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Vorrichtung zum Messen, Steuern oder Überwachen des Potentials von
flüssigen Medien Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung zum Messen, Steuern
oder Überwachen des Potentials in flüssigen, insbesondere von unter Druck stehenden
und hohe Temperaturen aufweisenden aggressiven Medien, welche eine mindestens mittelbar
mit dem jeweiligen Medium in Verbindung gebrachte und an ein Meßgerät anschließbare
Bezugselektrode aufweist.
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Bezugselektroden der bislang bekannt gewordenen Bauarten, wie z.B.
die verbreiteten, aus einer Legierung aus Silber und Quecksilber bestehenden Kalomel-oder
Silberchloridelektroden, werden bei elektro-chemischen Untersuchungen im Labor und
in der Praxis, beispielsweise bei Korrosionsvorgängen, zur Potentialmessung, Steuerung
oder zur Überwachung verwendet. Sie sind Jedoch nicht geeignet, in unter Druck stehenden
Apparaten und Behältern mit heißen hochprozentigen Basen oder Säuren eingesetzt
zu werden, da sie in kürzester Zeit zerstört werden.
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Eine solche Bezugsbektrode wird in der Regel aus einem Glasröhrchen
gebildet, welches in einem Endbereich den Kabelanschluß zur Verbindung mit einem
Anzeigegerät und im anderen Endbereich ein Diaphragma besitzt. Im Glasröhrchen befindet
sich in Abhängigkeit von dem jeweils zu untersuchenden Medium (Elektrolyt) der
entsprechende
Bezugselektroden-Elektrolyt, beispielsweise Quecksilber. Das Glasröhrchen wird in
das Medium mit dem das Diaphragma aufweisenden Endbereich eingeführt. Hierbei diffundiert
ständig der Bezugselektroden-Elektrolyt in die Behälterfüllun&, also in sich
den Elektrolyten hinein. Das Glasröhrohen entleert/mithin selbst dann, wenn die
Bezugselektrode nicht unmittelbar zur Messung verwendet wird. Es ist deshalb erforderlich,
den Bezugselektroden-Elektrolyten ständig nachzufUllen oder wenn dies aufgrund der
Bauart des Glasröhrchens nicht möglich ist, durch eine neue Bezugselektrode zu ersetzen.
Die in der Regel eingeklebten Diaphragmen sind mechanisch nicht sehr widerstandsfähig.
Sie fallen insbesondere dann sehr schnell aus ihrer Fassung im Glasröhrohen heraus,
wenn die Bezugselektrode plötzlich in einen heißen Elektrolyten eingetaucht wird
und das Diaphragma den darau«Solgernden Temperaturspannungen nicht mehr gewachsen
ist. Es wird erforderlich, die Bezugselektrode zu erneuern. Dadurch, daß bei der
bekannten Vorrichtung der Bezugselektroden-Elektrolyt ständig nachgefüllt bzw.
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die gesamte Bezugselektrode erneuert werden muB, kann diese Vorrichtung
nicht als dauernde Meßeinrichtung verwendet werden, Es besteht die zwingende Notwendigkeit,
die Bezugselektrode in relativ kurzen Zeitabständen aus dem zu messenden Medium
herauszunehmen und eine neue Bezugselektrode in die Behälterflüssigkeit einzuführen.
Durch die dauernden Temperaturwechsel und die dadurch bedingten Thermospannungen
ergeben sich Jedoch grobe Meßungenauigkeiten, so daß die Temperaturstabilität derartiger
Bezugselektroden nur sehr gering ist.
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Ein weiterer wesentlicher Nachteil der bekannten Bezugselektroden
besteht darin, daß diese nicht druckfest sind. Es war deshalb bislang nur möglich,
diese Bezugselektroden von oben durch einen Deckel in den Behälter oder Apparat
einzuführen, in dem sich der Elektrolyt befindet0 Ihre Anwendungsmöglichkeit beschrankte
sich aber auch bei nicht unter Druck stehenden Behältern und Apparaten auf die Einführung
über den Deckel, da infolge des hydrostatischen Druckes des Elektrolyten die Bezugselektrode
auch bei drucklosen Behältern nicht am Boden oder an der unteren
Seitenwandung
angeordnet werden konnte. Hinzu kommt, daß die bekannten Bezugselektroden auch beim
Einsatz in drucklosen Behältern im Zusammenhang mit aggressiven Medien nicht widerstandsfähig
genug sind. Durch ihre mangelnde Resistenz entsteht eine große Ausfallquote, die
insbesondere durch Anätzung und dadurch hervorgerufenes Herausfallen der Diaphragmen
bedingt ist.
