DE1965225B2 - Verfahren und Vorrichtung zum Messen und Regeln der Konzentration chemischer Verbindungen in Lösungen - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zum Messen und Regeln der Konzentration chemischer Verbindungen in LösungenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren von der im Oberbegriff des Patentanspruches t angegebenen Art
sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens. Ein derartiges Verfahren und eine zu seiner
Durchführung geeignete Vorrichtung sind z. B. der von der Firma Metrohm AG, Herisau (Schweiz) ausgegebenen
Druckschrift über den Multi-Titrator E 440 entnehmbar. Das diesem Gerät zugrunde liegende
Verfahren ist jedoch relativ kompliziert und macht einen erheblichen technischen Aufwand (z. B. eine
Vielzahl von Magnetventilen) erforderlich. Auch wird die maximal erreichbare Genauigkeit dadurch beeinträchtigt,
daß einerseits beim Einlaufen der Probe in das Titriergefäß in Abhängigkeit von der momentanen
Viskosität und Oberflächenspannung der Probe wechselnde Anteile des Probenvolumens in der zur
Abmessung dieses Volumens dienenden Kolbenbürette bzw. den von dieser Kolbenbürette zum Titriergefäß
führenden Leitungswegen zurückbleiben und daß sich andererseits in der das Titriermittel dosierenden
Kolbenbürette D1 bei dem häufig z. B. durch das
Austreiben von gelöstem Luftsauerstoff aufgrund von Temperaturerhöhungen auftretenden »Gasen« Gasblasen
ansammeln können, die zu einer erheblichen Verfälschung des gemessenen Titriermittelvolumens
führen. Ferner muß die Kolbenbürette D1 nach jeder
Entleerung wieder mit Titriermittel gefüllt werden, so daß erhebliche Zeiträume auftreten, in denen dem
Titriergefäß kein Titriermittel zugeführt wird.
Auf diesem Stand der Technik aufbauend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der
eingangs genannten Art zu schaffen, aufgrund dessen sich bei vereinfachtem apparativem Aufwand die
erwünschten Meßergebnisse mit größerer Genauigkeit und in kürzerer Zeit erzielen lassen.
Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung vor, daß das zu analysierende Probenvolumen während der
Zuführung des Verdünnungsmittels zum Titriergefäß in das Verdünnungsmittel eingemischt und von diesem in
das Titriergefäß mitgenommen wird, daß das Titriermittel über eine rotierende Dosierpumpe mit konstantem
Fördervolumen pro Umdrehung dem Titriergefäß zugeführt wird und daß die Menge des verbrauchten
Titriermittels aus der Zahl der Umdrehungen der Dosierpumpe bestimmt wird.
Durch dieses erfindungsgemäße Verfahren wird zunächst neben der Einsparung von Magnetventilen
eine Genauigkeitssteigerung der Messung dadurch erreicht, daß durch das Einmischen des Probenvolumens
in das Verdünnungsmittel, von dem es in das Titriergefäß mitgenommen wird, sichergestellt wird,
daß das Probenvolumen bei jedem einzelnen Titriervorgang vollständig in das Titriergefäß gelangt Gleichzeitig
wird durch diesen Verfahrensschritt erreicht, daß sich die für das Einfüllen des Probenvolumens in das
Titriergefäß und für die Zugabe des Verdünnungsmittels benötigten Zeiten nicht mehr addieren, sondern nur
noch der Zeitraum zur gesamten Zykluszeit beiträgt, der für das Einströmen des Verdünnungsmittels in das
Titriergefäß unbedingt erforderlich ist. Eine weitere Beschleunigung des gesamten Meßverfahrens wird
dadurch erreicht, daß die zur Zuführung des Titriermittels in das Titriergefäß dienende, rotierende, pro
Umdrehung ein konstantes Fördervolumen besitzende Dosierpumpe kontinuierlich arbeitet, so daß periodisch
auftretende Nachfüllzeiten entfallen. Auch können sich in dieser Dosierpumpe keine Gasblasen ansammeln, so
daß sich auch hier eine Steigerung der Meßgenauigkeit ergibt.
Ein besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist auch darin zu sehen, daß wegen der
bereits beim Transport zum Titriergefäß stattfindenden Vorvermischung der Probenflüssigkeit mit dem Verdünnungsmittel
der Zeitaufwand für die im Titriergefäß erfolgende, vollständige Vermischung dieser beiden
Flüssigkeiten stark reduziert werden kann.
Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den Unteransprüchen 2 und 3
sowie vorteilhafte Ausführungsformen einer zur Durchführung dieses Verfahrens geeigneten Vorrichtung sind
in den Ansprüchen 4 bis 11 niedergelegt
Die Erfindung wird im folgenden beispielsweise anhand der Zeichnung beschrieben; in dieser zeigt
F i g. 1 schematisch die Mittel zur Entnahme von Lösung aus dem zu analysierenden Bad,
F i g. 2 die zur Titrierung der verdünnten Lösung erforderlichen Apparaturen,
Fig.3 die zur Beendigung der Titration erforderlichen
Apparaturen,
Fig.4 ein Diagramm zur Veranschaulichung einer
zweistufigen Titration,
Fig.5 den für eine in zwei Stufen ablaufende Titration benötigten Apparateaufbau und
F i g. 6 eine mögliche Variante der Apparatur für die Durchführung einer in Stufen verlaufenden Titration.
Anhand von F i g. 1 wird zunächst das neuartige Prinzip zum gleichzeitigen Entnehmen und Verdünnen
einer zu analysierenden Probe beschrieben. Eine über einen Zeitgeber 5 an- und abschaltbare Pumpe 2
entnimmt dem zu überwachenden Bad 1 während einer wählbaren Zeit ständig einen Probenstrom und führt
diesen einem mit einem Überlauf 4 versehenen Gefäß 3 zu. Im Gefäß 3 wird sich zufolge des Überlaufs 4 ein
bestimmtes und definiertes Niveau der Badflüssigkeit ausbilden. Nach einer bestimmten, wählbaren Zeit wird
die Pumpe 2 abgeschaltet und nunmehr ein Wasserstrahlinjektor 8 über ein in der Druckwasserleitung 7
liegendes, nicht näher gezeigtes Magnetventil eingeschaltet Der Injektor 8 bewirkt, daß über das Saugrohr
6 aus dem Gefäß 3 die darin enthaltene Badprobe abgesaugt wird. Die dem Gefäß 3 entnommene
Flüssigkeitsmenge, also die Badprobe aus dem Bad 1, hängt dabei bei gegebenen Abmessungen des Gefäßes 3
und genügend langer Saugzeit des Injektors 8 allein von der Eintauchtiefe des Saugrohrs 6 ab. Durch das
Strahlrohr 9 des Injektors 8 gelangt die mit Injektorwasser vermischte und verdünnte Badprobe 10 in ein
Titriergefäß 21 (F i g. 2). Dieses Titriergefäß weist zwei Niveauschalter 19 und 20 auf, welche die Menge des aus
dem Strahlrohr 9 austretenden Injektorwassers begrenzen. Die Zeit für das Absaugen der Probe aus dem
Gefäß 3 durch das Saugrohr 6 wird so bemessen, daß sie etwa '/3, höchstens aber '/2 der für das Füllen des
Titriergefäßes 21 erforderlichen Zeit bis zum Erreichen des oberen Niveauschalters 20 beträgt. Die nach
Absaugen der Probe aus dem Gefäß 3 zusätzlich in das Titriergefäß 21 einströmende Menge an Injektorwasser
hat keinen Einfluß auf die vorgelegte Probe. Sie bestimmt lediglich den Verdünnungsgrad der Badprobe.
Hier sind somit keine hohen Anforderungen an die Volumengenauigkeit zu stellen.
Nach Erreichen des Niveauschalters 20 wird der Injektor 8 abgeschaltet und das Rührwerk 22 in Betrieb
gesetzt Dann beginnt eine das Titrationsmittel 11 fördernde Dosierpumpe 12 zu laufen. Diese Pumpe kann
aus einer der bekannten ventillosen Pumpen mit einem rotierenden Hubkolben aufgebaut sein, wobei der
Hubkolben eine Anfräsung aufweist, die bei jeder Umdrehung nacheinander den Ansaugkanal und den
Ausstoßkanal freigibt. Auf dem rotierenden Antriebsteil wird ein Umdrehungsindikator angebracht Dieser
besteht aus einem aufgekitteten Permanentmagnet 13, der sich bei jeder Umdrehung nahe an seinem
Schutzgaskontakt 23 vorbeibewegt und dadurch pro Umdrehung einen Impuls auf einen Impulszähler 16 gibt.
