DE2712159A1

DE2712159A1 - Verfahren zum messtechnischen erfassen von stoffwerten von fluessigkeiten sowie vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens

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Publication number: DE2712159A1
Application number: DE19772712159
Authority: DE
Inventors: Rainer Dipl Phys Berthold; Gerold Dr Gamer
Original assignee: Brown Boveri und Cie AG Germany; BBC Brown Boveri France SA
Current assignee: BERTHOLD, RAINER, DIPL.-PHYS., 6901 GAIBERG, DE
Priority date: 1977-03-19
Filing date: 1977-03-19
Publication date: 1978-09-28
Also published as: BE865055A; FR2393289B3; FR2393289A1; GB1575875A

Description

BROWN, BOVERI & CIE . AKTIENGESELLSCHAFT

MANNHEIM BROWN BOVEHI

Mp.-Nr. 531/77 Mannheim, den 15. Mars 1977

ZFE/P1-Wg/Bt

Verfahren zum meßtechnischen Erfassen von Stoffwerten von Flüssigkeiten sowie".Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum meßtechnischen Erfassen von Stoffwerten von Flüssigkeiten mit einem Meßwertaufnehmer, insbesondere zum Erfassen von bekannten Stoffwerten einer Nacheich-Flüssigkeit zur Überprüfung hauptsächlich des Meßwertaufnehmers, wobei der Meßwertaufnehmer mit der Flüssigkeit beaufschlagt wird, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Für die Erfassung der Stoff werte von Flüssigkeiten wird der Meßwertaufnehmer meist mit einer größeren Menge der Flüssigkeit in Berührung gebracht. Bei z.B. in Rohrleitungen angeordneten Meßwertaufnehmern geschieht dies durch die strömende Flüssigkeit selbst, bei der Nacheichung oder Eichkontrolle des Meßwertaufnehmers dagegen wird nach der Entfernung des Meßmediums der z.B. zwischen zwei Absperrorganen gebildete Raum mit einer Flüssigkeit mit definierten Stoffwerten angefüllt und die Nacheichung des Meßwertaufnehmers, der in diesen Raum ragt, durchgeführt.

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Der Erfindung liegt nun cie Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art anzugeben, das sowohl die Erfassung der Stoffwerte einer Flüssigkeit zu Meßzwecken als auch zur Nacheichung oder Eichkontrolle von Meßwertaufnehmern auf einfache V/eise und mit sehr geringem Aufwand an Flüssigkeit gestattet. Darüber hinaus soll das Verfahren einfach durchzuführen und sich je\tfeils an das vorgegebene Meßproblem leicht anpassen lassen.

Erfindungsgemäß besteht nun ^:die Lösung der Aufgabe darin, daß der Meßwertaufnehmer lediglich mit einem Flüssigkeits-Film überzogen wird. Es wird also der für die Erfassung der Stoffwerte vorgesehene Bereich des Meßwertaufnehmers lediglich mit einer dünnen Schicht oder Haut der Flüssigkeit versehen. Ein solcher Überzug ist für die Erfassung der Stoffwerte vollständig ausreichend und es sind hierzu nur geringste Mengen der Flüssigkeit erforderlich. Zudem läßt sich der Film oder Überzug leicht auf die verschiedenste Weise auf den Meßwertaufnehmer aufbringen. Selbstverständlich muß hierbei mindestens der meßaktive Teil des Meßwertaufnehmers mit dem Flüssigkeits-Film überzogen werden.

Ein Meßwertaufnehmer im Sinne der Erfindung kann einen einzigen oder mehrere meßaktive Teile aufweisen.

Zum schnellen und gleichmäßigen Aufbringen des Films mit geringsten Flüssigkeitsmengen bewährte es sich, wenn die Flüssigkeit in Form von Tröpfchen auf den Meßwertaufnehmer aufgebracht wird. Hierzu wird die Flüssigkeit in vorteilhafter V/eise auf den Meßwertaufnehmer gesprüht. Die Flüssigkeit wird also fein zerstäubt oder vernebelt und dem Meßwertaufnehmer zugeführt.

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Hierbei ist es gleichgültig, an welchem Ort die Zerstäubung oder Vernebelung der Flüssigkeit stattfindet, diese kann also weitab vom Meßwertaufnehmer, z.B. in einem separaten Raum durchgeführt und die Tröpfchen mittels eines Luftstromes dem Meßwertaufnehmer zugeführt werden.

Soll nun mit der Flüssigkeit gleichzeitig eine Reinigung des Meßwertaufnehmers erreicht werden, so ist es empfehlenswert, die Flüssigkeit auf den Meßwertaufnehmer zu spritzen. Die Auftreffwucht des hierbei vollen oder aus großen Tropfen bestehenden Flüssigkeitsstrahles entfernt gleichzeitig am Meßwertaufnehmer haftende Verschmutzungen. Um die Erfassung der Stoffwerte zu beschleunigen und die Genauigkeit zu erhöhen, kann in vorteilhafter Weise der Film laufend oder zumindest in kurzen Zeit abständen, z.B. alle 2 bis 10 see, erneuert werden. Hierbei ist es außerdem empfehlenswert, der Flüssigkeit ein Netzmittel beizumischen. Solche Netzmittel sind für die verschiedensten Zwecke bekannt und sie enthalten z.B. Saponine, Alkyl- und Alkylarylsulfonate, Fettsäurekondensationsprodukte oder sulferierte Öle und Fettsäuren.

Eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens mit wenigstens einem mit der Flüssigkeit beaufschlagbaren Meßwertauf nehmer ist dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine, wenigstens ungefähr zum Me ßv/er tauf nehmer zeigende und mit einer Quelle für die Flüssigkeit verbindbare Düse vorgesehen ist. Ist der Meßwertaufnehmer an der Innenwand eines Gehäuses oder eines Rohres angeordnet, so ist die Düse vorzugsweise an dem gegenüberliegenden Bereich der Innenwand vorgesehen. Im Falle eines Meßwertaufnehmers in Form wenigstens eines Stabes, der in den Innenraum!Tagt, ist es hierbei

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vorteilhaft, wenn die Düse etwa fluchtend mit dem Meßwertaufnehmer angeordnet ist.

Eine andere Weiterbildung der Erfindung mit einem Meßwertaufnehmer, der mindestens zwei mit gegenseitigem Abstand ange-; ordnete Elektroden aufweist, z.B. für die Messung des pH-Wertes, kann darin bestehen, daß die Düse wenigstens ungefähr auf die obere der übereinander angeordneten Elektroden ausgerichtet ist und daß die untere Elektrode mit von der oberen Elektrode abfließender Flüssigkeit beaufschlagbar ist und/oder die Elektroden durch die abfließende Flüssigkeit elektrisch leitend miteinander verbindbar sind. Hierbei ist es am einfachsten, wenn die Elektroden durch die auf dem Elektrodenträger abfließende Flüssigkeit miteinander verbindbar sind.

Um die Ausbildung dieser elektrischen Verbindung zu fördern, ist es vorteilhaft, wenn im Elektrodenträger eine die Elektroden verbindende Rinne ausgespart ist.

Ist der Meßwertaufnehmer ringförmig ausgebildet, so empfiehlt es sich, die Düse etwa zentrisch zum Meßwertaufnehmer anzuordnen.

Eine besonders gute Beaufschlagung und somit Filmbildung auf einem ringförmigen Meßwertaufnehmer wird dann erreicht, wenn wenigstens eine Düse etwa tangential zum Meßwertaufnehmer angeordnet ist. Diese Düse erzeugt hierbei einen ringförmigen rotierenden Flussigkeitsnebeü, dessen Tröpfchen sich zur Filmbildung auf dem Meßwertaufnehmer niederschlagen. Vorzugsweise sind drei gleichmäßig verteilte Düsen vorgesehen.

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Eine andere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung für einen ringförmigen Meßwertaufnehmer kann darin bestehen, daß die Düse ebenfalls ringförmig ausgebildet ist und einen Ringspalt als Flüssigkeisaustritt aufweist.

Um den Verbrauch arJFlüssigkeit noch weiter zu verringern, ist es besonders günstig, daß die Düse einen auf die Form des Meßwertaufnehmers abgestimmten Sprühwinkel und/oder Sprühcharakteristik aufweist. Unter dem Sprüh- oder Spritzwinkel ist hierbei der Öffnungswinkel des die Düse verlassenden Tropfchen-oder Tropfensträiles zu verstehen. Die Sprüh- oder Spritzcharakteristik gibt an, wie die Tröpfchen oder Tropfen über den Strahlquerschnitt verteilt sind. In den meisten Fällen wird eine gleichmäßige Verteilung günstig sein, bei ringförmigen Meßwertaufnehmern gemäß Anspruch wird man jedoch die Düsen bevorzugen, die einen hohlen Sprühkegel aufweisen, d.h., die Tropfen oder Tröpfchen strömen in Form eines Kegelmantels, wogegen der Innenraum ganz oder zumindest weitgehend frei bleibt.

Der für die Zerstäubung bzw. für das Spritzen der Flüssigkeit erforderliche Druck kann der Flüssigkeit unmittelbar z.B. durch eine Pumpe aufgegeben werden, vorteilhafter ist es jedoch, die Düse als Zweistoffdüse für ein gasförmiges Treibmittel auszubilden. Das der Düse zugeführte Treibmittel saugt hierbei nach Art eines Injektors die Flüssigkeit an, so daß auf eine Förderpumpe verzichtet werden kann. Vorzugsweise wird Druckluft als Treibmittel verwendet oder falls dies mit Rücksicht auf die Flüssigkeit nicht^möglichist, kann Stickstoff verwendet werden«

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Der Einsatz Ύ>η Druckluft ist bei der Nacheichung von Sauerstoff-Meßwertaufnehmern von besonderem Vorteil, da hierzu Wasser als Flüssigkeit verwendet werden kann, das bei der Zerstäubung mit dem Sauerstoff des Treibmittels gesättigt wird und somit für die Nacheichung bzw. Eichkontrolle einsetzbar ist.

Eine andere ebenso empfehlenswerte Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß die Flüssigkeit mittels auf die Flüssigkeit einwirkendem Gasdruck zur Düse förder- und serstäubbar ist.

