DE3305963C2

DE3305963C2 - Stromschlüssel

Info

Publication number: DE3305963C2
Application number: DE19833305963
Authority: DE
Inventors: Horst Günter 4019 Monheim Hüllen
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1983-02-21
Filing date: 1983-02-21
Publication date: 1985-02-07
Also published as: DE3305963A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Stromschlüssel in Form einer Flüssigkeitsverbindung, insbesondere für eine Bezugselektrode, etwa zur Messung der Ionenkonzentration einer Lösung, mit einer Wandung, in der eine Öffnung mit einem darin befindlichen Einsatz angeordnet ist, der eine Kapillarleckage zwischen dem Innenraum des Stromschlüssels und dem Meßgut ausbildet. Um eine einfache und mechanisch feste Herstellung sowie eine sehr große Reproduzierbarkeit der Leckage zu ermöglichen, besteht der Einsatz aus einem Stopfen aus kalt fließendem Material, insbesondere PTFE in dicht gesinterter Form, der in die Öffnung, die vorzugsweise als Bohrung ausgebildet ist, eingepaßt ist, so daß sich infolge des Kaltfließens ein definierter Leckageweg zwischen dem Stopfen und der Wandung der Bohrung ergibt.

Description

Kanal notwendig, der im übrigen flächenmäßig derart groß bemessen sein muß, daß er durch die kaltfließenden fiigenschaften des Stopfens nicht selbsttätig geschlossen wird. Dies führt jedoch zu einer relativ großen Leckage.

Aufgabe der Erfindung ist es einen Stromschlüssel nach den Oberbegriffen der Ansprache 1. 7 und 8 zu . schaffen, der ohne großen Aufwand in einfacher Weise herstellbar, mechanisch fest ist und eine große Reproduzierbarkeit der Leckage der Flüssigkeitsverbindung ermöglich!.

Diese Aufgabe wird entsprechend den kennzeichnenden Teilen der Ansprüche 1,7 und 8 gelöst

Hierbei werden -die Eigenschaften des Kaltfließens des Slopfenmaterials ausgenutzt, um auf diese Weise eine Leckage zu erzeugen, die sich immer einstellt, auch wenn der Stopfen anfangs sehr fest eingepreßt wurde. Dies«; Leckage ist überraschenderweise auch gut reproduzierbar, so daß sich dementsprechend genaue Meßergebnissc erzielen lassen. Als Material kommen Vorzugsweise Fluorkohlenwasserstoffkunststofie in dicht gesinterter Form, etwa Polyteirafluoräihylen, infrage, obwohl auch Polyäthylen oder -propylen verwendbar sind. Diese Materialien sind außerdem inert gegen alle in der Praxis verwendeten Meßmedien sowie säurefest. Die mechanische Festigkeit ist sehr gut, so daß sich ohne weiteres Druckdifferenzen aufnehmen'oder Ultraschalireinigungen vornehmen lassen. Abgesehen davon läßt sich der Stopfen leicht auswechseln. Probleme hinsichtlich Abrasion bestehen nicht. .

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung und den Unteransprüchen /u entnehmen.

Die F.rfindung wird nachstehend anhand der in den Figuren dargestellten Ausfiihrungsformen näher erläuteil.

F i g. I zeigt eine Ausführungsform eines Stromschlüsscls im Schnitt.

F i g. 2 bis 4 zeigen weitere Ausführungsformen eines Stroinschlüssels.

. Der in I·' i g. 1 dargesiellte Stromschlüssel umfaßt ein Kohr 10 aus Glas oder Kunststoff, dessen Innenraum 11 etwa mit KCI-Lösung gefüllt ist. Im Innenraum 11 befindet sich eine Bezugselektrode 12 etwa in Form eines .Silberdrahtes mit einer AgCI-Beschichtung. In die Wandung des Rohrs 10 ist eine zylindrische Bohrung 13 gebohii, in die ein Stopfen 14aus kalt fließendem Material wie dicht gesintertem Polyteirafluoräthylen eingesetzt ist. Die Bohrung 13 weist vorzugsweise eine rauhe Innenfläche auf und ist mil einer nach außen gerichteten hinsenkung 15 versehen. Der eingepaßte Stopfen 14 ragt innenseitig über die Bohrung 13 hinaus. Aufgrund des Quellens des Stopfeninuterials nimmt der Stopfen 14 dann die Form eines an den Enden gestauchten Zylinders an, wodurch seine mechanische Verankerung in der Wandung des Rohrs .10 erhöhl wird. Zwischen der zylindrischen Außenfläche des Stopfens 14 und der Wandung der Bohrung 13 bildei sich aufgrund des Kaltfließens des Slopfcnmaterials dann eine gul definierte Lckkage zur Ausbildung der Flüssigkeitsverbindung zwisehen dem Elektrolyten im Innenraum 11 und dem Mcßgul im Außenraum aus, obwohl-der Stopfen 14 fest in die Bohrung 13 eingepaßt wurde Das Quellen des Stopfenmaicrials beeinträchtig! diese Leckage nichi. Die Leckage isi außerdem, wie erwünscht, sehr gering, so h5 daß nur eine sehr geringe Diffusion über die Flüssigkeitsverbiiidung stattfinden kann.

