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Die
Erfindung betrifft ein Sensoraufnahmeteil für Wechselarmaturen zur Aufnahme
eines Messsensors, insbesondere einer einen druckbeaufschlagten Elektrolytspeicher
mit Sensorschaft und Anschlussstutzen umfassenden Glaselektrode
zur pH-Wert- oder Redox-Messung.
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Zur
Messung verschiedener Prozessparameter in chemischen Prozessen,
wie beispielsweise zur pH-Wert- oder Redox-Messung, werden bekanntermaßen an der
Außenwand
eines das Prozessmedium aufnehmenden Kessels oder einer Rohrleitung installierte
Wechselarmaturen mit einer manuell oder hydraulisch in den Prozess
einfahrbaren oder aus diesem heraus fahrbaren Aufnahmevorrichtung
zur geschützten
Unterbringung eines Messsensors eingesetzt. Derartige Wechselarmaturen
sind erforderlich, um das – beispielsweise
aufgrund einer Belagsbildung – oft
in kurzen Zeitabständen
erforderliche Austauschen der Messsensoren auf einfache Weise durchführen zu
können.
Die mit einem Elektrolyten befüllten – auch als
Glaselektroden oder wegen des bauchförmig ausgebildeten Elektrolytspeichers
als Bauchelektroden bezeichneten – Messsensoren umfassen einen
vorzugsweise aus Glas geformten, bei Verwendung eines flüssigen Elektrolyten
wiederbefüllbaren
Elektrolytspeicher (Bauch, Blase) mit einem in das Prozessmedium
mündenden
Elektrolytführungsrohr
sowie einem von der gegenüberliegenden Seite
ausgehenden Anschlussstutzen mit Kabelanschlussvorrichtung. Der
Elektrolytspeicher ist in einem Aufnahmeteil untergebracht, an das
sich bei Einsatz eines flüssigen
Elektrolyten auf der Seite des Anschlussstutzens eine Druckmittelzuführungshülse anschließt und das
auf der gegenüberliegenden Stirnseite
ein Schutzrohr zur Durchführung
des Elektrolytführungsrohrs
aufweist. Ein bei flüs sigen
Elektrolyten in das Aufnahmeteil eingeführtes Druckmedium z. B. Druckluft
gelangt durch eine Bohrung in den Elektrolytspeicher und sorgt für ein ständiges Nachfließen des
Elektrolyten aus einem Diaphragma und verhindert das Eindringen
von Prozessflüssigkeit. Durch
den im Aufnahmeteil aufgebauten Druck wird der aus Glas bestehende
Elektrolytspeicher zudem spannungsfrei gehalten.
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Wechselarmaturen
der zuvor beschriebenen Art sind insofern nachteilig, als die von
den verschiedenen Anbietern bereitgestellten Messsensoren (Bauchelektroden)
bezüglich
der stirnseitigen Form und insbesondere der Länge des Elektrolytspeichers (Bauches)
jeweils an deren eigene Wechselarmaturen angepasst sind und/oder
aufgrund von Fertigungstoleranzen keine einheitliche Form und Länge aufweisen.
Die jeweiligen Sensoraufnahmen, die axial angeordnete Dichtungen
und ein festes, an die Maximalmaße des Elektrodentyps des jeweiligen
Herstellers angepasstes Innenlängenmaß aufweisen, sind
in der Regel zu lang und so konzipiert, dass sich die von der Messspitze
abgewandte hintere Stirnfläche
des Elektrodenbauchs der Messelektrode an das hintere Ende des Aufnahmeteils
anlegt bzw. unter der Wirkung des Prozessdrucks nach hinten verschiebt. Die
Sensorspitze liegt daher nicht in dem dafür vorgesehenen Fenster der
Wechselarmatur, so dass das Messergebnis verfälscht werden kann. Außerdem können in
diesem Fall Undichtigkeiten zum Prozessmedium hin auftreten. Andererseits
kann ein Verschieben des Messsensors beim Verschließen (Verschrauben)
des Aufnahmeteils ebenfalls zu verfälschten Messergebnissen oder
durch Anstoßen
der Sensorspitze in der Wechselarmatur sogar zur Zerstörung des
Sensors führen.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Sensoraufnahmeteil von
Wechselarmaturen für Glaselektroden
mit bauchförmigem
Elektrolytspeicher so auszubilden, dass bei Längen- und Formabweichungen
zwischen den Elektrolytspeichern der jeweiligen Glaselektroden eine
sichere und zerstörungsfreie
Fixierung des Sensors in ein und demselben Aufnahmeteil und exakte
Messergebnisse gewährleistet
sind.
