DE2321092A1 - Vorrichtung zum messen, steuern oder ueberwachen des potentials von fluessigen medien - Google Patents

Vorrichtung zum messen, steuern oder ueberwachen des potentials von fluessigen medien

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DE2321092A1 DE19732321092 DE2321092A DE2321092A1 DE 2321092 A1 DE2321092 A1 DE 2321092A1 DE 19732321092 DE19732321092 DE 19732321092 DE 2321092 A DE2321092 A DE 2321092A DE 2321092 A1 DE2321092 A1 DE 2321092A1
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Gerd Zimmermann
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STARKSTROM U SIGNAL BAUGESELLS
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    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/26Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
    • G01N27/28Electrolytic cell components
    • G01N27/30Electrodes, e.g. test electrodes; Half-cells
    • G01N27/301Reference electrodes

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Description

  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Der Anwendungsbereich der bekannten Bezugselektroden war mithin schon bei nicht unter Druck stehenden Flüssigkeiten, die auch keine höhere Temperatur besitzen, erheblich eingeschränkt.
  • In Verbindung mit aggressiven Medien, die zudem unter Druck und hoher Temperatur stehen, war es Jedoch völlig ausgeschlossen, die bekannten Bezugselektroden zu verwenden.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Ein weiteres bevorzugtes Merkmal der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß der Elektrodenträger horizontal oder vertikal in der das Medium umgebenden Wandung festlegbar ist.
  • Dies bedeutet, daß die Jeweils geeignete Stelle an dem Behälter oder Apparat zur Anordnung des Elektrodenträgers vorgesehen werden kann.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • in den Umfang bzw. die Stirnseite des Elektrodenträgers münden.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • An das freie Ende 6 des Stutzens 3 ist ein Flansch 7 angeschweißt. Die Abmessungen dieses Vorschweißflansches entsprechen etwa der DIN-Norm 2636.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • /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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Cu/Cu S04 oder Hg/Hg 504 erfolgen. Auoh andere Befüllungen sind entsprechend dem Jeweiligen Elektrolyt möglich.

Claims (1)

