DE3812108A1 - Vorrichtung zum messen insbesondere des ph-wertes von fluessigkeiten - Google Patents
Vorrichtung zum messen insbesondere des ph-wertes von fluessigkeitenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung mit den im Ober
begriff des Anspruches 1 aufgeführten Merkmalen.
Die Messung beispielsweise von pH-Werten erfolgt in
erster Linie durch Glaselektroden (Ullmanns Enzyklopädie
der technischen Chemie, 3. Aufl., Bd. 2/1, S. 582 ff.).
Um eine solche Glaselektrode in gewissen Zeitabständen
selbsttätig durch Zuführung von Spülflüssigkeit oder von
Dampf reinigen bzw. durch Zuführung von Pufferlösungen
eichen zu können, ist es aus DE-U-35 33 354 bekannt, die
durch einen steuerbaren Antrieb verschiebbare Elektrode
in eine außerhalb der Meßflüssigkeit befindliche
Kalibrierkammer zurückzuziehen und die Kalibrierkammer
vor dem Spülen und Eichen von der Meßflüssigkeit durch
ein ebenfalls selbsttätig steuerbares Ventil zu trennen.
Diese Lösung erfordert gesonderte Antriebe für die
Verschiebung der Elektrode und des Ventils zwischen
Kalibrierkammer und Meßflüssigkeit.
Bei einer aus DE-A-31 18 771 bekannten Vorrichtung der
eingangs genannten Art ist die empfindliche Meßelektrode
in vorteilhafter Weise ortsfest angeordnet. Um deren
Reinigung und Eichung automatisch vornehmen zu können,
ist ein Fallrohr vorhanden, welches mittels eines Druck
luftantriebes in eine die Elektrode umgebende Hüll
stellung vorgeschoben wird und dadurch eine weitgehend
vom Meßmedium abgeschlossene Kalibrierkammer bildet. Auch
diese Vorrichtung ist in ihrem konstruktiven Aufbau
aufwendig und in der Betätigung umständlich.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vor
richtung der eingangs genannten Art so auszubilden, daß
sie konstruktiv einfach herstellbar, kostensparend
betreibbar und nicht störanfällig ist. Diese Aufgabe wird
durch den kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 gelöst.
Durch die Ausbildung des Verschlußteiles der Kalibrier
kammeröffnung als auf der Seitenwand des Kalibrier
kammergehäuses beweglicher Verschlußdeckel wird der
oftmals beachtliche Druck des Meßmediums als Dichtdruck
auf den Verschlußdeckel wirksam. Zur Schließung der
Kalibrierkammer brauchen der Druck oder die Umwälzung
des Meßmediums nicht abgeschaltet zu werden. Durch seine
Verschiebung auf der Seitenwand wirkt der Verschlußdeckel
bei Überführung in seine Schließstellung wie ein Messer
mit dem Öffnungsrand der Kalibrierkammer als Gegenmesser.
Aus der Kalibrierkammer herausstehende, feste Verun
reinigungen können daher die dichte Schließung der
Kalibrierkammer nicht beeinträchtigen. Sie werden vom
Verschlußdeckel abgeschert.
Die nach der Abdichtung der Kalibrierkammer nacheinander
einerseits der Kalibrierkammer zuzuführenden und anderer
seits aus dieser wieder abzuführenden Spülflüssigkeiten,
Pufferlösungen, Preßluft, Dampf od. dgl. - nachstehend
kurz allgemein "Kalibrierkammerflüssigkeiten" genannt -
können sämtlich von außen nur durch das feststehende
Kalibrierkammergehäuse selbst und müssen nicht etwa über
zusätzliche, womöglich noch verschiebbar zu lagernde
Hüllkörper zugeführt werden. Die zum Schließen und Öffnen
der Kalibrierkammer erforderliche Verschiebebewegung des
Verschlußdeckels erfüllt eine Doppelfunktion insoweit,
als sie gleichzeitig in Schließstellung die räumliche
Verbindung zwischen den Leitungen für die Kalibrier
kammerflüssigkeiten und der Kalibrierkammer herstellt,
während bei geöffneter Kalibrierkammer der Verschluß
deckel lediglich die Austrittsöffnungen dieser Leitungen
abdeckt und gegenüber dem Meßmedium abdichtet, wobei
wiederum ein Überdruck des Meßmediums als zusätzlicher
Dichtdruck wirksam ist.
Besonders vorteilhaft wirkt sich der Erfindungsgegenstand
aus, wenn der Verschlußdeckel und die mit ihm zusammen
wirkenden Seitenwände des Kalibrierkammergehäuses eben
sind. Dadurch wird die Fertigung wesentlich vereinfacht.
Der Verschiebeantrieb für den Verschlußdeckel braucht
dann auch nicht translatorisch wirksam zu sein, wie dies
beispielsweise bei einer schalen- bzw. rinnenförmigen
Wölbung der Dichtflächen der Fall wäre. Es kann auch ein
rotatorischer Antrieb beispielsweise nach Art des
Antriebes eines Schrittschaltwerkes auf den Verschluß
deckel einwirken, der sich dabei auf einer in der Ebene
der Seitenwand des Kalibrierkammergehäuses befindlichen
Kreisbahn bewegt.
