DE2113854A1

DE2113854A1 - Verfahren und Anlage zur kontinuierlichen UEberwachung und Regelung von Verfahrensloesungen

Info

Publication number: DE2113854A1
Application number: DE19712113854
Authority: DE
Inventors: George Whitesell
Original assignee: Metallgesellschaft AG
Current assignee: GEA Group AG
Priority date: 1970-03-25
Filing date: 1971-03-23
Publication date: 1971-10-14
Also published as: FR2084990A5; BE764658A; US3674672A; CA939006A

Description

METALLGESELLSCHAFT Frankfurt (M), den 22. März 1971 Aktiengesellschaft Dr.Br/MMü Frankfurt (M)

prov.Nr. 6697 M

Verfahren und Anlage zur kontinuierlichen Überwachung und Regelung von Verfahrenslösungen

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren, um technisch verwendete komplex zusammengesetzte Lösungen kontinuierlich zu überwachen und auf d- erforderlichen Sollwert ihrer Komponenten aufrechtzuerhalten, sowie auf eine für diesen Zweck besonders geeignete Anlage,

Die Überwachung und Regelung von Verfahrenslösungen hat in der Technik große Bedeutung. Als Beispiel sei etwa auf die Abwasserkontrolle bei technischen Verfahren verwiesen· Die anfallende Lösung kann sich quantitativ und qualitativ verändern· Unterschied der Ausgangsprodukte, Wechsel der Verfahrensbedingungen, des Durchsatzes usw. beeinflussen das anfallende Abwasser. Die auftretenden Änderungen müssen möglichst schnell festgestellt und Korrekturmaßnahmen veranlaßt werden, damit das Abwasser den gesetzlichen Anforderungen angepaßt bleibt. Ein anderes Beispiel ergibt sich in der Technik der Oberflächenbehandlung von Metallen und insbesondere bei der Erzeugung von chemischen Umwandlungsüberzügen auf Metalloberflächen, Die Zusammensetzung und Konzentration der hierbei verwendeten Behandlungslösungen muß genau überwacht werden, damit die Gleichmäßigkeit und Qualität der Überzüge erhalten bleibt. Auch bei der elektrochemischen Metallabscheidung verbessert Aufrechterhai tung der optimalen Lösungstemperatur die Überzugsbildung; ebenso ist bei der Vorbehandlung der zu beschichtenden Metalle eine Überwachung erforderlich.

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In allen Fällen ist es erwünscht, die erforderliche Überwachung und Regelung der Verfahrenslösungen automatisch durchzuführen. Die bekannten Arbeitsweisen für diesen Zweck befriedigen jedoch in mancher Hinsicht noch nicht.

• Es wurde nun ein verbessertes Verfahren zur kontinuierlichen Überwachung und Regelung mehrerer Parameter von Verfahrenslösungen gefunden, welches eine kontinuierliche Direktanalyse im Durchfluß durchführt und daher eine unverzügliche Verwendung der ermittelten Daten

™ für die Steuerung der Lösung ermöglicht. Bei der erfindungsgemäßen Arbeitsweise wird kontinuierlich eine Probe der Verfahrenslösung entnommen. Diese wird dann zunächst durch eine Filteranlage geleitet, um feste Verunreinigungen, die die nachgeschalteten Meßeinrichtungen, insbesondere die Meßelektroden, nachteilig beeinflussen können, zu entfernen. Die Filteranlage wird nach Bedarf ohne Ausbau aus dem System cyclisch wieder gereinigt, wobei die Auslösung des Reinigungsvorganges durch das Überwachungssystem selbst gesteuert wird. Nach Verlassen der Filteranlage wird die Probelösung durch eine temperaturkompensierte Leitfähigkeitsmeßzelle geleitet. Anschließend wird eine durch eine Druckdosierpumpe geregelte Menge der Probelösung mit einer ebenfalls durch eine Druckdosierpumpe geregelten Menge einer spezifischen Reagenslösung intensiv gemischt. Die Mischung wird dann durch eine elektrometrische Meßzelle, die mit für die Messung einer vorbestimmten Ionenart spezifischen Elektroden ausgerüstet ist, geleitet. Auf Grund der in der Leitfähigkeitsmeßzelle und in der elektrometrisehen Meßzelle festgestellten Abweichungen vom Sollwert erfolgt automatisch eine Steuerung der Wiedereinstellung der Ver— fahrenslösung auf den Sollwert der analysierten Parameter.

