DE4035447A1

DE4035447A1 - Elektrodenhalterung zur druckkompensation an elektrochemischen messsystemen

Info

Publication number: DE4035447A1
Application number: DE19904035447
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Dipl Chem Schindler; Albrecht Dipl Ing Baeurich; Friedhold Mitschke
Original assignee: FORSCHUNGSINSTITUT "KURT SCHWABE" MEINSBERG O-7305 WALDHEIM DE; FORSCH KURT SCHWABE MEINSBERG
Current assignee: Kurt Schwabe Institut fuer Mess und Sensortechnik Ev Meinsberg
Priority date: 1990-10-29
Filing date: 1990-10-29
Publication date: 1992-04-30
Anticipated expiration: 2010-10-30
Also published as: DE4035447C2

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Elektrodenhalterung zur Druckkompensation an elektrochemischen Meßsystemen, speziell Meßanordnungen mit potentiometrischen Meßketten und membranbedeckten elektrochemischen Gassensoren, die in der Biotechnologie, der Hydrologie und allgemein in der chemischen Industrie dann eingesetzt werden kann, wenn das Meßmedium unter erhöhtem Druck steht.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Messungen mit elektrochemischen Sensoren, beispielsweise mit einer potentiometrischen Meßkette, bestehend aus einer ionensensitiven Meßelektrode und einer Bezugselektrode, die über ein Diaphragma mit der Meßlösung in Verbindung steht, bringen besondere Probleme mit sich, wenn das Meßmedium erhöhtem Druck ausgesetzt ist. Bereits bei geringem Überdruck besteht die Gefahr, daß Meßmedium durch das Diaphragma in die Bezugselektrode eindringt, die Elektrolytfüllung verunreinigt und somit Meßstörungen verursacht. Bei weiterer Druckerhöhung muß, je nach den konstruktiven Gegebenheiten von Sensor und Geber, mit der Zerstörung der Meßelektrode beziehungsweise mit dem Ausstoßen von Meß- und Bezugselektrode aus den Halterungen und unerwünschtem Austritt von Meßgut gerechnet werden.

Besonders kritisch ist der Einsatz membranbedeckter elektrochemischer Gassensoren bei wechselndem beziehungsweise erhöhtem Druck, weil die verwendete dünne Polymermembran empfindlich auf Druckschwankungen reagiert. Selbst wenn noch keine Zerstörung dieser Membran eintritt, können erhebliche Meßfehler entstehen, weil konstante Bedingungen in der Elektrolytschicht zwischen Polymermembran und elektrochemischer Indikatorelektrode durch pulsierende Bewegungen der Membran beziehungsweise deren irreversible Dehnung nicht mehr gewährleistet sind. Um die genannten Nachteile zu vermeiden, ist es nötig, Druckdifferenzen zwischen dem Meßmedium umd dem Elektrodeninnenraum durch technische Maßnahmen zu kompensieren.

Es ist bekannt, die Druckdifferenz am Diaphragma einer Bezugselektrode dadurch zu kompensieren, daß man den Innenraum des Elektrodenkörpers mit einem Druckgas (Luft, Stickstoff u. a.) beaufschlagt und dabei den auf der Elektrolytfüllung lastenden Druck so einstellt, daß er den äußeren Druck des Meßmediums geringfügig übersteigt. Diese Verfahrensweise wird unter anderem bei sterilisierbaren potentiometrischen Meßwertgebern in der Biotechnologie häufig angewendet, und für diesen Zweck geeignete Elektrodenhalterungen sind im Handel.

