DE19712313A1

DE19712313A1 - Vorrichtung zur Übertragung von Meßdaten bei der gravimetrischen Titration

Info

Publication number: DE19712313A1
Application number: DE19712313A
Authority: DE
Original assignee: SAUR DIETRICH DR RER NAT
Current assignee: SAUR DIETRICH DR RER NAT
Priority date: 1996-03-24
Filing date: 1997-03-24
Publication date: 1997-12-04
Also published as: DE29605403U1

Description

Die Erfindung betrifft Waagen und Wägesysteme im allgemeinen und gravimetrische Titrationsvorrichtungen im speziellen.

Bei der gravimetrischen Titration wird die zu titrierende Probe (Titrand) auf einer Waage in ein geeignetes Reaktionsgefäß (z. B. Becherglas) gegossen und gewogen. Die zum chemischen Umsatz geeignete Substanz wird als Lösung (Titrator) bis zum Äquivalenzpunkt zugesetzt und ebenfalls gewogen. Aus dem Verhältnis von Titratormasse zu Titrandmasse läßt sich dann auf einfache Weise der Gehalt der Probe berechnen.

Bisher wurden derartige Messungen in der Regel per manueller Zugabe des Titrators und zugeordnetem Erfassen der Massen durchgeführt. Dies ist jedoch zum einen zeitaufwendig und zum anderen kann hierbei nicht immer die prinzipbedingte höchste Auflösung erreicht werden.

Der Erfindung liegt folglich die Aufgabe zugrunde, die herkömmliche gravimetrischen Titration derart zu verbessern, daß sowohl ein automatisiertes Titrieren als auch ein Titrieren mit erhöhter Genauigkeit ermöglicht wird.

Zur Indizierung des Äquivalenzpunktes können Farbindikatoren oder Sensoren (elektrochemische Elektroden, photometrische Eintauchmeßzellen usw.) verwendet werden.

Ein solcher Sensor erfährt beim Eintauchen in die Lösung einen Auftrieb nach dem Archimedischen Prinzip.

Ist der Sensor an einer Vorrichtung (z. B. Stativ) befestigt, die mechanisch mit dem Waagengehäuse verbunden ist oder auf derselben Unterlage wie die Waage steht, äußert sich die Auftriebskraft in Form einer Gewichtszunahme des Wägegutes. Die wahren Massenwerte werden durch die Auftriebskräfte verfälscht. Der Sensor darf deshalb erst nach der Einwaage der Probe in die Lösung gesenkt werden. Nach Beendigung der Titration ist der Sensor wieder zu entfernen, bevor die Titratormasse ermittelt wird. Die Versorgung des Sensors und die Übermittlung der Meßwerte kann über Kabel und Leitungen erfolgen. Kräfte, die diese Verbindungen ausüben, stören die gravimetrische Titration nicht. Eine Verfolgung der Titration anhand von Titrationskurven (Meßsignal in Abhängigkeit der zugesetzten Titratormasse) ist wegen des Auftriebs nicht möglich.

Dementsprechend liegt der Erfindung auch die Aufgabe zugrunde, eine Meßeinrichtung bereitzustellen, die die Versorgung des Sensors und die Übermittlung der Meßwerte ohne Beeinflussung des Wägesystems ermöglicht.

Befindet sich der Sensor dagegen an einer Vorrichtung, die mit der Waagschale verbunden ist, sind die Auftriebskräfte kompensiert. Die Anschlüsse des Sensors sollen jedoch keine Kräfte ausüben, die das Wägesystem beeinflussen. Die Aufnahme von Titrationskurven ist so mit sehr hoher Genauigkeit möglich.

Diese Aufgaben werden durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigeschlossenen Zeichnungen detaillierter beschrieben.

Es zeigen:

Fig. 1 eine erste erfindungsgemäße Ausführungsform in Gestalt einer gravimetrischen Titriereinrichtung,

Fig. 2 eine zweite erfindungsgemäße Ausführungsform mit Sende- und Empfangseinrichtung zur Übertragung von Energie- und/oder Meßwerten.