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Die erfindungsgemäße Arbeitsweise läßt sich allgemein zur Überwachung verschiedenartiger Verfahrenslösungen einsetzen. Ihre Anwendung zur Überwachung und Regelung von Lösungen zur Erzeugung eines chemischen Überzuges auf Metalloberflächen, insbesondere für eine nitritbeschleunigte Phosphatierungslösung, ist jedoch besonders vorteilhaft.

Gegenstand der Erfindung ist auch eine Anlage zur Durchführung der erfindungsgemäßen Arbeitsweise. Sie ist dementsprechend gekennzeichnet durch a) kontinuierliche Probenahmevorrichtung, b) Filteranlage mit durch das Überwachungssystem steuerbarer Vorrichtung zur cyclischen Reinigung, c) Leitfähigkeitsmeßzelle mit Temperaturkompensator, d) Dosierpumpen für Probelösung und Reagenslösung, e) Vorrichtung zur Förderung des intensiven Kontaktes von Probelösung und Reagenslösung, f) mit Elektroden zur elektrometrisehen Messung einer spezifischen lonenart ausgerüstete^ Zelle, g) Vorrichtungen zur automatischen Steuerung der Wiedereinstellung der Verfahrenslösung auf den Sollwert ihrer Parameter auf Grund von durch die Meßzellen c) und f) ermittelten Abweichungen vom Sollwert.

Für die meisten Anwendungsfälle ist es zweckmäßig, in der elektrometrisehen Meßzelle (f) Elektroden zur Messung des Redoxpotentials oder des pH-Wertes einzusetzen.

Die Erfindung wird an Hand der nachstehenden Abbildungen näher erläutert.

Figur 1 zeigt ein vereinfachtes Übersichtsschema des Analysensystems. Von der zu analysierenden Verfahrenslösung wird kontinuierlich eine Probemenge in die Filteranlage

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gepumpt, in der die festen Verunreinigungen abgetrennt werden. Das Filtrat fließt dann durch eine Durchfluß-Leitfähigkeitsmeßzelle, um die Leitfähigkeit der Lösung festzustellen. Bei der Leitfähigkeitsmessung werden die insgesamt in einer Lösung gelösten ionisierten Feststoffe erfaßt. Da die Leitfähigkeit von der Temperatur, mit der die Lösung durch die Leitfähigkeitsmeßzelle geführt wird, beeinflußt wird, ist ein Temperaturkompensator erforderlich, der den Ausgabewert der Leitfähigkeitszelle entsprechend korrigiert. In der anschließenden automatischen Titriereinrichtung fördert eine Druckdosierpumpe eine be- ^ stimmte Menge der Probelösung mit konstanter Geschwindigkeit in eine Mischzelle. In die Mischzelle wird mit einer entsprechenden Dosierpumpe auch eine geregelte Menge einer Reagenslösung gefördert. Beide Lösungen werden intensiv miteinander gemischt. Die Mischung fließt dann in eine elektrometrische Meßzelle, die ein Paar Elektroden enthält, und zwar eine Bezugselektrode und eine Meßelektrode, zur Erfassung einer spezifischen Ionenart. Die analysierte Lösung wird dann in geeigneter Weise abgeleitet, z.B. in das Abwasser.