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Erfindungsgemäß wird die
Aufgabe mit einem gemäß den Merkmalen
des Schutzanspruchs 1 ausgebildeten Sensoraufnahmeteil für Wechselarmaturen
gelöst.
Weitere Merkmale und vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung
sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Der
Grundgedanke der Erfindung besteht darin, dass in dem Sensoraufnahmeteil
für die
zur Sensorspitze weisende Seite des Elektrolytspeichers (Bauch,
Blase) eine feste Auflagefläche
ausgebildet ist, während
die gegenüberliegende
Seite des Elektrolytspeichers an einem im Sensoraufnahmeteil verschiebbaren
Teil abgestützt
ist. Trotz der bei Glaselektroden unterschiedlichen Länge des
Elektrolytspeichers kann sich die Glaselektrode – und damit die Messspitze – daher
nicht im Aufnahmeteil verschieben, so dass zum einen Messfehler
und zum anderen eine Zerstörung
des Sensors bei der Montage verhindert werden. In einer Wechselarmatur
mit einer nach dem Grundgedanken der Erfindung ausgebildeten Sensoraufnahme
und -fixierung können somit
Glaselektroden von unterschiedlichen Herstellern, die sich zumeist
durch Längenabweichungen beim
Elektrolytspeicher unterscheiden, eingesetzt werden.
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Gemäß der Erfindung
ist die feste Auflagefläche
unmittelbar am Übergang
vom Zylindermantel in das zur Aufnahme des Sensorschaftes vorgesehene Schutzrohr
ausgeformt, während
die bewegliche Anlagefläche
von einer im Innern des Zylindermantels verschiebbaren Sensorfixierungshülse gebildet
wird, über
die auch das Druckmedium in den den Elektrolytspeicher umgebenden
Druckraum eingeleitet wird.
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Das
Verstellen der Sensorfixierungshülse
erfolgt mit einer auf diese über
einen losen Druckring und einen Dichtungsring wirkende, am Zylindermantel
verschraubbare Überwurfmutter.
Eine sowohl an der Sensorfixierungshülse als auch am Druckring abgeformte
Schräge
bilden eine verstellbare keilförmige
Nut, in der der Dichtungsring liegt und durch den auf den Druckring
wirkenden Druck nach außen
gedrückt
wird, um so beim Anziehen der Überwurfmutter
und Einstellen der Sensorfixierungshülse eine sichere Abdichtung
zwischen dieser und dem Zylindermantel des Sensoraufnahmeteils zu
bewirken.
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Ein
Ausführungsbeispiel
der Erfindung wird anhand der Zeichnung, in deren einziger Figur
ein Sensoraufnahmeteil mit in diesem fixierter Glaselektrode für einen
Flüssigelektrolyten
dargestellt ist, näher
erläutert.
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Gemäß der Zeichnung
umfasst das Sensoraufnahmeteil 1 ein Bodenteil 2 mit
von einer konisch verjüngten
Auflagefläche 27 ausgehendem
Rohrstutzen 3 mit in diesem abdichtend gehaltenen Schutzrohr 4.
Ein mit dem Bodenteil 2 verschraubter und mit Sichtöffnungen 6 versehener
Zylindermantel 7 weist einen innenliegenden Glaszylinder 5 und
an der dem Bodenteil 2 gegenüberliegenden Seite des Zylindermantels 7 eine
in diesem bis zu einem Anschlag 8 geführte Sensorfixierungshülse 9 mit
Anschlussring 10 und Anschlussstutzen 11 für ein Druckmedium
auf. An der Sensorfixierungshülse 9 ist
eine außen
liegende konische Anschlagfläche 12 vorgesehen,
an der ein Dichtungsring 13 liegt. Der Dichtungsring 13 wird von
einer schrägen
Anschlagfläche 14 eines
Druckringes 15 kontaktiert. Außerdem weist die Sensorfixierungshülse 9 eine äußere Führungsfläche 16 und eine
innere Anlagefläche 17 auf.
Auf der Auflagefläche 27 und
auf der Anlagefläche 17 befinden
sich elastische Ringe 18 und 19, auf denen noch
Teflon ringe (nicht dargestellt) liegen können. In den elastischen Ringen 18 und 19,
die Formunterschiede der Elektrolytspeicher ausgleichen und für eine weiche Anlage
sorgen, befinden sich Schlitze (nicht dargestellt), die eine Druckmittelzufuhr
in den den Elektrolytspeicher 23 umgebenden Raum und zum
Sensorschaft 24 gewährleisten,
um durch Druckunterschiede bedingten Glasbruch zu verhindern. Die
stirnseitige Abdichtung des Glaszylinders 5 erfolgt an
einem Bund des Zylindermantels 7 sowie am Bodenteil 2 mittels
Dichtringen 20, 21.
