DE29505570U1 - Connection fitting for an electrochemical sensor - Google Patents
Connection fitting for an electrochemical sensorInfo
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Description
Anschlußarmatur für einen elektrochemischen SensorConnection fitting for an electrochemical sensor
Die Erfindung betrifft eine Anschlußarmatur für einen elektrochemischen Sensor.The invention relates to a connection fitting for an electrochemical sensor.
Ein derartiger membranbedeckter elektrochemischer Sensor ist vom gleichen Erfinder und Anmelder unter der Bezeichnung aus der DE OS 44 39 285 bekannt. Der bekannte Sensor dient zum Nachweis von Peressigsäure, Wasserstoffperoxid, Chlordioxid und anderen Stoffen,, Zur Verbesserung der Wirkungsweise des Sensors ist es erforderlich, eine Anschlußarmatur zu schaffen.Such a membrane-covered electrochemical sensor is known from the same inventor and applicant under the name from DE OS 44 39 285. The known sensor is used to detect peracetic acid, hydrogen peroxide, chlorine dioxide and other substances. To improve the effectiveness of the sensor, it is necessary to create a connection fitting.
Daher ist es Aufgabe der Erfindung, eine Anschlußarmatur für einen elektrochemischen Sensor zu schaffen, die die Wirkungsweise des Sensors unterstützt und weiter verbessert. Therefore, the object of the invention is to create a connection fitting for an electrochemical sensor which supports and further improves the functioning of the sensor.
Die Aufgabe der Erfindung wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.The object of the invention is solved by the features of claim 1.
Durch die erfindungsgemäße Anschlußarmatur wird ein Gasraum geschaffen, an den der Sensor 1 angeschlossen ist.The connection fitting according to the invention creates a gas space to which the sensor 1 is connected.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist zwischen dem Gasraum und dem Sensor 1 ein Steigrohr vorgesehen, das in seiner Länge einen Kühlabschnitt und einen Heizungsabschnitt aufweist. Der Kühlabschnitt ist im Anfangsbereich des Steigrohres und der Heizungsbereich im Endbereich des Ste igrohres angeordnet.According to a further development of the invention, a riser pipe is provided between the gas chamber and the sensor 1, which has a cooling section and a heating section along its length. The cooling section is arranged in the beginning area of the riser pipe and the heating area in the end area of the riser pipe.
Durch diese erfinderische Maßnahme wird vermieden, daß sich Feuchtigkeit auf der Membrane des Sensors niederschlägt und dort auskondensiert, was den Meßvorgang verändert. Aufgrund der Erfindung wird eine Kondenswasserbildung auf der Sensormembrane wirkungsvoll vermieden.This inventive measure prevents moisture from settling on the sensor membrane and condensing there, which changes the measuring process. The invention effectively prevents condensation from forming on the sensor membrane.
Hierzu bewirkt die Kühlung des unteren Teiles des Steigrohres, daß die Luftfeuchtigkeit auskondensieren kann. Im oberen Teil des Steigrohres wird die Meßluft erwärmt, so daß die relative Feuchte soweit erniedrigt wird, daß es auf der ebenfalls leicht erwärmten Membrane zu keiner Kondensation mehr kommt.To do this, the cooling of the lower part of the riser tube allows the air humidity to condense out. In the upper part of the riser tube, the measuring air is heated so that the relative humidity is reduced to such an extent that no more condensation occurs on the membrane, which is also slightly heated.
Die Verfahrensschritte, die Meßluft durch das Meßwasser zu führen und im weiteren Strömungsverlauf abschnittsweise zu kühlen und zu erwärmen, bilden für sich erfinderische Verfahrensschritte .The process steps of guiding the measuring air through the measuring water and cooling and heating it in sections as the flow progresses are inventive process steps in themselves.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen:The invention is described in more detail below with reference to the drawing.
Fig. 1 eine Ausführungsform der Erfindung in Schnittdarstellung. Fig. 1 shows an embodiment of the invention in sectional view.