Figur 2 zeigt ein Übersichtsschema für eine Anlage zur Erzeugung eines»Umwandlungsüberzuges auf Eisenwerkstoffen mittels einer nitritbeschleunigten Phosphatierungslösung. Das Grundschema des Analysensystems entspricht dem in Figur 1 beschriebenen. Wegen des Einsatzes in einem speziellen automatisch zu überwachenden Verfahren sind jedoch Anpassungen an dessen Gegebenheiten vorgesehen. Das Verfahren selbst arbeitet derart, daß die Behandlungslösung von einem Lösungstank zu einem Sprühkopf und durch Düsen gepumpt wird, durch die die zu überziehenden Werkstücke in innigen Kontakt mit der Behandlungslösung gebracht werden. Die auf das Material aufgespritzte Lösung fließt dann in den Lösungstank zurück und wird im Kreislauf erneut zu dem

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Sprühkopf gepumpt. Die Zuleitung zu dem Sprühkopf ist dabei mit einer Abzweigungsleitung versehen, durch die ein Teil der Überzugslösung kontinuierlich durch das Analysensystem gemäß Figur 1 geführt wird· Außerdem sind Vorratsbehälter für Konzentrate vorgesehen, aus denen je nach Bedarf mittels Dosierpumpen Konzentrat in den Lösungstank geliefert wird, wobei diese Dosierpumpen durch das nachfolgend beschriebene Regelsystem gesteuert werden. Für den speziellen Zweck geeignete Konzentratsysteme sind beispielsweise näher in der USA-Patentschrift 3 312 189 beschrieben. P -■ aus der elektrometrisehen Meßzelle ausfließende Lösung kann, z.B. durch Schwerkraft oder Pumpvorrichtungen, wieder in den Lösungstank zurückgeführt werden.

Figur 3 zeigt schematisch das an die Leitfähigkeitsmessung angeschlossene Regelsystem. Die elektrolytische Leitfähigkeit der Lösung wird, bei ihrem Durchgang durch die Zelle gemessen. Geeignete Durchflußleitfähigkeitsmeßzellen sind handelsüblich. Auf Grund der Tatsache, daß die Leitfähigkeit der Lösung sich bei Temperaturänderungen verändert, ist ein Temperaturkompensator ein wesentlicher Bestandteil eines Leitfähigkeitsmeßsystems. Die generelle Genauigkeit des Systems hängt völlig von dem Temperaturkompensator ab, der der größte Einzelfaktor ist, welcher die Genauigkeit der Messungen beinflußt. Automatische Temperaturkompensatoren auf der Grundlage eines temperaturabhängigen Widerstandes, der in direktem Kontakt zu der zu messenden Lösung steht, sind bekannt. Die Leitfähigkeitsmeßzelle wird mit dem Analysator-Regelgerät verbunden, um ein Widerstandselement mit Brückenschaltung zu bilden, wobei dessen Widerstand sich entsprechend jeder Temperaturänderung der Lösung,

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mit der er in Berührung steht, ändert. Die Ausgabewerte von dem Analysator-Regelgerät gehen zu einem Steuergerät ("Leistungsteil")» welcher eine oder mehrere Leitungen aufweist, durch die selektiv elektrisch betriebene Pumpe gesteuert werden, die entsprechend den Steuerungskommandos Konzentrat in den Lösungstank fördern. Eine spezielle Ausführung eines Leitfähigkeitsmeß- und Regelsystems ist in der USA-Patentschrift 3 312 189 beschrieben, worauf verwiesen werden kann.

fc Figur 4 zeigt schematisch das an das automatische Titriersystem angeschlossene Regelsystem· Die von der Behandlungslösung entnommene Probelösung wird durch eine Pumpe geregelt, deren Fördergeschwindigkeit durch ein Steuergerät ("Leistungsteil") eingestellt wird. In gleicher Weise erfolgt die Entnahme von Reagenslösung aus einem Vorrat durch eine Pumpe, die durch das gleiche Steuergerät geregelt wird· Die Probelösung und die Reagens· lösung werden beide unter Druck aus den jeweiligen Pumpen ausgestoßen und in die Mischzelle überführt· In der Mischzelle werden beide Ströme vereinigt und gleichzeitig durch eine sehr enge öffnung gezwungen, eine Maßnahme, die ähnlich der bei einer Homogenisierung ist. Der Druckstrom

der vereinigten Flüssigkeit trifft dann auf eine Aufprallfläche, wiederum ähnlich wie bei einem Homogenisierprozeß. Durch diese "Homogenisierung" wird eine intensive Mischung der beiden Lösungen bewirkt· Diese erzwungene schnelle Mischung der beiden Lösungen ist notwendig, um die Reaktion zwischen den beiden Lösungen so zu beschleunigen, daß in der Elektrodenzelle ein sofortiges Direktmeßergebnis erzielt werden kann. Die miteinander reagierte Mischung der Lösungen wird dann in die elektrometrische Meßzelle überführt, in der eine Redoxmeßelektrode und