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Der Anwendungsbereich der bekannten Bezugselektroden war mithin schon
bei nicht unter Druck stehenden Flüssigkeiten, die auch keine höhere Temperatur
besitzen, erheblich eingeschränkt.
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In Verbindung mit aggressiven Medien, die zudem unter Druck und hoher
Temperatur stehen, war es Jedoch völlig ausgeschlossen, die bekannten Bezugselektroden
zu verwenden.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Mittel aufzuzeigen, die
bei elektro-chemischen Untersuchungen und Arbeitsvorgängen im Labor und in der Praxis
die Potentialmessung, Überwachung und Steuerung auch bei solchen Medien erlauben,
die unter hohem Druck stehen, eine hohe Temperatur aufweisen und hoch aggressiv
sind.
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Die Erfindung kennzeichnet sich dadurch, daß die Bezugselektrode
einen lösbaren Bestandteil eines gegen aggressive Medien resistenten einteiligen
Elektrodenträgers aus Kunststoff, z.B. auf der Basis von Tetrafluoräthylen,bildet,
der im Bereich einer oeffnung der das Medium beglcenzenden Wandung druok- und flüssigkeitsdicht
und von außen zugänglich auswechselbar gelagert ist. Bevorzugt weist der Elektrodenträger
hierbei einen Ringflansch auf, der mit Hilfe eines ihn formschlüssig Ubergreifenden
Blindflansches an einem sich an die Wandungsöffnung anschließenden und in Längsrichtung
von dem zylindrisch ausgebildeten Schaftteil des Elektrodenträgers durchsetzten
Vorschweiß -flansch festlegbar ist. Ferner ist es zweckmäßig, daß der Blindflansch
eine kreisrunde Vertiefung besitzt, die in ihrem Durchmesser etwa dem Durchmesser
des Ringflansches entspricht und mit Bezug auf ihre Tiefe geringer als die Dicke
des Ringflansches bemessen ist.
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Ein wesentliches Kriterium des erfindungsgemäßen Gedankens besteht
in der Verwendung eines Elektrodenträgers aus Kunststoff, z0B. Tetrafluoräthylen,
mithin einem Material, das eine hohe chemische Resistenz besitzt. Die allen Kunststoffen
zu eigene Kaltflußeigenschaft, d.h. ihre Fähigkeit, unter Druck- und Wärmeeinfluß
zu fließen, wird bei dem erfindungsgemäßen Vorschlag ferner dahingehend in vorteilhafter
Weise zur Abdichtung ausgenutzt, daß dem Elektrodenträger ein Flansch zugeordnet
ist, der mit nur geringem Spiel in einer kreisrunden Vertiefung eines Blindrlansches
einliegt. Im Ausgangszustand ist dabei die Tiefe der kreisrunden Vertiefung geringer
als die Dicke des Ringflansches des Elektrodenträgers bemessen. Bei der Montage
des Elektrodenträgers, d.h. durch Heranziehen des Blindflansches an den Vorschweißflansch,
wird der Ringflansch des Elektrodenträgers in die kreisrunde Vertiefung des Blindflansches
hineingedrückt, wobei der Ringflansch die Vertiefung dann völlig ausfüllt und in
dieser verspannt wird. Der Materialüberschuß des Ringflansches im Hinblick auf das
Aufnahmevolumen der Vertiefung im Blindflansch wird beim Verspannen etwa zungenförmig
radial nach außen verdrängt, so daß nach dem Heranziehen des Ringflansches an den
Vorschweißfiins¢h eine absolute Dichtung erreicht ist. Im Anschluß an die Verspannung
des Ringflansches an dem Vorschweißflansch ist dann ein weiterer Kaltfluß des Elektrodenträgers
unter Einfluß von Temperatur und Druck nicht mehr möglich. Gemäß der Erfindung bildet
der Ringflansch selber eine Dichtung für den Elektrodenträger. Es ist keine zusätzliche
Dichtung erforderlich, so daß die in der Regel bei derartigen zusätzlichen Dichtungen
bestehenden und nur schwer abzudichtenden Kriechstrekken vermieden sind.
