DE3525401A1 - Messeinrichtung zur kontinuierlichen ueberwachung biologischer oder chemischer verfahren durch messung elektrochemischer werte - Google Patents

Messeinrichtung zur kontinuierlichen ueberwachung biologischer oder chemischer verfahren durch messung elektrochemischer werte

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DE3525401A1
DE3525401A1 DE19853525401 DE3525401A DE3525401A1 DE 3525401 A1 DE3525401 A1 DE 3525401A1 DE 19853525401 DE19853525401 DE 19853525401 DE 3525401 A DE3525401 A DE 3525401A DE 3525401 A1 DE3525401 A1 DE 3525401A1
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Description

  • Messeinrichtung zur kontinuierlichen überwachung biologischer oder
  • chemischer Verfahren durch Messung elektrochemischer Werte Messeinrichtung zur kontinuierlichen Ueberwachung biologischer oder chemischer Verfahren durch Messung elektrochemischer Werte Gegenstand der Erfindung ist eine Messeinrichtung gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
  • Für die Ueberwachung biologischer oder chemischer Verfahren, insbesondere von Fermentationsprozessen, werden allgemein elektrochemische Messfühler, wie pH-Elektroden, insbesondere Einstabmessketten, verwendet. Dabei wirkt es sich nachteilig aus, dass die genannten Messfühler in der Praxis nur eine begrenzte Standzeit besitzen und ihre Anzeige im Laufe der Zeit eine Aenderung erfährt und zwar aus mehreren GrUnden: 1. Verschmutzung durch das Reaktionsmedium; 2. Nullpunktsdrift; 3. Steilheitsverlust bei pH-Elektroden, Verschiebung der Bezugsspannung bei pH- und Redox-Elektroden und Inaktivierung bei Redox-Elektroden; und 4. Totalausfall der Elektrode.
  • Die dadurch hervorgerufenen Störungen haben bisher die kontinuierliche Ueberwachung von biologischen und chemischen Verfahren erschwert und teilweise unmöglich gemacht, da sie zu einer erheblichen Verfälschung der Messwerte fUhren und der häufig notwendige Ausbau und Ersatz des MessfUhlers eine Unterbrechung des Verfahrensablauf nach sich zieht.
  • Zur Behebung der durch die unter 1. genannte Verschmutzung auftretenden Störungen sind in der Vergangenheit kontinuierliche oder diskontinuierliche Reinigungsmethoden vorgeschlagen oder angewendet worden. Zu ihnen zählen: 1.1 Diskontinuierliche chemische Reinigung mit Agenzien, welche die Membran des MessfUhlers säubern; 1.2 kontinuierliche Reinigung mit Wasser, das aus Spüldüsen gegen die Membran der Elektrode geritzt wird; 1.3 mechanische kontinuierliche oder diskontinuierliche Reinigung mit rotierenden BUrsten oder Ultraschall.
  • Die genannten Reinigungsmethoden besitzten einige Nachteile, und zwar wird bei der unter 1.1 erwähnten Reinigungsmethode der pH-Wert stark verfläscht und in der Regel das Reinigungsmittel durch das Messmedium verdünnt. Dabei ist auch der Verbrauch an Reinigungsmittel verhältnismässig hoch; die unter 1.2 erwähnte Reinigungsmethode wirkt in der Regel nur bei locker anhaftenden Verunreinigungen, weshalb diese Methode nur beschränkt anwendbar ist. Ausserdem wird auch in diesem Fall der pH-Wert verfälscht. Die unter 1.3 erwähnte Reinigungsmethode ist mit grossem mechanischem Aufwand verbunden und bei abrassiven Medien mit einem hohen Verschleiss der bewegten Teile behaftet. Ultraschallreinigung erfordert ein relativ grosses Bauvolumen und ist zudem in ex-gefährdeten Bereichen wegen der hohen Energieleistung nicht anwendbar.
  • Neben dem Nachteil, dass die genannten Reinigungsmethoden verhältnismässig grosse Bauvolumina erfordern und fUr enge oder beschränkte Einbaumasse nicht geeignet sind, kommt als weiterer Nachteil hinzu, dass ihre Wirksamkeit bei hohen Drücken nicht immer gewährleistet ist.