Die I lcisiellung ist denkbar einfach, trotzdem die mechanische Verbindung des Stopfens 14 genügend groß, um sowohl Drücke aufnehmen zu können, als auch mechanische Reinigungen mittels Ultraschall zu ermöglichen. Die Reproduzierbarkeit derartiger Flüssigkeiten verbindungen hat sich als außerordentlich gut herausgestellt.

Der Stopfen 14 ist vorzugsweise konisch ausgebildet, wodurch sein Einsetzen und Verankern erleichtert wird. Er kann auch leicht unter Zuhilfenahme eines Werkzeugs entfernt und ersetzt werden. Wenn der Stopfen 14 daher aus irgendwelchen Gründen funktionsuntüchtig geworden sein sollte, läßt sich eine damit versehene Kombinations-pH-Elektrode o. dgl. ohne weiteres schnell wieder instandsetzen.

Bei der Ausführungsform von Fig.2 ist das Ende eines Rohrs 10 eines Stromschlüssels mit Innengewinde 16 versehen und der Stopfen 14 in dieses Ende eingepaßt Eine äußere Schulter 14a stützt sich am stirnseitigen Ende des Rohrs 10 ab. Aufgrund des Kaltfließens des Stopfenmaterials ergibt sich eine definierte Leckage entlang des Gewindes 16 und zwischen der Schulter t4a und dem stirnseitigen Ende des Rohrs 10.

Bei der Ausführungsform der F i g. 3 ist das Ende eines Rohrs 10 eines Stromschlüssels innen mit einer nach außen gerichteten konischen Erweiterung 17 versehen, benachbart zu der eine Nut 18 in Form einer Eindrehung o. dgl. an der Innenseite des Rohrs 10 angebracht ist. Der eingesetzte Stopfen 14 führt aufgrund des Kaltfließens zu einer Leckage entlang der Innenwand und dem stirnseitigen Ende des Rohrs 10, während die Nut 18, in die sich der Stopfen 14 ausdehnt, wie bei der Ausführungsform der Fig.2 das Innengewinde 16 zur Verankerung des Stopfens 14 dient.

Bei der Ausführungsform gemäß F i g. 4 ist der Stopfen 14 im Innenraum 11 durch einen Ring 19 etwa aus dem gleichen Material wieder Stopfen 14 selbst geführt, wobei der Stopfen 14 am freien Ende konisch erweitert ist und sich dort an einer entsprechenden Gegenfläche des Rings 19 abstützt und so druckknopfartig gehalten wird. Auch hier ergibt sich eine definierte Leckage aufgrund der Kaltfließeigenschaftcn des Stopfenmaterials.

Hierzu! Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Stromschlüssel in Form einer Flüssigkeitsverbindung, insbesondere für eine Bezugselektrode, etwa zur Messung der Ionenkonzentration einer Lösung, mit einer Wandung aus nichtkaltfließendem Material, in der eine öffnung mit einem darin befindlichen Einsatz angeordnet ist, der eine Kapillarleckage zwischen dem Innenraum des Stromschlüssels und dem Meßgut ausbildet, dadurch gekennzeichnet, daß der Einsatz (14) aus einem unter Druck eingebrachten, innenseitig gegenüber der Wandung (10) überstehenden Stopfen aus kalt fließendem Material besteht, so daß der Stopfen im eingefügten Zustand etwa die Form eines an den Enden gestauchten Zylinders aufweist

2. Stromschlüssel nach Anspnich 1, dadurch gekennzeichnet, daß die öffnung (13) eine Bohrung ist

3. Stromschlüsse] nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrung (13) eine rauhe Oberfläche aufweist

4. Stromschlüssel nach einem der Ansprüche Ibis

3, dadurch gekennzeichnet, daß der Stopfen (14) vor der Einfügung in die öffnung (13) konisch ist

5. Stromschlüssel nach einem der Ansprüche 2 bis

4, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrung (13) eine nach außen gerichtete Einsenkung (15) aufweist

6. Stromschlüssel nach einem der Ansprüche 1 bis

5, dadurch gekennzeichnet daß der Stopfen (14) im Innenraum (U) des Stromschlüssels druckknopfartig gehaltert ist.

7. Stromschlüssel in Form einer Flüssigkeitsverbindung, insbesondere für eine Bezugselektrode, etwa zur Messung der Ionenkonzentration einer Lösung, mit einer Wandung aus nichtkaltfließendem Material, in der eine Öffnung mit einem darin befindlichen Einsatz angeordnet ist, der eine Kapillarleckage zwischen dem Innenraum des Stromschlüssels und dem Meßgut ausbildet, dadurch gekennzeichnet daß der Einsatz (14) aus einem Stopfen aus kalt fließendem Material besteht, der in eine öffnung an einem Ende eines mit Innengewinde (16) versehenen Rohrabschnitts (10) unter Druck eingebracht ist.

