DE2805088C2

DE2805088C2 - Measuring electrode for measuring ions in solutions

Info

Publication number: DE2805088C2
Application number: DE19782805088
Authority: DE
Inventors: Werner Dr. Uitikon Ingold
Original assignee: PROTON AG ZUG CH
Current assignee: PROTON AG ZUG CH
Priority date: 1977-11-01
Filing date: 1978-02-07
Publication date: 1986-09-04
Also published as: FR2407469A1; DE2805088A1; CH620298A5; FR2407469B1

Description

ίο Die Erfindung betrifft eine Meßelektrode zur Messung von Ionen in Lösungen nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.The invention relates to a measuring electrode for measurement of ions in solutions according to the preamble of claim 1.

Eine Meßelektrode der eingangs genannten Art ist beispielsweise aus der CH-PS 4 91 382 bekannt Diese Meßelektrode weist ein Innenrohr auf, das nach oben u.id unten offen und durch eine querliegende Trennwand unterteilt ist wobei der Leiter abdichtend durch die Trennwand geführt und im oberen Raum des Innenrohres zu einem Wendel geformt ist der mit einem Stift eines Elektrodenkopfes in leitender Verbindung steht Über das Innenrohr ist eine Metallhülse gestülpt die sich nach unten an einem Wulst des Innenrohres abstützt Ein Außenrohr ist über die metallische Hülse geschoben und trägt am oberen Ende den aufgeschraubten Elektrodenkopf. Ein Elektrodenfuß ist mit dem Außenrohr verschraubt wobei sich das Innenrohr an einer unteren Dichtung im Elektrodenfuß dichtend abstützt Durch Festschrauben des Elektrodenkopfes wird das Innenrohr über die Metallhülse an der Dichtung im Elektrodenfuß zur Anlage gebrachtA measuring electrode of the type mentioned is known for example from CH-PS 4 91 382 This The measuring electrode has an inner tube that is open at the top and bottom and through a transverse partition is divided with the conductor sealingly guided through the partition and in the upper space of the inner tube is shaped into a helix which is in conductive connection with a pin of an electrode head A metal sleeve is slipped over the inner tube and is supported downwards on a bead of the inner tube An outer tube is pushed over the metallic sleeve and carries the screwed on at the upper end Electrode head. An electrode base is screwed to the outer tube, with the inner tube Supported sealingly on a lower seal in the electrode base By screwing the electrode head tight the inner tube is attached to the seal over the metal sleeve brought to rest in the electrode base

Diese bekannte Msßelektrode besitzt einen komplizierten Aufbau und ist dadurch kostspielig, störanfällig und umständlich zu handhaben. So ist beispielsweise das Innenrohr durch die innenliegende Trennwand ein teurer Bauteil, und der wendeiförmige Leiterteil kann bei ungeschickter Montage oder Verformung zu Kontaktstörungen mit dem Stift des Elektrodenkopfes führen. Beim Auswechseln des am Elektrodenfuß angebrachten ionenselektiven Organs muß der Elektrodenfuß vom Außenrohr abgeschraubt werden, wodurch auch der Halt zwischen Innenrohr, Metallhülse und Außenrohr verloren geht Überdies liegt der Raum zwischen dem Innenrohr, der Metallhülse und dem Außenrohr frei, so daß die Referenzlösung mit großeir Sorgfalt ausgewechseit werden muß, damit nicht Teile von dieser in den Raum zwischen dem Innenrohr und der Metallhülse gelangen, was zu Störungen der Meßelektrode führen kann. Der Zusammenbau der Meßelektrode ist umständlich und muß mit großer Sorgfalt durchgeführtThis known measuring electrode has a complicated structure and is therefore expensive and prone to failure and awkward to use. For example, the inner tube is more expensive due to the internal partition Component, and the helical part of the conductor can cause contact problems if the assembly is unskillful or deformed guide with the pin of the electrode head. When replacing the attached to the electrode base ion-selective organ, the electrode base must be unscrewed from the outer tube, whereby the Hold between the inner tube, metal sleeve and outer tube is lost. In addition, the space between the Inner tube, the metal sleeve and the outer tube free, so that the reference solution is exchanged with great care must be so that parts of this do not get into the space between the inner tube and the metal sleeve, which can lead to faults in the measuring electrode. The assembly of the measuring electrode is cumbersome and must be done with great care