Der Zähler 16 zählt somit die Zahl der Umdrehungen der Dosierpumpe 12 und liefert somit ein Maß für die
geförderte Reagenzmenge, die über die Dosierleitung 14 dem Titriergefäß 21 zugeführt und mit der
vorgelegten Probe zur Reaktion gebracht wird.
Ein in das Titriergefäß 21 eintauchender Geber 17, der beispielsweise in Form einer pH- oder Redoxmeßkette,
oder einer mit ionensensitiven Elektroden aufgebauten Meßkette, oder einer mit anderen bekannten
elektrochemischen Methoden auf das Fortschreiten der Titration ansprechenden Meßkette, ausgebildet sein
kann, läßt das Fortschreiten der Titration dadurch erkennen, daß er gemäß F i g. 3 an einen Meßwertverstärker
18 und ein mit verstellbaren Grenzwertkontakten 24, 25 ausgerüstetes Zeigerinstrument 26 angeschlossen
ist. Der eine der beiden Kontakte, 25, wird auf den gewünschten, als Spannung oder als Strom
ausgedrückten Endwert der Titration eingestellt. Der zweite, 24, grenzt dagegen einen Bereich ab, der vor
dem -wünschten Endwert der Titration liegt. Bei der
durch eine Änderung der Anzeige des Instruments 26 bemerkbaren Annäherung an den Endpunkt der
Titration wird die Dosierpumpe 12 nur noch intermittierend über einen Impulsgeber 27 betrieben. Der Zusatz
an Titrationsmittel erfolgt somit bei Annäherung an den gewählten Endpunkt der Titration langsamer, so daß
eine Übertitration vermieden wird.
Die hier beschriebenen Prinzipien der an sich bekannten Dreizonenregelung können auch durch
andere bekannte Maßnahmen zur Verlangsamung der Titrationsgeschwindigkeit bei Annäherung an den
Endpunkt ersetzt werden. Sie stellen an sich keinen Gegenstand der Erfindung dar.
Wird bei der Titration schließlich eine dem gewählten Endpunktkontakt 25 entsprechende Zeigerstellung
erreicht, schaltet die Dosierpumpe 112 ganz ab. Über ein
nicht gezeigtes, an sich bekanntes Zeitrelais kann jedoch erreicht werden, daß bei einer Nachreaktion von Probe
und Titrationsmittel im Titriergefäß 21 die Dosierpumpe noch mehrmals anlaufen kann, bis schließlich ein
stabiler Zustand erreicht ist. Mit diesem Zeitrelais kann somit eine Wartezeit bis zum endgültigen Abschluß der
Titration vorgegeben werden, was bei langsam reagierenden Systemen von Vorteil ist und sich in der
erreichten Analysengenauigkeit günstig auswirkt.
Durch richtiges Einstellen des Titers des von der Dosierpumpe 12 geförderten Titrationsmittels 11 kann
erreicht werden, daß bei einer Pumpe bestimmter Fördermenge der Impulszähler 116 unmittelbar die
Konzentration der titrierten Verbindung des Bades in jo Konzentrationseinheiten, beispielsweise in Gramm/Liter,
anzeigt.
Eine weitere Möglichkeit zur Erzielung einer direkten Konzentrationsanzeige kann durch folgendes Verfahren
verwirklicht werden: Der Titer des Titrationsmittels wird zunächst nur größenordnungsrnäßig, beispielsweise
auf ±25% genau, festgelegt. Nach einer vorgängigen Titration einer Eichprobe wird die Fördermenge der das
Titrationsmittel fördernden Dosierpumpe 12 an den ermittelten Titer angepaßt. Hierzu werden Dosierpumpen
eingesetzt, welche Mittel zur manuellen Einstellung der Fördermenge aufweisen. Damit ist es ebenfalls
möglich, das Quantum des für eine bestimmte Probemenge bis zum Erreichen des Endpunktes der
Titration zuzusetzenden Titrationsmittels aus der Anzeige des Zählers 16 abzuleiten. Mit entsprechenden
Umrechnungsfaktoren ergibt sich daraus die Konzentration des titrierten Bestandteils des Bades 1 in einem
gewünschten Konzentrationsmaß, beispielsweise in Gramm/Liter.
Für diese Aufgabe werden mit Vorteil an sich bekannte Dosierpumpen mit Hubverstellung des Kolbens
eingesetzt, bei welchen eine manuell einstellbare Schrägstellung des Hubkolbens gegenüber einer räumlich
feststehenden rotierenden Steuerscheibe die Veränderung der Fördermenge ermöglicht.