  1. Patent ansprüche:
    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, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Bezugselektrode einen lösbaren Bestandteil eines gegen aggressive Medien resistenten einteiligen Elektrodenträgers (11) aus Kunststoff, z.B. auf der Basis von Tetrafluoräthylen, bildet, der im Bereich einer Öffnung (2) der das Medium begrenzenden Wandung (1) eines Behälters oder einer Apparatur druck- und flüssigkeitsdicht und von außen zugänglich auswechselbar gelagert ist.
    2. Vorrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h ne t , daß der Elektrodenträger (11) einen Ringflansch (12) aufweist, der mit Hilfe eines ihn formschlüssig übergreifenden Blindflansches (14) an einem sich an die Wandungsöffnung (2) anschließenden und in Längsrichtung von dem zylindrisch ausgebildeten Schaftteil (21) des Elektrodenträgers (11) durchsetzten Vorschweißflansch (7) festlegbar ist.
    3. Vorrichtung nach Anspruch 2, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h ne t , daß der Blindflansch (14) eine kreisrunde Vertiefung (16) besitzt, die in ihrem Durchmesser etwa dem Durchmesser des Ringflansches (12) entspricht und mit Bezug auf ihre Tiefe geringer als die Dicke des Ringflansches (12) bemessen ist.
    4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß im Bereich des Uberganges vom Ringflansoh (12) auf den Schaftteil (21) des Elektrodenträgers (117 eine umfangsseitig verlauRende kehlartige Nute (22) ausgebildet ist.
    5. Vorrichtung nach Anspruch 4, d a d u r a h g e -k e n n z e i c h n e t , daß die kehlartige Nute (22) einen Krümmungsradius von annähernd 2,5 mm aufweist.
    6. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder einem der folgenden, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n 0 t , daß die Diht£läche (17) des Vorschweißflansches (7) annähernd der Ringfläche (20) des Ringflansches (12) entspricht und gegenüber der Stirnseite des Vorschweißflansches (7) erhöht angeordnet ist, 7. Vorrichtung nach Anspruch 2, d a d u r c h g e -k e n n z e i o h n e t , daß der Schaftteil (21) des Elektrodenträgers (11) im Bereich des freien Endabschnitts (24) im Durchmesser verringert ist.
    8. Vorrichtung nach Anspruch 7, d a d U r o h g e k e n n z e i o h n e t , daß der im Durchmesser verringerte Abschnitt (24) des Schaftteils (21) etwa der halben Länge des gesamten Seha£tteils (21) entsprioht.
    9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, d a d u r a h g e k e n n z e i c h n e t , daß der im Durchmesser verringerte Abschnitt (24) des Schaftteils (21) etwa mit der halben Länge über die Innenfläche (5) der Wandung (1) übersteht.
    10. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, d a d u r c h g e k e n n z e i e h n e t , daß der Elektrodenträger (11) horizontal oder vertikal in der das Medium umgebenden Wandung (1) festlegbar ist 11. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Elektrodenträger (11) im freien Endabsehnitt (24) des Schaftteils (21) mit einer die Bezugselektrode aufnehmenden, axial oder radial gerichteten verschließbaren Meßzelle (25) versehen ist.
    12. Vorrichtung nach Anspruch 11, d a d u r o h g e -k e n n z e i c h ne t , daß die Meßzelle (25) mit einer schichtenweisen Füllung (27, 29, 30) aus Metall und Metalloxyd versehen ist.
    13. Vorrichtung nach Anspruch 11 und 12, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß zwischen der Füllung (27, 29, 30) und dem Meßzellenverschluß (26) eine dem Medium über im Schaftteil (21) angeordnete Querbohrungen (32, 34 bzw. 45, 46) zugängliche Kammer (31) vorgesehen ist.
    14. Vorrichtung nach Anspruch 13, d a d u r c h g e -k e n n z e i e h n e t , daß insgesamt drei Querbohrungen vorgesehen sind, von denen zwei Bohrungen (34) V-förmig divergierend am Umfang (24) des Schaftteils (21r auslaufen und die dritte Bohrung (32r in der Stirnseite (3)) des Sohaftteils (21) mündet.
    15. Vorrichtung nach Anspruch 13, d a d u r o h g e -k e n n z e i c h n e t , daß zwei guerbohrungen (46) in derselben Ebene V-förmig divergierend am Umfang (24) des Elektrodenträgers (21) auslaufen und eine dritte Querbohrung (45) in einer zu diesen parallelen Ebene ebenfalls am Umfang (24) mündet.
    16. Vorrichtung nach Anspruch 13 oder einem der folgenden, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Mündungen der V-förmig divergierenden Querbohrungen (54 bzw. 46) in der Kammer (31) mit Bezug auf die Mündung der Einzelquerbohrung (32 bzw. 45) näher zum Meßzellenverschluß (26) hin versetzt angeordnet sind.
    17. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder einem der folgenden, d a d u r o h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Neßzellenverschluß (26) aus einem chemisch resistenten Kunststoff, z.B. Tetrafluoräthylen, gebildet ist.
    18. Vorrichtung nach Anspruch 12, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß in die Metallschicht (27) der Meßzellenfüliung ein fühlerartiger Fortsatz (28) aus Edelmetall eines den Elektrodenträger (11) innerhalb einer mit einem Gewinde versehenen Längsausnehmung (56) teilweise durchsetzenden Bolzens (55) eingreift.
    19. Vorrichtung nach Anspruch 18, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß der Bolzen (35) mit seiner inneren, den fühlerartigen Fortsatz (28) tragenden Stirnseite gegen eine im Tiefsten der Längsausnehmung (36) eingebrachte Dichtung (38) aus einem insbesondere chemisch resistenten Kunststoff, z.B. Tetrafluoräthylen, anliegt.
    20. Vorrichtung nach Anspruch 19, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß die Dichtung (38) aus einer Kunststoffachnur mit vorzugsweise rechteckigem Querschnitt besteht.
    21. Vorrichtung nach Anspruch 18 oder einem der folgenden, d a d u r o h g e k e n n z e i c h n e t , daß der außenseitig mit einem Gewinde versehene Bolzen (35) mit Hilfe einer in einer Vertiefung (40) der Ringflanschstirnseite (41) einliegenden Mutter (39) gesichert ist.
    22. Vorrichtung nach Anspruch 18 oder einem der folgenden, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Bolzen (so;) mit seinem freien Endabschnitt (43) eine Durchbrechung (42) des Blindflansches (14) mindestens teilweise durchsetzt und hier mit Mitteln zum Ableiten der elektro-chemischen Spannung versehen ist.
    25. Vorrichtung nach Anspruch 22, d a d u r o h g e -k e n n z e i c h n e t , daß auf den freien Endabschnitt (43) des Bolzens (35) eine mit einer Durchbrechung für die Kabelableitung versehene Hülse aus einem chemisch resistenten Kunststoff, beispielsweise Tetrafluoräthylen, aufsetzbar ist.
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