Weitere Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens werden im folgenden anhand der Zeichnungen näher erläutert, in denen zur Durchführung des Verf£ihrens geeignete Vorrichtungen schematisch und vereinfacht als Ausführungsbeispiele wiedergegeben sind. Hierbei zeigen:

Fig. 1 einen Querschnitt durch eine Vorrichtung gemäß der Erfindung zum Messen der Stoffwerte einer in einer Rohrleitung strömenden Flüssigkeit,

Fig. 2 einen vertikalen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Nacheichen oder zur Eichkontrolle eines in einem rohrförmigen Gehäuse angeordneten stabf örmigen Meßv/ertauf nehmers,

Fig. 3 einen vertikalen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Nacheichung oder Eichkontrolle eines in einem rohrförmigen Gehäuse angeordneten und zwei Elektroden aufweisenden Meßv/ertauf nehmers,

Fig. 4 eine Ausführungsvariante des Gegenstandes der Figur 3 mit zwei Düsen,

Fig. 5 eine weitere Ausführungsvariante des Gegenstandes der Figur 3,

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Fig. 6 einen Querschnitt durch den Gegenstand der Figur 5 gemäß der Schnittlinie YI - VI, wobei hinter der Schnittebene angeordnete Teile nicht dargestellt sind,

Fig. 7 einen vertikalen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Nacheichung oder Eichkontrolle eines in einem Gehäus:e angeordneten ringförmigen Meßwertaufnehmers mit einer zentrischen Düse,

Fig. 8 eine Ausführungsvariante des Gegenstandes der Figur 7 mit einer radialen Düse,

Fig. 9 eine Ausführungsvariante des Gegenstandes der Figur mit tangential in den Innenraum des Gehäuses mündenden Düsen,

Fig. 10 einen Querschnitt durch den Gegenstand der Figur 9 gemäß der Schnittlinie X-X, wobei hinter der Schnitt· eboie angeordnete Teile nicht dargestellt sind und

Fig. 11 eine Ausführungsvariante des Gegenstandes der Figur 7 mit einer ringförmigen Spritzdüse.

Gleiche Teile sind in den einzelnen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.

Die in Figur 1 dargestellte Vorrichtung dient zur Messung der Stoffwerte, z.B. des pH-Wertes, einer in einer Rohrleitung strömenden Flüssigkeit. Hierzu ragt in den Innenraum der im Querschnitt dargestellten Rohrleitung 10 eine Entnahmesonde 12, die über eine flexible Leitung 14 gegebenenfalls unter Zwischenschaltung eines Filters an die Saugseite einer Pumpe 16 angeschlossen ist. Von der Druckseite dieser Pumpe führt eine weitere Leitung 18 zu einer Düse 20. Die Düsenmündung ragt hierbei in den Innenraum 22 eines z.B. kubischen Gehäuses 24 und ist auf einen im Innenraum angeordneten

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Meßwertaufnehmer 26 (Einstabmeßkette) ausgerichtet. Dieser ist über eine elektrische Leitung 28 mit einem Anzeigegerät verbunden, das gegebenenfalls noch die Verstärkung des vom Meßwertaufnehmer 26 abgegebenen Signals übernimmt. Der Boden des Gehäuses 24 ist an seiner tiefsten Stelle mit einem Abfluß 32 versehen, der durch das Absperrorgan 34 verschließbar ist. An der Decke des Gehäuses 24 ist schließlich noch ein vertikal verlaufendes Entlüftungsrohr 36 angeordnet, dessen Innenraum, wie aus Figur 1 ersichtlich, durch entsprechenden Einbau von Leitblechen oder die Anordnung von Füllkörpern als Labyrinth ausgebildet ist.

Um die Stoffwerte der in der Rohrleitung 10 strömenden Flüssig-j keit zu erfassen,wird die Pumpe 16 in Betrieb genommen, Flüssig-: keit über die Entnahmesonde 12 angesaugt und über die Leitung zur Düse 20 gedrückt. Ist die Düse 20 hierbei als Sprühdose aus-j gebildet, so wird die Flüssigkeit in fein zerstäubtem oder vernebeltem Strahl auf die Frontseite des Meßwertaufnehmers aufgebracht, so daß der dort vorgesehene und im vorliegenden Ausführungsbeispiel etwa kreisrunde meßaktive Teil des Meßwertaufnehmers 26 sich rasch mit einem Flüssigkeits-Film überzieht, während der Flüssigkeitsüberschuß in den leeren Raum unterhalb des Meßwertaufnehmers abfließt und von hier über den Abfluß 32 abgezogen werden kann. Das vom Meßwertaufnehmer 26 abgegebene Signal wird vom Anzeigegerät 30 angezeigt. Das im Entlüftungsrohr 36 angeordnete Labyrinth verhindert hierbei den Übertritt von Flüssigkeitströpfchen in den Außenraum. Die Tröpfchengröße der Flüssigkeit im Falle der Vernebelung liegt etwa zwischen 0,01 und 10^m und im Falle der Zerstäubung etwa zwischen 10 und 4000 μ m.

