiber suspensions, consisting of at least two individual Elelitroden fittings, at a suitable distance from each other directly into the highly concentrated fiber suspension a dip and in which commercially available measuring electrodes are inserted so that only the metrologically active electrode ends, that is expedient in the form of a spherical cap bulging membrane of a glass electrode or the dome-shaped diaphragm part a reference electrode from which the individual fittings protrude. The single electrode fitting prevents any mechanical damage to the built-in electrode and is Constructed according to fluidic principles so that on the completely smooth and the outer surface rounded on all sides, no fibers or other solids can get stuck, while at the same time the outstanding active from the faucet End of the measuring electrode of the self-cleaning effect of the fiber suspension flowing past remains permanently exposed in such a way that the active electrode parts are covered is prevented and full pH sensitivity of the measuring electrodes is guaranteed in continuous operation is.

Erfindungsgegenstand ist ferner ein Bezugselektro- densystem, bestehend aus einem speziellen Diaphragmenteil mit Verbindungsschlauch zu einem extern angeordneten K Cl-Vorrats- und Niveaugefäß mit eingesetzter Bezugselektrode, wobei die Bezugselektroden-Einzelarmatur das Di aphragmenrohr und einen Teil des Verbindungsschlauches aufnimmt. Durch entsprechende Anordnung des K Cl-Vorrats- und Niveaugefäßes wird über dem Diaphragma ein ausreichender statischer Überdruck herbeigeführt um jedes Eindringen von Meßgutlösung in den elektrolytischen Stromschlüssel wirksam zu verhindern. Damit werden die üblichen Fehlerquellen an der Bezugselektrode, d. h. die Potentialinstahilität bei wechselnden Arbeitsbedingungen, insbesondere bei Druckschwankungen im Meßgut auf ein Minimum reduziert. Es wird somit dauernde pH-Messung, pH-Registrierung oder automatische pH-Regelung bei maßgebend vom pn-Vert abhängigen industriellen Fabrikationsprozessen ermöglicht, beispielsweise bei der Xterarbeitung von Holzschliff, bei der Ilerstellung von Zellulose und Papierhalbfabrikaten, in der Papierindustrie, ferner bei der Fabrikation von Filz, Kunstleder usw. The subject of the invention is also a reference electrical system, consisting from a special diaphragm part with connecting hose to an externally arranged one K Cl storage and level vessel with inserted reference electrode, with the single reference electrode fitting the Di aphragmenrohr and part of the connecting tube receives. Through appropriate The arrangement of the K Cl storage and level vessel above the diaphragm is sufficient static overpressure brought about every penetration of test material solution into the electrolytic To effectively prevent electricity key. This brings up the usual sources of error the reference electrode, d. H. the potential instability with changing working conditions, reduced to a minimum, especially in the case of pressure fluctuations in the material to be measured. It will thus permanent pH measurement, pH registration or automatic pH control with decisive enables industrial manufacturing processes dependent on the pn-vert, for example in the processing of wood pulp, in the production of cellulose and semi-finished paper products, in the paper industry, also in the manufacture of felt, artificial leather, etc.

Die Elektrodenarmaturen zur pH-Messung in wasserarmen Suspensionen faseriger Stoffe nach vorliegender Erfindung besteht aus je einem gleichartigen Tauchrohr in der benötigten Einbaulänge, in welche die pH-empfindliche Glaselektrode und die zur pH-Messung mit der Glaselektrode erforderliche Bezugselektrode eingesetzt sind. An Stelle der Bezugselektrode wird bei bestimmten meßtechnischen Voraussetzungen zweckmäßig nur ein zusätzlicher Diaphragmenteil in die Armatur eingebaut, wobei die Bezugselektrode außerhalb der Elektrodenarmatur in einem Vorratsgefäß für die Brückenflüssigkeit angeordnet und durch einen Verbindungsschlauch mit dem Diaphragmenteil elektrolytisch leitend verhunden ist. The electrode fittings for pH measurement in water-poor suspensions fibrous materials according to the present Invention consists of one each similar immersion tube in the required installation length, in which the pH-sensitive Glass electrode and the reference electrode required for pH measurement with the glass electrode are used. Instead of the reference electrode, certain metrological Prerequisites expediently only one additional diaphragm part built into the valve, the reference electrode outside the electrode fitting in a storage vessel arranged for the bridge fluid and through a connecting hose to the Diaphragm part is connected electrolytically conductive.