so werden, da ein unrichtiges Verspannen des Innenrohres gegenüber dem Außenrohr mittels des aufschraubbaren Elektrodenkopfes zu Undichtigheiten führen kann, welche zu Fehlfunktionen der Meßelektrode Anlaß geben. Weiterhin ist in der DE-OS 25 19 125 eine selektive halogenid- oder sulfidempfindliche Elektrode zur Bestimmung der Halogenidionen- und Sulfidionenkonzentration und Aktivität in Lösungen beschrieben, bei der ein Fühler aus einem festen Block besteht, welcher mittels einer elastischen Schicht in einen hohlen Elektrodenkörper aus einer Außenschicht und einer Innenschicht eingesetzt ist.so, there is an incorrect bracing of the inner tube relative to the outer tube by means of the screw-on Electrode head can lead to leaks, which lead to malfunctions of the measuring electrode. Furthermore, in DE-OS 25 19 125 a selective halide- or sulfide-sensitive electrode for determination the halide ion and sulfide ion concentration and activity in solutions described in which A sensor consists of a solid block which is inserted into a hollow electrode body by means of an elastic layer is used from an outer layer and an inner layer.

Schließlich ist aus der DE-OS 25 58 947 eine Mehrschichtmeßelektrode bekannt, bei der eine Isolatorschicht durch mindestens eine däffusionsdicht geschlossene Metallschicht versiegelt ist, wobei ggf. diese Schichten noch weitere Zwischenschichten aufweisen können. Das Auftragen der Metallschicht erfolgt dabei durch Sputtern.Finally, from DE-OS 25 58 947 a multilayer measuring electrode known, in which an insulator layer is closed by at least one vapor-tight Metal layer is sealed, these layers optionally having further intermediate layers can. The metal layer is applied by sputtering.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Meßelektrode der eingangs genannten Art so zu verbessern, daß diese bei vereinfachtem Aufbau ein leicht durchzuführendes Auswechseln der Referenzlösung und des ionenselektiven Organs erlaubt und sich so durch einfache Handhabung und große Betriebssicherheit auszeichnetIt is the object of the invention to improve a measuring electrode of the type mentioned so that this at simplified structure, an easy-to-use exchange of the reference solution and the ion-selective one Organs and is characterized by simple handling and high operational reliability

Diese Aufgabe wird bei einer Meßelektrode nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 erfindungsgemäß durch die in dessen Kennzeichen enthaltenen Merkmale gelobt.This object is achieved according to the invention with a measuring electrode according to the preamble of claim 1 praised by the features contained in its identification.

Dadurch, daß der Elektrodenfuß direkt mit dem Innenrohr abdichtend verbunden ist, bilden das Innenrohr und der Elektrodenfuß allein ein geschlossenes Gebilde. Insbesondere entfällt ein Verspannen des Elektrodenfußes über das Außenrohr, den Elektrodenkopf, die metallische Abschirmung und das Innenrohr. Die metallische Abschirmung, das Außenrohr laid der Elektrodenkopf können damit unabhängig von der Befestigung des Elektrodenfußes gestaltet werden. So ist es möglich, das Innenrohr, die metallische Abschirmung, das Außenrohr und den Elektrodenkopf fest miteinander zu verbinden und den Leiter direkt bis in den Elektrodenkopf zu führen. Dies gestattet nicht nur einen besonders einfachen Aufbau der Meßelektrode, sondern erhöht auch die Betriebssicherheit, da Kontaktstellen im Leiter entfallen. Weiterhin ist es möglich, das Innenrohr, die metallische Abschirmung und das Außenrohr im Bereich des Elektrodenfußes abdichtend miteinander zu verbinden, so daß keine Gefahr mehr besteht, daß Referenzlösung zwischen dem Innenrohr und dem AuBenrchr an die metallische Abschirmung gelangt Damit wird das Auswechseln der Referenzlösung und des ionenselektiven Organs wesentlich vereinfacht und betriebssicher, da der Elektrodenfuß lediglich vom Innenrohr abgenommen und wieder aufgesetzt werden muß. Weitere Teile der Meßelektrode sind dabei nicht zu handhaben.Because the electrode base is directly connected to the inner tube Is sealingly connected, the inner tube and the electrode base alone form a closed structure. In particular, there is no tensioning of the electrode base via the outer tube, the electrode head, the metallic one Shield and the inner tube. The metallic shield, the outer tube laid the electrode head can thus be designed independently of the fastening of the electrode base. So it is possible that To connect the inner tube, the metallic shield, the outer tube and the electrode head firmly to one another and to lead the conductor directly into the electrode head. This not only allows a particularly simple construction of the measuring electrode, but also increases operational reliability, since there are no contact points in the conductor. It is also possible to use the inner tube, the metallic To connect the shielding and the outer tube to one another in a sealing manner in the area of the electrode base, see above that there is no longer any risk of the reference solution getting between the inner tube and the outer tube metallic shielding arrives. This makes changing the reference solution and the ion-selective one Organ is significantly simplified and operationally reliable, since the electrode base has only been removed from the inner tube and must be put back on. There are no other parts of the measuring electrode to handle.