Eine Elektrodenhalterung, die nach diesem Prinzip arbeitet und speziell für pH-Wertmessungen unter Druck in der Zellstoff-Industrie bestimmt ist, beschreibt DD-WP 2 00 380. Die Druckkompensation durch Anlagen eines äußeren Hilfsdruckes eignet sich jedoch nur dann, wenn die zu kompensierenden Druckdifferenzen nicht größer sind als ca. 0,3 MPa. Bei höheren Werten ist diese Methode zunehmend unsicher, weil plötzliche Druckentlastung auf der Seite des Meßmediums, beispielsweise bei Chargenwechsel im Behälter, mindestens mit einer erhöhten Leckrate der Bezugselektrodenfüllung, oft aber auch mit einer Zerstörung der Bezugselektrode verbunden ist. Besonders kritisch ist es, wenn - wie in der Patentschrift DD-WP 2 00 380 vorgeschlagen - der äußere Hilfsdruck auch an der dünnen Membran einer pH-Glaselektrode anliegt.

Es ist zwar möglich, die Druckdifferenz an den Elektroden durch ein Regelsystem - wie es unter anderem in DE-OS 18 04 962 vorgeschlagen wird - in den gewünschten Grenzen unabhängig vom Druck im Behälter konstant zu halten, doch erfordert das einen zusätzlichen apparativen Aufwand. Für Druckkompensation an membranbedeckten elektrochemischen Gassensoren ist diese Methode ungeeignet. Es ist weiter bekannt, zur Druckübertragung vom Meßmedium auf den Innenraum der Elektrode einen Teil des Elektrodenkörpers als flexible Membran auszubilden und diesen vollständig und blasenfrei mit der Elektrolytlösung zu füllen. Dabei ist - wie in der Patentschrift DD-WP 33 179 beschrieben - entweder der Schaft der Bezugselektrode oder der untere Abschluß der Elektrolytbrücke mit dem Diaphragma flexibel ausgebildet (DE-OS 34 11 800). DD-WP 92 808 beschreibt die Anordnung einer solchen Druckausgleichsmembran im Schaft einer Glaselektrode.

Die Kombination der flexiblen Membran mit einer Druckfeder gemäß DE-OS 20 61 963 ermöglicht es, außer der Kompensation des außen am Diaphragma anliegenden Druckes zusätzlich einen geringen Überdruck im Inneren der Bezugselektrode aufrecht zu erhalten. Eine spezielle Ausführungsform dieses Druckkompensationsprinzips, beschrieben in der DE-OS 15 98 765, beinhaltet eine Bezugselektrode, bei der anstelle der Membran ein in einem Gehäuse bewegliches Ausströmrohr angeordnet ist. Ein Überdruck in der Bezugselektrode wird durch Federdruck auf das bewegliche Ausströmrohr erzeugt.

Die Verwendung flexibler Membranen zum Druckausgleich an einer Gas-Meßsonde beschreibt die DE-OS 21 21 021. Am Schaft der Meßsonde ist eine flexible Ringmembran angebracht, die über eine oder mehrere Ausnehmungen im Elektrolytraum verspannt ist. Der Hauptnachteil des Druckausgleichs mit flexiblen Membranen besteht darin, daß sich an der Grenzfläche Meßmedium/Elektrolytfüllung relativ dünne, empfindliche Materialien befinden, die in aggressiven Medien und bei rauhem Industriebetrieb beträchtlichem Verschleiß unterliegen, wodurch die Sicherheit des Meßsystems beeinträchtigt ist. Außerdem wird diese Methode der Druckkompensation bisher nur an Einzelelektroden angewendet; eine technisch brauchbare Lösung für Einstabmeßketten existiert nicht. Schließlich ist auch bekannt, den Druckausgleich zwischen dem Meßmedium und dem Innenraum der elektrochemischen Elektroden dadurch vorzunehmen, daß zwischen der Elektrolytfüllung und dem Meßmedium blasenfrei eine elektrisch isolierende Flüssigkeit, z. B. Silikonöl oder Paraffinöl als Druckübertragungsmedium angeordnet ist. In den Patentschriften DE-AS 11 72 448 und DE-AS 18 15 117 wird diese Methode für Bezugselektroden und in der Patentschrift DE-AS 17 73 370 für Glaselektroden beschrieben. Nachteilig ist dabei, daß Meßmedium und elektrisch isolierende Flüssigkeit unmittelbar aneinandergrenzen. Dadurch treten Störungen auf, wenn die Elektrode häufigem Temperaturwechsel ausgesetzt ist. Der dabei auftretende Wechsel von Ausdehnung und Kontraktion der Elektrodenfüllung bewirkt, daß die elektrisch isolierende Flüssigkeit teilweise gegen Meßmedium ausgetauscht und somit der Innenraum der Elektrode verunreinigt wird. Dieser Störeffekt verstärkt sich noch, wenn beim Abkühlen Luftblasen in die Elektrode gelangen.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, die dargelegten Mängel der bekannten technischen Lösungen zu vermeiden und den Einsatz elektrochemischer Meßsysteme, insbesondere potentiometrischer Meßketten und membranbedeckter elektrochemischer Gassensoren auf einfache und sichere Weise auch dann zu ermöglichen, wenn das Meßmedium unter erhöhtem Druck steht.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Elektrodenhalterung zur Druckkompensation an elektrochemischen Meßsystemen zu schaffen, die sämtliche Druckzustände im Meßmedium unmittelbar auf den Innenraum des elektrochemischen Meßsystems überträgt, und damit eine Druckkompensation bewirkt, ohne daß ein äußerer Hilfsdruck angelegt wird oder eine empfindliche flexible Membran mit dem Meßmedium in Kontakt kommt oder Meßmedium und eine elektrisch isolierende Flüssigkeit eine gemeinsame Grenzfläche bilden und die es zusätzlich gestattet, einen gewünschten konstanten Differenzdruck p am Diaphragma der Bezugselektrode einer potentiometrischen Meßkette einzustellen.

