DE3118771A1 - Apparatus for electrochemical measurements, particularly pH measurements, having a device for cleaning the measuring electrode and/or recalibrating a measuring cell - Google Patents
Apparatus for electrochemical measurements, particularly pH measurements, having a device for cleaning the measuring electrode and/or recalibrating a measuring cellInfo
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Abstract
Description
Geber für elektrochemische, insbesondere pH-Messungen mitEncoder for electrochemical, especially pH measurements with
automatischer Reinigung und Eichung der Meßkette.automatic cleaning and calibration of the electrode.
Elektrochemische Meßfühler, insbesondere Glaselektroden-Meßketten, bestehend aus Glas- und Bezugselektroden, zur Bestimmung von pH-Werten haben in der Praxis nur begrenzte Standzeiten. Ihre Anzeige ändert sich im Laufe der Zeit aus mehreren Gründen: 1. Verschmutzung durch die Meßlösung 2. Nullpunktsdrift 3. Steilheitsverlust Gegen die Störung 1. hilft manchmal eine kontinuierliche Reinigung, die ohne Unterbrechung der Messung mechanisch oder akustisch angewandt wird. Sie hilft jedoch nicht gegen alle Verschmutzungen, so daß oft eine chemische Reinigung mit Salzsäure oder einem anderen Reinigungsmittel notwendig ist. Dazu müssen die Elektroden aus der Armatur, dem sog.Geber, ausgebaut werden. -Es gibt zwar Spülringe und Spritzdüsen für chemische Reinigungsmittel, die auch innerhalb des mit Meßlösung gefüllten Gebers betätigt werden;aber der Reinigungsmittelverbrauch ist verhältnismäßig hoch und die Wirkung wegen der Verdünnung durch die Meßlösung nur schwach.Electrochemical measuring sensors, especially glass electrode measuring chains, Consisting of glass and reference electrodes, for determining pH values, in only limited service life in practice. Your display will change over time for several reasons: 1. Soiling by the sample solution 2. Zero point drift 3. Loss of steepness Against the disorder 1. Continuous cleaning sometimes helps, which is applied mechanically or acoustically without interrupting the measurement. she does not help against all soiling, so dry cleaning is often necessary with hydrochloric acid or another cleaning agent is necessary. To do this, the Electrodes are removed from the fitting, the so-called transmitter. - There are flushing rings and spray nozzles for chemical cleaning agents, which are also within the measuring solution filled sensor can be operated; but the cleaning agent consumption is proportionate high and the effect only weak because of the dilution by the measuring solution.
Fehler, welche nach kürzerer oder längerer Zeit aus den Gründen 2. oder 3. auftreten, erfordern regelmäßig widerholte Eichungen mit ein bis zwei Eichlösungen und Korrekturen an den entsprechenden Vorrichtungen des Meßzusatzes. Diese Arbeit, die je nach Art der Meßlösung oder der Meßkette im Abstand von einigen Stunden bis Woche durchzuführen ist, erfordert stets einen Ausbau der Meßkette und geschieht zur Zeit immer von Hand.Errors, which after a shorter or longer period of time for the reasons 2. or 3. occur, require regularly repeated calibrations with one or two calibration solutions and corrections to the corresponding devices of the measuring attachment. This work, depending on the type of measuring solution or the electrode at an interval of a few hours to Week, always requires an expansion of the measuring chain and happens currently always by hand.
Es gibt mehrere Vorschläge, um sowohl wirksame chemische Reinigungen, als auch Nacheichungen automatisch durchzuführen.There are several suggestions for both effective dry cleaning, and to carry out recalibrations automatically.
Am einfachsten ist der Einbau eines gewöhnlichen Durchlaufgebers in der Weise, daß über entsprechend geschaltete Ventile in einem bestimmten Zeittakt Reinigungsmittel oder Eichlösungen anstelle der Meßlösung geleitet werden. Eine solche Anordnung hat sich jedoch nicht einführen können, weil der Verbrauch von Hilfslösungen zu groß ist um Durchlaufgeber der bskannten Bauarten durchzuspülen.The easiest way is to install an ordinary in-line encoder in the way that via appropriately switched valves in a certain time cycle Cleaning agents or calibration solutions are fed instead of the measuring solution. One However, such an arrangement has not been able to be introduced because of the consumption of Auxiliary solutions is too big to flush through flow sensors of the known types.