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Der erfindungsgemäße Vorschlag ermöglicht es darüber hinaus, den
Elektrodenträger nunmehr an solchen Stellen in Apparaten und Behältern anzuordnen,
wo eine Spannungsmessung (Potential) wünschenswert erscheint. Seine Einbaulage kann
horizontal oder vertikal sein. Auoh erlaubt es die Erfindung, daß der Elektrodenträger
in Behältern und Apparaten verwendet wird, die unter Druck
stehende,
hohe Temperaturen besitzende und sehr aggressive Medien umschließen. Ein weiterer
Vorteil besteht darin, daß der Erz in dungsgegenstand annähernd wartungsfrei ist.
Es wird dadurch möglich, eine ständige kontinuierliche Messung vorzunehmen. Dies
hat wiederum zur Folge, daß die insbesondere bei aggressiven Medien und hohen Temperaturen
erfolgenden Korrosionsvorgänge an Behältern und Apparaten Jetzt durch geeignete
elektrische Spannungsaufgabe dank des eine hohe Meßgenauigkeit ermöglichenden Elektrodenträgers
vollkommen zu beherrschen sind. Es können nunmehr Apparate und Behälter hinsichtlich
der elektrischen Spannungsaufgabe so überwacht und so geregelt werden, daß keine
Korrosionsvorgänge eintreten. Die Sicherheit und damit auch die Lebensdauer dieser
Apparate und Behälter wird um ein beträchtliches Maß erhöht. Ihre Wartungshäufigkeit
zum Zwecke der Prüfung auf Korrosion wird herabgesetzt.
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Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung kennzeichnet sich dadurch,
daß im Bereich des Überganges vom Ringflansch auf den Schaftteil des Elektrodenträgers
eine umfangsseitig verlaufende kehlartige Nute ausgebildet ist, wobei die kehlartige
Nute zweckmäßigerweise einen Krümmungsradius von annähernd 2,5 mm aufweist. Durch
diese besondere Ausgestaltung eines Ausdehnungsraumes werden Kerbwirkungen bei der
Verspannung des Flansches innerhalb der Vertiefung im Blindflansch vermieden. Das
überschüssige Material des Ringflansches kann in diesen Raum hineinfließen. Es ist
in diesem Zusammenhang ferner vorteilhaft, wenn die Dichtfläche des Vorschweißflansches
annähernd der Ringfläche des Ringflansches entspricht und gegenüber der Stirnseite
des Vorschweißflansches erhöht angeordnet ist.
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Entsprechend einem weiteren vorteilhaften Merkmal kennzeichnet sich
die Erfindung dadurch, daß der Schaftteil des Elektrodenträgers im Bereich des freien
Endabschnittes im Durchmesser verringert ist, wobei der im Durchmesser verringerte
Abschnitt des Schaftteils etwa der halben Länge des gesamten Schaftteils
entspricht.
Bevorzugt steht der im Durchmesser verringerte Abschnitt des Schaftteils etwa mit
der halben Länge über die Innenfläche der Wandung über. Diese vorteilhaften Maßnahmen
überwinden das Problem des Ausfällens von Salzen am Elektrodenträger. In dem Bereich
des geringeren Durchmessers setzen sich nunmehr die ausgeschiedenen (ausgefällten)
Salze und Ablagerungen definiert ab,-so daß der Elektrodenträger - falls eine Demontage
beabsichtigt ist - verhältnismäßig leicht aus dem Vorschweißflansch herausgezogen
werden kann. Dadurch, daß sich die Salze und andere Ablagerungen definiert an dem
freien, im Durchmesser verringerten Abschnitt des Schaftteils des Elektrodenträgers
absetzen, bilden diese zugleich eine Barriere, die verhindert, daß sich zwischen
der Innenfläche des Vorschweißflansches und der Außenfläche des im Durchmesser stärkeren
Abschnittes des Schaftteils Salze absetzen, was unter Umständen eine enge Passung
ergeben würde, so daß der Elektrodenträger dann nur verhältnismäßig schwer herausziehbar
wäre.
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Ein weiteres bevorzugtes Merkmal der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet,
daß der Elektrodenträger horizontal oder vertikal in der das Medium umgebenden Wandung
festlegbar ist.
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Dies bedeutet, daß die Jeweils geeignete Stelle an dem Behälter oder
Apparat zur Anordnung des Elektrodenträgers vorgesehen werden kann.