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eine Bezugselektrode angebracht sind und dadurch eint RedoxmeSzelle darstellt. Die Ausgabemeßwerte des Redoxsystems gehen zu einem potentiometrischen Analysator-Regelgerät, das die bestimmten von der Redoxzelle erhaltenen Daten verarbeitet. Wenn das gemessene Redoxpotential von dem vorgegebenen Wert (Äquivalenzpunkt) abweicht, wird ein Fehlersignal ausgelöst. Dieses von dem Analysator-Regelgerät ausgelöste Fehlersignal wird in das Steuergerät für die Pumpe der Probelösung und der Analysenlösung eingespeist· Die Gleichgewichtseinstellung des Ausstoßes einer ausgewählten Pumpe wird durch die Art des von dem Analysator-Regelgerät erhaltenen Fehlersignale verändert, um die Fördergeschwindigkeit der jeweiligen Pumpe durch ein geeignetes Kommandosignal auf die ausgewählte Pumpe zu verändern· Wie ersichtlich, führen Erhöhungen oder Erniedrigungen der Geschwindigkeit der Zufuhr von Reagenslösung zu entsprechenden Erhöhungen oder Erniedrigungen der Ionenkonzentration, die analysiert wurde. Venn die Probelösung,wie in Abbildung 2 gezeigt, in den Lösungstank zurückgeführt wird, kann die Regelung einer ausgewählten lonenart hierin erreicht werden durch einfache Veränderung der Fördergeschwindigkeit einer der beiden Pumpen. Wie auch in Figur 4 gezeigt, kann ein Fehlersignal des Analysator-Regelgerätes an ein oder mehrere Steuergeräte ("Leistungsteile") weitergegeben werden, die eine tew. mehrere Pumpen steuern, die auf entsprechendes Kommando ein geeignetes Konzentrat fördern, ua die Behandlungslösung wiedereinzustellen. Unabhängig davon, welches Alternativsystem ausgewählt wird, wird das Fehlersignal nur solange weitergegeben, bis die Behandlungslösung wieder auf ihren vorgegebenen Stand eingestellt ist.

Als Redoxelektroden können handelsübliche Elemente verwendet werden. Die Pumpen sind zweckmäßig Kolben-Membran-Dosierpumpen, deren Förderung jeweils unabhängig einstellbar

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ist durch Vorrichtungen zur Veränderung des Hubweges, während die Hubfrequenz jeder Pumpe konstant bleibt. Diese Membranpumpen werden elektromagnetisch betätigt, und die Elektromagneten werden betätigt durch symmetrische Phasenkommandos von einem gemeinsanwjelektronisehen Zeitgeber, um den gleichzeitigen Hub beider Diaphragmen zu veranlassen. Derartige gleichzeitige Hubwirkung sichert die gleichzeitige Förderung einer genau bemessenen Menge Jeder Lösung zu der Mischzelle. Diese Förderung von genau bemessenen Mengen ist notwendig für die Genauigkeit der titrimetrisehen Analyse, da diese bekanntlich von der Reaktion exakter Volumina abhängt. Wie bereits erläutert, stellt die verwendete Mischzelle eine Art Homogeni· sator dar, um eine intensive Mischung der gleichzeitig geförderten Lösungen zu bewirken. Die Pumpen können eine solche Mischvorrichtung bereits als Zusatzaggregat aufweisen, Potentiometrische Analysator-Regelgeräte sind ebenfalls handelsüblich. Das Potentiometer muß einen zur Messung des Redoxpotentials geeigneten Millivoltmeßbereich erfassen. Wenn die Pumpen auf das richtige Förderverhältnis ihrer Lösungen eingestellt sind, wird eine Spannung von ungefähr 800 Millivolt zwischen den Elektroden erzeugt.