Das Ziel neuerer Bemühungen ist es daher, Durchlaufgeber so zu konstruieren, daß mit möglichst wenig Hilfslösungen auszukommen ist. - Nach einem Vorschlag (DP 25 57 542) werden die Elektroden in Kugelhähne eingebaut, welche beim Stellungswechsel die Elektroden von der Meßlösung trennen und zu Reinigungs- oder Eichlösungen hin freigeben. - Nach einem anderen Vorschlag (OS 27 12 159) werden Meß und Eichlösungen in kleinen Mengen durch feine Düsen auf die Elektroden versprüht.The aim of more recent efforts is therefore to construct pass-through encoders in such a way that that as few auxiliary solutions as possible can be managed. - After a suggestion (DP 25 57 542) the electrodes are installed in ball valves, which when changing position Separate the electrodes from the measurement solution and move towards cleaning or calibration solutions release. - According to another proposal (OS 27 12 159) measuring and calibration solutions are sprayed in small quantities through fine nozzles onto the electrodes.
Nun ist die automatische Reinigung und Eichung besonders vorteilhaft für aggressive und stark verschmutzte Meßlösungen, bei denen diese Operationen i.n kurzen Abständen notwendig sind. Mit solçhenMeßlösungen sind Geber mit feinmechanischen Teilen und engen Düsen aber sehr störanfällig und lassen nur kurze Betriebszeiten erwarten. Auch soll der freie Querschnitt eines Durchlaufgebers durch diese Vorrichtungen nicht eingeschränkt werden, weil dann größere Totzeiten in die Meßstrecke gelangen. Nennweiten von 25 mm sind allgemein üblich. Die Anwendung der bekannten Vorrichtungen auf Eintauch- oder Einbaugeber ist nicht möglich.Automatic cleaning and calibration are now particularly advantageous for aggressive and heavily soiled measurement solutions, in which these operations i.n short intervals are necessary. Such measuring solutions are encoders with precision mechanical Parts and narrow nozzles, however, are very prone to failure and only allow short operating times expect. The free cross-section of a continuous encoder should also pass through these devices are not restricted, because then larger dead times get into the measuring section. Nominal widths of 25 mm are common. The application of the known devices on immersion or built-in encoders is not possible.
Erfindungsgemäß wird ein Geber vorgeschlagen, der ohne feinmechanische Teile oder enge Düsen auskommt, dessen Bedarf an Hilfslösungen minimal und dessen Querschnitt nicht begrenzt ist. Der Vorschlag ist auch auf Einbau- und Eintauchgeber anwendbar.According to the invention, a transducer is proposed that without precision mechanical Parts or narrow nozzles gets by, whose need for auxiliary solutions is minimal and whose Cross-section is not limited. The suggestion is also on built-in and immersion transducers applicable.
Der Durchlaufgeber in der Abb.1 unterscheidet sich von dem bekannten geraden Durchlaufgeber durch eine in der Mitte auf einem Sockel (1) befindliche kleine Vertiefung (2), in welche die Membran der Meßelektrode (3) eintaucht. Die Anordnung in der Rohrmitte mit der größten Strömungsgeschwindigkeit bedeutet während des Betriebes einen optimalen Austauch der Meßlösung. Nach Entleerung des Gebers bleibt in dieser Vertiefung ein kleines Volumen Flüssigkeit von 0,5 bis 1,0 ml stehen. Über eine der Zuleitungen (4) und (5), die bei Bedarf noch weiter verzweigt sein können, wird gemäß einem vorgegebenen Programm Reinigungs- oder Eichlösung zugeleitet, bis sie den Rest der vorangegangenen Lösung verdrängt hat. Dazu benötigt man nicht mehr als 5 bis 10 ml, also weniger, als im Allgemeinen bei Eichungen von Hand.The continuous encoder in Fig. 1 differs from the known one straight through-flow encoder through one located in the middle on a base (1) small recess (2) into which the membrane of the measuring electrode (3) is immersed. the Arrangement in the middle of the pipe with the greatest flow velocity means during of the operation an optimal exchange of the measuring solution. After emptying the encoder A small volume of 0.5 to 1.0 ml of liquid remains in this well. Via one of the supply lines (4) and (5), which can be branched further if necessary cleaning or calibration solution is supplied according to a specified program, until it has displaced the rest of the previous solution. You don't need to do this more than 5 to 10 ml, i.e. less than in general manual calibration.
