DE2728152C3 - Vorrichtung zum Messen des Elektrolytgehalts von Luft - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs.

Eine derartige Vorrichtung ist aus der US-PS 33 08 648 bekannt. Die bekannte Vorrichtung wird in der Weise betrieben, daß die zu untersuchende Luft mit fest vorgegebener Menge pro Zeiteinheit durch eine Meßkammer geleitet wird, wo die Luft mit der auf die Sensorelektroden tropfenden Flüssigkeit in Berührung kommt. Diese Flüssigkeit nimmt aus der Luft etwa vorhandenen Elektrolyt auf und verändert dadurch ihre Leitfähigkeit. Die Meßvorrichtung führt somit im Prinzip eine Messung des zwischen den Sensorelektroden herrschenden elektrischen Widerstandes durch, der sich mit dem Elektrolytgehalt der die Sensorelektroden überbrückenden Flüssigkeitstropfen verändert.

Mit der bekannten Meßvorrichtung soll die Kohlendioxidkonzentration in ausgeatmeter Atemluft bestimmt werden. Diese Konzentrationen liegen im Bereich einiger Prozent und sind von der bekannten Anordnung noch auswertbar. Es ist aber nicht möglich, mit dieser Vorrichtung Elektrolytkonzentrationen sicher auszuwerten, die im Bereich von einigen ppm liegen.

Aus der US-PS 29 43 488 ist ein elektronisches Feuchtigkeitsmeßgerät bekannt, dessen Meßsonde ein elektrischer Kondensator ist. Dieser Kondensator besteht aus einem islierten Metalldraht als der einen Elektrode, der von einem Mantel aus einem dielektrischen, feuchtigkeitsempfindlichen Material umgeben ist. Um diesen Mantel ist ein die zweite Elektrode bildender isolierter Manteldraht gewickelt. Feuchtigkeitseinfluß auf den Mantel verändert dessen Dielektrizitätskonstante und damit die Kapazität des Kondensators. Die Sonde ist kein Leitwertmesser sie würde auf einen Elekirolytgehalt in der gemessenen nur dann ansprechen, wenn dieser Einfluß auf die Dielektrizitätskonstante des Mantelmaterials hat. Dann aber läge eine Messung vor, die sowohl von der Luftfeuchtigkeit als auch vom Elektrolytgehalt der Luft abhängig wäre. Eine ίο eindeutige Aussage über letzteren wäre nicht möglich. Eine solche Sonde ist somit zur Messung des Elektrolythaltes von Luft jedenfalls nicht brauchbar.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der im Oberbegriff des Patentanspruchs beschriebenen Art so auszugestalten, daß Elektrolytkonzentrationsmessungen im ppm-Bereich möglich werden.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs gelöst.

2i) Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird von dem Sensor eine größere Flüssigkeitsmenge aufgenommen als bei der aus der US-PS 33 08 648 bekannten Einrichtung und wird von der mit dem saugfähigen Kissen versehenen Elektrodenanordnung der anströmenden Luft mit einer vergleichsweisen großen Oberfläche angeboten und verteilt sich auch auf eine vergleichsweise große Spaltlänge zwischen den Sensorelektroden. Diese Anordnung erlaubt es, daß insgesamt gesehen pro Flüssigkeitsmengeneinheit eine größere Elektrolytmenge aufgenommen wird und zwischen den beiden Sensorelektroden größere Widerstandsänderungen auftreten. Der Elektrolytübergang wird noch verstärkt durch die besondere Strömungsführung der Luft. Insgesamt gesehen äußern sich diese Merkmale in einer erheblichen Steigerung der Ansprechempfindlichkeit der Vorrichtung.

Die Anordnung ist speziell zur Messung der Säurekonzentration in Luft geeignet, läßt sich aber auch zum Nachweis anderer Verunreinigungen der Luft verwenden, die in Wasser gelöst eine Leitfähigkeitserhöhung zwischen Elektroden bewirken. Die Vorrichtung kann somit auch zur Kontrolle der Abgase von Feuerverzinkungsbädern oder zur Steuerung der Entlüftung in Laboratorien und Betrieben anderer Art benutzt werden. Bei unveränderter Elektrodenanordnung ist dazu lediglich eine entsprechende Anpassung der Empfindlichkeit des elektronischen Meßkreises notwendig.
Die Erfindung soll nachfolgend unter Bezugnahme auf eine in der Zeichnung im Prinzip dargestellte Vorrichtung erläutert werden.

Die Vorrichtung besteht aus einem im wesentlichen rohrförmigen Gefäß i, vorzugsweise aus Glas, in welchem dicht nebeneinander zwei baumwollisolierte Silberdrähte 2 etwa lotrecht verlaufend angeordnet sind. Die isolierten Silberdrähte 2 sind gemeinsam mit einem Baumwollfaden umwickelt. Die Isolierung und der Umwicklungsfaden bilden ein Kissen 3, welches mit Wasser tränkbar ist. Das Gefäß 1 ist oberhalb der Silberdrähte 2 mit einem Tropfeneinlaß 4 und am unteren Ende mit einem Wasserauslaß 5 versehen. Weiterhin weist das Gefäß 1 in unteren Bereich einen Lufteinlaß 6 und im oberen Bereich einen Luftauslaß 7 auf. Lufteinlaß 6 und Luftauslaß 7 sind so angeordnet, Haß vom Einlaß 6 zum Auslaß 7 strömende Luft zwangsläufig an den Silberdrähten 2 entlangstreicht.