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Soll mit der Düse 20 gleichzeitig eine gewisse Reinigung den Meßwertaufnehmers 26 erzielt werden, so ist diese Düse als Spritzdüse ausgebildet, d.h. die Flüssigkeit wird lediglich in größere Tropfen aufgespalten, deren Wucht beim Auftreffen auf den Meßwertaufnehmer eventuelle Schmutzablagerungen löst. Auch kann hierzu"ein voller Flüssigkeitsstrahl eingesetzt werden. Der Sprühwinkel der Düse 20 ist hierbei so gewählt, daß zumindest der gesamte meßaktive Bereich des Meßwertaufnehmers 26 beaufschlagt ist, die Sprühcharakteristik der Düse 2D ist dabei so gewählt, daß eine etwa gleichmäßige Verteilung der Tropfen oder Tröpfchen über den gesamten Querschnitt des Sprühkegels erreicht wird.

Der Flüssigkeits-Film kann während des gesamten Meßvorgangs kontinuierlich auf den Meßwertaufnehmer aufgebracht werden, es ist jedoch ebensogut möglich, den Flüssigkeits-Film lediglich in kurzen Zeitabständen zu erneuern, d.h. die Pumpe in Zeitabständen von etwa 2 bis 10 s für kurze Zeit, z.B. 2 bis 5 s in Betrieb zu nehmen. Auf diese V/eise wird der für den Meßvorgang ohnehin sehr geringe Flüssigkeitsbedarf der Düse 20 weiter verringert.

Ein weiterer großer Vorteil dieser Vorrichtung bzw. des Verfahrens ist darin zu sehen, daß die Entnahmestelle 38 der Flüssigkeit an der Rohrleitung 10 sehr einfach aufgebaut werden kann. Ist hierbei die Entnahmestelle 38 als Stopfbuchse ausgeführt, so kann die Entnahmesonde 12 leicht in Höhenrichtung verstellt und somit Flüssigkeit verschiedener Ebenen entnommen und der Messung zugeführt werden. Es läßt sich also das Stoffwert-Profil des Flüssigkeitsstromes erfassen

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Bezüglich der weiteren Ausbildungs- und Anordnungsmöglichkeiten von Düse, Meßwertaufnehmer und Pumpe wird auf die folgenden Ausführungsbeispiele verwiesen, deren Merkmals sowohl untereinander kombinierbar als auch nach entsprechender konstruktiver Anpassung ohne weiteres auf den Gegenstand der Figur 1 übertragbar sind.

Die Vorrichtungen gemäß der Ausführungsbeispiele Fig. 2 bis sind für die Beaufschlagung von Meßwertaufnehmerη mit einer Nacheich-Flüssigkeit vorgesehen. Hierzu sind die Meßwertaufnehmer in zylindrischen Gehäusen 40 angeordnet, die über Flansche 42 in die das zu messende Fluid führende Leitung 44 eingeschaltet sind. Die Leitung 44 ist hierbei jeweils nur schematisch angedeutet und sie v/eist in Strömungsrichtung gesehen vor dem Gehäuse 40 ein Absperrorgan 46 und nach dem Gehäuse ein Absperrorgan 48 auf. Der zylindrische Innenraum des Gehäuses ist inseinem Durchmesser vorzugsweise auf den Innendurchmesser der Leitung 44 abgestimmt, so daß ein stufenloser Übergang an den Anschlußstellen gegegeben ist, wodurch Schmutzablagerungen an den Übergangsstellen vermieden sind. Dies ist insbesondere dann von Bedeutung, wenn das zu messende Fluid Schmutzteile mit sich führt, wie dies z.B. bei Abwässern der Fall ist.

Im Ausführungsbeispiel gemäß Figur 2 ragt die meßaktive Kuppe 52 eines quer, vorzugsweise rechtwinklig zur Achse des Innenraumes 50 angeordneten stabförmigen Meßwertaufnehmers 56 in den Innenraum 50. In der Zeichnung ist hierbei nur das vordere Ende des Meßwertaufnehmers dargestellt. Diametral gegenüber der Kuppe 52 ist die Düse 60 versenkt in der Wand des Gehäuses 40 befestigt. Hierbei ist die Düse 60 genau auf die Kuppe 52 des Meßwertaufnehmers ausgerichtet, so daß die Öffnung der Düse 60 mit der Achse 54 des Meßwertaufnehmers

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fluchtet. Diese Anordnung ist hauptsächlich dann von Vorteil, wenn die Düse 60 als Spritzdüse ausgebildet ist für die gleichzeitige Reinigung des Meßwertaufnehmers mit Nacheich-Flüssigkeit. Ist die Düse dagegen als Sprühdüse ausgebildet mit feiner Zerstäubung oder Vernebelung der Nacheich-Flüssigkeit, so ist eine fluchtende Anordnung nicht unbedingt erforderlich, die °üse 60 kann auch unter einem Winkel zur Achse 54 angeordnet sein. Wesentlich ist nur, daß die Kuppe 52 besprüht oder von der an der Innenwand herabfließenden Flüssigkeit benetzt wird.

Die Düse 60 ist über eine Leitung 58 an die Druckseite einer Pumpe 62 angeschlossen, deren Saugseite mit einem als Quelle dienenden Behälter für die vorgesehene Nacheich-Flüssigkeit verbunden ist, denn im vorliegenden Ausführungsbeispiel erfolgt die Zerstäubung oder das Spritzen der Nacheich-Flüssigkeit durch den von der Pumpe 62 aufgeprägten Druck. Der hierzu erforderliche Mindestdruck liegt etwa zwischen 3 und 6 bar, mit steigendem Druck wird im allgemeinen feinere Zerstäubung erzielt.