Erfindungsgemäß wird dieser Aufgabe durch eine Elektrodenhalterung entsprochen, bei der das elektrochemische Meßsystem dichtend in einem Kolben befestigt ist, der in einer Rohrhülse frei beweglich ist und dessen Passung mit der Rohrhülse die Merkmale eines dichten Gleitsitzes erfüllt, wobei der oberhalb des Kolbens befindliche Teil der Rohrhülse als hermetisch abgeschlossene, druckfeste und mit einer elektrisch isolierenden Flüssigkeit der Dichte kleiner 1 g/cm³ gefüllte Kammer ausgebildet ist, in der eine Feder, deren Federkraft verstellbar ist, an dem beweglichen Kolben angreift.

Als elektrisch isolierende Flüssigkeit zur Druckübertragung sind prinzipiell alle mit Wasser nicht mischbaren Flüssigkeiten der Dichte kleiner als 1 g/cm³ und mit einem spezifischen Widerstand 10¹² Ohm/cm einsetzbar, sofern sie weder mit dem Material der Elektrodenhalterung noch mit der Elektrolytfüllung des elektrochemischen Meßsystems reagieren. Bevorzugt sind Silikonöle im Viskositätsbereich 50-5000 mPa · s (20°), aber auch Paraffinöl sowie wasser- und säurefreies Mineralöl, beispielsweise Transformatorenöl, sind geeignet.

Bei Verwendung eines Öles niedriger Viskosität ist es zweckmäßig, am äußeren Kolbenumfang eine O-Ring- oder Lippendichtung zusätzlich anzuordnen, die jedoch die Leichtgängigkeit des Kolbens in der Rohrhülse nicht wesentlich beeinträchtigt darf. Damit wird verhindert, daß bei Anlegen eines Differenzdruckes Δp an das Diaphragma der Bezugselektrode einer potentiometrischen Meßkette auch Öl langsam durch den dichten Gleitsitz austritt. Diese zusätzliche Dichtung ist jedoch unnötig, wenn das verwendete Öl eine Viskosität größer als 1000 mPa · s (20°) besitzt, weil es dann selbst als Dichtungsmittel wirkt und damit Leckverluste vernachlässigbar sind.