  • Die Behebung von Fehlern, die durch die unter 2. und 3. erwähnten Gründe im Laufe der Zeit verursacht werden, erfordert regelmässig wiederholte Reinigungen und Eichungen mit mindestens zwei Eichlösungen und Korrekturen an den verwendeten Messinstrumenten. Die zur Behebung dieser Fehler notwendigen Arbeiten erfordern, je nach Art des verwendeten Messmediums, der Art der Verunreinigungen und der Grösse der auftretenden Elektrodendrift einen Zeiaufwand von einigen Stunden bis mehreren Wochen. Dies bedeutet aber, dass diese Arbeiten zu einer erheblichen Beeinträchtigung des zu Uberwachenden Verfahrens führen und somit eine erhebliche Steigerung der Kosten bedingen.
  • Aus der DE-PS 2 557 542 ist bekannt, die Elektrode in Kugelhähne einzubauen, welche beim Stellungswechsel die Elektrode von dem Messmedium trennen und den Reinigungs- oder Eichlösungen zugänglich machen. Weiterhin st aus der DE-OS 27 12 159 bekannt, Mess- und Eichlösungen in kleinen Mengen durch feine Düsen auf die Elektrode zu versprühen. Schliesslich ist vorgeschlagen worden, die Elektrodenmembran in einer Vertiefung unterzubringen, in der sie bei Bedarf gereinigt oder geeicht werden kann.
  • Diese erwähnten Methoden sind mit verschiedenen Mängeln behaftet, zumal sie offensichtlich nicht universell anwendbar sind. Ausserdem werden keine Angaben gemacht, mit welchen Mitteln und auf welche Weise die Zufuhr von Reinigung und Eichlösungen und deren Dosierung bewerkstelligt wird. Ausserdem wird bei diesen Methoden die Temperatur der verwendeten Eichlösungen nicht berücksichtigt, was zu einer nicht zu vernachlässigenden Beeiträchtigung der Genauigkeit der Eichung führt.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, eine Messeinrichtung zur kontinuierlichen Ueberwachung biologischer oder chemischer Verfahren durch Messung elektrochemischer Werte in einem fluiden Medium zu schaffen, welche eine einfache und wenig arbeitsintensive Wartung des Messfühlers mit geringem Zeitaufwand gestattet und eine teilweise oder vollständige Automatisierung der Wartung erlaubt. Die gestellte Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
  • Durch die Kombination von Messertgebereinheit, Dosiereinheit und Steuereinheit wird erreicht, dass das gesamte Wartungsprogramm mit geringem Arbeits- und Zeitaufwand und ohne Ausbau des Messfühlers aus dem das Messmedium enthaltenden Behälter erreicht wird. Ausserdem erlaubt diese Kombination, bei der alle zur Durchführung der Wartung erforderlichen Funktionen mittels pneumatischer Signale ausgelöst und/oder gesteuert werden können, eine mindestens teilweise Automatisierung der Wartung.
  • Vorteilhafte Ausbildungen der Messeinrichtung sind in den Ansprüchen 2 bis 13 umschrieben.
  • Die Ausbildung nach Anspruch 2 erlaubt eine laufende Ueberwachung des gesamten Wartungsprogrammes auf einfache Weise, während durch die Ausbildung nach Anspruch 3 eine Verschmutzung oder Verdünnung des Messmediums durch die verwendete Spül- oder Reinigungsflüssigkeit und/oder durch die als Eichflüssigkeit verwendeten Pufferlösungen oder eine Veränderung des pH-Wertes der Pufferlösungen durch das Messmedium verhindert werden kann.
  • Die Ausbildung nach Anspruch 4 gestattet sowohl eine genaue Dosierung der Zufuhr der Spül- oder Reinigungsflüssigkeit und der Pufferlösungen und die zeitliche Begrenzung der Zuführung der Spül- oder Reinigungsflüssigkeit und der Pufferlösungen. Ausserdem erlaubt diese Ausbildung eine laufende Ueberwachung des Druckes der Spül- oder Reinigungsflüssigkeit und des Vorhandenseins ausreichender Mengen der Pufferlösungen.
  • Die Ausbildung nach Anspruch 5 erlaubt eine einfache und mit wenig Zeitaufwand verbundene Ausführung aller zur Druchführung der Wartung notwendiger Arbeitsschritte.
  • Die Ausbildungen nach den Ansprüchen 6 und 7 gestatten eine laufende Ueberwachung aller für die erfolgreiche Durchführung der Wartung erforderlichen Arbeitsgänge und Messwerte.