Nachfolgend wird auf Fig. 1 Bezug genommen, die eine erste erfindungsgemäße Ausführungsform in Gestalt einer gravimetrischen Titriereinrichtung darstellt.

Das im ganzen mit 1 bezeichnete Wägesystem, umfaßt eine Waage 2 mit einer Waagschale 3 oder Lastaufnahmevorrichtung 3 in, an und/oder auf der sich ein oder mehrere Sensoren 4 zur Messung physikalischer Größen befinden, und mit einer für das Wägesystem 1 im wesentlichen beeinflussungsfreien Energie- und/oder Meßwertübertragungseinrichtung 5.

Vorzugsweise direkt an der Waage 2 ist eine Titratorvorratsflasche 6 an deren Stativ 7 gehalten, aus welcher vermittels einer Dosiereinrichtung 8 aus der Titratorvorratsflasche definiert Flüssigkeitsmengen in das Becherglas 9 abgegeben werden können.

Im Becherglas 9 befindet sich der Titrand sowie definierte Mengen des hinzutitrierten Titrators, die im wesentlichen ohne Einfluß auf den Wiegevorgang vermittels des Magnetrührers miteinander vermischt werden.

Vorzugsweise im Gehäuse der Waage 2 ist ein Anwendungscomputer untergebracht, der entweder über die Tastatur der Waage bedienbar oder über eine in den Figuren nicht dargestellte Schnittstelle mit einer weiteren Computereinheit steuerbar und/oder aus lesbar ist.

In und/oder auf der Waagschale 3 ist die Spannungsversorgung des Sensors oder der Sensoren und/oder der Energie- und/oder Meßwertübertragungseinrichtung 5 untergebracht.

Bei der ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform erfolgt die Energie- und/oder Meßwertübertragung zwischen Wägesystem 1 und Waagschale 2 über Spannbänder 5. Insbesondere bei dieser erfindungsgemäßen Ausführungsform ist es höchst vorteilhaft, wenn die Waage eine elektronische Kompensationswaage ist, da hierbei im wesentlichen keine Lageänderung in horizontaler Richtung erfolgt, welche über die Spannbänder 5 Kräfte in die Waagschale 3 einleiten könnte.

Im wesentlichen läßt sich festhalten, daß die Energie und/oder Meßwertübertragung nahezu oder vollständig ohne Veränderung der auf die Waagschale einwirkenden Gewichtskräfte erfolgt.

In weiterer erfindungsgemäßer Ausgestaltung erfolgt die Energie- und/oder Meßwertübertragung zwischen Wägesystem und Waagschale funktechnisch. Bei dieser Ausführungsform befinden sich jeweils an der Waagschale 3 und an dem Wägesystem 1 Sende- und Empfangseinrichtungen 11, 12 zur Übertragung von Meßdaten und/oder Energie zur Versorgung der Sensoren, deren Elektronik und der Übertragungseinrichtung 5 selbst.

Alternativ oder in Kombination kann die Energie- und/oder Meßwertübertragung zwischen Wägesystem 1 und Waagschale 2 optoelektronisch, insbesondere durch lichtemittierende Photodioden sowie Photodioden oder Solarzellen erfolgen.

Werden piezoelektrische oder elektromechanische Schallgeber und Schallwandler verwendet, kann die Energie- und/oder Meßwertübertragung zwischen Wägesystem 1 und Waagschale 3 auch akustisch erfolgen.

Werden Spulen in relativer Nähe zueinander als Übertragungssystem 5 jeweils an der Waage 1 bzw. dem Wägesystem 1 und dessen Waagschale 2 angeordnet, kann die Energie- und/oder Meßwertübertragung zwischen Wägesystem und Waagschale auch kapazitiv und/oder induktiv erfolgen.

In erfindungsgemäßer Weise umfaßt an der Waagschale 3 angeordnete Spannungsversorgung zumindest eine Batterie oder in besonders bevorzugter Ausführungsform einen Akkumulator und/oder einen Kondensator. Hierbei sind der Akkumulator und/oder der Kondensator durch die vermittels der Übertragungseinrichtung 5 übertragene Energie ladbar.