Fig. 1 zeigt einen merabranbedeckten elektrochemischen Sensor 1 mit einer Arbeitselektrode 2, einer Gegenelektrode 3, einer Bezugselektrode 4 und einer mikroporösen Membrane 5, die schematisch dargestellt sind. In der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform schließt an den Sensor 1 ein Steigrohr 6 an, das mit einer im oberen Teil angeordneten Kammer 8 die mikroporöse Membrane 5 einfaßt. Bevorzugt im oberen Teil des Steigrohres 6 ist eine Austrittsöffnung 7 vorgesehen, die mit einem verstellbaren Blendenring 9 abdeckbar ist, um die wirksame Durchtrittsfläche zu verändern. An dem Blendenring 9 greift ein Stellelement 10 an, das in Fig. 1 schematisch dargestellt ist.Fig. 1 shows a membrane-covered electrochemical sensor 1 with a working electrode 2, a counter electrode 3, a reference electrode 4 and a microporous membrane 5, which are shown schematically. In the embodiment shown in Fig. 1, the sensor 1 is connected to a riser tube 6, which surrounds the microporous membrane 5 with a chamber 8 arranged in the upper part. An outlet opening 7 is preferably provided in the upper part of the riser tube 6, which can be covered with an adjustable aperture ring 9 in order to change the effective passage area. An adjusting element 10, which is shown schematically in Fig. 1, engages the aperture ring 9.
Über seine Länge weist das Steigrohr im oberen Teil eine Heizung 11, im mittleren Teil eine thermische Isolierung 12 und im unteren Teil eine Kühlung 13 auf. In anderen Ausführungsformen können weitere Abschnitte eine Heizung 11, eine thermische Isolierung 12 und eine Kühlung 13 vorgesehen sein, die wechselweise aufeinander folgen. Wesentlich ist, daß der obere Teil des Steigrohres 6 im Bereich des Sensors 1 erwärmt wird, während der untere Bereich an der Eintrittsöffnung 15 gekühlt wird. Diese wechselweise Kühl- und Heizmaßnahme über die Länge des Steigrohres 6 dient dazu, die relative Feuchte des Gases soweit zu erniedrigen, das in dem Steigrohr 6 strömt, damit keine Auskondensation an der Membrane 5 des Sensors 1 stattfinden kann. Bevorzugt wird die Membrane 5 miterwärmt. Die thermische Isolierung 12 dient dazu, die einzelnen Abschnittsbereiche zwischen Kühlung 13 und Heizung 11 wärmetechnisch voneinander zu trennen.Over its length, the riser pipe has a heater 11 in the upper part, thermal insulation 12 in the middle part and cooling 13 in the lower part. In other embodiments, further sections can be provided with a heater 11, thermal insulation 12 and cooling 13, which follow one another alternately. It is essential that the upper part of the riser pipe 6 is heated in the area of the sensor 1, while the lower area is cooled at the inlet opening 15. This alternating cooling and heating measure over the length of the riser pipe 6 serves to reduce the relative humidity of the gas flowing in the riser pipe 6 so that no condensation can take place on the membrane 5 of the sensor 1. The membrane 5 is preferably heated as well. The thermal insulation 12 serves to thermally separate the individual sections between the cooling 13 and the heater 11 from one another.
In anderen Ausführungsformen muß das Steigrohr 6 nicht senkrecht zu einem Boden (nicht dargestellt) stehen, sondern kann beispielsweise auch waagrecht oder spiralförmig laufen.In other embodiments, the riser pipe 6 does not have to be perpendicular to a floor (not shown), but can also run horizontally or spirally, for example.
Innerhalb des Steigrohres 6 kann ein Element vorgesehen sein, das den Strömungsquerschnitt verändert und hierbei kann es sich beispielsweise um eine verstellbare Drosselklappe 14 handeln. Ebenso muß das Steigrohr 6 keinen einheitlichen Durchmesser aufweisen und kann sich beispielsweise in Richtung auf den Sensor 1 vergrößern, um die Strömungsgeschwindigkeit zu verringern. Dies wird in Fig. 1 beispielsweise durch die Kammer 7 angedeutet, die bewirkt, daß bei niedrigeren Strömungsgeschwindigkeiten die Verweildauer in dem Bereich der Membrane 5 vergrößert wird. Die Strömungsgeschwindigkeit kann folglich mittels der Drosselklappe 14 bzw. dem Blendenring 9 variiert werden.An element can be provided within the riser pipe 6 which changes the flow cross-section and this can be, for example, an adjustable throttle valve 14. Likewise, the riser pipe 6 does not have to have a uniform diameter and can, for example, increase in size in the direction of the sensor 1 in order to reduce the flow speed. This is indicated in Fig. 1, for example, by the chamber 7, which has the effect that the residence time in the area of the membrane 5 is increased at lower flow speeds. The flow speed can therefore be varied by means of the throttle valve 14 or the aperture ring 9.