  • Mittels der Ausgestaltung nach Anspruch 8 lassen sich Ungenauigkeiten, die durch nichtbeachtete Temperaturdifferenzen in den Pufferlösungen oder im Reaktionsmedium hervorgerufen werden, vermeiden.
  • Die Ausbildung nach Anspruch 9 ermöglicht eine gleichzeitige und gleichmässige Auslösung und Ueberwachung aller Funktionen der Messwertgebereinheit und der Dosiereinheit. Dabei ist es von besonderem Vorteil, dass die Verbindung der Steuereinheit mit der zentralen Druckluftversorgung über eine einfache Steckverbindung erfolgen kann.
  • Die Ausbildung nach Anspruch 10 ermöglicht eine vollautomatische Durchführung des gesamten Wartungsprogrammes und dessen vollständige Adaptierung an den Ablauf und die Erfordernisse des zu überwachenden Verfahrens.
  • Die Ausbildungen nach den Ansprüchen 11, 12 und 13 sind je nach Art des im Einzelfall durchzuführenden Messvorganges einzusetzen. Die Möglichkeit ihrer Wahl erlaubt den Einsatz der Messeinrichtung innerhalb eines weiten Anwendungsbereiches.
  • Ausführungsbeispiele der erfindungsgemässen Messeinrichtung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen näher beschrieben; dabei zeigen: Figur 1 ein Blockdiagramm der Messeinrichtung; Figur 2 eine Messwertgeber-Einheit entsprechend A1 der Figur 1 teilweise in vertikalem Längsschnitt; Figur 3 eine Dosiereinheit entsprechend A2 der Figur 1 teilweise in vertikalem Längsschnitt; und Figür 4 eine Steuereinheit gemäss A3 der Figur 1 in Draufsicht.
  • Das Blockdiagramm gemäss Figur 1 zeigt in schematischer Darstellung eine zur störungsfreien Messung elektrochemischer Werte in einem fluiden Medium geeignete Messeinrichtung mit eiener Messwertgeberqeinheit Al, einer Dosiereinheit A2 und einer Steuereinheit A3. Die Messwertgeber-Einheit Al ist mit einem Kupplungsglied B1 zur Verbindung mit der Dosiereinheit A2 und mit einer Multipol-Kupplung C1 zur Kopplung mit der Steuereinheit A3 ausgestattet. Die Dosiereinheit A2 weist ihrerseits ein mit dem Kupplungsglied B1 in Wechselbeziehung stehendes Kupplungsglied B2 und eine Multipol-Kupplung C2 zur Kopplung mit der Steuereinheit A3 auf. Die Steuereinheit A3 ist mit Multipol-Kupplungen C 3.1 und C 3.2 ausgestattet, wobei C 3.1 mit der Multipol-Kupplung C1 von Al und C 3.2 mit der Multipol-Kupplung C2 von A2 korrespondieren. Die Steuereinheit AS weist ausserdem einen Signalausgang D auf, über den sie mit einer zentralen Druckluftversorgung oder zusätzlich über pneumatisch/elektrische Wandler mit einer zentralen Prozesssteuerungs-Einheit verbunden werden kann.