Eine besonders vorteilhafte Ausführung ergibt sich, wenn das Innenrohr am unteren Ende abdichtend und fest mit dem Außenrohr verschweißt ist Hierzu enthält das Innenrohr zweckmäßigerweise am unteren Ende einen radial vorstehenden Flansch, auf dem die untere Stirnseite des Außenrohres aufsteht Das Innenrohr und das Außenrohr können aus Glas bestehen, vorzugsweise sind sie jedoch aus Kunststoff gefertigtA particularly advantageous embodiment is obtained when the inner tube is sealing and at the lower end is firmly welded to the outer tube. For this purpose, the inner tube expediently contains one at the lower end radially protruding flange on which the lower end face of the outer tube rests. The inner tube and the outer tube can be made of glass, but they are preferably made of plastic

Die Abschirmung kann eine Metallhülse sein, vorzugsweise besteht sie jedoch aus einem Metallüberzug des Innenrohres, der beispielsweise durch Aufdampfen hergestellt sein kann.The shield can be a metal sleeve, but preferably it consists of a metal coating of the inner tube, which can be produced, for example, by vapor deposition.

Der Elektrodenfuß ist kappenartig ausgebildet und übergreift einen entsprechenden Teil des Innenrohres oder ist in das Innenrohr eingesetzt. Dabei kann die Verbindung zwischen dem Elektrodenfuß und dem Innenrohr bajonettartig gestaltet sein. Vorteilhafterweise ist auch der Elektrodenfuß mit dem Innenrohr verschraubt. The electrode base is designed like a cap and overlaps a corresponding part of the inner tube or is inserted into the inner tube. The connection between the electrode base and the inner tube can thereby be designed like a bayonet. The electrode base is advantageously also screwed to the inner tube.

Das ionenselektive Organ ist beispielsweise in einer abgestuften Durchgangsöffnung im Elektrodenfuß eingesetzt und abgedichtet. Dabei kann sich das ionenselektive Organ an dem Absatz der Durchgangsöffnung abstützen. Ein zweckmäßigerweise in der Wandung der Durchgangsöffnung angeordneter Dichtungsring dient einerseits zur Befestigung des ionenselektiven Organs und andererseits zur Abdichtung.The ion-selective organ is inserted, for example, in a stepped through opening in the electrode base and sealed. The ion-selective organ can be located on the shoulder of the passage opening prop up. A sealing ring expediently arranged in the wall of the through opening is used on the one hand for fastening the ion-selective organ and on the other hand for sealing.

