DE3529588A1

DE3529588A1 - Referenzelektrode zur konzentrationsmessung von unter hohem druck stehenden fluessigkeiten

Info

Publication number: DE3529588A1
Application number: DE19853529588
Authority: DE
Inventors: Isao Fujita; Takashi Kyoto Shirai
Original assignee: Horiba Ltd
Current assignee: Horiba Ltd
Priority date: 1984-08-30
Filing date: 1985-08-19
Publication date: 1986-03-06
Also published as: DE3529588C2; US4659451A; JPS6146459U

Description

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Referenzelektrode zur Konzentrationsmessung von unter

hohem Druck stehenden Flüssigkeiten 5

Beschreibung 10

Die Erfindung betrifft eine Referenzelektrode gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Eine derartige Referenzelektrode dient zur Konzentrationsmessung von unter hohem Druck stehenden Flüssigkeiten in Verbindung mit anderen Elektroden, beispielsweise zur Io- ,," nenkonzentrationsmessung, und besitzt eine erste Kammer V zur Aufnahme einer internen Lösung, einen mit der ersten Kammer in Verbindung stehenden ersten Flüssigkeitsdurchgang, der mit einer zu testenden Flüssigkeit in Kontakt bringbar ist, eine zweite Kammer zur Aufnahme der zu testenden Flüssigkeit, sowie ein zwischen der ersten und der zweiten Kammer angeordnetes Druckausgleichselement zum Druckausgleich zwischen der ersten und der zweiten Kammer.

Es ist allgemein bekannt, daß eine zu testende bzw. zu überprüfende und unter hohem Druck stehende Flüssigkeit, beispielsweise die in einem primären Kühlkreislauf eines Kernreaktors vorhandene Flüssigkeit, über einen Flüssigkeitsdurchgang in eine interne Lösung eingebracht wird, um die Konzentration der interen Lösung herabzusetzen, wodurch eine elektrische Potentialänderung erhalten wird.

In diesem Fall ist es allerdings erforderlich, eine Druckkompensation vorzunehmen, um die interne Lösung innerhalb

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der ersten Kammer dem gleichen Druck auszusetzen, unter dem auch die zu testende bzw. zu überprüfende Flüssigkeit steht. Es sind bereits verschiedene Referenzelektroden vorgeschlagen worden, mit deren Hilfe ein solcher Druckausgleich vorgenommen werden kann. Ein typischer Aufbau einer derartigen Referenzelektrode ist in Fig. 2 dargestellt.

Die konventionelle Referenzelektrode nach Fig. 2 besitzt einen äußeren Grundkörper 1, der beispielsweise hohlzylinderförmig ausgebildet ist. In den Grundkörper 1 ist ein weiterer hohlzylindrischer Körper 4 fest eingesetzt,der in seinem Inneren einen Raum 3 zur Aufnahme einer internen Lösung aufweist. Dieser Raum 3 steht mit einem Flüssigkeitsübergang 5 an der äußeren Stirnseite des hohlzylindrischen Körpers 4 in Verbindung. Der Flüssigkeitsübergang 5 kommt dabei mit der zu testenden bzw. zu überprüft fenden Flüssigkeit in Kontakt. Zwischen dem hohlzylindrischen Körper 4 und dem äußeren Grundkörper 1 befindet sich eine Öffnung 6, über die zu testende Flüssigkeit in einen Raum 7 gelangt, der zum Druckausgleich dient. Der Raum 7 und der Raum 3 sind durch einen Kolben 18 getrennt, der gleitend im hohlzylindrischen Körper 4 hin und her schiebbar ist. Die Räume 3 und 7 liegen ebenfalls innerhalb des hohlzylindrischen Körpers 4. Mit Hilfe von Dichtungsringen 19 (z. B. O-Ringen) zwischen dem Kolben 18 und der Innenwand des hohlzylindrischen Körpers 4 bzw. zwischen dem Kolben 18 und einer Elektrode A, wird verhindert, daß Flüssigkeit aus dem Raum 7 in den Raum 3 eintreten kann. Die interne Elektrode Ä verläuft dabei entlang der Zylinderachse des hohlzylindrischen Körpers 4 und durch den Kolben 18 hindurch.