Der dichte Gleitsitz zwischen Kolben und Rohrhülse kann durch eine lose Axialführung des Kolbens in der Rohrhülse ersetzt werden, wenn die Dichtfunktion von einem flexiblen Faltenbalg, der zwischen dem beweglichen Kolben und dem unteren Rand der Rohrhülse verspannt ist, übernommen wird. Als Material für diesen Faltenbalg ist Polytetrafluorethylen oder ein entsprechendes Mischpolymerisat gut geeignet.

Der Differenzdruck Δp wird so gewählt, daß die Elektrolytlösung der Bezugselektrode sehr langsam mit definierter Leckrate durch das Diaphragma nach außen gedrückt wird. Auf diese Weise verhindert man, daß Meßmedium durch das Diaphragma in die Bezugselektrode eindringt und es werden konstante Bedingungen an der Grenzfläche Meßmedium/Bezugselektrolyt aufrecht erhalten. Der Wert von Δp wird durch Verändern der Vorspannung einer Schraubenfeder, die sich zwischen dem rohrförmigen Kolben und der Rohrhülse im Inneren der druckfesten Kammer befindet, in den durch die Federkraft vorgegebenen Grenzen eingestellt. Es ist günstig, Federn mit kleiner Federkonstante c zu verwenden, weil dann die Änderung von Δp zwischen unterer und oberer Endstellung des Kolbens gering bleibt.

Sind potentiometrische Meßketten in die erfindungsgemäße Elektrodenhalterung eingebaut, dann bewirkt der durch das Diaphragma der Bezugselektrode langsam ausfließende Elektrolytvorrat eine sehr langsame Bewegung des Kolbens in die Rohrhülse hinein. Die Kontrolle des Elektrolytvorrates erfolgt auf elektrischem Wege analog in der Weise, daß durch die Bewegung des Kolbens in der Rohrhülse beispielsweise ein elektrischer Widerstand oder eine elektrische Induktivität kontinuierlich verändert wird. Das Erreichen der oberen Endstellung des Kolbens wird ebenfalls elektrisch, beispielsweise durch Betätigen eines ein- oder mehrstufigen Endkontaktes, signalisiert.

Der Einbau von membranbedeckten, elektrochemischen Gassensoren, beispielsweise einer amperometrischen Sauerstoffelektrode oder einer potentiometrischen Kohlendioxidelektrode in die erfindungsgemäße Elektrodenhalterung ermöglicht auch an diesen gegen Druckbelastung besonders empfindlichen Meßsystemen eine Kompensation der im Meßmedium herrschenden Druckzustände. Zweckmäßigerweise wird dann der Gassensor so gestaltet, daß sein Schaftrohr selbst den in der Rohrhülse beweglichen Kolben bildet. Die Federkraft der Schraubenfeder im Inneren der Elektrodenhalterung wird so eingestellt, daß sie der Gewichtskraft des beweglichen Kolbens mit dem elektrochemischen Meßsystem entspricht und damit die Bedingung Δp=0 annähernd erfüllt ist. Die Viskosität der elektrisch isolierenden Flüssigkeit in der Elektrodenhalterung soll oderhalb 1000 mPa · s (20°C) liegen.

Voraussetzung für die einwandfreie Funktion des druckkompensierten Meßsystems ist das blasenfreie Aneinandergrenzen von elektrisch isolierender Flüssigkeit und Elektrolytfüllung des Gassensors sowie die vollständige Verdrängung von Luft aus der hermetisch abgeschlossenen druckfesten Kammer der Elektrodenhalterung.

Ausführungsbeispiele

Die erfindungsgemäße Lösung soll anhand von drei Ausführungsbeispielen näher erläutert werden:

Beispiel 1

Fig. 1 zeigt die erfindungsgemäße Elektrodenhalterung mit eingebauter Glaselektroden-pH-Einstabmeßkette. Hauptbestandteil sind

- ein Druckrohr 1 mit der Führungshülse 2,
- ein rohrförmig gestalteter Kolben 3, in dem die pH-Einstabmeßkette 4 dichtend gehaltert ist und der in der Führungshülse 2 frei beweglich gleitet,
- ein druckfestes Oberteil 5, das durch die Überwurfmutter 6 mit dem Druckrohr 1 verbunden ist.