Überhaupt besteht ein gravierender Vorteil der Verwendung
eines auf der Seitenwand des Kalibrierkammergehäuses
verschiebbaren Verschlußdeckels als Verschlußventil für
die Kalibrierkammer in der großen Gestaltungsfreiheit
für die Querschnittsform des Kalibrierkammergehäuses,
dessen Querschnitt bei den eingangs genannten Konstruk
tionen nach dem Stand der Technik kreisförmig und damit
unnötig groß ausgebildet ist und dadurch gegebenenfalls
teure, störanfällige Ringdichtungen bei einer Abdichtung
gegenüber dem Meßmedium erfordert.
Ein Bewegungsantrieb nach der Lehre des Anspruches 3
erfordert nur einfache, außerhalb des Meßmediums leicht
unterzubringende Antriebsmittel, z. B. Druckluftzylinder.
Durch das Kennzeichnungsmerkmal des Anspruches 4 ist
neben den Zu- und Ableitungen für die Kalibrier
kammerflüssigkeit mindestens ein Meßfühler im Kalibrier
kammergehäuse unterbringbar, so daß der Schaft des Meß
fühlers vollständig vom Kalibrierkammergehäuse umhüllt
und gegen beschädigende Einwirkungen von außen geschützt
ist. Es können auch mehrere Meßfühler nebeneinander
vorhanden sein, z. B. neben einer Glaselektrode ein
Thermometer.
Das Kalibrierkammergehäuse und der Verschlußdeckel
bestehen zweckmäßig aus polierfähigen Hartstoffen, z. B.
aus Oxidkeramik, nämlich Al2O3. Dadurch sind das
Kalibrierkammergehäuse und der Verschlußdeckel besonders
widerstandsfähig und korrosionsgesichert. Ihre gegen
seitigen Kontaktflächen können in einfacher Weise im
gesamten Verschiebebereich des Verschlußdeckels poliert
sein, wobei z. B. die Rauhtiefe der gegenseitigen Kontakt
flächen gleich oder kleiner als 0,6 µm. Durch diese
Ausbildung können zusätzliche Gummidichtungen, ins
besondere Ringdichtungen völlig wegfallen. Die aufeinan
derliegenden Kontaktflächen des Kalibrierkammergehäuses
und des Verschlußdeckels sind schon allein durch
Adhäsionskraft infolge des allein einwirkenden Außen
drucks dicht. Diese Adhäsionskraft ist um so größer und
daraus resultierend die Dichtwirkung um so besser, je
größer der von außen auf den Verschlußdeckel wirksame
Druck des Meßmediums ist. Diese Adhäsionskraft ist so
groß, daß sie sogar die Bewegung zwischen Verschlußdeckel
und Kalibrierkammergehäuse behindern und die zur Bewegung
erforderlichen Antriebskräfte vergrößern kann. Um dem
entgegenzuwirken, ist das Kennzeichnungsmerkmal des
Anspruches 8 vorgesehen. Dadurch wird die Größe der
Kontaktfläche zwischen Verschlußdeckel und Kalibrier
kammergehäuse in Öffnungsstellung des Verschlußdeckels
reduziert. Dabei sichert das Merkmal des Anspruches 9
auch in Öffnungsstellung des Verschlußdeckels eine
sichere Abdichtung der offen in die Seitenwand des
Kalibrierkammergehäuses ausmündenden Öffnungen von Zu-
und Ableitung für die Kalibrierkammerflüssigkeiten gegen
über dem Meßmedium.
Das Kennzeichnungsmerkmal des Anspruches 11 bedeutet eine
Sicherung des Verschlußdeckels in seiner Sollage auf der
Seitenfläche des Kalibrierkammergehäuses und der Dicht
wirkung auch bei Fehlen eines vom Meßmedium her auf den
Verschlußdeckel einwirkenden Dichtdruckes.
Bei der konstruktiven Ausbildung der Verschlußdeckel
halterung nach Anspruch 13 bildet das Kalibrierkammer
gehäuse eine Führung des Verschiebeantriebes für den
Verschlußdeckel und erleichtert die Aufrechterhaltung
eines ausreichenden Dichtdruckes auf den Verschlußdeckel.
Die Ansprüche 14 bis 18 beschreiben eine besonders
wirksame Ausbildung des Bewegungsantriebes des bzw. der
Verschlußdeckel, bei dem die Antriebsübertragungsmittel
sämtlich nicht mit dem Meßmedium in Kontakt kommen.
Anspruch 19 ist auf eine bevorzugte Ausführungsform
gerichtet, bei der die Kalibrierkammer als Durchfluß
kammer für das Meßmedium ausgebildet ist. Hier wird die
Kalibrierkammer an zwei einander gegenüberliegenden
Seiten gleichzeitig, vorzugsweise durch denselben
Verschiebeantrieb durch jeweils einen Verschlußdeckel
gegenüber dem Meßmedium abgeschlossen unter gleich
zeitiger Herstellung einer räumlichen Verbindung zwischen
den Zu- und Abführungsleitungen für die Kalibrierkammer
flüssigkeiten. Bei dieser Lösung besteht der weitere
Vorteil in einer besonders platzsparenden, die Quer
schnittsfläche des Kalibrierkammergehäuses reduzierenden
Unterbringungsmöglichkeit für die Zu- und Abführungs
leitung von Kalibrierkammerflüssigkeit, wenn z. B. eine
Ausbildung nach Anspruch 15 vorgenommen ist. In diesem
Falle erfolgt die Einführung von Kalibrierflüssigkeit
in die Kalibrierkammer vom einen Verschlußdeckel her,
während die Abführung auf der anderen Seite der
Verschlußkammer durch den anderen Verschlußdeckel
hindurch vorgenommen wird. Dies bewirkt eine besonders
intensive Durchspülung der Kalibrierkammer und eine
besonders intensive Reinigung der Meßelektrode bzw. Meß
sonden. Durch das Kennzeichnungsmerkmal des Anspruches
22 erfährt die Durchspülung der Kalibrierkammer eine
zusätzliche Intensivierung, indem die Kalibrierkammer
flüssigkeiten in unterschiedlichen Höhenschichtungen in
die Kalibrierkammer eingebracht und aus dieser abgeführt
werden. Außerdem wird dadurch eine zusätzliche Drall
wirkung in der Kalibrierkammer erzeugt.