Wird die Referenzelektrode nach Fig. 2 in eine zu testende und unter hohem Druck stehende Flüssigkeit eingesetzt, so gelangt die zu testende Flüssigkeit einerseits zum

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Flüssigkeitsübergang 5 und andererseits durch die Öffnung 6 in den Raum 7, so daß ein Druckausgleich zwischen dem Raum 3, in dem sich die interne Lösung befindet, und dem Raum 7 durch Verschiebung des Kolbens' 18 erfolgt. Es stellt sich somit ein Druckgleichgewicht zwischen der zu testenden Flüssigkeit im Raum 7 und der internen Lösung im Raum 3 ein.

Infolge des relativ zum äußeren Grundkörper 1 bzw. hohlzylindrischen Körper 4 gleitend verschiebbaren Kolbens 18 besteht jedoch die Gefahr, daß ein Teil der zu testenden Flüssigkeit aus dem Raum 7 in den Raum 3 eintritt, in dem sich die interne Lösung befindet, auch wenn entsprechende Dichtungs- bzw. O-Ringe 19 vorgesehen sind. In diesem Fall treten bei der Messung Fehler auf. Wird andererseits die Dichtung verbessert, um einen übergang der zu testenden Flüssigkeit aus dem Raum 7 in den Raum 3 zu verringern, so wird dadurch die Bewegbarkeit des Kolbens 18 innerhalb des hohlzylindrischen Körpers 4 herabgesetzt. Das bedeutet, daß sich ein Druckausgleich erst nach längerer Zeit einstellt. Die Meßzeit verlängert sich daher erheblich.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Referenzelektrode zur Konzentrationsmessung von unter hohem Druck stehenden Flüssigkeiten zu schaffen, bei der sichergestellt ist, daß keine zu testende Flüssigkeit über das Druckausgleichselement in die interne Lösung gelangt, und daß der genannte Druckausgleich sich in einer kürzeren Zeit einstellt.

Die Lösung der Aufgabe ist im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegeben. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

I ■■ Entsprechend der Erfindung ist das Druckausgleichselement als flexibles, faltenbalgartiges Element ausgebildet. Die-

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ses faltenbalgartige Element trennt den Raum, in dem sich die interne Lösung befindet, von demjenigen, der zum Druckausgleich dient, und in dem sich die zu testende bzw. zu überprüfende Flüssigkeit befindet. Gelangt unter hohem Druck stehende und zu testende Flüssigkeit in diesen Druckausgleichsraum, so wird das flexible faltenbalgartige Element sofort und insgesamt so deformiert, daß ein momentaner Druckausgleich zwischen dem Druckausgleichsraum und dem Raum, in dem sich die interne Lösung befindet, erfolgt. Da kein gleitender Kolben mehr zwischen beiden Räumen vorhanden ist, wird vollständig verhindert, daß zu testende Flüssigkeit über das Druckausgleichselement in die interne Lösung gelangt.

Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die erste und zweite Kammer hohlzylinderförmig ausgebildet und konzentrisch zueinander angeordnet, wobei die zweite Kammer die erste Kammer wenigstens teilweise umgibt.

Die Stirnseite der innerhalb der zweiten Kammer liegenden ersten Kammer ist mit einem ersten Ende des faltenbalgartigen Elements verbunden, während das zweite Ende des faltenbalgartigen Elements mit einem Stirnwandelement der zweiten Kammer verbunden ist.

Das Stirnwandelement ist dabei als Düse ausgebildet. In die Düsenöffnung kann mit Hilfe eines Spindeltriebs ein Futter eingeführt werden, so daß die Düsenöffnung flüssigkeitsdicht verschließbar ist, wenn durch sie eine Elektrode hindurchtritt.

Die beiden Enden des faltenbalgartig ausgebildeten Elements sind auf zylindrische Wandungen konzentrisch aufgesteckt und durch Ringe mit diesen verklemmt. Hierdurch wird erreicht, daß ein Durchtritt von zu testender Flüs-

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sigkeit in die interne Lösung vollständig verhindert wird. Selbstverständlich können auch mehrere Ringe an jedem Ende des faltenbalgartigen Elements angeordnet sein. Dieses kann darüber hinaus an seinen Enden auch mit den zylinderförmigen Wandungen verschweißt sein.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung trägt die zweite Kammer an ihrer Außenwandung Kühlrippen, so daß eine Überhitzung der Referenzelektrode vermieden wird.