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In weiterer Ausgestaltung des Erfindungsgedankens ist der Elektrodenträger
im freien Endabschnitt des Schaftteils mit einer die Bezugselektrode aufnehmenden
axial oder radial gerich teten verschließbaren Meßzelle verstehen, die mit einer
schichtenweisen Füllung aus Metall und Metalloxyd versehen ist. Bevorzugt ist zwischen
der Füllung und dem Meßzellenverschluß eine dem Medium über im Schaftteil angeordnete
Querbohrungen zugängliche Kammer vorgesehen. Diese spezielle Ausbildung eines Aufnahmeraumes
für die Bezugselektrode ermöglicht es, auf einen gesonderten Bezugselektroden-Elektrolyten
zu verzichten und darüber hinaus auch das bislang unbedingt notwendige Diaphragma
Sortzulassen, Die
Elektrodenbestandteile sind schichtweise übereinander
geordnet.
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Der Bezugselektroden-Elektrolyt wird erfindungsgemäß durch die Behälterflüssigkeit,
d.h. den Elektrolyten, selbst gebildet, so daß ein überaus großes Volumen eines
Elektrolyten zur Verfügung steht. Dies hat den besonderen Vorteil, daß die Elektrode
als solche nicht oder wenigstens nicht so schnell polarisiert wird.
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Der Elektrolyt der innerhalb der Meßzelle ausgeformten Kammer wird
durch die Behälterflüssigkeit ständig regeneriert, da die Behälterflüssigkeit in
der Regel ständig einer Strömung unterworfen ist. Neben dem Vorteil einer überaus
langen Lebensdauer ist damit auch der Vortel verbunden, daß die in den Elektrodenträger
einzusetzende Bezugselektrode relativ einfach ausgebildet ist.
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Im Zusammenhang mit der Befüllung der Kammer mit dem Elektrolyten
besteht ein weiterer Vorteil darin, daß die Querbohrungen in einer bestimmten Art
und Weise in die Kammer bzw.
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in den Umfang bzw. die Stirnseite des Elektrodenträgers münden.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind insgesamt drei Querbohrungen
vorgesehen, von denen zwei Bohrungen V-förmig divergierend am Umfang des Schaftteils
auslaufen und die dritte Bohrung in der Stirnseite des Schaftteils mündet. Eine
andere vorteilhafte Ausführungsform kennzeichnet sich dadurch, daß zwei Querbohrungen
in derselben Ebene V-förmig divergierend am Umfang des Elektrodenträgers auslaufen
und eine dritte Querbohrung in einer zu diesen parallelen Ebene ebenfalls am Umfang
mündet. Bevorzugt sind hierbei die Mündungen der V-förmig divergierenden Querbohrungen
in der Kammer mit Bezug auf die Mündung der Einzelquerbohrung näher zum Meßzellenverschluß
hin versetzt angeordnet. Die Bohrungen weisen mithin stets eine solche Lage auf,
daß die Jeweiligen Eintrittsbohrungen für den Elektrolyten tiefer als die Austrittsbohrungen
liegen, und zwar abhängig von der horizontalen oder vertikalen Anordnung des Elektrodenträgers
in der Wandung, Bei einer Befüllung der Kammer der Meßzelle im Elektrodenträger
entlüftet sich diese zwangsweise stets selbständig.
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Der Meßzellenverschluß ist erfindungsgemäß aus einem chemisch resistenten
Kunststoff, z.B. Tetrafluoräthylen, gebildet4 Entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung greift in die Metallschicht der Meßzellenfüllung ein fühlerartiger
Fortsatz aus Edelmetall eines den Elektrodenträger innerhalb einer mit einem Gewinde
versehenen Längsausnehmung teilweise durchsetzenden Bizens ein. Das Edelmetall kann
z.B. Gold, Platin oder Kupfer sein, wobei die Metallschicht aus Quecksilber und
das Metalloxyd aus Quecksilberoxyd in Pulver- oder pastöser Form bestehen kann.