Die Laufflächen der Führungshülse 2 und des Kolbens 3 sind geschliffen und maßlich so aufeinander abgestimmt, daß sie die Merkmale eines dichten Gleitsitzes erfüllen. Ein O-Ring 7 sorgt zusätzlich für einwandfreie Abdichtung zwischen der Führungshülse 2 und dem beweglichen Kolben 3. Die von oben her eingeschobene pH-Einstabmeßkette 4 schlägt mit dem Bund ihrer Metallkappe 8 an der Oberkante des Kolbens an. Ein O-Ring 9, den der Schutzkorb 10 beim Einschrauben in das Unterteil des Kolbens 3 an den Glasschaft anpreßt, bewirkt die dichte Halterung der pH-Einstabmeßkette im Kolbenrohr.

Zwischen dem Druckrohr 1 und dem rohrförmig gestalteten Kolben 3 befindet sich eine Schraubenfeder 11, die unten an Oberkante der Führungshülse 2 und oben an einem Sprengring 12 anschlägt, der in eine der ringförmigen Rastungen 13 eingreift. Das Einstellen der Vorspannung von Schraubenfeder 11 erfolgt durch Versetzen des Sprengringes 12.

Das Oberteil 5, das durch die Überwurfmutter 6 und den Dichtring 14 druckdicht mit dem Druckrohr 1 verbunden ist, enthält als Einsatz einen metallummantelten Isolierkörper 15 zur Durchführung der elektrischen Anschlüsse aus dem Druckraum nach außen. Die aufgeschraubte Kabel-Zugentlastung 16 preßt den Dichtring 17 zwischen den Isolierkörper 15 und die Deckplatte des Oberteils 5. Eine Füllöffnung 18, die mit einer druckdichten Verschlußschraube versehen ist, dient zum Einfüllen der elektrisch isolierenden Flüssigkeit.

Der Vorrat an Elektrolytlösung 19 für die Bezugselektrode 20 im Glasschaft der pH-Einstabmeßkette 4 ist blasenfrei mit Silikonöl der Viskosität 50 mPa · s (bei 20°C) überschichtet. Ein Faserstopfen verschließt die Füllöffnung 21, gewährleistet jedoch die Druckübertragung und den Nachfluß des Silikonöls in den Innenraum der Bezugselektrode 2.

Die Druckdifferenz Δp am Keramikdiaphragma 22 bestimmt die Ausflußgeschwindigkeit des Elektrolyten 19 und ist durch die Art der Schraubenfeder 11 und durch die Wahl der Vorspannung festgelegt. Es gilt:

Δp = (P-G_K) : A_k
P = Federkraft
G_K = Gewichtskraft des Kolbens 3
A_K = Grundfläche des Kolbens 3

Der Innenraum der Elektrodenhalterung ist bis zur Füllöffnung 18 blasenfrei mit Silikonöl der genannten Viskosität gefüllt. Die beiden Bohrungen 23 gewährleisten, daß das einfließende Silikonöl auch die Luft aus dem Zwischenraum zwischen der pH-Einstabmeßkette 4 und der Wandung des Kolbens 3 verdrängt. Durch die Verschlußschraube der Füllöffnung 18 ist das silikonölgefüllte System nach außen druckdicht abgeschlossen.

Im Betriebszustand wirkt der Druck, der im Meßraum herrscht, auf den beweglichen Kolben 3, überträgt sich auf die Silikonölfüllung in der Elektrodenhalterung und schließlich durch den Faserstopfen 21 auch auf Elektrolytfüllung 19 der Bezugselektrode. Unabhängig vom herrschenden Außendruck bleibt der gewählte Wert für die Druckdifferenz Δp am Diaphragma konstant.