Figur 5 zeigt ein Schema des der automatischen Titriereinrichtung vorgeschalteten Teils der Anlage.

Die vor dem Sprühkopf der Spritzanlage abgezweigte Probelösung wird durch eine T-Verbindung 10 in die Anlage eingeführt, wobei der Eingangsdruck durch die Druckmeßschalteinrichtung 54, die,wie nachstehend beschrieben, eine Kontrollfunktion ausübt, gemessen wird. Die Lösung fließt dann durch das mit Flanschen 11 und 13 angeschlossen« Eingangsventil 12 und durch den Einlaß 15a in die Filteranlage 15 und das innere Filterteil 27, das in Figur 5 nur

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gestrichelt angedeutet und in Figur 6 näher erläutert wird. Hier werden Feststoffe, die die anschli eß enden Durchflußanaly s envo rri chtung**nachteilig verunreinigen würden, von der Probelösung abfiltriert. Die filtrierte Lösung fließt dann in den oberen Filterraum 17, der durch die Flanschverbindung 16 mit dem Filter 15 verbunden ist. Das Verbindungsstück 16 ist ein aus dem untdreh Flansch 16b und dem oberen Flansch 16a, zwischen denen Flansch 16c, der das Filterstützrohr 47 trägt, gelagert ist, zusammengesetztes Teil· Die Lösung gelangt dann durch die Öffnung 17 in die Leitung 18 und durch die T-Verbindung 19 in die Leitunf ^, welche einerseits mit dem zum Analysesystem führenden Ventil 28 und andererseits mit dem zur Druckluftleitung 23 führenden Luftventil 21 und dem über Leitung 40 angeschlossenen Druckmeßschalter 41 verbunden ist.

Durch letzteren wird der Druck des Lösungsstromes hinter dem Filter gemessen und ebenfalls, wie nachstehend noch beschrieben, als Kontrollfaktor benutzt.

Die elektrisch gesteuerten Ventile 12 und 28 sind in Normalstellung offen, das ebenfalls elektrisch gesteuerte Luftventil 21 aber in Normalstellung geschlossen, so daß die Lösung durch die Leitung 29 und de Leitfähigkeitsmeßzelle fließt und über die Leitung 31 $ das T-Stück 32 und die Leitung 33 zur automatischen Titriereinrichtung geführt wird. Die T-Verbindung 32 führt außerdem über die Leitung 34 zu dem Temperaturkompensator 35, von dem eine elektrische Leitung 36 zu dem Schaltkasten 37 führt und den gemessenen Temperaturwert übermittelt. Elektrische Leitungen 38 führen auch von der Leitfähigkeitsmeßzelle 38 zu dem Schaltkasten 37 und übertragen den gemessenen Spannungewert · Vom Schaltkasten 37 aus führt die elektrische

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Leitung 39 zu» Steuergerät.

Das untere Ende der Filterkammer 15 ist durch die Flanschverbindung 24 über ein motorbetriebenes Ventil 25» das in Normalstellung geschlossen ist, mit einer Ausblasleitung 26 verbunden, durch die der Filterkuchen ausgetragen wird.

- Von den Ventilen 12, 21, 25 und 28 führen Steuerleitungen 14 bzw. 21a bzw. 45, 46 bzw. 44 zu einem Programmschalter, dessen Arbeitsweise in Figur 7 dargestellt ist und in diesem Zusammenhang dann ausführlich beschrieben wird.