Während des Meßbetriebes sind die Absperrorgane 46 und 48 geöffnet, das zu messende Fluid strömt in Pfeilrichtung durch den Innenraum 50 des Gehäuses und seine Stoffwerte werden vom Meßwertaufnehmer 56 erfaßt und als elektrische Signale an ein nicht dargestelltes Registrier- und/oder Regelgerät weitergeleitet.

Zur Nacheichung oder Eichkontrolle des Meßwertaufnehmers 56 wird das Absperrorgan 46 geschlossen, so daß das im Innenraum 50 vorhandene Fluid über das geöffnete Absperrorgan 48 abfließen kann. Sollte ein Abfluß des Fluids über das Absperrorgan 48 nicht gewährleistet sein, so ist im unteren Bereich des Gehäuses 40 oder vor dem Absperrorgan 48 ein in den Außenraum mündender zusätzlicher Abfluß 66 mit einem Absperrorgan vorzusehen.

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Für die Nacheichung oder Eichkontrolle wird die Pumpe 62 in Betrieb genommen, die Nacheich-Flüssigkeit mit bekannten Stoffwerten aus dem Behälter ansaugt und über die Leitung 58 der Düse 60 zuführt. Hier wird die Nacheich-Flüssigkeit zeretäubt oder vernebelt und auf die Kuppe 52 des Meßwertaufnehmers gesprüht, so daß diese Kuppe von einem Flüssigkeits-Film überzogen ist. Gleichzeitig wird mit den Geräten, die am Meßwertaufnehmer angeschlossen sind, gemessen. Ergeben sich Abweichungen gegenüber den bekannten Stoffwerten der Nacheich-Flüssigkeit, so wird ein Signal ausgelöst und/oder eine selbsttätige Nachregelung des Verstärkungsgrades der Meßverstärker eingeleitet, bis sich Meßwert und bekannter Stoffwert decken. Während des Nacheich-Vorgangs kann die Nacheich-Flüssigkeit kontinuierlich auf die Kuppe 52 aufgesprüht werden, es ist jedoch vorteilhafter, diese Flüssigkeit stoßweise, d.h. in kurzen Intervallen aufzusprühen. Die von der Kuppe 52 abtropfende Nacheich-Flüssigkeit wird durch mindestens eines der Absperrorgane 48 und 68 abgezogen. Da die benötigte Menge dieser Nacheich-Flüssigkeit sehr gering ist und somit die Kosten ebenfalls gering sind, braucht die Flüssigkeit nicht mehr v/eiter verwendet zu werden.

Nach vollzogener Nacheichung oder Eichkontrolle wird die Pumpe 62 abgestellt, gegebenenfalls das Absperrorgan 68 geschlossen und die Absperrorgane 46 und 48 für den Durchfluß des zu messenden Fluids wieder geöffnet. Um während des Meßvorgangs ein Eindringen des Fluids in die Quelle 64 für die Nacheich-Flüssigkeit zu verhindern, kann in der Leitung 58 vorteilhaft ein bei diesem Betriebszustand schließender Rückflußverhinderer (Rückschlagklappe) angeordnet sein.

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Die Vorrichtung gemäß dem Ausführungsbeispiel nach Figur 3 ist für potentiometrische Messungen mit Meß- und Referenzelektroden beispielsweise für die Messung des pH-Wertes mit einer Zweistabmeßkette vorgesehen. Der Meßwertaufnehmer 76 weist daher eine stabförmige Elektrode 72 als Meßelektrode und eine stabförmige Elektrode 74 als Referenzelektrode auf, die mit gegenseitigem Abstand und isoliert zueinander quer zum Innenraum 50 angeordnet sind, wobei ihre Enden 78 in den Innenraum 50 ragen, Gegenüber diesen Enden 78 ist die Düse in der Wand des Gehäuses 40 mit der Symmetrieachse 70 der Elektroden fluchtend angeordnet. Die Düse 80 ist hierbei als Zweistoffdüse für ein gasförmiges Treibmittel, vorzugsweise Luft, ausgebildet. Zur Treibmittelversorgung ist sie daher über eine Leitung 82 an eine Treibmittelquelle 84, z.B. in Form eines Kompressors oder einer Druckflasche angeschlossen. Die in der als Behälter ausgebildeten Quelle 64 gelagerte Nacheich-Flüssigkeit wird über die Leitung 86 ebenfalls der Düse zugeführt.

Nach der Vorbereitung des Innenraumes 50, die wie beim führungsbeispiel gemäß Figur 2 durchzuführen ist, wird der Düse über die Leitung 82 Treibmittel zugeführt. Das ausströmende Treibmittel saugt hierbei Nacheich-Flüssigkeit nach Art eines Injektors aus dem Behälter 34 selbsttätig an und zerstäubt diese. Der Vorteil dieser Art der Zerstäubung liegt darin, daß für die Zerstäubung geringe Treibmitteldrücke von etwa 0,5 bis 1 bar ausreichen.

Der Sprühwinkel der Düse 80 ist hierbei so groß gewählt, daß beide Enden 78 von der Düse erfaßt werden. Der für die Messung erforderliche elektrische Kontakt zwischen den beiden Enden wird im vorliegenden Fall durch den aufgesprühten Flüssigkeits-Film erzielt.