Oberhalb des Gefäßes 1 ist ein mit einem Überlauf 8 versehener Wasserbehälter 9 angeordnet, dessen

unterer Auslaß 10 über eine Kapillare 11 mit dem WassereinlaS 4 an dem Gefäß 1 verbunden ist Der Wasserauslaß 5 des Gefäßes 1 ist mit einem Auffangbehälter 12 verbunden. Ober eine Bypassleitung 13 ist der Oberlauf 8 mit dem Auffangbehälter 12 verbunden. Eine Wasserpumpe 14 pumpt das im Behälter 12 aufgefangene Wasser durch eine Leitung 15 in den Behälter 9 oberhalb des Gefäßes 1 zurück. In dieser Rückführleitung 15 ist ein Ionenaustauscher 16 vor oder hinter der Pumpe 14 angeordnet An den Luftauslaß 7 ist eine Saugluftpumpe 17 angeschlossen, deren Ausgang 18 ins Freie führt An den Lufteinlaß 6 des Gefäßes 1 ist ein endseitig offenes Rohr 19 angeschlossen, durch welches hindurch die zu prüfende Luft angesaugt wird.

Die beiden Silberdrähte 2 sind elektrisch mit einem elektronischen Wechselstrom-Meßkreis 20 verbunden, an welchen ein Meßinstrument 21 und gegebenenfalls eine Warneinrichtung angeschlossen ist.

Im Betrieb stellt sich in dem Behälter 9 ein von der Höhe 4 des Überlaufs 8 bestimmter Wasserspiegel ein, welcher einen entsprechenden Druck am Auslaß 10 des Behälters 9 zur Folge hat, so daß durch die Kapillare 11 hindurch eine pro Zeiteinheit konstante Wassermenge gefördert wird, sofern von der Pumpe 14 der Wasserspiegel in dem Behälter 9 aufrechterhalten bleibu Die Pumpe 14 fördert mehr Wasser, als durch die ^r> Kapillare 11 abtropfen kann, das überschüssige Wasser fließt durch den Oberlauf 8 direkt in den Auffangbehälter 12 ab. Das aus dem Einlaß 4 in die Kammer tropfende Wasser tropft auf die Elektrodenanordnung und wird von deren Baumwollkissen aufgenommen. Die

in Luftpumpe 17 fördert eine pro Zeiteinheit konstante Luftmenge durch das Rohr 19 und das Gefäß 1 hindurch. Es stellt sich zwischen den Elektroden 2 ein vom Säuregehalt der angesaugten Luft bestimmter Leitwert ein, der von dem elektronischen Meßkreis 20 ausgewer-

i". tet und vom Meßinstrument 21 angezeigt wird.

Ein besonderer Vorteil der Elektrodenanordnung ist, daß diese relativ einfach und dabei sehr maßgenau als separate Einheit hergestellt werden kann, da hierzu lediglich beispielsweise zwei baumwollisolierte Drähte

2i> zusammen mit Baumwolle umwickelt zu werden brauchen, was bei gegebenen Garnstärken vorgegebene Abmessungen relativ einfach einhalten läßt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Vorrichtung zum Messen des Elektrolytgehaltes von Luft mit

   a) einem als Meßkammer dienenden geschlossenen Gefäß mit einer Lufteinlaß- und einer Luftauslaßöffnung,

   b) einer Einrichtung zur Durchleitung des zu untersuchenden Gases durch das Gefäß mit konstanter Strömungsgeschwindigkeit,

   c) einem Tropfeneinlaß am oberen Ende des Gefäßes zum Zuführen einer Flüssigkeit mit konstanter Tropf rate,

   d) einem Leitfähigkeitssensor, der aus zwei unter dem Tropfeneinlaß angeordneten und von den Tropfen beaufschlagten Elektroden besteht,

   e) einem Leitfähigkeits-Meßkreis, an dem die Elektroden angeschlossen sind, und

   f) einer Abflußöffnung am unteren Ende des Gefäßes für die vom Sensor abtropfende Flüssigkeit,

   dadurch gekennzeichnet, daß

   g) die Elektroden (2) stabförmig ausgebildet und lotrecht verlaufend in dem Gefäß (1) angeordnet sind,

   h) die Elektroden (2) mit einem saugfähigen Kissen (3) ausgestattet sind, welches aus jeweils einer eigenen Textilisolation für jede Elektrode sowie einem um beide Elektroden gemeinsam gewickelten Textilfaden besteht, und

   i) das zu untersuchende Gas im Gegenstrom zu den fallenden Tropfen am Leitfähigkeitssensor (2,3) vorbeigeführt ist.