Venn der durch den Druckmeß schalter 41 erfaßte Druck des Probelösungsstromes infolge der Ansammlung von Verunreinigungen im inneren Filterelement 27 unter einen bestimmten vorgewählten Druck fällt, schließt sich der normalerweise offene Schalter 41 und setzt den über die Leitungen hZ und 43 verbundenen Antriebsmotor für den Programmschalter in Funktion. Die normalerweise offenen Ventile 12 und 28 schließen sich dann durch elektrische Signale, wie später noch beschrieben wird» Dann wird Ventil 21 geöffnet und Druckluft in umgekehrter Richtung zum Lösurigsstrom durch das Filter . geleitet. Durch das ebenfalls geöffnete Ventil 25 und " die Leitung 26 wird der Filterkuchen ausgetragen· Der Reinigungsvorgang wird programmgesteuert. Programmgemäß werden die Ventile 21 und 25 wieder geschlossen und die Ventile 12 und 28 wieder geöffnet, so daß erneut ein kontinuierlicher Fluß der Verfahrenslösung durch das Analysesystem stattfindet«

Figur 6 erläutert zunächst das innere Filterelement 27» das in Figur 5 nur gestrichelt eingezeichnet war, und sich vertikal innerhalb der Filterkammer 15 befindet»

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Es besteht aus dem Filterstützrohr 47 und dem FiI-terstrumpf 48. Das Stützrohr 47 ist oben mit dem Flansch 16c versehen, der zwischen die Verbindungsstück· 16a und 16b eingespannt wird, sodaß es im richtigen Abstand zu den Innenwänden der Filterkammer 15 gehalten wird (Figur S) · Das obere Ende des Rohres ist offen, das untere Ende 51 jedoch geschlossen. Das Rohr weist eine Vielzahl von runden Löchern 50 auf, die in vertikalen Serien symmetrisch um die geometrische Achse des Rohres angeordnet sind. Es wurde festgestellt, daß 10 solcher vertikalen Serien mit Löchern von 3-18 mm Durchmesser und gleichmäßiger Verteilung in der horizontalen Ebene gute Durchflußbewegungen durch das Filtersystem ergeben. Das Stützrohr weist außen eine gefurchte Oberfläche auf, vorzugsweise eine gleichmäßige schraubenförmige Furchenführung mit geraden Seiten, flachem Boden (53) und flacher Außenseite (52). Die Löcher (50) befinden sich in dem flachen Boden der Furchen· über dem Stützrohr ist ein Filterstrumpf 48 angebracht, der am oberen Ende durch die Hammer 49 gehalten wird und die gesamte Länge des Rohres umschließt« Ein geeignetes Filterstrumpfmaterial ist Dacron-Gewebe (0.021 Faden mit 240 Webmaschen)· Durch die gefurchte Oberfläche des Stutzrohres wird der Filterstrumpf in passendem Abstand von den SinlaBlöchern 50 gehalten. Dies ist wichtig, weil dadurch ein Verstopfen der Löcher durch direkten Kontakt mit des beladenen Filterstrumpf und damit eine Behinderung des Durchflusses der Lösung vermieden wird·

Figur 7 zeigt ein Schema der Steuerung des FiIt er sy sterne.

Di« Messung des Eingangsdruckes der eingeführten Verfahrenslösung in die Überwachungsanlage erfdfet durch den Druckmefischalter 54· Er tritt in Funktion und un-

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terbricht die ganze Anlage, wenn ein Druckabfall in der Zuführleitung auftritt und gemessen wird, wie dies beispielsweise während des normalen Starts und Abstellens der Zufuhr von Behandlungslösung zu der Spritzanlage vorkommt. Der Druckschalter 54 ist über die elektrische Leitung 55a mit einer Stromquelle 56 verbunden. Die Leitung 55b verbindet 54 mit dem zweipoligen.Relais 57» das seinerseits durch Leitung 55c mit der Stromquelle 56 verbunden ist. Das Relais 57 unterbricht den Stromkreis 59 zwischen der Motorkraftquelle 63 und dem Antriebsmotor (TM) für die Programmschalteinrichtung sowie die Verbindung zwischen der Gleichstromquelle Sz und der Erdung 61, ' wenn es (57) durch ein Steuersignal angeregt wird, welches durch den Abfall des Druckes unter einen vorgegebenen Wert in 54 ausgelöst wird.