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Nach dem vorgenannten Prinzip der Ansaugung und Zerstäubung der Nacheich-Flüssigkeit mit einer Zweistoffdüse kann z.B. auch eine Messung der Fluor-Ionenkonzentration eines Fluorwasserstoffgases (HF) mit Hilfe einer Fluor-Ionensensitiven Elektrode in einer Abwandlung des Gegenstandes der Figur 1 durchgeführt werden. Anhand der Fluor-Ionenkonzentration kann nämlich auf die Konzentration des Fluorwasserstoffes geschlossen werden. Zur Messung wird die Düse 20 der Figur 1 als Zweistoff düse ausgebildet und der gasförmige, zu messende Fluorwasserstoff als Treibmittel unter Druck zugeführt. Der zweite Anschluß der Zweistoffdüse wird an einem Behälter mit leicht alkalischem Wasser angeschlossen, so daß während des Meßvorgangs eine Zerstäubung und Sättigung des Wassers mit Fluorwasserstoff erfolgt und das gesättigte Wasser der Messung zugeführt wird.

Die Figur 4 zeigt eine Ausführungsvariante des Gegenstandes der Figur 3. Hierbei ist auf jedes Ende 78 der Elektroden mindestens eine Düse 90 gerichtet. Die Sprühwinkel dieser Düsen 90 sind so gewählt, daß sich, wie aus Figur 4 ersichtlich, die besprühten Bereiche überlappen und somit eine elektrisch leitende Verbindung zwischen den Elektroden hergestellt ist. Diese Anordnung wird bei Elektroden mit großem gegenseitigem Abstand verwendet.

Eine weitere Abweichung gegenüber dem Ausführungsbeispiel nach Figur 2 oder 3 ist in der Zuführung der Nacheich-Flüssigkeit von dem als Quelle 64 dienenden Behälter zu den Düsen Der Behälter ist hierbei nämlich druckfest und verschließbar ausgebildet, die zu den Düsen führenden Leitungen 92 sind

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zusammengefaßt und enden, wie aus Figur 4 ersichtlich, unterhalb der Oberfläche der Nacheich-Flüssigkeit in Bodennähe des Behälters. Zur Erzeugung des Zerstäubungsdruckes dient ein gasförmiges Treibmittel, vorzugsweise Druckluft, das der Treibmittelquelle 84 entnommen und dem Luftraum des Behälters zugeführt wird. Die Nacheich-Flüssigkeit wird somit durch luftdruck aus der Quelle 64 zu den Düsen 90 gefördert und zerstäubt, genau wie es bei einer Spraydose der Fall ist. Gegebenenfalls könnte auch eine Spraydose eingesetzt werden.

Die Vorbereitung zur Nacheichung und die Nacheichung selbst wird entsprechend der vorangegangenen Beispiele durchgeführt. Entsprechendes gilt auch für die folgenden Ausführungsbeispielge gemäß den Figuren 5 bis 11.

In Figur 5 ist eine weitere Ausführungsvariante des Gegenstandes der Figur 3 dargestellt. Der wesentlichste Unterschied besteht darin, daß die Elektroden 72 und 74 des Meßwertaufnehmers 76 mit einem solchen Abstand vertikal übereinander angeordnet sind, daß eine einzige Düse für das Übersprühen beider Enden 78 nicht ausreichen würde. Um den Aufwand für eine zweite Düse zu vermeiden, ist daher eine Düse 90 entsprechend dem Ausführungsbeispiel naGh Figur 2 auf das Ende der oberen Elektrode 72 ausgerichtet. Während des Nacheichvorgangs läuft nun die Nacheich-Flüssigkeit, die auf das Ende der Elektrode 72 aufgesprüht wurde, nach unten und beaufschlagt das Ende der Elektrode 74, so daß eine elektrisch leitende Verbindung zwischen den Elektroden hergestellt ist. Die in der Wand des Gehäuses 40 ausgesparte Rinne 88, welche die beiden Enden 78 miteinander verbindet, nimmt hierbei zumindest einen Großteil der abfließenden Nacheich-Flüssigkeit auf und leitet sie sicher zur unteren Elektrode 74, welche

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als Referenzelektrode dient. Die Ausbildung dieser Rinne 88, deren Profil beliebig sein kann, ist insbesondere im Querschnitt der Figur 6 deutlich zu erkennen. Die Zufuhr der Nacheich-Flüssigkeit erfolgt hier wie beim Ausführungsbeispiel gemäß Figur 4.

Im Ausführungsbeispiel gemäß Figur 7 ist ein ringförmiger Meßwertaufnehmer 96 vorgesehen, der den Innenraum 50 umgibt und in der Wand des Gehäuses 40 bündig versenkt ist. Zentrisch zum Meßwertaufnehmer 96 und in Strömungsrichtung gesehen vor diesem ist die Düse 100 zentrisch im Innenraum 50 angeordnet und über eine leitung mit Nacheich-Flüssigkeit versorgt. Die Versorgung und Zerstäubung kann hierbei wahlweise gemäß einem der vorangegangenen Ausführungsbeispiele erfolgen. Der Sprühwinkel der Düse 100 ist hierbei so gewählt, daß die gesamte als Ring ausgebildete meßaktive Oberfläche des Meßwertaufnehmers vom Sprühkegel erfaßt ist. Wie aus Figur 7 ersichtlich, genügt es hierzu, daß die Nacheich-Flüssigkeit lediglich in Form eines Kegelmantels zerstäubt wird. Der innere Bereich des Kegels ist hierbei frei von Nacheich-Flüssigkeit.