In der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform besteht die Anschlußarmatur für den elektrochemischen Sensor 1 aus dem Steigrohr 6 und einem Sammelbehälter 18, der das zu untersuchende Meßwasser (27) aufnimmt. Je nach der Art des zu untersuchenden und nachzuweisenden Stoffes, wie beispielsweise Peressigsäure, Wasserstoffperoxid, Chlordioxid, usw. ist wesentlich, daß die Anschlußarmatur auch ohne das Steigrohr 6 betreibbar ist. Das heißt, der elektrochemische Sensor 1 wird in anderen Anwendungsfällen und bei Bedarf auch ohne Steigrohr 6 an dem Sammelbehälter 18 angeordnet, der in diesem Fall die Anschlußarmatur allein bildet.In the embodiment shown in Fig. 1, the connection fitting for the electrochemical sensor 1 consists of the riser pipe 6 and a collecting container 18, which holds the measuring water (27) to be examined. Depending on the type of substance to be examined and detected, such as peracetic acid, hydrogen peroxide, chlorine dioxide, etc., it is essential that the connection fitting can also be operated without the riser pipe 6. This means that in other applications and if necessary, the electrochemical sensor 1 is also arranged without the riser pipe 6 on the collecting container 18, which in this case forms the connection fitting alone.
Dem Sammelbehälter 18 wird bodenseitig das zu messende Wasser über einen Meßwasserzulauf 34 zugeführt. Das Meßwasser 27 steigt in dem Sammelbehälter 18, der über einen trichterförmigen Ansatz 33 nach oben erweitert ist, bis auf ein Meßwasserniveau 28, das durch ein Meßwasserabflußrohr 24 bestimmt wird. Gleichzeitig wird bodenseitig über einen Lufteinlaß 35 und eine Fritte 36 Luft in das zu untersuchende Meßwasser 27 eingebracht. An dem Sammelbehälter 18 ist oberhalb des Wasserniveaus 28 bzw. dem Abflußrohr 24The water to be measured is fed to the bottom of the collecting tank 18 via a measuring water inlet 34. The measuring water 27 rises in the collecting tank 18, which is expanded upwards via a funnel-shaped extension 33, to a measuring water level 28, which is determined by a measuring water outlet pipe 24. At the same time, air is introduced into the measuring water 27 to be examined via an air inlet 35 and a frit 36. On the collecting tank 18 above the water level 28 or the outlet pipe 24
ein Entlüftungsrohr 22 ausgebildet. Extern können das Abflußrohr 24 und das Entlüftungsrohr 22 über ein Verbindungsrohr 26 miteinander verbunden sein. Das überschüssige Meßwasser fließt über eine Austrittsöffnung 25 ab, während die überschüssige Luft nach der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform gleichzeitig über die Austrittsöffnung 25 und das Entlüftungsrohr 22 zu der Austrittsöffnung 23 strömen kann.a vent pipe 22 is formed. Externally, the drain pipe 24 and the vent pipe 22 can be connected to one another via a connecting pipe 26. The excess measuring water flows out via an outlet opening 25, while the excess air can flow simultaneously via the outlet opening 25 and the vent pipe 22 to the outlet opening 23 according to the embodiment shown in Fig. 1.
Innerhalb des Sammelbehälters 18 und dem aufgespannten Gasraum 37 ist ein Sammelrohr 17 vorgesehen, das mit seinem bodenseitigen und offenen Ende in das Meßwasser 27 eintaucht. Im Bereich des Wasserniveaus 28 weist das Sammelrohr 17 eine Aussparung 31 auf, die bevorzugt eine dreieckförmige Gestalt besitzt. Die dreieckförmige Aussparung 31 ist auf den oberen Teil des Sammelbehälters 18 gerichtet.A collecting pipe 17 is provided within the collecting container 18 and the spanned gas space 37, which is immersed in the measuring water 27 with its bottom-side and open end. In the area of the water level 28, the collecting pipe 17 has a recess 31, which preferably has a triangular shape. The triangular recess 31 is directed towards the upper part of the collecting container 18.