Die häufig gestellte Forderung, daß in einem Bad verschiedene Bestandteile mit der beschriebenen
Titrationstechnik ermittelt werden, kann dadurch erreicht werden, daß ein Titrationsmittel verwendet
wird, das in der Lage ist, im Verlauf der Titration in zeitlicher Aufeinanderfolge verschiedene chemische
Umsetzungen mit der im Titriergefäß vorgelegten Probe auszuführen. Ein solches Beispiel wird in F i g. 4
für die Titration von Schwefelsäure und Kupfer in einem sauren Kupferbad veranschaulicht.
Es ist ersichtlich, daß bei der Titration des Bades mit Natronlauge zunächst ein 1. Wendepunkt erreicht wird,
der der Neutralisation der Schwefelsäure zuzuordnen ist. Bei weiterer Zugabe von Lauge wird ein
2. Wendepunkt erreicht, welcher der Ausfällung des Kupfers als basisches Sulfat CuSO4 · Cu(OH)3 entspricht.
Die getrennte Bestimmung von Schwefelsäure und Kupfer in einem schwefelsauren Kupferbad kann
nun mit der beschriebenen und teilweise ergänzten Vorrichtung nach folgendem Verfahren vorgenommen
werden:
Am Ausgang des Meßwertverstärkers 18 (F i g. 5) liegt zunächst das Zeigerinstrument 26, dessen verstellbare
Kontakte für die Schwefelsäure-Titration beispielsweise auf die pH-Werte 3,5 und 4 gestellt werden.
Nach Vorbereitung der Probe im Titriergefäß 21 läuft jetzt mit Hilfe eines nicht gezeigten, an sich bekannten
Zeitgebers die Pumpe 12 an und titriert nach den Prinzipien der 3-Zonenregelung die Schwefelsäure.
Wird dabei unter Bezug auf Fig.4 schließlich ein pH-Wert von 4 erreicht, schaltet die Pumpe 12 ab und
ein an Stelle des Impulszählers 16 in Fig.2 angeschlossener Impulsdrucker 36 druckt den Laugenverbrauch
auf das Registrierpapier 37. Anschließend schaltet der Zeitgeber eine mit Relais arbeitende Steuereinheit 35
ein, welche das Zählwerk des Druckers auf Null stellt und an den Ausgang des Meßwertverstärkers 18 das
Zeigerinstrument 26a legt, dessen Kontakte gemäß F i g. 4 für die Kupfer-Titration auf den pH-Werten 7,5
und 8 stehen. Zugleich wird der Impulsgeber 27 der 3-Zonenregelung mit diesen Kontakten verbunden.
Jetzt läßt der Zeitgeber erneut die Pumpe 12 anlaufen und es wird so lange Natronlauge zur Probe im
Titriergefäß 21 zugesetzt, bis der Endpunkt der Titration bei pH 8 erreicht ist, worauf die Pumpe 12
abgeschaltet wird und der Drucker 36 erneut den Laugeverbrauch ausdruckt Der Zeitgeber stellt nunmehr
über die Steuereinheit 35 das Zählwerk des Druckers auf Null, schaltet das Instrument 26 wieder an
den Ausgang des Meßwertverstärkers 18 und des Impulsgebers 27 und öffnet ein Ventil 28 im Ablauf des
Titriergefäßes 21. Alle weiteren nicht im Detail gezeigten Schaltfunktionen werden so ausgeführt, daß
der Titrierautomat für eine neue Analyse verfügbar ist. Dabei kann der die gesamte Vorrichtung steuernde
Zeitgeber beispielsweise so ausgelegt werden, daß erst nach einer wählbaren Wartezeit eine erneute Analyse
durchgeführt wird. Dabei können auch Vorkehrungen getroffen werden, daß in dieser Wartezeit ein anderes
schwefelsaures Kupferbad analysiert wird. Die dann meist sich ergebende räumliche Distanz zu dem zweiten
Bad kann mit einem Flüssigkeitskreislauf überbrückt werden, der die Badlösung mit bekannten Mitteln des
Flüssigkeitstransportes durch Pumpen und Ventile dem Eingang 29 in F i g. 1 des Titrierautomaten zuführt.