Die Vorbereitung und die Nacheichung oder Eichkontrolle selbst wird analog den vorangegangenen AusführungsEeispielen ausgeführt, so daß sich hier weiteres erübrigt.

Führt das durch den Innenraum 50 strömende zu messende Fluid, z.B. Abwasser, Schmutzteile mit sich, so ist die Anordnung der Düse 100 im Innenraum 50 ungünstig, da jegliches Strömungshindernis zu einem Einfangen von z.B. Faserstoffen und somit zu einer Verstopfung des Innenraums 50 führen kann. In solchen Fällen sind Vorrichtungen gemäß den Figuren 8 bis 11 günstiger

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Wie aus Figur 8 zu ersehen, ist es am einfachsten, im unmittelbaren Bereich neben dem ringförmigen Meßwertaufnehmer 96 eine radial in den Innjenraum 50 gerichtete Düse 60 vorzusehen. Hiermit wird Nacheich-Flüssigkeit in den Innenraum 50 eingesprüht, so daß der ringförmige Meßwertaufnehmer 95 sich mit einem Film überzieht, ohne daß die Düse 60 direkt auf den Meßwertaufnehmer ausgerichtet ist.

Im Ausführungsbeispiel gemäß Figur 8 ist noch ein Netzmittel-Behälter 94 vorgesehen, der zusätzlich zur Quelle 64 an die Saugleitung der Pumpe 62 angeschlossen ist, so daß der Nacheich-Flüssigkeit Netzmittel beigemischt werden kann. Die Beimischung wird hierbei über das Absperrorgan 98 eingestellt und die Pumpe 62 sorgt für eine innige Durchmischung der beiden Flüssigkeiten.

Im Ausführungsbeispiel gemäß den Figuren 9 und 10 sind unmittelbar oberhalb des ringförmigen Meßwertaufnehmers 96 drei Düsen 110 angeordnet. Wie insbesondere aus dem Querschnitt nach Figur 10 zu ersehen ist, sind diese etwa gleichmäßig am Umfang verteilte Düsen 110 ungefähr tangential in den Innenraum 50 gerichtet. Zur Verbesserung der Beaufschlagung ist es hierbei günstig, wenn die Längsachsen der Düsen 110 nicht rechtwinklig zur vertikalen Längsachse des Innenraums 50 angeordnet sind, sondern, wie aus Figur 9 zu ersehen, unter einem spitzen Winkel geneigt verlaufen. Während des Eichvorgangs rotiert der in den Innenraum 50 eingesprühte Flüssigkeitsdunst und beaufschlagt hierbei den Meßwertaufnehmer 96. Die Düsen 110 werden hierbei entsprechend einem der vorangegangenen Ausführungsbeispiele mit Nacheich-Flüssigkeit versorgt .

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Im Ausführungsbeispiel gemäß Figur 11 ist oberhalb des ringförmigen Meßwertaufnehmers 96 eine ringförmige Düse 120 in die Wand des Gehäuses 40 eingearbeitet. Diese Düse weist einen umlaufenden Ringkanal 102 auf, an den ein etwa zum ringförmigen Meßwert aufnehmer 96 umlaufender Ringspalt 104- angeschlossen ist. Dieser Ringspalt 104 ist hierbei auf den Meßwertaufnehmer 96 ausgerichtet und weist einen solchen Sprühwinkel auf, daß der Meßwertaufnehmer von der austretenden Nacheich-Flüssigkeit beaufschlagt wird.

Die Nacheich-Flüssigkeit wird mittels der Pumpe 62 der Quelle 64 entnommen und dem Ringkanal 102 zugeführt, von wo diese in den Ringspalt 104 eintritt und zerstäubt bzw. auf den Meßwertaufnehmer aufgespritzt wird. Auch wäre es denkbar, daß die Flüssigkeit nur aus dem Ringspalt austritt und an der Rohrinnenwand herunterläuft und den Meßwertaufnehmer benetzt.

Die vorstehenden Ausführungen über die Nacheichung von ringförmigen Meßwertaufnehmern gelten selbstverständlich auch für jede Art von flächigen Meßwertaufnehmern, die im Bereich der Innenwand des Gehäuses angeordnet sind, ebenso wie für Meßwertaufnehmer die aus einem oder mehreren Ringsegmenten bestehen.

Daß eine Erfassung der Stoffwerte trotz geringstem Flüssigkeit sverbrauch einwandfrei funktioniert, vnirde durch Yersuchs-Biessungen bestätigt. So ergab sich bei der Nacheichung einer Einstab-pH-Wert-Meßkette beim Aufsprühen der Nacheich-Flüssigkeit mittels einer Zweistoffdüse mit Luft als Treibmittel folgendes Bild:

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ZFE/P 4 F 1 (67GiOOOZKE)

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pH-Wert der Nacheich-Flüssigkeit: 8,86 (Sollwefct)

Zeit in Minuten:	Von der Meßkette angezeigter pH-Wert:
1	8,82
2	8,84
3	8,84
4	8,85
5	8,86

Der Sollwert von 8,86 war also innerhalb von 5 Minuten erreicht. Der Verbrauch von Nacheich-Flüssigkeit innerhalb von 5 Minuten betrug hierbei 35 ml.

