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Meßkammeranordnung zur pH-Wertmessung in
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DruckbehAltern Die Erfindung kann in der chemischen Industrie, insbesondere
in der Zellstoffindustrie, sowie in der Papier-, Leder- und Lebensmittelindustrie
angewendet werden.
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In der Zellstoffindustrie werden für die pll-Wertmessung im allgemeinen
getrennte Bezags- und Meßelektroden verwendet (Blackmore et al, Tappi 41 (1958)
S. 138 A; Schöön et al, Svensk Papperstidning 72 (1969) S. 431), so daß ein hoher
Installationsaufwand betrieben werden muß. Von Nachteil ist auch, daß oftmals keine
isothermen Bezugselektroden verwendet werden. Die sich daraus ergebenden Temperaturschwankungen
in Bezagselektrode und Salzbrücke führen zu einer hohen Störan£§lligkeit. Auch lassen
die in der Salzbrücke auftretenden Thermodiffusionspotentiale nur eine geringe Meßgenauigkeit
zu.
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Eine Verbesserung wird durch den Einsatz einer isothermen Meßkette
erreicht (Zellstoff und Papier 11 (1962) S. 84).
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Bei all diesen Anordnungen ist jedoch kein Drucksicherheitssystem
vorhanden. Eine pH-Wertmessung ist aber für die Zell-3toffindustrie nur unter der
Bedingung der Kochung sinnvoll.
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Ziel der Erfindung ist es, eine Steuerung von chemischen Prozessen,
die nicht bei Normalbedingungen ablaufen, mit geringen Kosten und hoher Zuverlässigkeit
zu ermöglichen.
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Die Mängel der bereits bekannten Lösungen beruhen auf der räumlichen
Trennung von Meß- und Bezugselektrode, auf der Verwendung niohtisothermer Bezugselektroden
und der dadurch bedingten Notwendigkeit von Kühlsystemen und Salzbrücken und auf
dem
Fehlen von Sicherheitsvorrichtungen, die das Herausdrücken der Elektrode beim Auftreten
von Druckdifferenzen und Druckschwankungen zuverlässig verhindern.
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Daraus ergibt sich die Aufgabe, eine Vorrichtung zu schaffen, die
es ermöglicht, eine kontinuierliche Messung des po wertes bei Druck und erhöhter
Temperatur unter Beachtung der universellen Einbaumöglichkeit und Ausschluß der
mechanischen Zerstörung der Elektrode durch ein Drucksicherheitssystem vorzunehmen.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, indem eine Beßkammeranordnung
zur pE-Wertmessung in den 1>ruckbehälter eingesetzt wird, die dadurch gekennzeichnet
ist, daß eine Befestigungshulse mit Stopfbuchse über Gewinde mit einer weiteren
Hülse, die einen seitlichen Druckausgleichsstutzen und eine Stopfbuchse besitzt,
verbunden und in der Befestigungshülse zum Anziehen der Stopfbuchse eine Hülse angeordnet,
auf der Hülse mit seitlichem Druckausglei chsstutzen zum Anziehen der Stopfbuchse
ein drehbarer Drucksicherheitskopf mit einer oeffnung im Zentrum aufgesetzt und
unterhalb der Befestigungahülse ein Schutzkäfig vorgesehen ist. Die aus filaf Teilen
bestehende Meßkammeranordnung ist so ausgeführt, daß über einen Druckausgleichsraum
im Innern der Meßkammeranordnung und einer Öffnung in der Elektrode, der Behälterdruck
an der Glasmembran der Meßkette durch einen Außendruck kompensiert werden kann.
Ein Drucksicherheitskopf schützt die Elektrode zuverlässig gegen ein Herausdrücken
aus der Meß-Bammeranordnung. Als Dichtmaterial für die Stopfbuchsen und für die
Dichtungen zwischen den Hülsen eignet sich am besten Polytetrafluoräthylen.
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Die Vorteile der Erfindung beruhen auf dem Verzicht einer separaten
Bezugselektrode und der Wahl einer isothermen, symmetrischen Meßeinrichtung mit
hoher Temperaturbeständigkeit. Dadurch können die Kühlsysteme und Salzbrücken entfallen,
und der Installationsaufwand verringert sich in hohem Maße.