  • Figur 2 zeigt eine den wesentlichen Bestandteil der Messwertgeber-Einheit Al bildende Messwertgeber-Sonde 2, die ein Aussenrohr 4 aufweist und in eine Spülkammer 5 eintaucht. Im Aussenrohr 4 ist ein Messfühler 6, z.B. eine pH-Elektrode verschiebbar angeordnet. Das Aussenrohr 4 trägt an seinem, einem in einem durch eine Führungsbuchse 8 angedeuteten Behälter gefindlichen, Messmedium zugewandten Kopfteil ein Ab sperrorgan 10 z.B. ein Kugelventil, zur Verhinderung des Eindringens des Messmediums ins Freie. Im Ausssenrohr 4 ist weiterhin eine mit dem Absperrorgan 10 gekoppelte Führungseinrichtung 12 zur Halterung und Führung des Messfühlers 6 beim Verschieben in eine Betriebsstellung, bei der der Messfühler 6 bei geöffnetem Absperrorgan 10 in das Messmedium eintaucht, und in eine Wartungsstellung bei der der Messfühler 6 bei geschlossenem Absperrorgan 10 in das Aussenrohr 4 zurückgezogen ist, untergebracht. Die Führungseinrichtung 12 ist mit in Richtung der Längsachse des Messfühlers 6 beweglichen Betätigungsgliedern 13, 14 gekoppelt, durch welche der Messfühler 6 mittels über Druckluftleitungen 16 oder 18 eingespeister Druckluft in die Betriebsstellung oder die Wartungsstellung verschoben werden kann. Zur Abführung der Druckluft aus dem Aussenrohr 4 sind Ableitungen 20, 22 vorgesehen. In der Spülkammer 5 ist weiterhin ein Temperaturkompensationswiderstand 24 angeordnet, dessen Messwerte der Steuereinheit A3 eingespeist werden. Die Spülkammer 5 weist ausserdem eine Einlassöffnung 26 mit einem Rückschlagventil 28 in dem Bereich auf, in dem sich der eine Membran 30 tragende Kopfteil des Messfühlers 6 befindet. Der Messfühler 6 ist von einem Innenrohr 32 umgeben, das an seinem, dem Kopfteil entgegengesetzten Endteil fest mit einer Steckverbindung 34 zur Verbindung mit einem Messgerät verbunden ist. Die Einlassöffnung 26 entspricht dem Kupplungsglied B1 aus Figur 1 zur Verbindung der Messwertgeber-Einheit Al mit der Dosiereinheit A2 über das Kupplungsglied B2 der Dosiereinheit A2 und ist für die Einführung von Reinigungsmittel- und/oder Pufferlösungen aus der Dosiereinheit A2 vorgesehen. Zur Koppelung der Betätigungsglieder 13, 14, der Druckluftleitungen 16, 18, 20 und 22 ist eine mit der Multipol-Kupplung C 3.1 der Steuereinheit A3 korrespondierende Multipol-Kupplung 35, entsprechend der Multipol-Kupplung C2 gemäss Figur 1 vorgesehen.
  • Figur 3 zeigt eine für die Verwendung von Wasser als Reinigungsmittel und von zwei Pufferlösungen mit unterschiedlichen pH-Werten ausgelegte Dosiereinheit A2. Dem Kupplungsglied B2 entspricht dabei ein aus Leitungen 36, 38 und 40, die mit Rückschlag-Ventilen 42, 44 und 46 ausgestattet sind, gebildetes Zuleitungssystem 48. In die Leitung 36 zur Zuführung des Wassers, das einem Vorratsbehälter oder einer Wasserversorgungsleitung entnommen werden kann, ist zur Ueberwachung und Steuerung des Wasserdruckes ein Druckwächter 50, der über Druckluftleitungen 52 und 54 mit der Steuereinheit A3 gekoppelt ist, sowie ein pneumatisch betätigtes Wegventil 56 eingebaut, das zur Einstellung der Dauer des Wasserzuflusses mit einem Zeitventil in der Steuereinheit A3 gekoppelt ist.
  • Die Dosiereinheit A2 weist ausserdem ein erstes Vorratsgefäss 60 für eine erste Pufferlösung, z.B. mit pH 7, und ein zweites Vorratsgefäss 62 für eine zweite Pufferlösung, z.B. mit pH 4, auf. Im Vorratsgefäss 60 sind ein Sensor 64, und im Vorratsgefäss 62 ein Sensor 65, die über Druckluftleitungen 66, 67 mit der Steuereinheit A3 gekoppelt sind, angeordnet.
  • Zur Förderung der ersten Pufferlösung ist eine erste Dosierpumpe 68, im vorliegenden Fall eine Kolbenpumpe, die über eine Leitung 70 mit dem Vorratsgefäss 60 verbunden und über Druckluftleitungen 72, 73 mit der Steuereinheit A3 gekoppelt ist, vorgesehen. Zur Förderung der zweiten Pufferlösung ist eine zweite Dosierpumpe 74, im vorliegenden Fall eine mit der ersten identische Kolbenpumpe, die über eine Leitung 76 mit dem Vorratsgefäss 62 verbunden und über Druckluftleitungen 78, 79 mit dem Steuergerät A 3 gekoppelt ist, vorgesehen.
  • Der die Vorratsgefässe 60, 62 und die Dosierpumpen 68, 74 mit den zugehörigen Druckluftleitungen 66, 67, 72, 73, 78, 79 umfassende Teil der Dosiereinheit A2 ist in ein Gehäuse 80 mit einer Multipol-Kupplung 82, mit Durchführungen 84, 86, 88 für die Druckluftleitungen 52, 54, 58 und mit Rohrverbindungen 90, 92 für die Speiseleitungen 38, 40 eingebaut.