Obwohl das Innenrohr am oberen Ende eine angeformte, als Durchführung für den Leiter dienende Wand aufweisen kann, ist 2S einfacher, am oberen Ende einen als Durchführung für den Leiter dienenden Pfropfen anzuordnen, der vorzugsweise aus Silikonkautschuk besteht Ein solcher Pfropfen weist beispielsweise einen den Innenquerschnitt des Innenrohres ausfüllenden Unterteil und einen verjüngten Oberteil auf. wobei der Raum zwischen dem verjüngten Oberteil und dem Innenrohr mit einer Klebmasse, vorzugsweise einer Silikon-Klebemasse, ausgefüllt ist Dies ermöglicht eine besonders einfache Herstellung und einen einfachen Abschluß des Innenrohres und der Durchführung des Leiters. Although the inner tube at the upper end is a molded wall that serves as a passage for the conductor can have, 2S is easier, at the upper end one to be arranged as a passage for the conductor serving plug, which is preferably made of silicone rubber Such a plug has, for example, a lower part that fills the inner cross-section of the inner tube and a tapered top. wherein the space between the tapered top and the inner tube is filled with an adhesive, preferably a silicone adhesive. This particularly enables a simple manufacture and a simple termination of the inner tube and the implementation of the conductor.

ίο Der Elektrodenkopf ist kappenartig ausgebildet und mit dem Außenrohr fest verbunden, vorzugsweise verklebt Dabei weist der Elektrodenkopf zweckmäßigerweise eine das Außenrohr übergreifende Metallkappe auf, die mit der metallischen Abschirmung in leitender Verbindung steht Hierzu ist die metallische Abschirmung am oberen Ende des Innenrohres über dessen Stirnseite geführtίο The electrode head is designed like a cap and firmly connected to the outer tube, preferably glued. The electrode head expediently has a metal cap overlapping the outer tube, which is conductive with the metallic shield This is connected to the metallic shield at the upper end of the inner tube over it Front side out

Der Elektrodenkopf kann direkt mit einer Ableitung verbunden oder als Teil einer Kupplung ausgebildet sein. Vorteilhaft ist die Ausbildung des Elektrodenkopfes als Stecker einer KoaxialkuppluT-;j.The electrode head can be connected directly to a lead connected or designed as part of a coupling. The design of the electrode head is advantageous as a connector of a coaxial coupling; j.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispie! der erfindur.gsgemäßen Meßelektrode ist anhand der Zeichnung näher beschrieben, in der die Meßelektrode im Längsschnitt gezeigt ist.A preferred execution example! of the invention Measuring electrode is described in more detail with reference to the drawing, in which the measuring electrode in longitudinal section is shown.

Die dargestellte Meßelektrode zur Messung von Ionen in Lösungen weist ein Innenrohr 1 zur Aufnahme einer Referenzlösung und eines elektrischen Leiters 2 auf. Das Innenrohr 1 ist auf der Außenseite mit einer aufgedampften metallischen Abschirmung 3 versehen und von einem dicht anliegenden Außenrohr 4 umgeben. Das untere Ende des Innenrohres 1 ist durch einen eingeschraubten Elektrodenfuß 5 abgeschlossen, der ein ionenselektives Organ 6 enthält Am oberen Ende der Meßelektrode ist ein Elektrodenkopf 7 angeordnet.The illustrated measuring electrode for measuring ions in solutions has an inner tube 1 for receiving it a reference solution and an electrical conductor 2. The inner tube 1 is on the outside with a Vapor-deposited metallic shield 3 and surrounded by a tightly fitting outer tube 4. The lower end of the inner tube 1 is closed by a screwed-in electrode foot 5, which is a ion-selective organ 6 contains an electrode head 7 is arranged at the upper end of the measuring electrode.

Das vorzugsweise aus Kunststoff bestehende Innenrohr 1 weist an seinem unteren Ende einen radial vorstehenden Flansch 8 auf, auf dem sich die untere Stirnseite des vorzugsweise ebenfalls aus Kunststoff bestehenden Außenrohres 4 abstützt. An einer Stoßstelle 9 sind das Innenrohr 1 und das Außenrohr 4 fest miteinander verbunden, vorzugsweise miteinander verschweißt, so daß das Innenrohr 1 und das Außenrohr 4 eine Einheit bilden. The inner tube, which is preferably made of plastic 1 has at its lower end a radially protruding flange 8 on which the lower end face the outer tube 4, which is preferably also made of plastic, is supported. These are at a joint 9 Inner tube 1 and outer tube 4 firmly connected to one another, preferably welded to one another, so that the inner tube 1 and the outer tube 4 form a unit.