Das langsame Ausfließen der Elektrolytlösung 19 durch das Keramikdiaphragma 22 bewirkt ein Absinken der Grenzfläche Elektrolyt/Silikonöl in der pH-Einstabmeßkette und eine langsame Bewegung des Kolbens 3 in das Innere des Druckrohres 1. In der oberen Endstellung, wenn der Elektrolytvorrat 19 weitgehend verbraucht ist, erfolgt die elektrische Signallisierung in zwei Stufen dadurch, daß die Oberkante eines von der Metallkappe 8 getragenen Distanzstückes 24 zwei nacheinander angeordnete elektrische Kontakte 25 betätigt.

Fig. 2 zeigt das Beispiel einer Analogüberwachung des Elektrolytverbrauches mit Hilfe der elektrischen Widerstandsmessung. Der Schleifkontakt 26 eines Schiebepotentiometers 27 wird von der Oberkante des Distanzstückes 24 mitgeführt. Die gemessene Widerstandsänderung ist ein Maß für den Verbrauch an Elektrolytlösung.

Beispiel 2

Fig. 3 zeigt einen potentiometrischen Kohlendioxidsensor, der in die erfindungsgemäße Elektrodenhalterung eingebaut ist. Prinzipieller Aufbau und Wirkungsweise der Elektrodenhalterung entsprechen dem Beispiel 1. Der rohrförmig gestaltete und in der Führungshülse 2 bewegliche Kolben 3 bildet jedoch auch gleichzeitig das Schaftrohr für den potentiometrischen Kohlendioxidsensor. Eine durch den O-Ring 28 und die Überwurfmutter 29 gehaltene permeable Polymermembran 30 verschließt die untere Stirnseite des Kolbens 3. Im Inneren des Kolbenrohres ist eine pH-Einstabmeßkette 4 angeordnet, die aus dem polymerbeschichteten Glasschaft 31, einer linsenförmigen H⁺-ionensensitiven Glasmembran 32, der Ableitelektrode 33 und einer Bezugselektrode 20 besteht, die in Form einer Ringfläche außen den Glasschaft umgibt. Zwischen der Polymembran 30 und der Glasmembran 32 befindet sich Polyamidgaze als Distanzmaterial und gewährleistet dort eine definierte dünne Schicht der Hydrogencarbonat-Elektrolytlösung 34, die im unteren Teil des rohrförmigen Kolbens 3 den Raum zwischen der pH-Einstabmeßkette 4 und der Kolbenwand ausfüllt. Der Raum über der Hydrogencarbonat-Elektrolytlösung 34 und über dem Innenpuffer 35 der Glaselektrode ist blasenfrei mit Silikonöl der Viskosität 1500 mPa · s (20°C) gefüllt. Die beiden Füllöffnungen 36 und 37 sind mit durchlässigen Faserstopfen verschlossen. Die Federkraft P der Schraubenfeder 11 ist durch Versetzen des Sprengringes 12 in den Nuten 13 so einreguliert, daß die Bedingung für die Druckdifferenz

Δp = (P-G_K): A_K = 0

annähernd erfüllt ist.

Im Betriebszustand überträgt die luftblasenfrei gefüllte erfindungsgemäße Elektrodenhalterung alle Druckzustände im Meßraum auf den Innenraum der Glaselektrode und auf die Hydrogencarbonat-Elektrolytfüllung. Eine Dehnung der Polymermembran 30 bei Druckänderungen tritt nicht ein, weil in dem dichten Gleitsitz der Kolben 3 leichtgängig auf einem Ölfilm "schwimmt". Bei Δp=0 und bei einer Viskosität des Silikonöls von <1000 mPa · s (20°C) ist die Leckrate an Silikonöl durch den Gleitsitz zu vernachlässigen, so daß auch der zusätzliche O-Ring 7 (Fig. 1) hier entfallen kann.