Der Gegenstand der Erfindung wird anhand der Figuren
beispielsweise erläutert. Es zeigt
Fig. 1 die Seitenansicht - teilweise im Schnitt - einer
erfindungsgemäßen Meßvorrichtung mit einer als
Durchflußkammer ausgebildeten, beidseitig
verschließbaren Kalibrierkammer und in Verschluß
stellung befindlichen Verschlußdeckeln,
Fig. 2 einen Schnitt entsprechend der Linie II-II durch
das Kalibrierkammergehäuse und die Kolbenstange
des Verschiebeantriebes für die beiden Verschluß
deckel,
Fig. 3 eine Seitenansicht - teilweise im Schnitt - der
Meßvorrichtung entsprechend Pfeil III in Fig.
1 mit in Verschlußstellung befindlichen
Verschlußdeckeln,
Fig. 3a das untere Ende des Kalibrierkammergehäuses gemäß
Fig. 3 bei in Öffnungsstellung der Kalibrier
kammer befindlichen Verschlußdeckeln,
Fig. 4 eine Schnittdarstellung allein des Kalibrier
kammergehäuses in derselben Ansicht wie in Fig.
1 und in Richtung der Schnittlinie IV-IV in Fig.
5,
Fig. 5 eine Seitenansicht des Kalibrierkammergehäuses
entsprechend Pfeil V in Fig. 4,
Fig. 6 eine Seitenansicht des Kalibrierkammergehäuses
gemäß Pfeil VI in Fig. 4,
Fig. 7 einen Schnitt entsprechend der Linie VII-VII in
Fig. 5,
Fig. 8 eine Draufsicht auf das Kalibrierkammergehäuse
gemäß Pfeil VIII in Fig. 4,
Fig. 9 einen Schnitt entsprechend der Linie IX-IX in
Fig. 8,
Fig. 10 eine Schnittdarstellung vereinzelt durch den
linken Verschlußdeckel in Fig. 1,
Fig. 11 eine Draufsicht auf die Verschlußfläche des
Verschlußdeckels gemäß Pfeil XI in Fig. 10,
Fig. 12 eine Draufsicht auf die Außenseite des Ver
schlußdeckels entsprechend Pfeil XII in Fig. 10,
Fig. 13 eine Seitenansicht - teilweise im Schnitt -
entsprechend der Darstellung gemäß Fig. 3, bei
der die Verschlußdeckel rotatorisch bewegt
werden und der Verschlußdeckelantrieb gegenüber
dem Meßmedium abgekapselt ist, mit dem
Verschlußdeckel in Öffnungsstellung,
Fig. 14 einen Schnitt entsprechend der Linie XIV-XIV
durch das Kalibrierkammergehäuse von Fig. 13,
Fig. 15 einen Schnitt entsprechend der Linie XV-XV durch
einen Verschlußdeckel des Kalibrierkammer
gehäuses in Fig. 14 bei in Schließstellung
befindlichem Verschlußdeckel,
Fig. 16 eine vergrößerte Schnittdarstellung des
Verschlußdeckels und seiner Halterung ent
sprechend der Linie XVI-XVI in Fig. 13.
Die in den Fig. 1-3 dargestellte Meßvorrichtung
enthält einen Betätigungsflansch 1 für das in das
Meßmedium hineinstehende Kalibrierkammergehäuse
2. Die Durchflußrichtung 3 des Meßmediums, in welches
das Kalibrierkammergehäuse 2 hineinsteht, ist in Fig.
1 durch einen Pfeil kenntlich gemacht.
Der Befestigungsflansch 1 ist durch Schraubverbindungen
mit einer Trägerplatte 4 verbunden, die zur Fixierung
der gesamten Meßvorrichtung am Deckel eines Meßmedium-
Behälters, z. B. an einer vom Meßmedium durchflossenen
Rohrleitung bestimmt ist. Die Trägerplatte 4 trägt außer
halb dieses Behälters bzw. der Rohrleitung insgesamt mit
5 bezeichnete Steuereinrichtungen für die Steuerung des
Kalibriervorganges. Diese Steuerungen für sich sind
allgemein bekannt und werden daher auch nicht näher
beschrieben. Der diesen Steuereinrichtungen zugehörige
Pneumatikzylinder 6 dient zur Erzeugung einer vertikal
gerichteten Verschiebebewegung zum Öffnen und Schließen
der Kalibrierkammern, die nachstehend im einzelnen
beschrieben ist.