Bei normalem Einlaßdruck in 54 fließt die zu analysierende Lösung durch das Ventil 12, die Filtereinrichtung, das Ventil 28 und die die Druckmeßeinrichtung 41 zur Leitfähigkeitsmeßzelle.

Die Ventile 12, 28, 21 und 25 werden durch einen Programmschalter gesteuert. Ein Synchronmoter (TM) treibt eine Welle an, die mit/Scheiben (a, b, c, d_tu.e) versefc hen ist und die entsprechend dem in Figur 8 dargestellten Zeitcyclus (60 Sekunden) angeordnet sind. Die Schalter SWa, SWb, SWc, SWd und SWe werden während einer Umdrehung der Welle in einer vorgegebenen Folge durch die Kurvenscheiben betätigt, welche das öffnen und Schließen jedes Schalters bestimmen. SWa steuert Ventil 12, SWb Ventil 28 und SWc Ventil 21. SWd steuert die Öffnung des motorbetriebenen Ventils 25 und SWe die Schließung des Ventils 25.

Im Verfahren veranlaßt der Druckmeßschalter 41 die

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Schließung des Kreislaufs, der den Antriebsmotor (TM) für den Programmschalter betätigt, wenn der nach dem Filter gemessene Druck infolge Behinderung des Durchflusses durch Beladung des Filterstrumpfes um 25 bis 50% gegenüber dem Druck im Hauptfluß abgefallen ist. Der Reinigungscyclus für das Filter 27, der, wie sich aus Figur 8 ergibt, etwa 60 Sekunden beträgt, wird dadurch eingeleitet. Der Progammschalter ist derart ausgerüstet, daß immer der volle Ablauf des 60 Sekunden-Cyclus gewährleistet ist, auch wenn bereits vorher ein Signal von dem Druckwächter eintrifft. Zunächst werden die Ventile 12 und 28 geschlossen durch Betätigung der Schalter SWa bzw SWb, die den Stromkreislauf schließen. Es erfolgt dann kein Flüssigkeitsstrom mehr durch das Filter. Dann wird durch Betätigung des Schalters SWc das Ventil 21 geöffnet. Preßluft wird im Gegenstrom durch die Filtereinrichtung geführt. Gleichzeitig wird das Ventil 25 durch Schalter SWd geöffnet. Nach dem Abstellen der Lösungszufuhr ist noch etwas Wasser in der Filteranlage. Durch die Druckluft wird dieses mit erheblicher Kraft durch die Löcher 50 des Filterstützrohres gepreßt und schüttelt damit den mit den abfiltrierten Verunreinigungen behafteten Filterstrumpf gründlich durch, so daß RestflUssigkeit und Filterkuchen durch Ventil 25 abgeblasen werden und die nachfolgende Luft die Reste des Filterkuchens vom Filterstrumpf abtreibt. Durch öffnung des Schalters SWc wird die öffnung des Ventils 21 beendet, und die Zufuhr an Druckluft hört auf. Darauf werden die Ventile 12 und 28 wieder geöffnet und der normale Ablauf ist wieder hergestellt. Ventil 25 bleibt noch eine kurze Zeit geöffnet, damit das System völlig ausgespült wird. Wie

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aus Figur 8 hervorgeht, beträgt diese Dauer etwa 4 Sekunden. Der Programmschalter hört nach Ablauf der Zeit auf, und der Reinigungscyclus beginnt erneut, wenn ein entsprechender Druckabfall im Druckwächter 41 gemessen wird.

Die erfindungsgemäße Arbeitsweise weist den besonderen Vorteil auf, daß die kontinuierlichen Analyseergebnisse und damit die Steuerung des Verfahrens mit einem Minimum an Ausfall des Systems für Reinigungszwecke arbeitet.

In der Praxis konnte auf die angegebene Weise die vorher notwendige Häufigkeit der Reinigung der Leitfähigkeitsmeßzelle von 1 bis 3 Reinigungen pro 24 Stunden auf 1 Reinigung in 30 bis 60 Tagen reduziert werden.