Dieses Verfahren der getrennten Titration von zwei Bestandteilen eines Bades kann außer der beschriebenen
Titration von Schwefelsäure und Kupfer mit Natronlauge auch auf alle denkbaren anderen chemischen
Systeme übertragen werden, die sich durch das Auftreten getrennter Wendepunkte in der Art eines in
Fig.4 gezeigten Diagrammes auszeichnen. Das gilt beispielsweise für die Titration von Kationen mit
Komplexonen, die sich für die einzelnen in der Probe vorliegenden Kationen durch stark verschiedene
Stabilitätskonstanten auszeichnen.
Nun ergeben sich aus der Praxis aber auch zahlreiche Fälle, bei welchen die doppelte Verwendung eines
Titrationsmittels nicht möglich ist Als Beispiel sei die Bestimmung von Nickel und Borsäure in einem
Vernicklungsbad genannt. Erfindungsgemäß wird in derartigen Fällen folgendermaßen vorgegangen:
Für die beiden Verbindungen Nickel und Borsäure dient als Titrationsmittel eine Lösung von Komplexon III bzw. Natronlauge. Da sich Borsäure als sehr
schwache Säure mit Natronlauge nicht direkt titrieren läßt, wird von dem bekannten Effekt der Verstärkung
des sauren Charakters der Borsäure durch Komplexbildung mit bestimmten Polyalkoholen, beispielsweise
Sorbit, Gebrauch gemacht Auf Einzelheiten dieser Komplexbildung der Borsäure braucht hier nicht
eingegangen zu werden. Es sei nur hervorgehoben, daß die Zugabe von Borsäure in das Titriergefäß 21 zu der
zu titrierenden Probe mit den in F i g. 1 gezeigten und bereits beschriebenen Maßnahmen erfolgen kann. Eine
Hilfslösung in Form einer Sorbitlösung würde somit in diesem Fall mit einem weiteren Überlaufgefäß konstanten Niveaus und einem weiteren an den Wasserstrahlinjektor 8 angeschlossenen Saugrohr dosiert werden. Für
die beiden Titriermittel Komplexon III und Natronlauge stehen jetzt gemäß Fig.6 zwei Dosierpumpen 12 und
12a zur Verfügung. Als Geber zum Verfolgen der Nickeltitration mit Komplexon III kommt eine kupfersensitive Festkörperelektrode 17 in Frage, die sich zur
Indikation der meisten komplexometrischen Titrationen sehr gut eignet Die Titration des Borsäure-Sorbit-Komplexes mit Natronlauge wird mit einem zweiten Geber
17a, der aus einer Glaselektrodenmeßkette besteht, indiziert Für beide Geber 17 und 17a stehen .zwei
Meßwertverstärker 18 und 18a, sowie zwei Zeigerinstrumente 26 und 26a zur Verfügung, deren Kontakte
analog zu Fig.4 auf die bei diesen Titrationen auftretenden Sprünge des in Millivolt oder pH-Einheiten gemessenen Wertes der beiden Geber eingestellt
werden. Diese Kontakte werden je nach der Art der Titration alternativ auf einen gemeinsamen der
3-Zönenregelung dienenden Impulsgeber 27 geschaltet,
wobei ein Zeitgeber die Schaltbefehle dem Steuerteil 35 zuführt.
Der Steuerteil 35 schaltet auch je nach der Art des
zuzusetzenden Titrationsmittels die von den Reed-Relais 23 bzw. 23a kommenden Zählimpulse auf den
Drucker 36.
Es ist dabei in Abhängigkeit von den Eigenschaften der in einem Bad zu bestimmenden chemischen
Verbindungen zu entscheiden, ob die beiden Titrationen nacheinander in derselben Probe im Titriergefäß 21
ausgeführt werden können, oder ob dieses zeitprogrammiert jeweils zu entleeren und mit neuer Probe zu füllen
ist. so
Dieses durch die Verwendung von zwei verschiedenen Titrationsmitteln gekennzeichnete Verfahren weist
wiederum die Möglichkeit auf, den digital ausgedruckten Meßwert mit den bereits beschriebenen Maßnahmen direkt in gewünschten Konzentrationsangaben
anzugeben.