Als Glaselektrode für pH-Messungen eignet sich eine bekannte Ausführung mit Kuppenmambran, bei welcher nur der untere gewölbte Teil aus sensitivem Glas besteht. Andere Elektroden sollten eine flache Membran haben, bei Verwendung von Einstabmeßketten müssen Membran und Diaphragma auf einer Ebene sein.A known design is suitable as a glass electrode for pH measurements with dome mambran, in which only the lower arched part is made of sensitive glass consists. Other electrodes should have a flat membrane when using Combination electrodes must be membrane and diaphragm on the same level.
Die Bezugselektrode (6) kann in einen der im Ausführungsbeispiel Abb.3 beschriebenen Voratsbehälter (7) eingebaut werden, zweckmäßig in einen der Behälter mit Eichlösung. Bezugselektrode kann in diesem Fall auch eine zweite Meßelektrode sein, welche an dieser Stelle eine konstante Galvanispannung abgeben würde. Da Meßelektroden meistens nicht druckempfindlich sind, entfielen dann alle Aufwendungen, die für die Druckkompensation einer konventionellen Bezugselektrode notwendig wären, wenn Geber und Vorratsgefäß uner Druck stünden. Die Zuleitung (10) zum Geber dient gleichzeitig als Elektrolytbrücke.The reference electrode (6) can be in one of the embodiment shown in Fig.3 Storage container (7) described are installed, expediently in one of the containers with calibration solution. In this case, the reference electrode can also be a second measuring electrode which would emit a constant galvanic voltage at this point. There measuring electrodes are mostly not pressure-sensitive, then all expenses that were necessary for the pressure compensation of a conventional reference electrode would be necessary if The donor and storage vessel would be under pressure. The supply line (10) to the encoder is used at the same time as an electrolyte bridge.
Das zugehörige Ventil (ß) muß dann durch ein Diaphragma (9) überbrückt werden, damit der Meßkreis beim Schließen nicht unterbrochen wird. Am einfachsten wird dieses Diaphragma durch eine poröse Dichtung im Sitz des Ventils verwirklicht.The associated valve (ß) must then be bridged by a diaphragm (9) so that the measuring circuit is not interrupted when closing. The easiest this diaphragm is realized by a porous seal in the seat of the valve.
(s) Die Erfindung läßt sich auch auf Eintauch- und Einbaugeber anwenden. Die Abb.2 zeigt den Fu(3 eines Eintauchgebers mit einer Vertiefung (11) für die Mgßelctrode (12) in einem Teller (13), der von den Zuleitungsröhren (14) und (15) getragen wird. Der Geber enthält innerhalb der Glocke (16) einen Fallzylinder (17), welcher in Betriebsstellung, wie eingezeichnet, oben schwimmt und den Austauch der Meßlösung an der Meßelektrode (12) nicht behindert. - Wird jedoch an der Stelle (1) Druckluft eingegeben, dann läßt der in der Glocke (16) absinkende Flüssigkeitsspiegel auch den Fallzylinder (17) sinken bis er mit seinem Flansch auf der Dichtfläche (19) aufliegt, wie in der Abb.2 gestrichelt eingezeichnet ist. (s) The invention can also be applied to immersion and Use built-in encoder. Figure 2 shows the foot (3 of an immersion transducer with a recess (11) for the Mgßelctrode (12) in a plate (13) from the supply pipes (14) and (15) is worn. The encoder contains a drop cylinder inside the bell (16) (17), which floats in the operating position, as shown, and the exchange the measuring solution at the measuring electrode (12) is not hindered. - Will, however, at the point (1) Enter compressed air, then the liquid level in the bell (16) drops The drop cylinder (17) also sink until it rests on the sealing surface with its flange (19) rests, as shown in dashed lines in Figure 2.