Die Zeichnung stellt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dar. Es zeigen:

Fig. 1 eine Referenzelektrode nach der Erfindung zur Konzentrationsmessung von unter hohem Druck stehenden Flüssigkeiten, und

Fig. 2 eine konventionelle Referenzelektrode.

Die Referenzelektrode nach Fig. 1 besitzt einen Grundkörper bzw. eine zweite Kammer 1, die hohlzylinderförmig ausgebildet ist. Innerhalb des Grundkörpers 1 befindet sich ein hohlzylindrischer Körper bzw. eine erste Kammer 4 zur Bildung eines Raums 3, der zur Aufnahme einer internen Lösung dient. In dem Raum 3 liegt weiterhin eine interne Elektrode. Der hohl zylindrische Körper 4 steht mit einem ersten Flüssigkeitsdurchgang 5 in Verbindung, der sich am äußeren Stirnende des hohlzylindrischen Körpers 4 befindet und mit der zu testenden Flüssigkeit in Kontakt gebracht werden kann. Zwischen dem hohlzylindrischen Körper 4 und dem äußeren Grundkörper 1 befindet sich eine Öffnung 6, durch die hindurch die zu testende Flüssigkeit in einen Raum 7 gelangt, der durch eine Ausnehmung an der Innenwand des äußeren Körpers 1 gebildet ist. Dieser Raum 7 dient zum Druckausgleich und steht

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über einen Kanal mit der Öffnung 6 in Verbindung. Eine Düse 8 ist mit der Seitenwand des Grundkörpers 1 fest verbunden. Durch eine Muffe bzw. Hülse 9, ein Futter 10, einen Muffen- bzw. Hülsenhalter 11, eine Kappe 12, und dergleichen, ist die Düsenöffnung der Düse 8 verschließbar. Durch die Düsenöffnung tritt die bereits genannte Elektrode hindurch, die durch das Futter 10 in der Düsenöffnung flüssigkeitsdicht einklemmbar ist. Ein zylindrisch ausgebildetes flexibles, faltenbalgartiges Element 13 liegt zwischen der Düse 8 und dem hohlzylindrischen Körper 4, und ist auf entsprechend ausgebildete zylinderförmige Wandungen von Düse 8 und Körper 4 aufgesteckt. Das faltenbalgartige Element 13 kann beispielsweise aus Metall bestehen. Es ist an seinen beiden Enden mit Hilfe von Klemmen 14 oder Ringen wasserdicht mit Düse 8 und Körper 4 verbunden. Es kann mit den genannten Elementen auch verschweißt sein. Das faltenbalgartig ausgebildete Element 13 erstreckt sich vorzugsweise im Bereich des Raums 7, der durch die Ausnehmung an der inneren Wand des Grundkörpers 1 gebildet ist. An der Außenwand des Grundkörpers 1 befinden sich Rippen zur Wärmeabstrahlung bzw. Kühlrippen 15. Sie sind vorzugsweise in einem Bereich angeordnet, der dem Druckkompensationsraum 7 zugeordnet ist. Die Kühlrippen 15 sind dabei wärmeleitend mit dem Grundkörper 1 verbunden. Die Referenzelektrode nach Fig. 1 trägt im Bereich der Öffnungen 5 und 6 ein Außengewinde 16, über das sie mit einem Trägerelement (nicht dargestellt) verbunden werden kann. Damit die Verbindung flüssigkeitsdicht ist, liegt an einer Seite des Außengewindes 16 ein metallischer Dichtungs- bzw. O-Ring 17.