Es liegt ferner im Rahmen der Erfindung ständig eine Hintergrundversorgung der an der Waagschale 2 angeordneten Spannungsversorgung unabhängig von der aktuellen Messung durchzuführen, so daß die elektrischen Speicher der Spannungsversorgung ständig ausreichend geladen sind.

Darüberhinaus kann der Anwendungscomputer der Waage 2 in erfindungsgemäßer Weise nicht nur den Wiegevorgang sondern auch die Dosiervorrichtung 8, die Übertragungseinrichtung 5, insbesondere die Energie- und Meßwertübertragung steuern bzw. überwachen.

Ferner ist es Teil der Erfindung, die vorstehend und in den Ansprüchen beschriebene Vorrichtung als Teil einer automatisierten Herstellungs-, Prüf- und/oder Analyseeinrichtung auszubilden.

Die Erfindung läßt sich ohne Beschränkung von deren Ausführungsformen wie folgt zusammenfassen. Damit bei einem Wägesystem, mit einer Waage mit einer Waagschale die Durchführung der herkömmlichen gravimetrischen Titration derart verbessert wird, daß sowohl ein automatisiertes Titrieren als auch ein Titrieren mit erhöhter Genauigkeit ermöglicht wird, ist vorgesehen, daß in und/oder auf der Waagschale sich ein oder mehrere Sensoren zur Messung physikalischer Größen befinden, und eine für das Wägesystem im wesentlichen beeinflussungsfreie Energie- und/oder Meßwertübertragungseinrichtung verwendet wird.

Claims

1. Wägesystem, umfassend eine Waage mit einer Waagschale oder Lastaufnahmevorrichtung in, an und/oder auf der sich ein oder mehrere Sensoren zur Messung physikalischer Größen befinden, und einer für das Wägesystem im wesentlichen beeinflussungsfreien Energie- und/oder Meßwertübertragungseinrichtung.

2. Wägesystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in und/oder auf der Waagschale die Spannungsversorgung des Sensors oder der Sensoren untergebracht ist.

3. Wägesystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Energie- und/oder Meßwertübertragung zwischen Wägesystem und Waagschale über Spannbänder erfolgt.

4. Wägesystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Energie- und/oder Meßwertübertragung zwischen Wägesystem und Waagschale funktechnisch erfolgt.

5. Wägesystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Energie- und/oder Meßwertübertragung zwischen Wägesystem und Waagschale optoelektronisch, insbesondere durch lichtemittierende Photodioden sowie Photodioden oder Solarzellen erfolgt.

6. Wägesystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Energie- und/oder Meßwertübertragung zwischen Wägesystem und Waagschale akustisch erfolgt.

7. Wägesystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Waage eine elektronische Kompensationswaage ist.

8. Wägesystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Energie und/oder Meßwertübertragung im wesentlichen ohne Veränderung der auf die Waagschale einwirkenden Gewichtskräfte erfolgt.

9. Wägesystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Energie- und/oder Meßwertübertragung zwischen Wägesystem und Waagschale kapazitiv und/oder induktiv erfolgt.

10. Wägesystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Energie- und/oder Meßwertübertragung zwischen Wägesystem und Waagschale durch eine Kombination der Übertragungsverfahren der Ansprüche von 3 bis 6 und 9 erfolgt.

11. Wägesystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannungsversorgung zumindest eine Batterie, einen Akkumulator und/oder einen Kondensator umfaßt, wobei der Akkumulator und/oder der Kondensator durch die übertragene Energie ladbar sind.

12. Wägesystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, ferner gekennzeichnet durch einen Anwendungscomputer, der den Wiegevorgang, eine Dosiervorrichtung für die definierte Zugabe des Titrators, die Energie- und/oder Meßwertübertragungseinrichtung steuert und/oder überwacht.