Die bereits im Zusammenhang mit der Borsäurebestimmung beschriebene Zudosierung einer Hilfslösung
kann auch bei anderen Titrationsmitteln erforderlich werden. So besteht bei allen komplexometrischen
Titrationen die Notwendigkeit, die im Titriergefäß 21 befindliche Probe auf bestimmte pH-Werte einzustellen,
da nur dann die Komplexbildung definiert abläuft Die
Zudosierung derartiger Hilfslösungen erfolgt so, daß
diese Hilfslösungen über zusätzliche, an den Injektor 8 angeschlossene Saugrohre aus einem entsprechenden
Vorrat der Hilfslösung entnommen werden. Die verlangte Dosiergenauigkeit ist bei diesen Fällen nicht
hoch, da es allein darauf ankommt, einen ausreichenden Überschuß der Hilfslösung verfügbar zu haben. Es kann
somit fallweise auf das Absaugen der Hilfslösung aus einem niveaukonstanten Überlaufgefäß verzichtet werden, was die Apparatur vereinfacht
Die bisher beschriebenen Maßnahmen zur titrimetrischen Konzentrationsbestimmung mit digitaler Anzeige
des Analysenergebnisses schaffen nun die Voraussetzungen für eine sich anschließende automatische
Konzentrationsregelung. Das Titrationsergebnis stellt den Istwert der Konzentration der gefragten Verbindung dar. Dabei muß allerdings das digitale Ergebnis
zunächst wieder analog umgewandelt werden, um .nit dem ebenfalls analog in einen Regler eingegebenen
Sollwert der Konzentration verglichen werden zu können und gemäß der Regelabweichung, das heißt der
Differenz zwischen Soll- und Istwert, für geeignete, die erforderliche Konzentrationskorrektur vornehmende
Maßnahmen zu sorgen.
Die erforderliche Digital-Analog-Umwandlung wird mit an sich bekannten Methoden vorgenommen. Als
Beispiel sei die Verwendung von einem Schrittmotor genannt, der mit den von dem Relais 23 stammenden
Impulsen angetrieben wird und über ein Reduziergetriebe ein in einer Spannungsteilerschaltung liegendes
Potentiometer verstellt Die vom Schleifkontakt des Potentiometers abgegriffene Spannung ist dabei ein
analoges Maß für die Konzentration der titrierten Verbindung in der Probe und kann somit mit dem
analogen Sollwert verglichen werden. In diesem Fall ist die entstehende Spannungsdifferenz ein direktes Maß
für die vorliegende Regelabweichung. Diese Differenzspannung kann einem Leistungsverstärker zugeführt
und zur Betätigung von Stellorganen, beispielsweise in Form bekannter Motorventile, benutzt werden, die je
nach Vorzeichen der Differenzspannung mehr öffnen oder schließen und auf diese Art beispielsweise den
Zufluß einer Vorratslösung der im Bad zu regelnden Verbindung so lange verändern, bis die Regelabweichung Null geworden ist An diesem Vorgehen ändert
auch die Tatsache nichts, daß das analoge Istwertsignal stets nur für eine begrenzte Zeit zur Verfügung steht.
Lediglich die mit der Tendenz, die Regelabweichung verschwinden zu lassen, ausgeführten Korrekturen
erfolgen diskontinuierlich.
Eine andere Möglichkeit der Digital-Analog-Umwandlung liegt in der Verwendung integrierender
Operationsverstärker. Ein solcher bekannter Verstärker liefert ein analoges Ausgangssignal, welches das
zeitliche Integral der Impulse des Schutzgas-Relais 23 darstellt. Dieses Ausgangssignal stellt den analogen
Istwert dar, der, wie bereits beschrieben, regeltechnisch weiterverarbeitet werden kann.
In beiden beschriebenen Fällen muß noch durch bekannte Methoden dafür gesorgt werden, daß nach
Abfragen des analogen Istwertes dieser anschließend wieder gelöscht wird, damit der Digital-Analog-Umwandler wieder für neue Messungen verfügbar wird.
Hierzu 4 Blatt Zeichnungen
Claims (11)
1. Verfahren zum Messen und Regeln der Konzentration chemischer Verbindungen in Lösun- s
gen, bei dem eine definierte Menge der zu analysierenden Lösung in ein Titriergefäß gegeben,
dort durch eine definierte Menge einer geeigneten Flüssigkeit verdünnt, dieser verdünnten Lösung mit
Hilfe einer Dosiervorrichtung ein Titriermittel to zugesetzt, der Titrationsvorgang mit einem die
Zugabe des Titriermittels regelnden Meßwertgeber verfolgt und der Verbrauch des Titriermittels digital
angezeigt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das zu analysierende Probenvolumen während
der Zuführung des Verdünnungsmittels zum Titriergefäß (21) in das Verdünnungsmittel eingemischt und
von diesem in das Titriergefäß (21) mitgenommen wird, daß das Titriermittel über eine rotierende
Dosierpumpe (12) mit konstantem Fördervolumen pro Umdrehung dem Titriergefäß (21) zugeführt
wird und daß die Menge des verbrauchten Titriermittels aus der Zahl der Umdrehungen der
Dosierpumpe (12) bestimmt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Beimischen des Probenvolumens
zum Verdünnungsmittel mit Hilfe eines Unterdrucks erfolgt.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zur Beimischung erforderliche
Unterdruck nach dem Wasserstrahlpumpen-Prinzip vom Verdünnungsmittel selbst erzeugt wird.