  • Die in Figur 4 dargestellte Steuereinheit weist Bedienungselemente 94, 96 zum Ein- und Ausfahren des Messfühlers 6, ein Bedienungselement 98 zum Ein- und Ausschalten der Spülung, ein Bedienungselement 102 zum Ein- und Ausschalten des Eichprogrammes, eine erste Aufforderung 106 für die Einstellung des pH-Wertes auf 7,00, eine zweite Aufforderung 108 für die Einstellung des pH-Wertes auf z.B. 4,01, ein Bedienungselement QUITTIEREN 110, pneumatische Anzeigen 111, 112, 113, 115, von denen der aktuelle Stand des Programmablaufs ablesbar ist, eine LCD-Anzeige 114, von der der aktuelle Messwert des Messfühlers 6 ablesbar ist, eine Warnanzeige 116 für ungenügenden Spülwasserdruck, einen Verstärker 117 zur Einstellung des pH-Wertes, eine Warnanzeige 118 fUr ungenügenden Füllzustand der Vorratsbehälter 60 und/oder 62, ein Bedienungselement EICHUNG 120, eine pneumatische Anzeige EICHUNG eine mit der Multipol-Kupplung C1 der Messwertgeber-Einheit A1 korrespondierende Multipol-Kupplung 122, entsprechend C 3.1 von Figur 1, eine mit der Multipol-Kupplung C2 der Dosiereinheit A2 korrespondierende Multipol-Kupplung 124, entsprechend C 3.2 von Figur 1, und einen mit einer zentralen Druckluftversorgung oder einer zusätzlichen zentralen Prozesssteuerungs-Einheit koppelbaren Signalausgang 126, entsprechend D der Figur 1, auf. Ausserdem ist die Steuereinheit A3 mit zwei getrennten, in der Figur nicht dargestellten, Eingängen für den Temperaturkompensationswiderstand«n einen weiteren, nicht dargestellten, im Messmedium befindlichen Temperaturkompensationswiderstand sowie mit einem Bedienungselement 128 zum Umschalten von automatischer Temperaturkompensation auf manuelle Temperaturkompensation ausgestattet.
  • Bei der vorliegenden Ausgestaltung der Steuerungseinheit sind sämtliche Bedienungselemente als Drucktasten ausgebildet. Die Farbe der Anzeige ist blau mit Ausnahme der Anzeige MESSUNG, die in grün erscheint. Die Warnanzeigen bei mangelndem Spülwasserdruck und/oder ungenügendem Füllzustand der Vorratsbehälter für die Pufferlösung enerscheinen rot. Weitere Einzelheiten hierzu sind der Beschreibung des Ausführungsbeispieles zu entnehmen.
  • Die in den Figuren 2 bis 4 beschriebene Ausgestaltung der Messeinrichtung der eingangs erwähnten Art ist für einen teilweise automatischen Betrieb ausgelegt. Die Auslösung sämtlicher Bedienungsschritte erfolgt ebenso wie alle Rückmeldungen durch pneumatische Signale. Bei einer für einen vollautomatischen Betrieb ausgelegten Ausgestaltung sind die hand-oder pneumatisch betätigten Ventile durch elektrisch angesteuerte Magnetventile ersetzt, des gleichen alle pneumatischen Rückmeldungen durch PE-Wandler (pneumatisch-elektrische Wandler), die ein pneumatisches Signal in ein elektrisches umwandeln. Durch diese pneumatisch/elektrische Schnittstelle kann die Messeinrichtung als Ganzes an eine zentrale Prozesssteuerungseinheit z.B. einen Rechner oder einen mikroprozessorbetriebenen pH-Verstärker, angeschlossen und von dieser gesteuert werden.
  • Das Ausführungsbeispiel betrifft die Reinigung und Eichung einer für die Ueberwachung eines Fermentationsprozesses verwendeten pH-Elektrode, die dem Messfühler 6 der Figur 2 entspricht, unter Verwendung der für einen teilweise automatischen Betrieb ausgelegten Ausgestaltung der Messeinrichtung.
  • Die pH-Elektrode 6 befindet sich zunächst in Betriebsstellung, wie aus der Anzeige MESSUNG (grün) ersichtlich ist.