Das Sammelrohr 17 unterteilt folglich den Gasraum 37 in einen weiteren Gasraum 38, in den das untere und kalte Ende des Steigrohres 6 mündet. Bei Nichtbenutzung des Steigrohres 6 ist der Sensor 1 an einer Kappe 16 angeordnet.The collecting pipe 17 therefore divides the gas space 37 into a further gas space 38, into which the lower and cold end of the riser pipe 6 opens. When the riser pipe 6 is not in use, the sensor 1 is arranged on a cap 16.
Innerhalb des Sammelrohres 17 ist im oberen Bereich eine Spritzwasserblende 20 vorgesehen, die mittels Streben 21 vor der Exntrittsöffnung 15 gehalten wird. Die Spritzwasserblende 20 dient dazu, als Prallplatte zu wirken und den Eintritt von hochgeworfenen Wassertröpfchen in das Steigrohr 6 zu vermeiden. Wird das Steigrohr 6 nicht verwendet, schützt die Blende 20 gleichermaßen die Membrane 5 des Sensors 1. Die Blende 20 kann die unterschiedlichsten Formen aufweisen und auswechselbar gelagert sein.A splash guard 20 is provided in the upper area of the collecting pipe 17, which is held in front of the outlet opening 15 by means of struts 21. The splash guard 20 serves to act as a baffle plate and to prevent the entry of thrown-up water droplets into the riser pipe 6. If the riser pipe 6 is not used, the guard 20 also protects the membrane 5 of the sensor 1. The guard 20 can have a wide variety of shapes and can be mounted so that it can be replaced.
Nach der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform ist die Kappe 16 um die Symmetrieachse drehbar gelagert und läßt sich mittels eines Stellelementes 19 fixieren. Dichtungen zwischen dem Steigrohr 6 und der drehbar gelagerten Kappe 16,According to the embodiment shown in Fig. 1, the cap 16 is mounted so that it can rotate around the axis of symmetry and can be fixed by means of an adjusting element 19. Seals between the riser pipe 6 and the rotatably mounted cap 16,
wie Dichtungen zwischen dem Sammelbehälter 18 und der Kappesuch as seals between the collecting container 18 and the cap
16 sind nicht dargestellt. Im unteren Bereich ist ein Blendenrohr 30 vorgesehen, das feststeht und mittels Streben 29 das Sammelrohr 17 umgreifend an dem Sammelbehälter 18 gelagert ist. Das Blendenrohr 30 weist bevorzugt gleichfalls eine dreieckförmige Aussparung 32 auf. Das Blendenrohr 30 umgreift das Sammelrohr 17 in einem so engen Kontakt, daß ausweichende Luft durch die sich überlagernden Aussparungen 31 und 32 entströmen kann. Durch Drehung des Sammelrohres16 are not shown. In the lower area, a baffle tube 30 is provided, which is fixed and is mounted on the collecting container 18 by means of struts 29, enclosing the collecting tube 17. The baffle tube 30 preferably also has a triangular recess 32. The baffle tube 30 encloses the collecting tube 17 in such close contact that escaping air can flow out through the overlapping recesses 31 and 32. By rotating the collecting tube
17 bzw. der Kappe 16 wird die wirksame Durchtrittsfläche im Bereich des Meßwasserniveaus 28 variierbar gestaltet.17 or the cap 16, the effective passage area in the region of the measuring water level 28 is made variable.
Bei Verringerung der wirksamen Durchtrittsfläche an der Austrittsöffnung 7 entsteht in dem Steigrohr 6 und in dem Gasraum 38 ein gewisser Überdruck, der das Meßwasserniveau 28 zeitweise etwas absenkt. Überschüssige angesammelte Luft kann so durch die Aussparungen 31, 32 hindurch aus dem Gasraum 38 in den äußeren Gasraum 37 gelangen und über die Rohre 22, 24 entströmen. Jedoch der Hauptgasmeßstrom führt von dem Gasraum 38 durch das Steigrohr 6 hindurch zu der Kammer 8 und der Membrane 5. Dort entweicht die überschüssige Luft weiter über die Austrittsöffnung 7.When the effective passage area at the outlet opening 7 is reduced, a certain excess pressure is created in the riser pipe 6 and in the gas chamber 38, which temporarily lowers the measuring water level 28 somewhat. Excess air that has accumulated can thus pass through the recesses 31, 32 from the gas chamber 38 into the outer gas chamber 37 and flow out via the pipes 22, 24. However, the main gas measuring flow leads from the gas chamber 38 through the riser pipe 6 to the chamber 8 and the membrane 5. There the excess air escapes further via the outlet opening 7.