Die Kalibrierkammer 7 befindet sich am unteren, in das
Meßmedium hineinstehenden Ende des Kalibrier
kammergehäuses 2. Sie bildet eine Durchflußöffnung für
das Meßmedium und wird von diesem in Durchflußrichtung
3 durchflossen, wenn sie sich in Öffnungsstellung
befindet. Dadurch stellen die beiden seitlichen Enden
der Kalibrierkammer jeweils eine Öffnung 8 bzw. 9 in
einer der beiden Seitenwände 10, 11 des Kalibrierkammer
gehäuses 2 dar.
Von der Außenseite her sind der Befestigungsflansch 1
und anschließend daran das Kalibrierkammergehäuse 2 von
zwei Meßsonden 12, 13 durchsetzt. Die Meßsonde 12 mit
größerem Schaftdurchmesser ist eine Glaselektrode zur
pH-Messung, während die Meßsonde 13 mit kleinerem Schaft
durchmesser ein Temperaturfühler ist. An den außerhalb
des Befestigungsflansches 1 bzw. der Trägerplatte 4
liegenden Enden sind beide Meßsonden 12, 13 über elektri
sche Kabel 14 bzw. 15 mit einem nicht dargestellten
Anzeigegerät verbunden. Die Meßsonden 12, 13 liegen inner
halb der Kalibrierkammer und damit bei geöffneter
Kalibrierkammer 7 in der Strömung des Meßmediums. Die
Öffnungen 8, 9 der Kalibrierkammer 7 sind durch jeweils
einen auf den Seitenwänden 10, 11 verschiebbaren Ver
schlußdeckel 16, 17 abgedichtet verschließbar. Die Ver
schlußdeckel 16, 17 sind durch den Pneumatikzylinder 6
in Vertikalrichtung 18 zwischen einer angehobenen Öff
nungsstellung (Fig. 3a) und einer abgesenkten Schließ
stellung (Fig. 3, unten) längsverschiebbar.
Die beiden Durchtrittsöffnungen 19, 20 für die Durch
führung der Meßsonden 12, 13 reichen vom oberen Ende des
Kalibrierkammergehäuses 2 bis in die Kalibrierkammer 7
hinein. Parallel zu diesen beiden vertikalen Durch
trittsöffnungen 19, 20 ist das Kalibrierkammergehäuse 2
in seinem oberen Teil mit einer Zuführungsleitung 21 und
einer Abführungsleitung 22 für Kalibrierkammer
flüssigkeiten wie Pufferlösungen, Spülflüssigkeit, Preß
luft, Dampf od. dgl. versehen. Oberhalb der Kalibrier
kammer 7 sind die Leitungen 21, 22 mit ihren unteren Enden
jeweils nach außen geführt derart, daß sie in jeweils
eine Seitenwand 10, 11 des Kalibrierkammergehäuses 2
ausmünden. Die Mündungen 23, 24 sind in einer solchen
Höhenlage an den Seitenwänden 10, 11 des Kalibrierkammer
gehäuses 2 positioniert, daß sie in jeder Verschiebe
stellung der Verschlußdeckel 16, 17 von diesen beauf
schlagt, d. h. gegen das Meßmedium abgedichtet sind. Die
oberen Enden der Leitungen 21, 22 sind mit der oberhalb
des Befestigungsflansches 1 bzw. der Trägerplatte 4
befindlichen Steuerteilen der Meßvorrichtung verbunden,
wo auch die für ihre Versorgung mit Kalibrierkammer
flüssigkeit vorgesehenen Steuereinrichtungen 5 posi
tioniert sind.
Die der Kalibrierkammer 7 zugewandten Oberflächen 25, 26
der Verschlußdeckel 16, 17 sind mit einem Kanal 27 bzw.
28 versehen, die in Deckelschließstellung (Fig. 1, 3) die
Zu- und Abführungsleitungen 21, 22 bzw. deren Mündungen
23, 24 durch Überdeckung mit der Kalibrierkammer 7 räum
lich verbinden. Die Seitenwände 10, 11 sind genauso wie
die mit ihnen korrespondierenden Verschlußoberflächen
25, 26 der Verschlußdeckel 16, 17 eben und bilden somit
ebene Dichtflächen.
Die in Vertikalrichtung 18 erfolgende Verschieberichtung
der Verschlußdeckel 16, 17 ist gleichgerichtet mit der
Richtung des Hineinstehens des Kalibrierkammergehäuses
2 in das Meßmedium.
Das Kalibrierkammergehäuse 2 und die Verschlußdeckel
16, 17 bestehen aus polierfähigen Hartstoffen, z. B. aus
Oxidkeramik (Al2O3 F99,7). Die Kontaktflächen zwischen
den Verschlußdeckeln 16, 17 und dem Kalibrierkammergehäuse
2 sind im gesamten Verschiebereich der Verschlußdeckel
16, 17 poliert. Ihre Rauhtiefe beträgt gleich oder weniger
als 0,6 µm.
Die in Deckelöffnungsstellung (Fig. 3a) von den Ver
schlußdeckeln 16, 17 überdeckten Seitenwände 10, 11 des
Kalibrierkammergehäuses 2 sind mit die Kontakt
flächengröße vermindernden Vertiefungen 29, 30 versehen,
deren Boden mit einer Tiefe von 0,5 mm gegenüber den
zueinander planparallelen Seitenwänden 10, 11 zurücksteht.