  • Durch Betätigen des Drucktasters 96 wird die pH-Elektrode 6 ausgefahren, wie die Anzeige WARTUNG (113 blau) zeigt. Das Absperrorgan 10, im vorliegenden Fall ein Kugelventil, schliesst; dadurch wird die Spülkammer 5 der Messwertgeber-Sonde 2 gegenüber dem Messmedium abgeschlossen. Die pH-Elektrode 6 befindet sich nunmehr in Wartungsstellung. Durch Betätigen des Kippschalters 98 wird die Spülung eingeschaltet und durch Betätigung des Kippschalters 102 die Eichung eingeschaltet. Das Wegewasserventil 56 das durch ein Zeitventil in A3 auf eine Spüldauer von etwa 1 Minute eingestellt ist, wird geöffnet; es erfolgt die Anzeige SPUELUNG (115 blau). Die Einstellung der Spüldauer auf etwa 1 Minute entspricht der Regel; sie kann aber bei Bedarf verlängert werden. Ausserdem kann der Spülvorgang im Fall einer starken Verschmutzung einmal oder mehrmals wiederholt werden. Soll der Spülvorgang wiederholt werden, so ist der Kippschalter 98 in AUS Position zu bringen und danach wieder EIN zu schalten, worauf die Spülung erneut in Gang gesetzt wird. Dieser Ablauf empfiehlt sich beispielsweise dann, wenn die Elektrode nach Prozessende sauber aufbewart werden soll. Sie bleibt nach der Spülung im Wasser stehen. Bei mangelndem Spülwasserdruck erscheint bei 116 eine rote Warnanzeige, die so lange bestehen bleibt, bis der Spülwasserdruck erhöht wird. Danach muss der Spülvorgang wiederholt werden. Bei mangelndem Spülwasserdruck ist das Programm "EICHUNG" blockiert.
  • Nach Beendigung des Spülvorganges wird bei Stellung des Kippschalters 102 in EIN automatisch Pufferlösung mit pH 7 aus dem Vorratsgefäss 60 mittels der Dosierpumpe 68 über die Speiseleitung 38 über das Rückschlagventil 44 in die Spülkammer 5 gepumpt. Danach zeigt die pneumatische Anzeige 106 der Steuereinheit A3 die Aufforderung, den pH-Wert 7 mittels des Verstärkers einzustellen. Sobald dieser pH-Wert erreicht ist, zeigt die pneumatische Anzeige 111 die Aufforderung mittels des Bedienungselementes 110 QUITTIEREN den weiteren Ablauf zu betätigen. Dadurch wird die Elektrode 6 etwa 10 Sekunden gespült, worauf die Pufferlösung mit z.B. pH 4,01 aus dem Vorratsgefäss 62 mittels der Dosierpumpe 74 über die Speiseleitung 40 und das Rückschlagventil 46 in die Spülkammer 5 gepumpt wird. Danach zeigt die pneumatische Anzeige 108 die Aufforderung, mittels des Reglers auf dem Verstärker 117 den pH-Wert auf den Wert von z.B. 4,01 einzustellen. Ist der Füllzustand des ersten Voratsgefässes 60 und/oder des zweiten Vorrat-sgefässes 62 ungenügend, so gibt der Sensor 64 und/oder der Sensor 65 über die Druckluftleitungen 66, 67 ein Signal an die Steuereinheit A3 ab, wodurch bei 118 eine rote Warnanzeige PUFFERLOESUNG ? erscheint. Diese erlischt erst, wenn die Vorratsgefässe 60 und/oder 62 gefüllt sind. Erst dann kann das Eichprogramm in Gang gesetzt werden.
  • Nach Beendigung des Eichprogrammes, kann dieses gegebenenfalls durch Drücken der Taste 102 wiederholt werden, was jedoch nur sinnvoll ist, wenn die pH-Elektrode 6 unklare Ergebnisse zeigt. Andernfalls kann durch Betätigen der Drucktaste 94 die Elektrode wieder in den Messraum gefahren werden, wobei das Absperrorgan 10 geöffnet wird. Nach Einfahren der pH-Elektrode 6 in den Messraum erscheint auf der LCD-Anzeige 114 der aktuelle Messwert und auf der pneumatischen Anzeige 112 die Rückmeldung MESSEN (grün).