Aufgrund der gezeigten Ausführungsform füllt sich der Sammelbehälter 18 bis zum Meßwasserablaufrohr 24 mit Meßwasser 27 auf. Die durch die Fritte 36 eingeblasene Luft perlt nach oben und sammelt sich in dem Sammelrohr 17 bzw. dem Gasraum 38. Während die Luft durch das Meßwasser 27 strömt, reichert sie sich mit dem nachzuweisenden Stoff an. Jedoch nimmt sie auch Feuchtigkeit auf. Diese Feuchtigkeit kann auf der Membrane 5 des Sensors 1 kondensieren und den Meßvorgang verfälschen.Due to the embodiment shown, the collection container 18 is filled with measuring water 27 up to the measuring water outlet pipe 24. The air blown in through the frit 36 bubbles upwards and collects in the collection pipe 17 or the gas chamber 38. As the air flows through the measuring water 27, it becomes enriched with the substance to be detected. However, it also absorbs moisture. This moisture can condense on the membrane 5 of the sensor 1 and falsify the measuring process.
Um diesen Meßfehler zu vermeiden, wird der untere Teil des Steigrohres 6 gekühlt. Dadurch kann die überhöhte Luft-To avoid this measurement error, the lower part of the riser tube 6 is cooled. This allows the excessive air
feuchtigkeit aus dem zu messenden Gasstrom auskondensieren. Aufgrund der gezeigten Anordnung tropft das auskondensierte Kondenswasser in das Meßwasser 27 zurück. Im oberen Teil des Steigrohres 6 wird die Meßluft erwärmt, so daß die relative Feuchte so erniedrigt wird, daß es auf der ebenfalls leicht erwärmten Membrane 5 zu keiner Kondensation mehr kommt. Die Meßluft entweicht anschließend seitlich durch die Austrittsöffnung 7 ins Freie. Hierbei wirkt die Austrittsöffnung 7 als Durchlaßbegrenzung, d.h. über die Fritte 36 wird mehr Luft eingeblasen als durch die Austrittsöffnung 7 entweichen kann. Der überschüssige Luftstrom wird über die Aussparungen 31, 32 in den äußeren Gasraum 37 und nach außen abgeführt. Durch diese Maßnahme wird ein konstanter Volumenstrom an Meßluft zur Membrane 5 des Sensors 1 hin sichergestellt. Solange die überschüssige Luft entweichen kann, wird eine Unabhängigkeit von der Lufteinblasung erreicht, die in vorteilhafter Weise durch die gezeigten Blenden einjustierbar und steuerbar ist.humidity from the gas flow to be measured. Due to the arrangement shown, the condensed condensate drips back into the measuring water 27. In the upper part of the riser pipe 6, the measuring air is heated so that the relative humidity is reduced so that no more condensation occurs on the membrane 5, which is also slightly heated. The measuring air then escapes to the outside through the outlet opening 7. The outlet opening 7 acts as a passage limiter, i.e. more air is blown in via the frit 36 than can escape through the outlet opening 7. The excess air flow is discharged via the recesses 31, 32 into the outer gas space 37 and to the outside. This measure ensures a constant volume flow of measuring air to the membrane 5 of the sensor 1. As long as the excess air can escape, independence from the air injection is achieved, which can be advantageously adjusted and controlled using the panels shown.
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Claims (15)
daß der Sensor (1) an dem Gasraum (37) angeschlossen ist.that the collecting container (18) has a measuring water outlet (24) which keeps the measuring water (27) in the collecting container (18) at a level (28) to form a gas space (37), and a vent pipe (22) which opens into the gas space (37); and
that the sensor (1) is connected to the gas chamber (37).
Priority Applications (1)
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| DE102005027637A1 (en) * | 2005-06-14 | 2006-12-28 | Rbr-Computertechnik Gmbh | Device for measuring oxygen concentration in gas mixtures, especially exhaust gases, has current-voltage converter to which pulsed control signal is applied when measurement device is switched off |
| DE102013015218A1 (en) * | 2013-09-13 | 2015-03-19 | Hella Kgaa Hueck & Co. | Gas sensor and motor vehicle with a gas sensor |
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1995
- 1995-03-31 DE DE29505570U patent/DE29505570U1/en not_active Expired - Lifetime
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Effective date: 19951102 |
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| R156 | Lapse of ip right after 3 years |
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