&09839/Q11S

TtT/P t r 1

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r s e i te

Claims

MANNHEIM BROWN BOVERl

Mp.-Nr. 531/77 Mannheim, den 15. März 1977

ZFE/P1-Wg/Bt

Patentansprüche !

1. Verfahren zum meßtechnischen Erfassen von Stoffwerten von Flüssigkeiten mit einem Meßwertaufnehmer, insbesondere mim Erfassen von bekannten Stoffwerten einer Nacheich-Flüssigkeit zur Überprüfung hauptsächlich des Meßwertaufnehmers, wobei der Meßwertaufnehmer mit der Flüssigkeit beaufschlagt wird, dadurch gekennzeichnet, daß

der Meßwertaufnehmer (26; 56; 76; 96) lediglich mit
einem Flüssigkeits-Film überzogen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeit in Form von Tröpfchen auf den Meßwertaufnehmer gebracht wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeit auf den Meßwertaufnehmer gesprüht wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß die Flüssigkeit auf den Meßwert- ₍ aufnehmer gespritzt wird. ί

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ORIGJNAL INSPECTIO

ZFE/P4I6751000/KE)

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5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 "bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Film laufend oder zumindest in kurzen Zeitabständen, z.B. alle 2 bis 10 see, erneuert wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet, daß der Flüssigkeit ein Netzmittel beigemischt wird.

7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6, mit wenigstens einem mit der Flüssigkeit beaufschlagbaren Meßwertaufnehmer, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine, wenigstens ungefähr

- zum Meßwertaufnehmer (26; 56; 76; 96) zeigende und mit einer Quelle (64) für/iie Flüssigkeit verbindbare Düse (20; 60; 80; 90; 100; 110; 120) vorgesehen ist.

einem

8. Vorrichtung nach Anspruch 7 mit/Meßwertaufnehmer in

wenigstens
Form/eines Stabes, dadurch gekennzeichnet, daß die Düse (60; 80) etwa fluchtend mit dem Meßwertaufnehmer (56;76) angeordnet ist. (Fig. 2 und 3)

9. Vorrichtung nach Anspruch 7 mit einem Meßwertaufnehmer, der mindestens zwei mit gegenseitigem Abstand angeordnete Elektroden aufweist, z.B. für die Messung des pH-Wertes, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils eine Düse (90) etwa fluchtend zu den Elektroden (72, 74) angeordnet ist und sich die Spritzbereiche der Düsen (90) überlappen.

(Fig. 4)

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ΖΓΕ/Ρ 4 F 1 (676H000/KE)

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10. Vorrichtung nach Anspruch 7 mit einem Meßwertaufnehmer, der mindestens zwei mit gegenseitigem Abstand angeordnete Elektroden aufweist, z.B. für die Messung des pH-Wertes, dadurch gekennzeichnet, daß die Düse (90) wenigstens ungefähr auf die obere (72) der übereinander angeordneten Elektroden (72, 74) ausgerichtet ist, und daß die untere Elektrode (74) mit von der oberen Elektrode (72) abfließender Flüssigkeit beaufschlagbar ist und/oder die Elektroden (72, 74) durch die abfließende Flüsigkeit elektrisch leitend miteinander verbindbar sind. (Fig. 5 und 6)

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet,

. daß die Elektroden (72, 74) durch die auf dem Elektrodenträger (79) abfließende Flüssigkeit miteinander elektrisch leitend verbindbar sind. (Fig. 3 bis 5)

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß im Elektrodenträger (79) eine die Elektroden (72,74) verbindende Rinne (88) ausgespart ist. (Fig. 5 und 6)

13. Vorrichtung nach Anspruch 7 mit einem ringförmigen Meßwertaufnehmer, dadurch gekennzeichnet, daß die Düse (100) etwa zentrisch zum Meßwertaufnehmer (96) angeordnet ist. (Fig. 7)

14. Vorrichtung nach Anspruch 7 mit einem ringförmigen Meßwertaufnehmer, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine Düse (110) etwa tangential zum Meßwertaufnehmer (96) angeordnet ist. (Fig. 9 und 10)

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ΖΡΓ./Ρ 4 Γ 1 (67(.Λ000/ΚΟ

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15. Vorrichtung nach Anspruch 7 mit einem ringförmigen Meßwertaufnehmer, dadurch gekennzeichnet, daß die Düse (120) ebenfalls ringförmig ausgebildetVund einen Ringspalt (104) als Flüssigkeitsaustritt aufweist. (Fig. 11)

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Düse einen auf die Form des Meßwertaufnehmers abgestimmten Sprühwinkel und/oder Sprühcharakteristik aufweist.

17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Düse (46) als Zweistoffdüse für ein gasförmiges Treibmittel ausgebildet ist. (Fig. 3)

18. Vorrichtung nach einem der 'Ansprüche 7 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeit mittels auf die Flüssigkeit einwirkenden Gasdruckes zur Düse (90) förder- und zerstäubbar ist. (Fig. 4 und 5)

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ZFE/P 4 F 1 (6768000/KE)