Der Flüssigkeitsspiegel kann dann noch weiter gesenkt werden bis der Teller (13) frei wird. - Die Zuleitung der HilFslösungen erfolgt dann in gleicher Weise wie beim Durchlaufgeber. Im Bedarfsfall werden die Zuleitungen oberhalb des abgebildeten Geberteiles noch weiter verzeigt.The liquid level can then be lowered even further until the Plate (13) becomes free. - The supply of the help solutions is then carried out in the same way Way as with the pass-through encoder. If necessary, the supply lines are above the shown encoder part is shown further.
Die Abb.3 zeigt als Anwendungsbeispiel die vollständige Anordnung einer automatichen Meßstelle schematisch. Sie betrifft einen Durchlaufgeber (21) mit Umwälzpumpe (20) und freiem Auslauf, wie er für Messungen im Abwasser weit verbreitet ist.Fig. 3 shows the complete arrangement as an application example an automatic measuring point schematically. It concerns a pass-through encoder (21) with circulation pump (20) and free outlet, as is widely used for measurements in wastewater is.
- Nach Abschalten der Pumpe (20) lauft der Geber (21) bis auf den Rest in der Vertiefung leer. Über die Zuleitung (22) und das M2gnetventil (23) wird, gesteuert durch einen Programmgeber, zuerst das Reinigungsmitte] eus dem Vorratsbehälter (24) in die Vertiefung geleitet. Nach einer gewissen Zeit erfolgt über die Zuleitung (10) und das Magnetventil (8) die Zugabe der ersten Eichlösung aus dem Vorratsbehälter (7). Sobald der Eichwert konstant ist, wird der elektrische Nullpunkt im Meßzusatz korrigiert. Danach folgt über die Zuleitung (25) und das Magnetventil (26) die Zugabe der zweiten Eichlösung aus dem Vorratsbehälter (?7). Nachdem mit Hilfe des zweiten Eichwertes die Steilheit im Meßzusatz neu eingestellt wurde, kann die Zufuhr der Meßlösung wieder eingeschaltet werden.- After switching off the pump (20), the encoder (21) runs up to the Remainder empty in the well. Via the supply line (22) and the M2 solenoid valve (23), controlled by a programmer, first the cleaning agent from the storage container (24) passed into the recess. After a certain time it takes place via the supply line (10) and the solenoid valve (8) the addition of the first calibration solution from the storage container (7). As soon as the calibration value is constant, the electrical zero point in the measuring attachment corrected. This is followed by the addition via the supply line (25) and the solenoid valve (26) the second calibration solution from the storage container (? 7). After using the second Calibration value the slope has been reset in the additional measurement, the supply of the Solution must be switched on again.
Die Erfindung gestattet einen vielseitigen Ausbau: Die Entleerung des Durchlaufgebers kann auch mit Hilfe von mehreren Ventilen und mit Druckluft durchgeführt werden, insbesondere gilt dies, wenn die Meßstelle unter Überdruck steht.The invention allows a versatile expansion: the emptying of the in-line encoder can also be done with the help of several valves and compressed air This applies in particular if the measuring point is under overpressure stands.
In diesem Fall sind auch die Vorratsbehälter unter entsprechenden Überdruck zu setzen Anstelle von Magnetventilen können auch pneumatisch oder mechanisch betätigte Ventile oder Dosiermaschinen verwendet werden.In this case, the storage containers are also under the corresponding ones To set overpressure Instead of solenoid valves can also be pneumatic or mechanical operated valves or metering machines are used.
Das Programm läßt sich durch Einschieben von Spülgängen erweitern oder durch Verzicht auf ein Reinigungsmittel und die zweite Eichlösung vereinfachen.The program can be extended by inserting rinse cycles or simplify it by dispensing with a cleaning agent and the second calibration solution.
Anstelle der oder zusätzlich zur chemischen Reinigung kann auch eine kontinuierliche mechanische oder akustische Reinigung angewendet werden.Instead of or in addition to dry cleaning, a continuous mechanical or acoustic cleaning can be used.
Hat die Meßlösung eine von der Umgebung verschiedene Temperatur, so können die Eichlösungen zum Zweck einer korrekten Temperaturanpassung mit Hilfe von Wärmeaustauschern auf Meßtemperatur gebracht werden.If the measurement solution has a different temperature from the environment, so can use the calibration solutions for the purpose of a correct temperature adjustment are brought to the measuring temperature by heat exchangers.
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