Welchen Aufbau die Füllung der Meßzelle, d.h. die Bezugselektrode hat, hängt davon
ab, welches Medium bzw. welcher Elektrolyt gemessen, gesteuert oder überwacht werden
soll. Die Füllung der Meßzelle kann bei einer aggressiven Säure bevorzugt darin
bestehen, daß das Metall aus Quecksilber gebildet wird, sich daran eine Quecksilbersulfatschicht-und
darauf eine Quecksilbersulfatschicht in pastöser Form anschließt. Der Bolzen kann
ein Stahlbolzen sein, welcher mit einem Trapezgewinde in die Längsausnehmung eingedreht
ist. Er kann aber auch z.B. aus Messing bestehen. Der Bolzen leitet die gemessene
elektrische Spannung des Elektrolyten zu einem Anzeigegerät weiter. Das Meßergebnis
könnte dann beispielsweise dazu verwendet werden, um die an einem Behälter oder
einem Apparat mit einer Füllung eines aggressiven Elektrolyten unter hohem Druck
und hoher Temperatur anliegende elektrische -Spannung zu Überwachen und damit das
Korrosionsverhalten des Behälters oder des Apparates positiv zu beeinflussen0 Zur
druckdichten Trennung des Bolzens von der Meßzelle ist es gemäß der Erfindung zweckmäßig,
daß der bolzen mit seiner inneren, den fühlerartigen Fortsatz tragenden Stirnseite
gegen eine im Tiefsten der Längsausnehmung eingebrachte Dichtung aus einem insbesondere
chemisch resistenten Kunststoff, z.B. Tetrafluoräthylen, anliegt, wobei die Dichtung
aus einer Kunststoffschnur mit vorzugsweise rechteckigem Querschnitt besteht und
der außenseitig mit einem Gewinde versehene Bolzen mit Hilfe einer in
einer
Vertiefung der Ringflanschstirnseite einliegenden Mutter gesichert ist. Die Verwendung
von Kunststoff, z.B. Tetrafluoräthylen, in Form einer Schnur mit etwa rechteckigem
Querschnitt erlaubt es, mit Hilfe der endseitigen Mutter den Bolzen stirnseitig
anzupressen und somit eine stopfbuchsenartige druckfeste und chemisch resistente
Dichtung herbeizuführen.
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Ein weiteres Merkmal der Erfindung kennzeichnet sich dadurch, daß
der Bolzen mit seinem freien Endabschnitt eine Durchbrechung des Blindflansches
mindestens teilweise durchsetzt und hier mit Mitteln zum Ableiten der elektrischen
Spannung versehen ist. Hierbei ist es zweckmäßig, auf den freien Endabschnitt des
Bolzens eine mit einer Durchbrechung für eine Kabelableitung versehene Hülse aus
einem chemisch resistenten Kunststoff, beispielsweise Tetrafluoräthylen, aufzusetzen.
Die Hülse verhindert einen Kurzschluß zwischen dem spannungsführenden Gewindebolzen
und dem Blindflansch, welcher über die Klemmverbindung zwischen dem Blindflansch
und dem Vorschweißflansch elektrisch leitend mit der Wandung des das Medium begrenzenden
Behälters oder der Apparatur verbunden ist.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung, welche bei elektrochemischen Untersuchungen
bzw. Arbeitsvorgängen im Labor und in der Praxis zum Potentialmessen, Steuern oder
Überwachen von unter Druck stehenden und hohe Temperaturen aufweisenden flüssigen
aggressiven Medien verwendet werden kann, wird allen gestellten Anforderungen gerechte
Vom konstruktiven Aufbau her ist diese Vorrichtung druck-, temperatur-und korrosionsfest
und somit alterungsbeständig. Die Vorrichtung ist deshalb geeignet, unmittelbar
in die Behälter- oder Apparaturwandung eingebaut zu werden.
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Ein weiterer wesentlicher Vorteil besteht darin, daß der Potential
abgriff (Meßanschluß) leicht von außen zugänglich und auch leicht revidierbar ist.
Ferner ist die gesamte Vorrichtung gut zu montieren und im wesentlichen wartungsfrei.
Sie besitzt bei einer großen Einstellgeschwindigkeit ein reproduzierbares Bezugspotential,
wobei sie ihr eigenes Potential nicht verändert. Sie ist weitgehend
unpolarisierbar
und besitzt unabhängig vom Meßstrom stets ein Potential mit gleichem Vorzeichen.
Auch bei hohen Temperaturen und häufigen Temperaturwechseln wird durch eine gute
Temperaturstabilität eine exakte Elektrodenspannung geliefert. Dies ist im wesentlichen
möglich durch die größere Füllung der Meßzelle und der ständigen Regenerierung des
Elektrolyten innerhalb der Kammer der Meßzelle. Schließlich besitzt die erfindungsgemäße
Vorrichtung einen geringen Innenwiderstand, so daß bei Strombelastungen Fehler durch
Ohmsche Spannungsabfälle innerhalb der Bezugselektro de ausgeschlossen sind.