Die Armatur ist dadurch gekennzeichnct, daß ihr oberes Ende mit einer Stopfbuchse zur Durchftihrung des Elektrodenkabels oder des Verbindungsschlauches für die Brückenflüssigkeit und das untere zur Aufnahme der Elektroden bestimmte Ende mit einem leicht abnehmbaren Elektrodenschutzkörper versehen ist, durch welche nur die zur Messung erforderlichen aktiven Elektrodenteile freigegeben werden. Der Elektrodenschutzkörper ist allseitig abgerundet, hat eine vollkommen glatte Oberfläche und dient gleichzeitig zur Befestigung und Abdichtung der eingebauten Elektrode, wobei die Verbindungsstelle mit der unteren Oberfläche des Tauchrohres bündig abschließt. The fitting is gekennzeichnct that its upper end with a Stuffing box for feeding through the electrode cable or the connecting hose for the bridge fluid and the lower one for holding the electrodes End is provided with an easily removable protective electrode body through which only the active electrode parts required for measurement are released. Of the The electrode protection body is rounded on all sides and has a completely smooth surface and at the same time serves to fix and seal the built-in electrode, the connection point being flush with the lower surface of the dip tube.

Die Verbindung mit dem Tauchrohr erfolgt vorteilhaft durch Verschraubung oder mittels Bajonettverschluß.The connection with the immersion tube is advantageously made by screwing or by means of a bayonet lock.

Zur pH-Messung werden die beiden Einzelarmaturen in geeigneten Haltevorrichtungen von oben in das Meßgut eingetaucht oder - beispielsweise in Bleichtürmen oder Holländern - seitlich durch die Wand eingebaut. Beim Einbau der Elektrodenarmatur durch die Wand eines Behälters genügt ein relativ kleiner Durchbruch im Winkel von 30 bis 450 zur Horizontalen, in welchen zweckmäßig ein Führungsrohr mit Flansch eingesetzt wird. Die mit aufgeschweißtem Gegenflansch versehenen Taucharmaturen werden in die etwa 50 bis 100 cm voneinander entfernten Führungsrohrstutzen eingeschoben und die Flanschverbindungen dicht verschraubt, derart, daß die Elektrodenarmaturen etwa 100 bis 150 mm in das Meßgut eintauchen. Falls zur Temperaturkorrektur der pH-Messung ein Widerstandselement benötigt wird. ist dieses in entsprechendem Abstand von den beiden Elektrodenarmaturen oder an einer anderen geeigneten Stelle der Behälterwand einzubauen. An der Außenseite der Behälterwand, unmittelbar über den Flanschen der Elektrodenarmaturen wird mit Hilfe einer Konsole das Vorratsgefäß für die Brückenflüssigkeit und unabhängig davon ein geeignetes, feuchtigkeitsdichtes Kupplungskästchen zur Verbindung der Elektrodenkabel mit der Meßleitung zum pH-Gerät montiert. To measure the pH, the two individual fittings are placed in suitable holding devices immersed in the material to be measured from above or - for example in bleaching towers or Dutch - Installed laterally through the wall. When installing the electrode fitting through the A relatively small opening at an angle of 30 to is sufficient on the wall of a container 450 to the horizontal, in which a guide tube with flange is expediently inserted will. The immersion fittings with welded-on counterflange are inserted into the about 50 to 100 cm away from each other guide pipe socket inserted and the Flange connections tightly screwed so that the electrode fittings about Immerse 100 to 150 mm in the material to be measured. If for temperature correction of the pH measurement a resistor element is required. is this at a corresponding distance from the both electrode fittings or at another suitable point on the container wall to be built in. On the outside of the container wall, directly above the flanges of the With the help of a console, electrode fittings become the reservoir for the bridge fluid and regardless of this, a suitable, moisture-proof coupling box for Connection of the electrode cable with the measuring line to the pH device installed.