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In
dem Sensoraufnahmeteil 1 ist eine Glaselektrode 22 untergebracht.
Die Glaselektrode 22 umfasst einen Elektrolytspeicher 23,
der mit einem über eine
Bohrung (nicht dargestellt) mit einem Druckmittel beaufschlagten
Flüssigelektrolyten
befüllt
ist, sowie einen in einer Messspitze (nicht dargestellt) endenden
Sensorschaft 24 und einen von der gegenüberliegenden Seite ausgehenden
Anschlussstutzen 25 mit Elektrodenstecker 26.
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Zur
Montage der Glaselektrode 22 wird diese bei entfernter
Sensorfixierungshülse 9 in
das Sensoraufnahmeteil 1 eingeführt, und zwar bis der Elektrolytspeicher 23 an
dem an der festen Auflagefläche 27 liegenden
elastischen Ring 19 aufliegt. Danach wird die Sensorfixierungshülse 9 in
den Zylindermantel 7 eingefügt und mit einer auf den Druckring 15 wirkenden Überwurfmutter 28 so
lange in Richtung Elektrolytspeicher 23 verstellt, bis
der auf dessen Anlagefläche 17 liegende
elastische Ring 18 den Elektrolytspeicher 23 kontaktiert.
Zu diesem Zeitpunkt wirkt der Druckring 15 auf den Dichtring 13,
der aufgrund der abgeschrägten
Anschlagfläche 14 des
Druckringes 15 und der entgegengesetzt abgeschrägten Dichtfläche 12 der
Sensorfixierungshülse 9 nach
außen
gedrückt
wird und den zwischen Elektrolytspeicher 23 und Zylindermantel 7 bzw.
Glaszylinder 5 bestehenden Druckraum, der durch die Zu fuhr
eines Druckmediums über
den Anschlussstutzen 11 gebildet wird, nach außen abdichtet.
Am Elektrodenstecker 26 wird der Druckraum mit Hilfe einer Überwurfmutter 29 durch
einen weiteren Dichtring 30 abgedichtet.
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Aufgrund
der innerhalb des Zylindermantels 7 des Sensoraufnahmeteils 1 in
Längsrichtung
verstellbar angeordneten, geführten
Sensorfixierungshülse 9, über die
gleichzeitig ein Druckmedium zugeführt werden kann, können in
dem Sensoraufnahmeteil 1 Glaselektroden 22 mit
in bestimmten Grenzen variabler Länge des Elektrolytspeichers 23 sicher
fixiert werden. Ein zu weites Vorschieben und dadurch bedingtes
Zerstören
der empfindlichen Elektroden wird ebenso verhindert wie ein Zurückschieben
der Elektrode durch den Prozessdruck. Die Messergebnisse können somit
nicht durch eine nicht exakte Lage der Elektrodenspitze verfälscht werden.
In ein und dasselbe Sensoraufnahmeteil einer Wechselarmatur können somit
von verschiedenen Herstellern angebotene Glaselektroden, die zumeist
unterschiedliche Elektrolytspeicherlängen aufweisen, eingesetzt
werden. Der aus dem Sensoraufnahmeteil 1 abdichtend herausgeführte und
frei zugängliche Elektrodenstecker 26 dient
der Montageerleichterung, das heißt, das Verbindungskabel kann
auf einfache Weise angeschlossen und gelöst werden. In das Verbindungskabel
können
weder Druckluft noch Elektrolyt gelangen.
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- 1
- Sensoraufnahmeteil
- 2
- Bodenteil
- 3
- Rohrstutzen
- 4
- Schutzrohr
- 5
- Glaszylinder
- 6
- Sichtöffnungen
- 7
- Zylindermantel
- 8
- Anschlag
- 9
- Sensorfixierungshülse
- 10
- Anschlussring
- 11
- Anschlussstutzen
- 12
- kon.
Anschlagfläche
v. 9
- 13
- Dichtungsring
- 14
- schräge Anschlagfläche v. 15
- 15
- Druckring
- 16
- äußere Führungsfläche v. 9
- 17
- innere
Anlagefläche
v. 9
- 18
- elast.
Ring
- 19
- elast.
Ring
- 20
- Dichtring
- 21
- Dichtring
- 22
- Glaselektrode
(Messsensor, Bauchelektrode)
- 23
- Elektrolytspeicher
- 24
- Sensorschaft
- 25
- Anschlussstutzen
- 26
- Elektrodenstecker
- 27
- Auflagefläche
- 28
- erste Überwurfmutter
- 29
- zweite Überwurfmutter
- 30
- Dichtring