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Die Erfindung ist nachstehend anhand von in den Zeichnungen dargestellten
Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 im vertikalen Längs schnitt
einen Elektrodenträger, der mit Hilfe eines Blindflanrohes in einem einer Öffnung
einer Behälterwandung zugeordneten Vorschweißflansch festgelegt ist; Fig. 2 eine
Stirnansicht auf das freie Ende des Elektrodenträgers der Fig. 1, teilweise im Schnitt
und Fig. 3 ebenfalls im vertikalen Längsschnitt einen Elektrodenträger in der Anordnung
der Fig. 1 gemäß einer weiteren Ausführungsform.
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Mit 1 ist-in der Fig. 1 ein vertikaler Abschnitt einer Behälterwandung
bezeichnet, die ein aggressives Medium, beispielsweise NaOH als Elektrolyten, unter
hohem Druck und hoher Temperatur begrenzt. Der Druck im Behälter kann bis zu etwa
64 kp/cm2 und die Temperatur des Elektrolyten bis zu 2000 C betragen.
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Im Wandabschnitt 1 ist eine kreisrunde Offnuqg 2 vorgesehen, in die
ein kreEisringförmiger Stutzen 5 mit enger Passung
eingeschweiBt
ist. Die Stirnseite 4 des Stutzens liegt mit der Innenfläche 5 des Wandabschnittes
1 in einer Ebene. Die Länge des Stutzens beträgt etwa das Vierfache der Stärke des
Wandabschnittes 1.
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An das freie Ende 6 des Stutzens 3 ist ein Flansch 7 angeschweißt.
Die Abmessungen dieses Vorschweißflansches entsprechen etwa der DIN-Norm 2636.
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Durch das Einsetzen des Stutzens 3 zusammen mit dem angeschweißten
Flansch 7 in die Öffnung 2 des Wandabschnittes 1 wird ein horizontaler Kanal 8 gebildet,
dessen Begrenzungswände aus den Innenflächen 9 des mit der Behälterwandung 1 verschweißten
Stutzens 3 und der Innenfläche 10 des Vorschweißflansches 7 bestehen, In den Kanal
8 ist mit geringem Spiel ein zylindrisch ausgebildeter Elektrodenträger 11 eingeschoben.
Zur druckfesten und flüssigkeitsdichten Festlegung des Elektrodenträgers 11 im Kanal
8 bzw. am Vorschweißflansch 7 dient ein eins-tückig mit dem Elektrodenträger verbundener
Ringflansch 12 sowie ein über umfangsseitig verteilt angeordnete schraubenartige
Spannmittel 13 mit dem Vorschweißflansoh kuppelbarer Blindflansch 14.
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Der Blindflansch 14 ist auf seiner dem Vorschweißflansch 7 zugewendeten
Seite 15 mit einer kreisrunden Vertiefung 16 versehen, die einen solchen Durchmesser
aufweist, daß der Ringflansch 12 ohne wesentliches Spiel in diese Vertiefung hineinpaßt.
Die Vertiefung ist im Ausgangszustand vor dem Verspannen geringer als die Dicke
des Ringflansches 12 bemessen.
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Beim Verspannen des Ringflansches 12 gegen die Dichtfläche 17 des
Vorschweißflansches mit Hilfe der Spannmittel 15 durch Anziehen der den Spannmitteln
15 zugeordneten Muttern 18 wird der Ringflansch 12 zunächst in die Vertiefung 16
des Blindflansches hineingezogen. Bei weiterem Anziehen der Muttern 18 erfährt
der
Ringflansch 12, der wie der übrige Teil des Elektrodenträgers 11 aus einem gegen
aggressive Medien resistenten Kunststoff, beim Ausführungsbeispiel Tetrafluoräthylen,
besteht, eine Kaltverformung, die sich dahingehend auswirkt, daß sich Material des
Ringflansches seitlich in den Spalt 19 zwischen dem Blindflansch und dem Vorschweißflansch
7 zungenartig hineinquetscht.
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Zu diesem Zweck ist die Dichtfläche 17 gegenüber dem Ubrigen Körper
des Vorsohweißflansches erhöht ausgebildet. Der Durchmesser der Dichtfläche 17 entspricht
etwa dem Durchmesser der Ringfläche 20 des Ringflansches, Nach dem Anziehen des
Ringflansches 12 gegen den Vorschweißflansch 7 ist kein Kaltfluß des Kunsdtoffmaterials
mehr möglich.
