DE2721939C3 - Meßsonde zum Bestimmen der Ionenkonzentration in Flüssigkeiten - Google Patents
Meßsonde zum Bestimmen der Ionenkonzentration in FlüssigkeitenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Meßsonde zum Bestimmen der Ionenkonzentration in Flüssigkeiten, insbesondere
für pH-Messungen, entsprechend dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Bei einer bekannten Meßsonde dieser Art (DE-PS 33 419) ist der die Meßsonde tragende rohrförmige
Stahlkörper außen und innen emailliert und umgibt einen emaillierten, die Bezugselektrode tragenden
stabförmigen Stahlkörper, dessen unteres Ende derart erweitert ist, daß zwischen den angrenzenden emaillierten
Oberflächen der beiden Stahlkörper ein Schliffdiaphragma vorgesehen werden kann, über das die
Bezugsflüssigkeit mit der Meßflüssigkeit in Verbindung gebracht wird. Derartige Meßsonden besitzen im
Vergleich zu bekannten Einstabmeßketten mit Glaselektroden den Vorteil, daß sie mechanisch ausreichend
stabil sind, so daß insbesondere eine Messung des pH-Werts in Chemieapparaten mit laufenden Rührwerken,
in denen beträchtliche mechanische Belastungen auftreten, ermöglicht wird. Bei dem Einsatz von
mechanisch empfindlichen Einstabmeßketten aus Glas ist es dagegen oft erforderlich, beispielsweise beim
Einsatz in Rohrleitungen mit höheren Strömungsgeschwindigkeiten oder in Flüssigkeiten hoher Viskosität
oder Festkörperbeimischungen, spezielle Schutzvorrichtungen wie Schutzkörbe, Abweisbleche oder Drahtgitter
vorzusehen, durch welche Schutzeinrichtungen eine verzögerte Anzeige, verfälschte Meßwerte oder in
extremen Fällen auch eine Funktionsunfähigkeit der Einstabmeßketten verursacht werden können. Ein
Nachteil der bekannten emaillierten Sonde ist jedoch darin zu sehen, daß sie aus emailliertechnischen
Gründen nicht mit einem so kleinen Durchmesser wie
ίο beispielsweise 12 mm ausgebildet werden kann, um
mechanisch empfindliche Einstabmeßketten mit einem derart kleinen Durchmesser ersetzen zu können, und
daß insbesondere im Bereich des Schliffdiaphragmas die angrenzenden Emailoberflächen genau aneinander
angepaßt werden müssen, welche Bearbeitung praktisch nur beim Hersteller möglich ist
Die Konstruktionen anderer bekannter Meßsonden, die beispielsweise als Bezugselektrode eine Kalomelelektrode
enthalten und die insbesondere so ausgebildet werden könnten, daß eine Auswechslung der Bezugselektrode
durch den Benutzer mit einem gewissen Aufwand möglich wäre, sind dagegen nicht ohne
weiteres auf emaillierte Meßsonden der eingangs genannten Art zu übertragen, weil die bekannten
Konstruktionen eine gegen aggressive Medien korrosionsbeständige Emaillierung nicht ermöglichen.
Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, eine emaillierte Meßsonde der eingangs genannten Art unter möglichst
weitgehender Vermeidung der genannten Nachteile und Schwierigkeiten derart zu verbessern, daß einerseits
eine mechanisch stabile Konstruktion und andererseits eine möglichst kleine, mit den Abmessungen üblicher
Einstabmeßketten vergleichbare Ausführungsform möglich ist, die einen vielfältigeren Einsatz derartiger
Meßelektroden, unter anderem auch durch Verringerung der Herstellungskosten ermöglicht. Diese Aufgabe
wird bei einer Meßsonde der eingangs genannten Art erfindungsgemäß durch den Gegenstand des Patentanspruchs
1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Ein besonderer Vorteil einer derartigen Einstabmeßkette im Vergleich zu bekannten Einstabmeßketten ist
neben der angestrebten erhöhten mechanischen Stabilität darin zu sehen, daß ohne weiteres ein Austausch der
Bezugselektrode durch Herausziehen und Hineinschieben einer verhältnismäßig billigen Bezugselektrode
erfolgen kann, wobei insbesondere keine Nachbearbeitung des emaillierten Stahlkörpers erforderlich ist, oder
daß gewünschtenfalls eine andere Meßaufgabe durch Einsetzen einer anderen Elektrode, beispielsweise einer
Redoxelektrode, gelöst werden kann. Durch eine Meßsonde gemäß der Erfindung kann deshalb nicht nur
eine Einstabmeßkette mit Glaselektrode ersetzt werden, sondern durch die Austauschbarkeit ist auch eine
vielfältigere Verwendbarkeit gegeben. Es sind insbesondere auch deshalb Kosteneinsparungen möglich, weil
bei bekannten Einstabmeßketten wegen der nicht möglichen Austauschbarkeit des Verschleißteils
Bezugselektrode die gesamte Einstabmeßkette unbrauchbar wird. Ferner kann beim Gegenstand der
Erfindung anstelle der Bezugselektrode ein Blindstopfen eingesetzt werden. Eine eingesetzte Elektrode kann
auch die Meßelektrode sein, so daß dann die Emailelektrode als Bezugselektrode verwandt wird.
Anhand der Zeichnung soll die Erfindung beispielseise
näher erläutert werden. Die einzige Figur zeigt einen Längsschnitt durch eine Meßsonde gemäß der
Erfindung.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist ein rohrförmigen Stahlkörper 1 vorgesehen, der auf seiner
Außenseite und in einem inneren Endbereich durchgehend über die Randfläche des rohrförmigen Stahlkörpers
1 emailliert ist und am rechten Endbereich eine ionensensitive emaillierte Meßelektrode 19 trägt, wie im
folgenden noch näher erläutert wertien soll. In dem rohrförmigen Stahlkörper 1 ist ein hohlzylindrischer
Körper 2 aus Polytetrafluorethylen eingesetzt, in dem die Elektrolytfüllung enthalten und in dem ein
meßtechnisch mit der Emailelektrode 19 in gewünschter Weise abgestimmtes Bezugselektrodensystem 10 angeordnet
ist Das ein Diaphragma 11 beispielsweise aus Keramik enthaltende Ende dieses Körpers 2 ist als
pilzförmiger Kopf 21 ausgebildet, dessen Kopfunterseite an der emaillierten Randfläche 22 des innen nur im
Endbereich 23 emaillierten rohrförmigen Stahlkörpers 1 anliegt. Am rechten Ende des Körpers 2 ist gegenüberliegend
dem emaillierten Endbereich 23 ein«: Umfangsnut ausgebildet, in der ein abdichtender O-Ring 12 sitzt.
Durch die Ausbildung des pilzförmigen Kopfs 21 wird einerseits ermöglicht daß der das Bezugselektrodensystem
10 enthaltende hohlzylindrische Körper 2 aus Polytetrafluorethylen einfach herausgezogen und hineingeschoben
werden kann. Andererseits wird durch die an die emaillierte Randfläche 22 anliegende Kopfunterseite
gewährleistet, daß das besonders stoßgefährdete Ende des emaillierten Stahlkörpers 1 zusätzlich
geschützt ist
Der rohrförmige Stahlkörper 1 besteht aus einem emaillierfähigen Stahl mit einer sehr niedrigen Wärniedehnung.
Vor dem Emaillieren wird die Bohrung des rohrförmigen Stahlkörpers an dem Ende entlang einem
Abstand aufgebohrt, der dem innen zu emaillierenden Endbereich entspricht, so daß sich nach dem Emaillieren
ein zylindrischer Innenraum entlang der Länge des rohrförmigen Stahlkörpers ergibt in den der hohlzylindrische
Körper 2 aus Polytetrafluorethylen gut geführt eingeschoben werden kann.