  • Durch die laufende Ueberwachung des Spülwasserdruckes einerseits und der Menge der in den Vorratsgefässen vorhandenen Pufferlösungen und die sofortige Meldung auftretender Mängel durch das Aufleuchten von Warnsignalen im Anzeigeteil der Steuereinheit A3 sowie die laufende Anzeige des aktuellen Standes des Programmablaufs wird eine einfache und störungsfreie Abwicklung des gesamten Wartungsvorganges gewährleistet. Durch den Einsatz des im Elektrodenraum angeordneten Temperaturkompensationswiderstandes 24 und eines weiteren Temperaturkompensationswiderstandes im Messmedium, die beide mit der Steuereinheit A3 gekoppelt sind, können die Temperatur der Pufferlösungen einerseits und die Temperatur des Messmediums automatisch kompensiert werden, wodurch Messfehler, die auf unterschiedliche Temperaturen zurückgehen, ausgeschlossen werden. Durch Betätigen des Bedienungselementes 128 können die Temperatur der Pufferlösungen einerseits und die Temperatur des Messmediums auch manuell kompensiert werden.
  • Bezugszeichenliste 2 Messwertgeber-Sonde 4 Aussenrohr 5 Spülkammer 6 Messfühler 8 Führungsbuchse 10 Absperrorgan 12 Führungseinrichtung 13 Betätigungsglied 14 Betätigungsglied 16 Druckluftleitung 18 Druckluftleitung 20 Ableitung 22 Ableitung 24 Temperaturkompensationswiderstand 26 Einlassöffnung 28 Rückschlagventil 30 Membran 32 Innenrohr 34 Steckverbindung 35 Multipol-Kupplung 36 Speiseleitung (für Wasser) 38 Speiseleitung (für 1. Puffer) 40 Speiseleitung (für 2. Puffer) 42 Rückschlagventil in 36 44 Rückschlagventil in 38 46 Rückschlagventil in 40 48 Zuleitungssystem 50 Druckwächter 52 Druckluftleitung 54 Druckluftleitung 56 Wegeventil 58 Druckluftleitung 60 1. Vorratsgefäss 62 2. Vorratsgefäss 64 Sensor für 60 65 Sensor für 62 66 Druckluftleitung für 64 67 Druckluftleitung für 65 68 1. Dosierpumpe 70 Leitung 72 Druckluftleitung für 68 73 Druckluftleitung für 68 74 2. Dosierpumpe 76 Leitung 78 Druckluftleitung für 74 79 Druckluftleitung für 74 80 Gehäuse 82 Multipol-Kupplung 84 Durchführung für 54 86 Durchführung für 52 88 Durchführung für 58 90 Rohrverbindung 92 Rohrverbindung 94 Bedienungslelement MF EIN 96 Bedienungselement MF AUS 98 Bedienungselement Spülung EIN 102 Bedienungselement Eichung EIN 106 Aufforderung für Einstellung pH 7,00 108 Aufforderung für Einstellung pH 4,01 110 Bedienungselement QUITTIEREN 111 pneumatische Anzeige QUITTIEREN 112 pneumatische Anzeige MESSUNG 113 pneumatische Anzeige WARTUNG 114 LCD-Wert-Anzeige 115 pneumatische Anzeige SPUELUNG EIN 116 Warnanzeige H20 117 Verstärker 118 Warnanzeige für 60, 62 PUFFER 120 Bedienungselement EICHUNG 121 pneumatische Anzeige EICHUNG 122 Multipol-Kupplung = C3.1 124 Multipol-Kupplung = C3.2 126 Signal-Ausgang 128 Bedienungselement Temperaturkompensation.

Claims (13)

  1. Patentansprüche 1. Messeinrichtung zur kontinuierlichen Ueberwachung biologischer oder chemischer Verfahren durch Messung elektrochemischer Werte in einem fluiden Messmedium mit einer in eine Behälteröffnung einsetzbaren Messwertgeber-Sonde mit einem herausnehmbaren Messfühler, einer Führungseinrichtung zur Halterung und Führung des Messfühlers in der Messwertgeber-Sonde zwischen einer Betriebsstellung und einer Wartungsstellung und einem Absperrorgan, gekennzeichnet durch a) eine Messwertgeber-Einheit (Al) mit einer Messwertgeber-Sonde (2), in deren mit einem Absperrorgan (10) abgeschlossenen Aussenrohr (4) ein mittels pneumatischer Signale verschiebbarer Messfühler (6) angeordnet ist; b) eine Dosiereinheit (A2) zur Zuführung mindestens einer Spül- oder Reinigungsflüssigkeit und mindestens einer Pufferlösung als Eichflüssigkeit; und c) eine Steuereinheit (A3) mit Bedienungselementen zur Aussendung pneumatischer Signale zur Auslösung und/oder Steuerung aller Funktionen der Messwertgeber-Einheit (Al) und der Dosiereinheit (A2), Anzeigen für die Ueberwachung der Funktionen und die Meldung von Störungen.