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Zur Vermeidung von Kerbspannungen beim Anziehen des Ringflansches
ist im Übergangsbereich zwischen der Dichtfldche 20 des Ringflansches und dem Schaftteil
21 des Elektrodenträgers eine umfangsseitige kehlartige Nute 22 eingearbeitet, in
die sich ebenfalls noch Material des Ringflansches hineinverformen kann. Der Radius
der Nute beträgt vorzugsweise etwa 2,5 mm.
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Der Schaftteil 24 des Elektrodenträgers besteht aus zwei zylindrischen
Abschnitten 23 und 24. Hierbei besitzt der Abschnitt 23 einen Durchmesser, der in
etwa dem Durchmesser des Kanals 8 entspricht. Das Spiel zwischen diesetteiden Teilen
ist so bemessen, daß der Elektrodenträger 11 ohne Schwierigkeiten ein- und ausgebaut
werden kann. Der Längenabschnitt 24 des Schaftteiles besitzt einen gegenüber dem
Durchmesser des Längenabschnittes 25 verringerten Durchmesser. Die Länge des Abschnittes
24 entspricht etwa der Länge des Abschnittes 23, wobei der Abschnitt 24 etwa mit
der halben Länge Uber die Innenfläche 5 der Behälterwandung 1 in den Behälter vorsteht.
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Der geringere Durchmesser des Abschnittes 24 gegenüber dem Abschnitt
23 kommt dem Problem der sich an dem Elektrodenträger aus dem in dem Behälter befindlichen
Elektrolyten ausscheidenden Salze entgegen. Die Salze und auch sonstige Ablagerungen
sollen
sich in diesem Längenbereich 24 definiert absetzen.
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Sie bilden dann gewissermaßen eine Barriere, die verhindert, daß sich
zwischen der Innenfläche 10 des Vorschweißflansches 7 und dem Abschnitt 23 des Elektrodenträgers
Salze absetzen, was gewissermaßen zu einer engen Passung führen würde, wodurch der
Elektrodenträger nur verhältnismäßig schwer demontierbar wäre. Falls also eine Demontage
erwünscht ist, kann durch die definierte Ablagerung der Salze im Abschnitt 24 der
Elektrodenträger leicht aus dem Kanal 8 entfernt werden.
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Im freien Abschnitt 24 des über die Wandung 1 in den Behälter hineinstehenden
Schaftteils 21 ist quer zu seiner Längsachse eine als Meßzelle 25 dienende Bohrung
eingearbeitet. Diese Bohrung ist endseitig mit einem Verschluß 26 versehen, der
aus einem gegen aggressive Medien resistenten Kunststoff, z.B. Tetrafluoräthylen,
besteht. Die Meßzelle 25 ist auf einem wesentlichen Teil ihrer Länge mit einer aus
einzelnen Schichten bestehenden Füllung versehen. Diese Füllung besteht im Tiefsten
der Meßzelle 25 aus einem Metall 27, z.B. Quecksilber, welches als Kontaktmittel
für einen aus einem Edelmetall bestehenden fühlerartigen Fortsatz 28 dient. Die
nächste Schicht oberhalb des Quecksilbers 27 ist eine pulverisierte oder pastöse
Schicht aus einem Metalloxyd, beispielsweise Quecksilberoxyd 29, während die darüber
liegende Schicht 30 aus Quecksilberoxyd in Pastenform besteht. Die drei Schichten
bilden eine Halbzelle der Bezugselektrode, welche zu Meßzwecken mit dem Elektrolyten
im Behälter zusammenwirkt. Das Einsetzen dieser Halbzelle erfolgt in der Weise,
daß zunächst das Quecksilber eingefüllt, darüber das Quecksilberoxyd in Pulver-oder
pastöser Form eingebracht, worauf dann Quecksilberoxyd in Pastenform mit der zu
erwartenden Behälterflüssigkeit aufgerührt und diese pastöse konsistente.Schicht
über das Quecksilberoxyd als Schicht 30 eingebracht wird. Nach relativ kurzer Zeit
härtet die Paste aus. Daraufhin kann der gesamte Elektrodenträger in den Kanal 8
eingesetzt werden Die pastöse Schicht 30 dient dazu, die Schicht 29 vor Auswaschungen
zu schützen.