Beispiel 3

Fig. 4 zeigt den unteren Abschnitt der erfindungsgemäßen Elektrodenhalterung mit eingebauter pH-Einstabmeßkette. Im Unterschied zu Fig. 1 ist hier der dichte Gleitsitz ersetzt durch eine lose Führung des Kolbenrohres 3 im Druckrohr 1. Die Führung wird gewährleistet durch die beiden Führungsringe 38 und 39, die von den beiden Sprengringen 12 und 40 gehalten werden und als Widerlager für die Schraubenfeder 11 dienen. Beide Führungsrohre haben zur Wandung des Druckrohres 1 beziehungsweise zum Kolbenrohr 3 soviel Spiel, daß die Verdrängung der Luft beim Einfüllen von Silikonöl in die Elektrodenhalterung ungehindert erfolgen kann. Die Abdichtung der elektrisch isolierenden Flüssigkeit in der Elektrodenhalterung gegen das Meßmedium erfolgt durch einen flexiblen Faltenbalg 41 aus Fluorethylenpropylen, der zwischen dem unteren Rand des Druckrohres 1 und dem beweglichen Kolben 3 verspannt ist und von der Überwurfmutter 42 beziehungsweise durch den aufgeschraubten Schutzkorb 10 gehalten wird.

Aufstellung der verwendeten Bezugszeichen

1 Druckrohr
2 Führungshülse
3 rohrförmig gestalteter Kolben
4 pH-Einstabmeßkette
5 druckfestes Oberteil
6 Überwurfmutter
7 O-Ring
8 Metallkappe
9 O-Ring
10 Schutzkorb
11 Schraubenfeder
12 Sprengring
13 ringförmige Rastung
14 Dichtring
15 Isolierkörper
16 Kabel-Zugentlastung
17 Dichtring
18 Füllöffnung
19 Elektrolytlösung
20 Bezugselektrode
21 Füllöffnung
22 Keramikdiaphragma
23 Bohrung
24 Distanzstück
25 elektrischer Kontakt
26 Schleifkontakt
27 Schieberpotentiometer
28 O-Ring
29 Überwurfmutter
30 Polymermembran
31 polymerbeschichteter Glasschaft
32 Glasmembran
33 Ableitelektrode
34 Hydrogencarbonat-Elektrolyt
35 Innenpuffer
36 Füllöffnung
37 Füllöffnung
38 Führungsring
39 Führungsring
40 Sprengring
41 Faltenbalg
42 Überwurfmutter

Claims

1. Elektrodenhalterung zur Druckkompensation an elektrochemischen Meßsystemen, insbesondere an potentiometrischen Meßketten und membranbedeckten elektrochemischen Gassensoren, die in Behältern und Rohrleitungen erhöhtem und/oder wechselndem Druck ausgesetzt sind, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrochemische Meßsystem dichtend in einem Kolben befestigt ist, der in einer Rohrhülse frei beweglich ist und dessen Passung mit der Rohrhülse die Merkmale eines dichten Gleitsitzes erfüllt, wobei der oberhalb des Kolbens befindliche Teil der Rohrhülse als hermetisch abgeschlossene druckfeste und mit einer elektrisch isolierenden Flüssigkeit der Dichte kleiner 1 g/cm³ gefüllte Kammer ausgebildet ist, in der eine Feder, deren Federkraft verstellbar ist, an dem beweglichen Kolben angreift.

2. Elektrodenhalterung zur Druckkompensation an elektrochemischen Meßsystemen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrisch isolierende Flüssigkeit eine Viskosität größer als 1000 mPa · s aufweist und gleichzeitig Dichtmittel ist.

3. Elektrodenhalterung zur Druckkompensation an elektrochemischen Meßsystemen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der dichte Gleitsitz ersetzt wird durch eine axiale Führung des in der Rohrhülse frei beweglichen Kolbens und ein elastischer Faltenbalg Dichtelement ist.

4. Elektrodenhalterung zur Druckkompensation an elektrochemischen Meßsystemen nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrochemische Meßsystem selbst kolbenförmig gestaltet ist und frei beweglich in der Rohrhülse gleitet.

5. Elektrodenhalterung zur Druckkompensation an elektrochemischen Meßsystemen nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegung des Kolbens ein elektrisches Signal zur Kontrolle der jeweiligen Kolbenstellung in der Rohrhülse auslöst.