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Durch die Entwicklung eines Drucksicherheitskopfes - Teil 7 in Abb.
1 - konnte eine hohe Betriebasicherheit und mechanische Stabilität der Meßeinrichtung
gesichert werden, die den Einsatz
der Meßvorrichtung im industriellen
Maßstab zuläßt. Das entwickelte System ermöglicht erstmals die Messung des pH-Wertes
bis zu Drücken von 150 kPa unter Betriebsbedingungen.
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Besondere Bedeutung besitzt die Erfindung für die Sulfitzellstoffindustrie.
Sie kann aber ebenso in der Papier-, Leder-und Lebensmittelindustrie sowie in der
chemischen Industrie generell genutzt werden.
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Ausführunr;sbei spiel Die Meßkammeranordnung zur pH-Wertmessung in
Druckbehältern setzt sich aus Befestigungshülse 1 mit Stopfbuchse 2, Hülse 3 mit
seitlichem Druckausgleichsstutzen 4 und Stopfbuchse 5> Drucksicherheitskopf 7,
Hülse 6 zum Anziehen der Stopfbuchse 2 und Schutzkäfig 9 zusammen (Abb. 1 und 2).
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Die Befestigungshülse 1, die in eine Öffnung des Druckbehälters geschraubt
wird, dichtet diese mittels Teflondichtung nach außen ab. im Inneren der Befestigungshülse
1 befindet sich ein Gewinde, über das durch eine Hülse 6, deren Kopf als Sechskant
ausgebildet ist, eine Stopfbuchse 2 angezogen, die zur Messung vorgesehene Elektrode
gehaltert, sowie der, in der Meßkammeranordnung vorgesehene, Druckausgleichsraum
10 gegen den Innendruck des Behälters abgedichtet wird. Die Hülse 3 mit einem seit
lichen Druckausgleichsstutzen 4 und einer Stopfbuchse 5 wird auf die Befestigungahülse
1 geschraubt und haust dabei die flLilse 6 zum Anziehen der Stopfbuchse 2 mit ein.
Zwischen den beiden hülsen 1, 3 befindet sich eine Teflondichtung, die den in der
Meßkammeranordnung vorgesehenen Druckausgleichsraum 10 nach außen abdichtet. Die
Abdichtung nach oben wird durch den Drucksicherheitskopf 7 erreicht, der in das
oben angebrachte Gewinde der hülse 3 eingesetzt wird, die Stopfbuchse 5 anzieht,
den Druckausgleichsraum 10 abdichtet und die Elektrode zuverlassig gegen Ilerausdrücken
sichert. Im Zentrum des Drucksicherheitskopfes 7 befindet sich eine Öffnung 8 für
das Herausführen des Elektrodenkabels aus der Meßkammeranordnung. Das Gewinde am
unteren bunde der Befestigungshülse 1, über das die Meßkammeranordnung mit dem Druckbehälter
verbunden ist, ragt ca. 10 mm in das Behalterinnere. Au9 dieses Gewinde stück wird
ein Schutzkäfig 9 geschraubt, der die Elektrode vor mechanischen Bsschadigungen
schützt.
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Bei Anwendung der Meßkammeranordnung zur pH-Wertmessung in Druckbehältern
wird der Druck an der Kegelmembran der Elektrode über eine Öffnung in der Elektrode,
die sich im Druckausgleichsraum 10 befindet, durch einen über den seitlichen Druckausgleichsstutzen
4 angelegten Inertgasdruck kompensiert und die Elektrode durch den Drucksicherheitskopf
7 zuverlässig gegen ein Herausdrücken gesichert.
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Aufstellung der verwendeten Bazugazeichen 1 Befestigungshülse 2 Stopfbuchse
der Befestigungshülse 3 Hülse 4 Druckausgleichsstutzen an der Hülse 3 5 Stopfbuchse
der Hülse 3 6 Hülse zum Anziehen der Stopfbuchse 2 7 Drucksicherheitskopf 8 Öffnung
im Zentrum des Drucksicherheitskopfes 9 Schutzkäfig 10 Druckausgleichsrawm
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