Das Innenrohr 1 enthält am unteren Endabschnitt ein Innengewinde 10, in das der mit einem Außengewinde 11 versehene Elektrodenfuß 5 eingeschraubt ist Der Elektrodenfuß 5 besitzt einen Absatz 12, auf dem ein Dichtring 13 angeordnet ist, der gegen die untere Stirnseite des Innenrohres 1 abdichtend anliegt.The inner tube 1 contains at the lower end portion an internal thread 10 into which the with an external thread 11 provided electrode base 5 is screwed in. The electrode base 5 has a shoulder 12 on which a Sealing ring 13 is arranged, which rests against the lower end face of the inner tube 1 in a sealing manner.

Der Elektrodenfuß 5 besitzt eine Durchgangsöffnung 14, die über eine Stufe 15 in einen erweiterten Teil 16 übergeht, in dem das ionenselektive Organ 6 eingesetzt ist. Ι'Ά erweiterten Teil 16 ist in einer Ringnut 17 ein Dichtungsring 18 eingelegt, der einerseits zur Halterung des ionenselektivvii Organs 6 und andererseits zur Abdichtung desselben dient.The electrode base 5 has a through opening 14 which merges via a step 15 into an enlarged part 16 in which the ion-selective organ 6 is inserted. Ι'Ά enlarged part 16, a sealing ring 18 is inserted in an annular groove 17, which serves on the one hand to hold the ionenselektivvii organ 6 and on the other hand to seal it.

Das obere Ende des Innenrohres 1 ist mittels eines Pfropfens 19 aus Silikonkautschuk abgedichtet. Diesel-Pfropfen 19 besitzt einen den Innenquerschnitt des Innenrohres 1 ausfüllenden Unterteil 20 und einen verjüngten Oberteil 21, wobei der Raum zwischen dem verjüngten Oberteil 21 und dem Innenrohr 1 mit einer Klebmasse 22, vorzugsweise einer Silikon-Klebemasse, ausgefüllt ist. Der Pfropfen 19 dient zum Abschluß des Innenraumes des Innenrohres 1 und zur Durchführung des Leiters 2.The upper end of the inner tube 1 is sealed by means of a plug 19 made of silicone rubber. Diesel stopper 19 has a lower part 20 which fills the inner cross-section of the inner tube 1 and a tapered one Upper part 21, the space between the tapered upper part 21 and the inner tube 1 with a Adhesive 22, preferably a silicone adhesive, is filled. The plug 19 serves to complete the Interior of the inner tube 1 and for the implementation of the conductor 2.

Den oberen Abschluß der Meßelektrode bildet derThe upper end of the measuring electrode is formed by the

Elektrodeiikopf 7, der vorzugsweise als Stecker einer Koaxialkupplung ausgebildet ist. Der Elektrodenkopf 7 enthält eine das Außenrohr 4 übergreifende Metallkappe 23, die mit dem Außenrohr 4 fest verbunden, vorzugsweise verklebt ist. Diese Metallkappe 23 steht in elektrischer Verbindung mit der Abschirmung 3. Hierzu ist diese Abschirmung 3 über die obere Stirnseite des Innenrohrcs 1 geführt, an der die Metallkappe 23 anliegt Die Metallkappe 23 ist von einer äußeren Isolierhülse 24 umgeben. Die Metallkappe 23 weist einen obe- ren Steckerteil 25 für den Außenleiter der Koaxialkupplung auf. Der Steckerteil 25 enthält eine Ausnehmung 26, in der eine Isolierhülse 27 eingesetzt ist, die den durch eine öffnung 28 der Metallkappe 23 geführten Oberteil 21 des Pfropfens 19 aufnimmt. Ferner ist in die Isolierhülsc 27 ein Steckerteil 29 für den Innenleiter der Koaxialkupplung eingesetzt. Der Leiter 2 der Meßelektrode ist in diesen Steckerteil 29 geführt und mit diesem leitend verbunden.Electrode head 7, which is preferably a plug Coaxial coupling is formed. The electrode head 7 contains a metal cap 23 which extends over the outer tube 4 and which is firmly connected, preferably glued, to the outer tube 4. This metal cap 23 is in electrical connection with the shield 3. For this purpose, this shield 3 is on the upper face of the Inner tube c 1, on which the metal cap 23 rests. The metal cap 23 is surrounded by an outer insulating sleeve 24. The metal cap 23 has an upper Ren plug part 25 for the outer conductor of the coaxial coupling. The plug part 25 contains a recess 26, in which an insulating sleeve 27 is inserted, which is guided through an opening 28 of the metal cap 23 Upper part 21 of the plug 19 receives. Furthermore, a plug part 29 for the inner conductor of the is in the Isolierhülsc 27 Coaxial coupling used. The conductor 2 of the measuring electrode is guided into this plug part 29 and with this conductively connected.