  2. 2. Messeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Messwertgeber-Einheit (Al) und die Dosiereinheit (A2) durch Druckluftleitungen zur Uebermittlung pneumatischer Signale mit der Steuereinheit (A3) gekoppelt sind.
  3. 3. Messeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Messwertgebersonde (2) ein mit dem Absperrorgan (10) und einer Führungseinrichtung (12) gekoppeltes, durch von der Steuereinheit (A3) gelieferte pneumatische Signale steuerbares Betätigungsglied (14) für die Verschiebung des Messfühlers (6) aufweist.
  4. 4. Messeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Dosiereinheit (A2) eine mit einem Druckwächter (50), der über Druckluftleitungen (52,54) mit der Steuereinheit (A3) gekoppelt ist, und mit einem über eine Druckluftleitung (58) mit der Steuereinheit (A3) gekoppelten Wegeventil (56) ausgestattete Zuführung für die Spül- oder Reinigungsflüssigkeit, ein erstes, mit einem Sensor (64) ausgestattetes, Vorratsgefäss (60) für eine erste Pufferlösung und ein zweites, mit einem Sensor (65) ausgestattetes Vorratsgefäss (62) für eine zweite Pufferlösung, eine erste Dosierpumpe (68) für die erste Pufferlösung und eine zweite Dosierpumpe (74) für die zweite Pufferlösung aufweist und dass die Sensoren (64, 65) über Druckluftleitungen (66, 67), die erste Dosierpumpe (68) über Druckluftleitungen (72, 73) und die zweite Dosierpumpe (74) über Druckluftleitungen (78, 79) mit der Steuereinheit (A3) gekoppelt sind.
  5. 5. Messeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (A3) Bedienungselemente (94, 96, 98, 102, 110) für folgende Funktionen aufweist: - Verschiebung des Messfühlers (6) aus der Betriebsstellung in die Wartungsstellung oder umgekehrt; - Einleitung oder Wiederholung von Reinigungs- und Eichvorgängen; - Zuführung der Spül- oder Reinigungsflüssigkeiten und der Pufferlösungen.
  6. 6. Messeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (A3) pneumatische Anzeigen (112, 113) für die aktuelle Stellung des Messfühlers (6) und den aktuellen Stand des Programmablaufs (115, 121) und Warnanzeigen (116, 118) für die Meldung von Störungen bei der Zuführung der Spül- oder Reinigungsflüssigkeit und/oder der Pufferlösungen aufweist.
  7. 7. Messeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (A3) eine LCD-Anzeige (114) und einen Verstärker (117) für die Einstellung oder Anzeige des pH-Wertes auf 7,00 und einen zweiten Wert sowie Anzeigen (106, 108) zur Aufforderung zur Einstellung eines bestimmten pH-Wertes aufweist.
  8. 8. Messeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (A3) zwei getrennte Eingänge für zwei Temperaturkompensationswiderstände aufweist von denen der eine, in der Messwertgeber-Sonde (2) angeordnete, zur Kompensation von Temperaturschwankungen in den Pufferlösungen und der andere, im Messmedium angeordnete, zur Kompensation von Temperaturschwankungen im Messmedium vorgesehen sind.
  9. 9. Messeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (A3) mit einer zentralen Druckluftversorgung gekoppelt ist.
  10. 10. Messeinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckluftleitungen mit elektrisch zu betreibenden Magnetventilen ausgestattet sind, dass PE-Wandler zur Umwandlung pneumatischer Signale in elektrische Signale vorgesehen sind und dass die Steuereinheit (A3) mit einer zentralen Prozesssteuerung verbunden ist.
  11. 11. Messeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Messwertgeber-Sonde (2) eine pH-Elektrode ist.
  12. 12. Messeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Messwertgeber-Sonde (2) ein von einer pH-Elektrode verschiedener elektrochemischer Sensor ist.
  13. 13. Messeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Messwertgeber-Sonde (2) ein optischer Sensor ist.
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