Die Aussparungen 29, 30 der Seitenwände 10, 11 sind all
seitig von polierter Kontaktfläche umgeben, so daß sie
in Öffnungsstellung der Verschlußdeckel 16, 17 hermetisch
vom Druck des Meßmediums getrennt sind.
Die Verschlußdeckel 16, 17 werden permanent durch den
Druck einer Druckfeder 31 gegen die Seitenwände 10, 11
des Kalibrierkammergehäuses 2 gepreßt. Die Druckfeder
31 stützt sich dabei an einer Verschlußdeckelhalterung
32 ab, die mit der Kolbenstange 33 des Pneumatikzylinders
6 fest verbunden ist. Die Verschlußdeckelhalterung 32
umfaßt das Kalibrierkammergehäuse 2 gabelartig. Sie weist
dazu die Querschnittsform eines U (Fig. 2) auf und steht
dabei mit ihren die Gabelzinken bildenden U-Schenkeln
34, 35 im der Kalibrierkammer 7 abgewandten Rücken der
Verschlußdeckel 16, 17. Die Verschlußdeckel 16, 17 stützen
sich also für die Druckfedern 31 beidseitig an den
inneren Flanken der U-Schenkel 34, 35 des Verschluß
deckelhalters 32 ab. Sie werden über den Kopf 36 eines
in die U-Schenkel 34, 35 eingschraubten Mitnehmers beim
Anheben und Absenken des Verschlußdeckelhalters 32 in
Vertikalrichtung 18 auf den Seitenwänden 10, 11 des
Kalibrierkammergehäuses 2 aus der Schließstellung in die
Öffnungsstellung und umgekehrt verschoben. Dazu ragt der
Kopf 36 des Mitnehmers formschlüssig in Ausnehmungen 37
auf den Außenseiten der Verschlußdeckel 16, 17 hinein.
Die Verschlußdeckel 16, 17 weisen die Verbindungskanäle
27 zwischen den Leitungen 21, 22 und der Kalibrierkammer
7 auf ihren dem Kalibrierkammergehäuse 2 zugewandten
Oberflächen 25, 26 auf. Der Kanal 27 ist in Form eines
U ausgebildet, dessen Verbindungsjoch 38 (Fig. 11)
zwischen den beiden U-Schenkeln horizontal verläuft und
in Schließstellung mit der zugehörigen Mündung 23, 24 der
Leitung 21 bzw. 22 in Überdeckung steht. In Schließ
stellung stehen die beiden U-Schenkel 39, 40 des Kanals
27 bzw. 28 in den Bereich der Öffnungen 8, 9 der Kali
brierkammer 7 hinein. Durch die unterschiedliche Länge
der U-Schenkel 39, 40 sind die beiden Enden der Kanäle
27 in unterschiedlichen Höhenlagen innerhalb der Kali
brierkammer 7 wirksam, was die Spül- und Kalibrier
wirkungen intensiviert.
Die Meßsonden 12, 13 der erfindungsgemäßen Meßvorrichtung
werden wie folgt gespült und kalibriert: In normaler
Betriebsstellung wird die Kalibrierkammer 7 in Durch
flußrichtung 3 vom Meßmedium durchflossen. Die Ver
schlußdeckel 16, 17 befinden sich in angehobener Stellung
(Fig. 3) und geben die Öffnungen 8, 9 der Kalibrierkammer
7 vollständig frei. Die Meßsonde 12, 13 werden von Meß
medium frei umspült.
Zur Spülung und Kalibrierung der Meßsonden 12, 13 werden
die Verschlußdeckel 16, 17 durch Betätigung des Pneumatik
zylinders 6 über die Kolbenstange 33 in Vertikalrichtung
18 abgesenkt. In der Absenkstellung verschließen die
Verschlußdeckel 16, 17 hermetisch die beiden Öffnungen
8, 9 der Kalibrierkammer 7. Gleichzeitig geraten die
Kanäle 27, 28 im Bereich ihres U-Verbindungsjoches 38 in
Überdeckung mit den Mündungen 23, 24 der Zuführungsleitung
21 und der Abführungsleitung 22 für Kalibrierkammer
flüssigkeit. Durch eine oberhalb des Befestigungs
flansches 1 bzw. der Trägerplatte 4 außerhalb des
Behälters des Meßmediums befindliche Steuereinrichtung
werden nun - jeweils über die Leitungen 21, 22 - zunächst
nach außen hinausgedrückt und dann nacheinander die
Kalibrierkammer 7 mit Spül- und Kalibrierfluiden
beschickt. Am Ende dieser Vorgänge werden die Ver
schlußdeckel 16, 17 durch den Pneumatikzylinder 6 wieder
angehoben. Sie geben dann die Öffnungen 8, 9 der Kali
brierkammer 7 wieder vollständig frei, halten jedoch nach
wie vor die Mündungen 23, 24 der Leitungen 21, 22 gegenüber
dem Meßmedium verschlossen bzw. von diesem getrennt.
Während der gesamten Spül- und Kalibriervorgänge können
Druck- und Durchflußgeschwindigkeit des Meßmediums
unverändert bleiben. Sie beeinträchtigen die Sicherheit
des Spül- und Kalibriervorganges nicht.