Die dargesteiite rvießeiektrode zeichnet sich durch einen außerordentlich einfachen Aufbau aus und läßt sich dementsprechend wirtschaftlich herstellen. Ferner ist sie einfach zu handhaben, da zum Auswechseln des ionenselektiven Organs 6 bzw. der Referenzlösung lediglich der Elektrodenfuß 5 abgeschraubt werden muß. Die Gefahr des Eindringens von Referenzlösung in die Abschirmung ist nicht gegeben. Ferner gewährleistet der bis zum Steckerteil durchgehende Leiter 2 eine stets einwandfreie elektrische Verbindung.The illustrated rvießeiektrode is characterized by an extremely simple structure and can accordingly be produced economically. Further it is easy to handle, since to exchange the ion-selective organ 6 or the reference solution, only the electrode base 5 has to be unscrewed. There is no risk of reference solution penetrating the shielding. Also guaranteed the conductor 2, which goes through to the plug part, always ensures a perfect electrical connection.

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Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

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Claims

Patent claims:

1. Measuring electrode for measuring ions in solutions, with an inner tube (1) for receiving a Reference solution and an electrical conductor (2), the inner tube (1) being covered by a metallic shield (3) and an outer tube (4) is surrounded, furthermore with an interior that closes off at the bottom, an ion-selective organ (6) containing electrode base (5) and with an upper, for Connection of the conductor (3) serving electrode head (7), characterized in that the Inner tube (i) is sealed at the lower end and firmly connected to the outer tube (4) that the electrode head (7) is designed like a cap and is firmly connected to the outer tube (4) and that the electrode base (5) is directly connected to the inner tube (1) in a sealing manner

2. Measuring electrode according to claim 1, characterized in that that the inner tube (1) is welded at the lower end to your outer tube (4)

3. Measuring electrode according to claim 1, characterized in that the inner tube (1) at the lower end has a radially protruding flange (8) on which the lower end face of the outer tube (4) gets up

4. Measuring electrode according to claim 1, characterized in that the shield (3) consists of a, preferably vapor-deposited metal coating of the inner tube (1)

5. Messelek: - ode according to claim 1, characterized that the inner tube (1) and the outer tube (4) are made of plastic.

6. Measuring electrode according to Ar.-sprinh 1, characterized in that that the electrode base (5) is inserted into the inner tube (1)

7. measuring electrode according to claim 6, characterized in that that the electrode base (5) is screwed to the inner tube (1)

8. measuring electrode according to claims, characterized that the electrode base is connected to the inner tube like a bayonet

9. measuring electrode according to claim 1, characterized in that the ion-selective organ (6) in a stepped through opening (14) is inserted and sealed in the electrode base (5).

10. Measuring electrode according to claim 1, characterized in that the inner tube (1) at the upper end by means of a plug (19) which serves as a passage for the conductor and which is preferably made of silicone rubber exists, is sealingly closed

11. Measuring electrode according to claim 10, characterized that the plug (19) has a lower part which fills the inner cross-section of the inner tube (1) (20) and a tapered upper part (21), the space between the tapered The upper part (21) and the inner tube (1) are filled with an adhesive (22), preferably silicone adhesive is.

12. Measuring electrode according to claim I _1, characterized in that the electrode head (7) is glued to the outer tube (4).

13. Measuring electrode according to claim 1, characterized in that the electrode head (7) has a Outer tube (4) has overlapping metal cap (23), which with the, preferably over the end face the inner tube (1) guided, metallic shield

tion (3) is in conductive connection

14. Measuring electrode according to claim 1, characterized in that the electrode head (7) as part (25, 29), preferably a plug of a coaxial coupling