Wird die Referenzelektrode in einen Wassertank des primären Kühlkreislaufs eines Kernreaktors eingesetzt, in dem beispielsweise das Außengewinde 16 in ein entsprechendes Innengewinde einer Bohrung im Wassertank eingeschraubt wird, so gelangt Kühlwasser, also die zu testende Flüs-

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sigkeit, durch die Öffnung 6 in den Druckausgleichsraum Das Kühlwasser steht dabei unter einem Druck von etwa 82 kg/cm². Durch den hohen Druck wird das flexible, faltenbalgartig ausgebildete Element 13 sofort deformiert, so daß ein Druckausgleich zwischen dem Druckausgleichsraum 7 und dem Raum 3 innerhalb des hohlzylindrischen Körpers 4 zur Aufnahme der internen Lösung erfolgt. Im Raum 3 zur Aufnahme der internen Lösung herrscht dann der gleiche hohe Druck wie im Raum 7, in dem sich das Kühlwasser befindet. Das Primärkühlwasser eines Kernreaktors besitzt beispielsweise eine Temperatur von 296⁰C. Durch die Kühlrippen 15 wird erreicht, daß die Umgebung des Druckausgleichsraums 7 wirkungsvoll gekühlt wird. Eine Beschädigung des faltenbalgartigen Elements aufgrund eines zu hohen Temperaturanstiegs kann daher verhindert werden. Fehlmessungen bei hohen Temperaturen treten daher nicht auf.

Aufgrund des flexiblen, faltenbalgartig ausgebildeten Elements vermindert sich die Zeit zur Druckkompensation zwischen den Räumen 7 und 3 im Vergleich zur konventionellen Referenzelektrode, bei der zum Druckausgleich ein Kolben verwendet wird, erheblich. Darüber hinaus ist durch das faltenbalgartig ausgebildete Element gewährleistet, daß keine zu testende Flüssigkeit aus dem Raum 7 in die interne Lösung innerhalb des Raums 3 eintritt.

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Claims

TER MEER-MÜLLER- STEINMEISTER PATENTANWÄLTE — EUROPEAN PATENT ATTORNEYS Dipl.-Chem. Dr. N. ter Meer Dipl.-Ing. H. Steinmeister SSern&chersti.ÜIÖr Artur-Ladebeck-Strasse ei D-8OOO MÜNCHEN 80 D-4800 BIELEFELD 1 Mü/Ur/cb HO-160 19. August 1985 HORIBA, LTD. 2 Miyanohigashi-machi, Kissyoin Minami-ku, Kyoto, Japan Referenzelektrode zur Konzentrationsmessung von unter hohem Druck stehenden Flüssigkeiten Priorität: 30. August 1984, Japan, Nr. 59-132485/84 (U) Patentansprüche

1. Referenzelektrode zur Konzentrationsmessung von un 5' ter hohem Druck stehenden Flüssigkeiten mit

- einer ersten Kammer (4) zur Aufnahme einer internen Lösung,

- einem mit der ersten Kammer (4) in Verbindung stehenden ersten Flüssigkeitsdurchgang (5), der mit einer zu testenden Flüssigkeit in Kontakt bringbar ist,

- einer zweiten Kammer (1) zur Aufnahme der zu testenden Flüssigkeit, und mit

- einem zwischen der ersten und der zweiten Kammer (4, 1) angeordneten Druckausgleichselement, dadurch gekennzeichnet,

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daß das Druckausgleichselement als flexibles, faltenbalgartiges Element (13) ausgebildet ist.

2. Referenzelektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Kammer (1) die erste Kammer (4) konzentrisch umgibt.

3. Referenzelektrode nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Stirnseite der innerhalb der zweiten Kammer (1) liegenden ersten Kammer (4) mit einem ersten Ende des faltenbalgartigen Elements (13) und das zweite Ende des faltenbalgartigen Elements (13) mit einem Stirnwandelement (8) der zweiten Kammer (4) verbunden ist.

4. Referenzelektrode nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß das Stirnwandelement (8) als Düse ausgebildet ist.

5. Referenzelektrode nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß in die Düsenöffnung mit Hilfe eines Spindeltriebs (9, 11, 12) ein Futter (10) einführbar ist.

6. Referenzelektrode nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß die beiden Enden des faltenbalgartig ausgebildeten Elements (13) auf zylinderförmige Wandungen konzentrisch aufgesteckt und durch Ringe (14) mit diesen verklemmt sind.

7. Referenzelektrode nach einem der Ansprüche 1 bis

6, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Kammer (1) an ihrer Außenwandung Kühlrippen (15) trägt.

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