Die Ausführungsform gemäß Fig. 13 bis 16 betrifft eine
modifizierte Ausführungsform der Meßvorrichtung gemäß
Fig. 3. Diese modifizierte Ausführungsform unterscheidet
sich von der Meßvorrichtung gemäß Fig. 3 hauptsächlich
durch eine solche Ausgestaltung, daß nur noch Keramik
und Dichtringmaterial mit dem Meßmedium in Berührung
kommen und daß vor allen Dingen der Bewegungsantrieb für
die beiden Verschlußdeckel 46, 47 gegenüber dem Meßmedium
vollständig abgekapselt ist. Außerdem sind bei dieser
Ausführungsform die Verschlußdeckel 46, 47 nicht trans
latorisch, sondern rotatorisch angetrieben.
Der ebenfalls beispielsweise durch einen nicht dar
gestellten Pneumatikzylinder bewirkte Bewegungsantrieb
für die Verschlußdeckel 46, 47 wird über die Schubstange
41 übertragen. Die Schubstange 41 ist gekapselt innerhalb
des Kalibrierkammergehäuses 42 angeordnet. Zur Aufnahme
der Schubstange 41 dient die Längsausnehmung 43 mit der
Querschnittsform eines Langloches. Im Bereich des unteren
Endes der Schubstange 41 weist das Kalibrierkammergehäuse
42 zwei Durchtrittsöffnungen 44 auf, die sich von den
beiden zueinander parallelen Seitenwänden 48, 49 des
Kalibrierkammergehäuses 42 einwärts bis in die Längs
ausnehmung 43 erstrecken. Die Durchtrittsöffnungen 44
sind ebenfalls Langlöcher, deren Querschnitts-Längsachse
45 mit einem Kreisbogen zusammenfällt, dessen Mittelpunkt
auf der Schwenkachse 50 zur Lagerung der Verschlußdeckel
46, 47 liegt. Die Durchtrittsöffnung 44 dient zur Durch
führung eines Querbolzens 51, der am unteren Ende der
Schubstange 41 befestigt ist und mit welchem deren
Verschiebebewegung auf die Verschlußdeckel 46, 47 über
tragen wird. Dazu ragen die beiden äußeren, als Lager
zapfen ausgebildeten Enden des Querbolzens 51 in jeweils
ein an der Verschlußoberfläche 52 der Verschlußdeckel
46, 47 angeordnetes Lagerauge 53 hinein.
Die Verschlußdeckel 46, 47 sind auf der das Kalibrier
kammergehäuse 42 durchsetzenden Schwenkachse 50 drehbar
gelagert. Die Drehlagerung erfolgt im Bereich der über
das Kalibrierkammergehäuse 42 hinausstehenden Enden 54
der Schwenkachse 50. Die auf die Enden 54 der Schwenk
achse 50 aufgesetzten Lageraugen 55 der Verschlußdeckel
46, 47 stehen in Axialrichtung über die Schwenkachsenden
54 hinaus und sind durch einen Verschlußstöpsel 56
gegenüber dem Meßmedium abgedichtet.
An der Schwenkachse 50 ist im Bereich der aus dem
Kalibrierkammergehäuse 42 hinausstehenden Enden 54 beid
seitig ein U-Schenkel 57 so befestigt, daß er um die
Schwenkachse 50 genauso schwenkbar gelagert ist wie die
Verschlußdeckel 46, 47. Dies kann auch dadurch bewirkt
werden, daß die U-Schenkel 57 fest mit der Schwenkachse
50 verbunden, die letztere jedoch schwenkbar innerhalb
des Kalibrierkammergehäuses 42 gelagert ist. Die U-Schen
kel 57 beaufschlagen mit ihrem freien Ende die Verschluß
deckel 46, 47 und halten diese mit ihren Verschlußober
flächen 52 in dichtender Auflagestellung auf den Seiten
wänden 48, 49 des Kalibrierkammergehäuses 42, und zwar
analog den U-Schenkeln 34, 35 der Ausführungsform gemäß
Fig. 1 bis 3. In diesem Bereich weisen die Verschluß
deckel 46, 47 eine ebenfalls gegenüber dem Meßmedium durch
einen Abschlußdeckel 58 dicht verschlossene Ausnehmung
auf.
In die Verschlußoberfläche 52 der Verschlußdeckel 46, 47
ist der Kanal 59 eingebracht, der mit den Mündungen 60
der Zuführungsleitung 61 bzw. der Abführungsleitung 62
korrespondiert. In der Zuführungsleitung 61 ist ein
Temperaturfühler 63 untergebracht.
In der Öffnungsstellung (Fig. 13) der Verschlußdeckel
46, 47 ist der Durchfluß durch die Kalibrierkammer 7 mit
der Meßsonde 12 für das Meßmedium frei. In dieser
Stellung sind der gesamte Verstellantrieb sowie die Zu-
und Abführungsleitungen 61, 62 hermetisch vom Meßmedium
getrennt, indem die Verschlußdeckel 46, 47 mit Verschluß
stöpsel 56 und Abschlußdeckel 58 sämtliche Zutritts
öffnungen im Kalibrierkammergehäuse 42 mit Ausnahme der
Kalibrierkammer 7 dicht verschließen.
Zum Verschließen der Kalibrierkammer 7 und Spülen der
Meßsonde 12 wird die Schubstange 41 nach oben gezogen.