8. Stromschlüssel in Form einer Flüssigkeitsverbindung, insbesondere für eine Bezugselektrode, etwa zur Messung der Ionenkonzentration einer Lösung, mit einer Wandung aus nichtkaltfließendem Material, in der eine öffnung mit einem darin befindlichen Einsatz angeordnet ist der eine Kapillarleckage zwischen dem Innenraum des Stromschlüssels und dem Meßgut ausbildet, dadurch gekennzeichnet, daß der Einsatz (14) aus einem Stopfen aus kaltfließendem Material besteht, der in eine öffnung an einem Ende eines Rohrs (10) unter Druck eingebracht ist, das an diesem Ende innenseitig konisch nach außen erweitert ist und eine Nut (18) benachbart zur konischen Erweiterung (17) aufweist.

9. Stromschlüssel nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Stopfen (14) aus einem Fluorkohlenwasserstoffkunststoff besteht.

10. Stromschlüssel nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Stopfen (14 ) aus dicht gesintertem Polytetrafluorethylen besteht.

Die Erfindung betrifft einen Stromschlüssel nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Derartige Stromschiüssel werden vorzugweise für Bezugselektroden verwendet die etwa bei der Messung von Ionenkonzentrationen eiiex Lösung eingesetzt werden. Die Flüssigkeitsverbindung, die durch den Stromschlüssel geschaffen wird, läßt sich etwa'{vorteilhaft in einer Kombinations-pH-Elektrode anwenden. Bei derartigen Stromschlüsseln ist es wünschenswert, die Flüssigkeits-Flüssigkeits-Potential differenz zwischen der Flüssigkeitsverbindung und der Lösung, d. h. dem Meßgut so klein wie möglich zu halten, während gleichzeitig die Leckströmung einer internen Flüssigkeit des Stromschlüssels so vernachlässigbar wie möglich ist

te, Bei derartigen Stromschlüsseln ist es bekannt, dessen Innenraum vom Außenraum und damit vom Meßgut mittels eines Diaphragmas aus Ton. gesintertem Porzellan, Asbestfäden o. dgl. zu trennen. Derartige Diaphragmen haben jedoch den Nachteil, daß sie nur eine geringe

mechanische Festigkeit aufweisen, die dazu führt daß sie bei der üblichen Ultraschallreinigung zerstört werden können. Auch hinsichtlich der Reproduzierbarkeit der Leckage lassen diese Diaphragmen zu wünschen übrig, ebenso wie hinsichtlich der Beständigkeit gegen aggressive Meßmedien, starke Säure bzw. Laugen. Außerdem ist es aus der DE-OS 26 05 149 bekannt, die Flüssigkeitsverbindung über einen Körper aus Polytetrafluoräthyien o. dgl. herzustellen, der mit einer hydrophilen Oberflächenschicht versehen ist. Die Erzeugung

der letzteren ist mit Aufwand verbunden und nur bei größeren Körpern anbringbar, während andererseits jedoch derartige Elektroden möglichst klein gehalten werden sollten. Auch die Reproduzierbarkeit der Lekkage ist mangelhaft.

Ferner ist es aus der DE-OS 21 41 841 bekannt, ein einseitig geschlossenes Rohr aus Polytetrafluorethylen zu verwenden, das ionendurchlässig gemacht wurde, indem darin Salze o. dgl. eingelagert werden. Dies erfordert eine sehr aufwendige Herstellung.

Ferner ist es aus der CA-PS 8 69 684 bekannt, ein endseitig mit einer kleinen Öffnung versehenes Rohr durch einen Glaskörper zu verschließen, dessen Glaszusammensetzung anders als diejenige des Rohrs ist, so daß beim Abkühlen der eingesetzte Glaskörper zer springt, aber noch zusammenhält und somit Kapillare ausbildet Reproduzierbarkeit als auch mechanische Festigkeit lassen hierbei sehr zu wünschen übrig, abgesehen davon, daß die Herstellung ebenfalls sehr aufwendig ist.

Aus Karl Cammann, Das Arbeiten mit ionenselektiven Elektroden, Springer Verlag, Berlin, Heidelberg, New York, S. 47 ist es außerdem bekannt, Schliffdiaphragmen zu verwenden, deren Wirkung im wesentlichen auf der Oberflächenrauhigkeit und der dadurch bewirkten Porosität beruht. Dies ist jedoch schlecht reproduzierbar und wird durch das Absetzen von Kristallen beeinträchtigt, die die Elektrolytverbindung nachteilig beeinflussen. Zusätzlich ist es aus der DE-OS 25 03 176 bekannt, einen Stopfen aus Polytetrafluorethylen zu verwenden, der in seiner Seitenwand eine kleine Kerbe aufweist, wobei der Stopfen in eine öffnung eines ebenfalls aus Polytetrafluoräthylen bestehenden Elektrodenkörpers eingesetzt wird. Da hierbei Stopfen und Elektrodcnkör per aus dem gleichen Material bestehen, können die kaltfließenden Eigenschaften dieses Materials nicht zum Tragen kommen, um eine Leckage auszubilden, vielmehr ist hierzu ein mechanisch hergestellter definierter