Das andere Ende des Köipers 2 ist durch einen
Verschlußstopfen 8 aus Polytetrafluoräthylen verschlossen, der gegenüber der zylindrischen Innenwand des
Körpers 2 durch einen O-Ring 9 und einer entsprechenden Ringnut abgedichtet ist An diesem Ende des
Stahlkörpers 1 ist ein metallischer Gewindeeinsatz 5 eingeschraubt in den ein Kontaktstift 7 eingepreßt ist,
der in einer Steckverbindung mit einer Steckbuchse 17 in dem Verschlußstopfen 8 steht
Die äußere Emaillierung 20 weist einen als Meßelektrode 19 dienenden Bereich auf, der über eine Ableitung
18 mit einem Lötanschluß 16 verbunden ist. Die Ableitung 18 wird durch ein in die Emailschicht 20
eingebettetes Platinband gebildet
Der maximale Außendurchmesser des emaillierten rohrförmigen Stahlkörpers 1 beträgt bei dem dargestellten
Ausführungsbeispiel 12,5 mm, entspricht also dem Außendurchmesser handelsüblicher Glaselektroden.
Über das linke Ende des sich dort verjüngenden rohrförmigen Stahlkörpers 1 ist eine durch einen
O-Ring 6 abgedichtete Abdeckhülse 4 aufgesetzt, an die eine Abschlußkappe 3 angrenzt in deren Stirnfläche ein
O-Ring 13 sitzt Die Abschlußkappe 3 und die Abdeckhülse 4 bestehen zweckmäßigerweise z. B. aus
glasfaserverstärktem Polytetrafluoräthylen. In den Bohrungen der Abdeckhülse 4 und der Abschlußkappe 3
sind ein Einbaustecker 15 und eine Schraubbuchse 14, an die ein Kabel angelötet ist, zum Anschluß der
Elektroden an ein Meßgerät angeordnet.
Eine derartige Konstruktion bietet auch den Vorteil, daß die konzentrisch im Innern des rohrförmigen
Stahlkörpers 1 angeordnete Bezugselektrode elektrisch abgeschirmt ist und bezüglich ihrer Potentialdifferenz
zur Meßelektrode so ausgelegt werden kann, daß der Kettennullpunkt bei einem vorgegebenen pH-Wert
liegt. Vorzugsweise wird der Nullpunkt auf pH 7 festgelegt, da dies in der Praxis am häufigsten
gewünscht wird.
Claims (5)
1. Meßsonde zum Bestimmen der lonenkonzentration in Flüssigkeiten, insbesondere für pH-Messungen,
bestehend aus einem emaillierten rohrförmigen Stahlkörper mit einer äußeren, als Meßelektrode
dienenden Emailschicht, in den eine Bezugselektrode abdichtend in eine koaxiale Lage eingesetzt ist,
deren Elektrolyt über ein Diaphragma mit der Meßflüssigkeit in Verbindung gebracht wird, dadurch
gekennzeichnet, daß der rohrförmige Stahlkörper (1) innen nur in einem abdichtenden
Endbereich (23) emailliert ist, durch den eine Bezugselektrode eingeschoben ist, die aus einem
Elektrolytgefäß in Form eines hohlzylindrischen Körpers (2) aus elektrisch isolierendem Material wie
Polytetrafluoräthylen besteht, dessen Außendurchme.~,ser
etwa gleich dem Innendurchmesser des rohrförmigen Stahlkörpers (1) ist und der ein
Elektrodensystem (10) und das Diaphragma (11) enthält, und daß das eingesetzte Ende des hohlzylindrischen
Körpers (2) mit einem Steckkontakt (17) zur lösbaren Halterung der Bezugselektrode versehen
ist
2. Meßsonde nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das das Diaphragma (11) enthaltende
Ende des hohlzylindrischen Körpers (2) als pilzförmiger Kopf (21) ausgebildet ist.
3. Meßsonde nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der rohrförmige
Stahlkörper (1) entlang der Länge des innen emaillierten Endbereichs (23) aufgebohrt ist.
4. Meßsonde nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß anstelle
der Bezugselektrode ein Blindstopfen oder eine Redoxelektrode abdichtend eingesetzt ist.
5. Meßsonde nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der
Außendurchmesser des rohrförmigen Stahlkörpers (1)12,5 mm beträgt.
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