Anwendungsbeispiel

Eine nitritbeschleunigte Phosphatierungslösung wurde zur Überzugsbildung von Eisenoberflächen verwendet. Die in Lösung gehenden Ferroionen werden dabei in Ferrionen überführt. Die Lösung enthielt 5-25 g/l PO^ und 0.08 - 0.1 g/l NO» sowie entsprechende Mengen Zink oder Mangan, um mit dem Phosphat Dihydrogenphosphat zu bilden. Die Lösung wurde in der erfindungsgemäßen Weise überwacht. Als Filtrationslösung wurde eine CerlV-sulfatlösung benutzt (0.01 η in bezug auf Cer IV). Die Filtrationspumpe wurde auf eine Förderleistung von 4 ml pro Minute und die Probelösung-pumpe auf 6 ml pro Minute eingestellt. Bei diesem Stromverhältnis der beiden Lösungen wurden am Äquivalenzpunkt etwa 800 Millivolt genessen· Abweichungen der Messung von diesem Wert lösten ein Signal des Analysators-Steuergerats aus. Bei Zunahme der NOp-Konzentration wurde eine Abnahme

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der gemessenen Spannung festgestellt· Bei Abhahme der NOp- Konzentration erhöhte sich die Spannung entsprechend· Steigerungen und Erniedrigungen in der Geschwindigkeit des Zusatzes von Cer IV-ionen bewirkten entsprechende Steigerungen und Erniedrigungen der Konzentration an NOp-Ionen in der Überzugslösung.

- 16 Patentansprüche

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Claims

Pat entansprüc ITe

Mj) Verfahren zur kontinuierlichen Überwachung und

Regelung mehrerer Parameter von Verfahrenslösungen, gekennzeichnet durch

a) kontinuierliche Protaiahme,

b) Durchleitung der Probelösung durch eine Filteranlage, deren cyclische Reinigung im System erfolgt und durch das Überwachungssystem gesteuert wird,

c) Durchleitung der Probelösung durch eine temperaturkompensierte Leitfähigkeitsmeßzelle,

d) intensive Mischung einer durch eine Druckdosierpumpe geregelten Menge Probelösung mit einer durch eine Druckdosierpumpe geregelten Menge einer spezifischen Reagenslösung,

e) Durchleitung der Probe-Reagens-Mischung durch eine mit Elektroden zur elektrometrisehen Messung einer vorbestimmten Ionenart ausgerüsteten Zelle und

f) automatische Steuerung der Wiedereinstellung der Verfahrenslösung auf Grund von in den Stufen c) und e) ermittelten Abweichungen vom Sollwert auf den Sollwert der Parameter·
2) Anwendung des Verfahrens nach Anspruch 1 zur überwachung und Regelung von Lösungen zur Erzeugung eines chemischen Überzuges auf Metalloberflächen, insbesondere von nitritbeschleunigten Phosphatierungslösungen·
3) Anlage zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch

a) kontinuierliche Probenahmevorrichtung,

b) Filteranlage mit durch das Überwachungseystem steuerbarer Vorrichtung zur cyclischen Reinigung,

c) Leitfähigkeitsmeßzelle mit Temperaturkompeneator,

d) Dosierpumpen für Probelösung und Reagenslösung,

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e) Vorrichtung zur Förderung des intensiven Kontaktes von Probe- und Reagenslösung,

f) mit Elektroden zur elektrometrischen Messung einer spezifischen Ionenart ausgerüsteten Zelle,

g) Vorrichtung zur automatischen Steuerung der Wiedereinstellung der Verfahrenslösung auf Grund von durch die Meßzellen c) und f) ermittelten Abweichungen vom Sollwert auf den Sollwert der Parameter.
4) Anlage nach Anspruch 3, dadurch gekennezichnet, daß die Zelle f) mit Elektroden zur Messung des Redoxpotentials ausgerüstet ist.
5) Anlage nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß die Zelle f) mit Elektroden zur Messung des pH-Wertes ausgerüstet ist.

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