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Oberhalb der Schicht 30 ist eine Kammer 51 gebildet, die über eine
horizontale Querbohrung 52 mit dem Behälterinnern in Verbindung steht. Die Querbohrung
32 mündet in der Stirnfläche 37 des Schaftteils 21. Wie auch die Fig. 2 erkennen
läßt, gehen von der Kammer 31 aus im rechten Winkel zu der Querbohrung 32 noch zwei
voneinander divergierende Querbohrungen 34 ab, die in den Umfang des Abschnittes
24 münden. Da der Einbau des Elektrodenträgers 11 in der gezeichneten Stellung der
Fig. 1 und 2 derart erfolgt, daß die Meßzelle 25 senkrecht liegt, sind die Mündungen
der Querbohrungen 54 in der Kammer 31 höher angeordnet als die Mündung der Querbohrung
32 in der Kammer 31. Beim Befüllen des Behälters wird mithin automatisch durch die
über die Bohrung 52 in die Kammer 31 eindringende Flüssigkeit die Kammer über die
divergierenden Querbohrungen 34 entlüftet.
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/Der aus einem Edelmetall, beispielsweise Platin, Gold oder Kupfer,
bestehende fühlerartiger Fortsatz 28 ist an einem Bolzen 35 befestigt, der den Schaftteil
21 des Elektrodenträgers innerhalb einer mit einem Gewinde versehenen Bohrung 36
in Längsrichtung durchsetzt. Die Bohrung 56 liegt außerhalb der Längsachse des Elektrodenträgers,
Die Länge des Bolzens, der z.B. aus Stahl oder Messing bestehen kann, ist so bemessen,
daß dieser sich etwa bis zur Stirnfläche 37 des Blindflansches 14 erstreckt. Durch
Anziehen des Bolzens 35 gegen eine aus einem Kunststoff, beispielsweise Tetrafluoräthylen,
bestehende Dichtung 38, die beispielsweise aus einer Vierkantschnur bestehen kann,
wird ei-ne Abdichtung zwischen der Meßzelle 25 und der Bohrung 56 erzielt. Die Lagesicherung
des Bolzens 35 in der Gewindebohrung 36 erfolgt mit Hilfe einer Mutter 59, die innerhalb
einer Vertiefung 40 der Ringflanschstirnseite 41 einliegt. Koaxial zur Vertiefung
4o ist im Blindflansch 14 eine Durchbrechung 42 vorgesehen. Das Kopfende 4) des
Bolzens 35 ist mit Mitteln zum Anschluß der elektrischen Spannung zu einem Anzeigegerät
ausgerüstet.
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Die Fig. 5 zeigt eine Ausführungsform des Elektrodenträgers, gemäß
welcher dieser in den Boden 44 eines Behälters in
vertikaler Lage
eingebaut ist. In diesem Falle befindet sich die Meßzelle 25, die im übrigen in
ihrem Aufbau der Meßzelle der Fig.
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1 entspricht, koaxial zu der Bohrung 36 für den Bolzen 35. Die Länge
des Bolzens 55 ist bei diesem Ausführungsbeispiel kürzer als die Länge gemäß der
Fig, 1. Ein weiterer Unterschied der Ausführungsform der Fig. 3 zu derJenigen der
Fig. 1 besteht darin, daß eine horizontale Querbohrung 45 in den Umfang des Abschnittes
24 mündet, während die höher gelegenen, zueinander divergierenden Querbohrungen
46 ebenfalls in den Umfang des Abschnittes 24 münden. Auch bei dieser Ausführungsform
ist es so, daß bei einer Befüllung des Behälterinnenraums die durch die Bohrung
45 in die Kammer 31 eintretende Flüssigkeit diese Kammer durch die Querbohrungen
46 entlüftet.
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Zum Zwecke der Isolation kann sowohl bei der Ausführungsform der
Fig. 1 als auch bei derJenigen der Fig. » ber den Endabschnitt 43 des Bolzens 35
gewissermaßen fingerhutartig eine Kunststoffhülse aus Tetrafluoräthylen geschoben
werden. Diese Hülse verhindert einen Kurzschluß zwischen dem spannungsftihrenden
Bolzen 35 und dem Blindflansch 14, der über die Spannmittel 13 elektrisch leitend
mit dem Behälter verbunden ist.
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Die schichtenweise Füllung der Meßzelle 25 als Bezugselektrode kann
entsprechend der Jeweiligen Befüllung des Behälters, d.h. des Elektrolyts, auch
als andere Halbwelle, wie z.B.
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Cu/Cu S04 oder Hg/Hg 504 erfolgen. Auoh andere Befüllungen sind entsprechend
dem Jeweiligen Elektrolyt möglich.