Dadurch werden die beiden Verschlußdeckel 46, 47 im Uhr
zeigersinn in die aus Fig. 15 ersichtliche Verschluß
stellung geschwenkt. In dieser Verschlußstellung stellt
der Kanal 59 eine Verbindung zwischen den Mündungen 60
von Zu- und Abführungsleitung 61, 62 und der Kalibrier
kammer 7 her. Die Spülung erfolgt dann in gleicher Weise,
wie dies anhand von Fig. 1 bis 12 bereits vorher
beschrieben ist. Die Ausführungsform gemäß Fig. 13 bis
16 hat den Vorteil, daß sowohl die Zu- als auch die
Abflußleitung für das Spülmedium und der gesamte
Bewegungsantrieb für die Verschlußdeckel 46, 47 in der
Bewegungsstellung der Verschlußdeckel 46, 47 hermetisch
vom oftmals aggressiven Meßmedium getrennt sind. Daher
kann beispielsweise der Temperaturfühler 41 ohne weiteres
in der Zuführungsleitung 61 untergebracht sein, die in
keiner Verschlußdeckelstellung und in keiner Phase mit
dem Meßmedium in Kontakt kommt.
Wenn die gekapselte Anordnung des Bewegungsantriebes
anhand eines rotatorischen Schwenkantriebes (Fig. 13-16)
beschrieben ist, so läßt sich eine analog gekapselte
Anordnung selbstverständlich auch ohne Schwierigkeiten
bei einem translatorischen Bewegungsantrieb entsprechend
der Ausführungsform in Fig. 1 bis 3 verwirklichen.
- Bezugszeichenliste
1 Befestigungsflansch
2 Kalibrierkammergehäuse
3 Durchflußrichtung
4 Trägerplatte
5 Steuereinrichtung
6 Pneumatikzylinder
7 Kalibrierkammer
8 Öffnung
9 Öffnung
10 Seitenwand
11 Seitenwand
12 Meßsonde
13 Meßsonde
14 Kabel
15 Kabel
16 Verschlußdeckel
17 Verschlußdeckel
18 Vertikalrichtung
19 Durchtrittsöffnung
20 Durchtrittsöffnung
21 Zuführungsleitung
22 Abführungsleitung
23 Mündung
24 Mündung
25 Verschlußoberfläche
26 Verschlußoberfläche
27 Kanal
28 Kanal
29 Vertiefung
30 Vertiefung
31 Druckfeder
32 Verschlußdeckelhalter
33 Kolbenstange
34 U-Schenkel
35 U-Schenkel
36 Kopf
37 Ausnehmung
38 Verbindungsjoch
39 U-Schenkel
40 U-Schenkel
41 Schubstange
42 Kalibrierkammergehäuse
43 Längsausnehmung
44 Durchtrittsöffnung
45 Querschnitts-Längsachse
46 Verschlußdeckel
47 Verschlußdeckel
48 Seitenwand
49 Seitenwand
50 Schwenkachse
51 Querbolzen
52 Verschlußoberfläche
53 Lagerauge
54 Ende
55 Lagerauge
56 Verschlußstöpsel
57 U-Schenkel
58 Abschlußdeckel
59 Kanal
60 Mündung
61 Zuführungsleitung
62 Abführungsleitung
63 Temperaturfühler
Claims (23)
1. Vorrichtung zur Messung in fluidischen Medien,
insbesondere zur Messung von pH-Werten in Flüssig
keiten
- - mit einem von außen in das Meßmedium hineinstehenden
Kalibrierkammergehäuse (2) mit einer Kalibrierkammer
(7),
- -- die mit dem Meßmedium über mindestens eine Öffnung (8, 9) in räumliche Verbindung bringbar ist, und
- - mit mindestens einer durch das Kalibrierkammer gehäuse (2) in die Kalibrierkammer (7) hineinragen den Meßsonde (12, 13),
gekennzeichnet durch folgende Merkmale:
- a) die Öffnung (8, 9) der Kalibrierkammer (7) befindet sich in einer Seitenwand (10, 11) des Kalibrier kammergehäuses (2) und ist durch einen auf der Seitenwand (10, 11) bewegbaren Verschlußdeckel (16, 17) dicht verschließbar,
- b) die durch das Kalibrierkammergehäuse (2) geführten
Zu- und Abführungsleitungen (21, 22) für Kalibrier
kammerflüssigkeiten wie Pufferlösungen, Spül
flüssigkeit, Preßluft, Dampf od. dgl. münden derart
in die vom Verschlußdeckel (16, 17) beaufschlagte
Seitenwand (10, 11) des Kalibrierkammergehäuses (2)
aus,
- - daß sie in jede Bewegungsstellung des Verschluß deckels (16, 17) von diesem gegen das Meßmedium abgedichtet sind.
- c) die der Kalibrierkammer (7) zugewandte Oberfläche
(25, 26) des Verschlußdeckels (16, 17) ist mit
mindestens einem Kanal (27, 28) versehen,
- - der in Schließstellung des Verschlußdeckels (25, 26) die Zu- (21) und/oder Abführungsleitung (22) mit der Kalibrierkammer (7) räumlich ver bindet.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die die Dichtfläche bildenden Oberflächen von
Verschlußdeckel (16, 17) und Seitenwand (10, 11) des
Kalibrierkammergehäuses (2) eben sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Verstellrichtung des Verschlußdeckels (16, 17)
im wesentlichen gleichgerichtet ist mit der Richtung
des Hineinstehens des Kalibrierkammergehäuses (2) in
das Meßmedium.
4. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorher
gehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Meßsonde (12, 13) von der Außenseite der Meß
vorrichtung her durch das Kalibrierkammergehäuse (2)
hindurch in die Kalibrierkammer (7) eingeführt ist.
5. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorher
gehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Kalibrierkammergehäuse (2) und der Verschluß
deckel (16, 17) aus polierfähigen Hartstoffen, z. B.
aus Oxidkeramik (Al2O3) bestehen.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Kontaktflächen zwischen Verschlußdeckel
(16, 17) und Kalibrierkammergehäuse (2) im gesamten
Bewegungsbereich des Verschlußdeckels (16, 17) poliert
sind.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Rauhtiefe der Kontaktflächen kleiner oder
gleich 0,6 µm beträgt.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 oder 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß die in Öffnungsstellung des Verschlußdeckels
(16, 17) von diesem überdeckte Seitenwand (10, 11) des
Kalibrierkammergehäuses (2) mit einer die Kontakt
flächengröße vermindernden Vertiefung (29, 30) versehen
ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Vertiefung (29, 30) allseitig von der als
Kontaktfläche polierten Seitenwand (10, 11) des
Kalibrierkammergehäuses (2) umgeben ist.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9,
dadurch gekennzeichnet,
daß die mit dem Verschlußdeckel (16, 17) zusammen
wirkende Kontaktfläche des Kalibrierkammergehäuses
(2) auf dessen Außenseite angeordnet ist.
11. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorher
gehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Verschlußdeckel (16, 17) mittels Federdruck
gegen die Seitenwand (10, 11) des Kalibrierkammer
gehäuses (2) gepreßt ist.
12. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorher
gehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Verschlußdeckelantrieb die Kolbenstange (33)
eines Hubzylinders (6) ist.
13. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorher
gehenden Ansprüche,
gekennzeichnet durch
eine U-förmige Verschlußdeckelhalterung (32), die
das Kalibrierkammergehäuse (2) gabelartig umfassend
- - mit einem U-Schenkel, insbesondere unter Zwischen lage einer Druckfeder (31) einen Verschlußdeckel (16, 17) gegen das Kalibrierkammergehäuse (2) hält und
- - mit dem anderen U-Schenkel (34, 35) an der gegen überliegenden Seite des Kalibrierkammergehäuses (2) anliegt.
14. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorher
gehenden Ansprüche,
gekennzeichnet durch
einen innerhalb des Kalibrierkammergehäuses (42)
gegenüber dem Meßmedium gekapselte Anordnung einer
Schubstange (41) als Antriebsübertragungsmittel für
die Verschlußdeckelbewegung.
15. Vorrichtung nach Anspruch 14,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Schubstange (41) durch einen radial nach
außen stehenden Querbolzen (51) mit dem Verschluß
deckel (46, 47) im Bereich seiner Verschlußoberfläche
(52) verbunden ist und daß die radiale Durchtritts
öffnung (44) des Kalibrierkammergehäuses (42) im
permanenten Überdeckungsbereich der Verschlußober
fläche (52) angeordnet ist.
16. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorher
gehenden Ansprüche,
gekennzeichnet durch
eine drehbare Lagerung des Verschlußdeckels (46, 47)
um eine lotrecht zur Verschlußoberfläche (52)
verlaufende Achse (50), wobei der Verschlußdeckel
antrieb exzentrisch zur Drehachse (50) am Verschluß
deckel (46, 47) angreift.
17. Vorrichtung nach Anspruch 13,
gekennzeichnet durch
eine gekapselte Abschirmung der U-Schenkel (57) vom
Meßmedium.
18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 17,
dadurch gekennzeichnet,
daß ein Temperaturfühler (63) in der Zuführungsleitung
(61) zur Kalibrierkammer (7) angeordnet ist.
19. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorher
gehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
- - daß die Kalibrierkammer (7) als in zwei einander
gegenüberliegende Seiten (10, 11) des Kalibrier
kammergehäuses (2) ausmündende Durchflußkammer
ausgebildet ist,
- - - deren Mündungsöffnungen (8, 9) durch jeweils einen Verschlußdeckel (16, 17) verschließbar sind.
20. Vorrichtung nach Anspruch 19,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Verschlußdeckel (16, 17) von einem gemeinsamen
Verschiebeantrieb (Hubzylinder 6) angetrieben sind.
21. Vorrichtung nach Anspruch 19 oder 20,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Zuflußleitung (21) in die eine (10) und die
Abflußleitung (22) in die andere (11) der beiden
einander gegenüberliegenden Seitenwände (10, 11)
münden und dort von einem Verschlußdeckel (16, 17)
abgedeckt sind.
22. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß der in der dem Kalibrierkammergehäuse (2)
zugewandten Oberfläche (25, 26) des Verschlußdeckels
(16, 17) angeordneten Kanal (27) zur Kontaktkammer (7)
hin mehrere Austrittsöffnungen aufweist,
- - die in Schließstellung unterschiedlich weit in den Überdeckungsbereich mit der Kalibrierkammer (7) hineinstehen.
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