4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der vorhergehenden
Ansprüche mit einem Titriergefäß, mit einer in der Zuführungsleitung für das Titriermittel angeordneten
Dosiervorrichtung und einem den Verlauf der Titrierung verfolgenden Meßwertgeber, der eine
Anzeigeeinheit ansteuert, dadurch gekennzeichnet, daß ein das Volumen der zu analysierenden Lösung
entnommenen Probe definierendes Vorratsgefäß (3), ein durch das Verdünnungsmittel betriebener, mit
seinem Saugrohr (6) mit dem Vorratsgefäß (3) verbundener und mit seinem Strahlrohr (9) in das
Titriergefäß (21) mündender Injektor (8) vorgesehen sind, und daß die Dosiervorrichtung für das
Titriermittel (11) von einer rotierenden, pro Umdrehung ein konstantes Fördervolumen besitzenden
Dosierpumpe (12) gebildet ist und daß die Anzeigeeinheit von einem Anzeigeinstrument (26)
mit mindestens einem, ein Steuersignal für die Dosierpumpe (12) abgebenden Grenzwertkontakt
(24,25) gebildet ist
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Vorratsgefäß (3) als Überlaufgefäß
ausgebildet ist und daß das Saugrohr (6) des Injektors (8) von oben nur so weit in das
Vorratsgefäß (3) hineintaucht, daß zwischen dem unteren Ende des Saugrohrs (6) und dem Boden des
Vorratsgefäßes (3) ein ein eindeutiges Restvolumen definierender Abstand verbleibt
6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Vorratsgefäß (3) auf
mehrere aus verschiedenen Bädern (1) herbeigeführte Zuleitungen (29) umschaltbar ist
7. Vorrichtung nach Anspruch 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Rotor der Dosierpumpe
(12) ein Permanentmagnet (13) befestigt ist, der mit einem Schutzgaskontakt (23) in Wirkverbindung
steht, der an einen Impulszähler (16) bzw. einen Impulsdrucker (36) mit Registrierpapier (37) zum
Zählen der erfolgten Umdrehungen der Dosierpumpe (12) angeschlossen ist
8. Vorrichtung nach Anspruch 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Zeigerinstrument (26) mit
seinen Grenzwertkontakten (24, 25) mit einem Impulsgeber (27) in Verbindung steht, der seinerseits
mit der Dosierpumpe (12) entsprechend der Stellung des Zeigerinstruments (26) dauernd oder intermittierend
verbunden ist
9. Vorrichtung nach Anspruch 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßwertgeber (17) über
Umschalter (30, 31) an mindestens zwei Zeigerinstrumente (26, 26a) mit Grenzwertkontakten anschaltbar
ist
10. Vorrichtung nach Anspruch 4 bis 9, gekennzeichnet durch eine Steuereinheit (35) zur Steuerung
des programmierten Ablaufs von Füllung und Entleerung des Titriergefäßes (21), Zugabe von
Verdünnungsmittel, Zusetzen des Titriermittels, Überwachung der Titration und Anzeige der
Titrationsendwerte.
11. Vorrichtung nach Anspruch 4 bis 10, dadurch
gekennzeichnet daß zur Ausführung mindestens zweier zeitlich gestaffelter Titrationsphasen eine
entsprechende Zahl von Meßwertgebern (17, YJa) mit zugeordneten Zeigerinstrumenten (26, 26a)
sowie mindestens zwei Dosierpumpen (12, \2a) mit zugeordneten Umdrehungsindikatoren (13,13a; 23,
23a) vorgesehen sind, und die Steuerorgane (27) und Anzeigeorgane (36,37) einfach vorhanden und durch
Umschalter (31, 32, 33) von der Steuereinheit (35) aus anschaltbar sind.
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