Im folgenden wird an Hand der Zeichnung ein Ausführungsbeispiel einer Elektrodenarmatur zur p-Messung in wasserarmen Suspensionen faseriger Stoffe beschrieben. ohne die gegenständliche Erfindung in bezug auf konstruktive Einzelheiten und Konstruktionsmaterial auf irgendeine Art zu heschränken. In the following, an exemplary embodiment of a Electrode fitting for p-measurement in water-poor suspensions of fibrous substances described. without the subject invention in terms of structural details and construction material to restrict in some way.

Fig. 1 zeigt eine Elektroden-Einzelarmatur teilweise im Schnitt, Fig. 2 eine Ansicht von unten auf die Armatur. Fig. 1 shows a single electrode fitting partially in section, Fig. 2 is a view from below of the fitting.

Fig. 3 einen Diaphragmenteil und Fig. 4 einen Diaphragmenstift. 3 shows a diaphragm part and FIG. 4 shows a diaphragm pin.

Die Einzelarmatur der Vorrichtung gemäß Fig. 1 und 2 der Zeichnung besteht aus dem Tauchrohr 1 mit Stopfbuchse zur Kabeldurchführung 2 und Elektrodenschutzkörper 3. In das untere Ende des Tauch- rohres 1 der Elektrodenarmatur ist ein Verschlußpfropfen 4 eingeschweißt, der mit einer konischen. axialen Bohrung versehen ist. Die Meßelektrode 5 wird mittels Silicon-Gummistopfen 6 in das Tauchrohr 1 eingesetzt und durch den Elektrodenschutzkörper 3 im konischen Sitz eingepreßt. Der Elektrodenschutzkörper 3 ist mit dem Tauchrohr durch das Schraubgewinde 7 verbunden. In der Höhlung des Elektrodenschutzkörpers ist ein Teil der Meßelektrode untergebracht, die am vorderen abgerundeten Ende mit der für die pE-Messung wichtigen Meßmembran 8 aus dem Elektrodenschutzkörper herausragt. Als Schutz fiir die empfindliche Glaselektrode 5 und zur Zentrierung derselben dient ein konischer Gummiring 9, der bei der Montage auf die Glaselektrode aufgeschoben wird. The single fitting of the device according to FIGS. 1 and 2 of the drawing consists of the immersion tube 1 with a stuffing box for cable entry 2 and an electrode protection body 3. In the lower end of the immersion tube 1 of the electrode fitting is a sealing plug 4 welded in, the one with a conical. axial bore is provided. The measuring electrode 5 is inserted into the dip tube 1 by means of silicone rubber stoppers 6 and through the Electrode protection body 3 pressed into the conical seat. The electrode protection body 3 is connected to the immersion tube by the screw thread 7. In the cavity of the Protective electrode body is a part of the measuring electrode housed on the front rounded end with the measuring membrane 8 from the protective electrode body, which is important for the pE measurement protrudes. As protection for the sensitive glass electrode 5 and for centering the same is a conical rubber ring 9, which is used when mounting on the glass electrode is postponed.

Dieser Gummiring 9 füllt im betriebsbereiten Zustand den Ringspalt zwischen Elektrodenschutzkörper 3 und Schaft der Glaselektrode 5, so daß keine Fasern ein dringen oder sich an die Armatur ansetzen können.This rubber ring 9 fills the annular gap when it is ready for operation between the protective electrode body 3 and the shaft of the glass electrode 5, so that no fibers penetrate or attach to the valve.

Falls die Elektrodenarmatur für eine Bezugselektrode bestimmt ist, wird an Stelle der Glaselektrode 5 der separate Diaphragmenteil 10 (Fig. 3) oder der Diaphragmenstift 11 (Fig. 4) eingebaut. Der Diaphragmenteil 10 besteht aus einem einseitig geschlossenen Glasrohr, in dessen angeschmolzenes Ende mehrere kleine Diaphragmen so eingeschmolzen sind. daß sie im montierten Zustand durch den Elektrodenschutzkörper 3 herausragen. Das obere Ende des Diaphragmenteiles 10 ist als Olive 12 für den Verbindungsschlauch 13 zum Vorratsgefäß für die Brückenflüssigkeit ausgebildet. Der Diaphragmenstift 11 besteht aus einem porösen Zylinderkörper. Durchmesser etwa gleich dem einer Glaselektrode, dessen Oberfläche glasiert ist, so daß die Brückenflüssigkeit nur in Längsrichtung durchtreten kann. Ein Ende steht mit dem Schlauch 13 für die Brückenflüssigkeit in Verbindung, das andere rund zugeschliffene Ende ragt aus dem Elektrodenschutzkörper 3 und vermittelt den elektrolytischen Kontakt mit dem Meßgut. Zum Schutz der aus dem Elektrodenschutzkörper 3 hervorragenden Elektrodenteile, insbesondere bei der Handhabung der Taucharmatur, ist der Elektrodenschutzkörper 3 mit zwei flachen, abgerundeten Schutzrippen 14 versehen. die hei der Montage in Strömungsrichtung der Fasersuspension eingesetzt werden. If the electrode fitting is intended for a reference electrode, instead of the glass electrode 5, the separate diaphragm part 10 (FIG. 3) or the diaphragm pin 11 (Fig. 4) installed. The diaphragm part 10 consists of a Glass tube closed on one side with several small ones in the fused end Diaphragms are melted down like this. that they are in the assembled state through the protective electrode body 3 stick out. The upper end of the diaphragm part 10 is as an olive 12 for the Connection hose 13 formed to the storage vessel for the bridge liquid. The diaphragm pin 11 consists of a porous cylinder body. Diameter about like that of a glass electrode, the surface of which is glazed, so that the bridge liquid can only pass in the longitudinal direction. One end is with the hose 13 for the Bridge fluid in connection, the other rounded end protrudes from the Electrode protection body 3 and provides the electrolytic contact with the material to be measured. To protect the electrode parts protruding from the protective electrode body 3, the electrode protection body is particularly important when handling the immersion fitting 3 provided with two flat, rounded protective ribs 14. the hot assembly in Flow direction of the fiber suspension are used.

Als Konstruktionsmaterial für die Taucharmatur wird je nach Verwendungszweck rostfreier Stahl. As a construction material for the immersion fitting, depending on the intended use stainless steel.

Kunststoff oder Hartgummi verwendet.Plastic or hard rubber used.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Device for pH measurement in water-poor suspensions fibrous fabrics. characterized in that two similar individual fittings for a measuring electrode and a reference electrode at a minimum distance of 50cm from one another be installed, with the lower end piece of each individual fitting in terms of flow is formed so that an adhesion or agglomeration of fibrous solids is impossible and the active electrode parts of the exposed to the self-cleaning effect of the fiber suspension flowing past unhindered are.

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the reference electrode by means of a hose connection outside the electrode fitting in a level vessel is arranged for the bridge fluid and the electrolytic Contact with the material to be measured through a separate diaphragm part made of glass with several in the Final tip of melted single diaphragms is brought about.

3. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that as a diaphragm part directly into the hose connection for the bridge fluid inserted diaphragm pin with glass sized surface and permeable ends is used.

Publications considered: German Patent No. 879 024; German utility model No. 1 713 857; Brochure from Hartmann and Braun, "Glass Immersion Electrode Chains", September 1955.