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Verfahren und Vorrichtung zur Reinigung von Elektroden Zur fortlaufenden
Reinigung vonv Elektroden aus Antimon, Wolfram 0. dgl, für die pE-Messung ist schon
die Benutzung von Bürsten vorgeschlagen worden, die durch einen Elektromotor 0.
dgl. angetrieben werden. Ein solcher Antrieb ist nicht immer gut durchführbar; insbesondere
ergeben sich Schlvierigkeiten, wenn es sich um unter höherem Druck befindliche Flüssigkeiten
handelt; ferner stößt ein einwandfreier Antrieb bei höheren Temperaturen und chemisch
stark angreifenden Flüssigkeiten auf Schwierigkeiten.
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Es ist auch schon vorgeschlagen worden, ein Gefäß mit Sand zu füllen
und die Antimonelektrode durch Drehen im Sand dauernd blank zu halten. Ein Nachteil
dieser Anordnung ist, daß die blank gehaltene Oberfläche der Elektrode dauernd vom
Sand bedeckt ist und gar nicht mit der ÄIeßflüssigkeit in innige Berührung kommt.
Außerdem reichert sich in der Umgebung der Elektrode das abgeschliffene Elektrodenmaterial
derart an, -daß in kurzer Zeit Fehlmessungen auftreten. Es wfrd sich gerade in der
nächsten Umgebung der Elektrode eine Schicht kleiner, abgeriebener Metallteilchen
bilden. Bei der großen Oberfläche dieser Teilchen werden sich aber an denselben
noch mehr als an der Oberfläche der Elektrode selbst ungewünschte Reaktionsprodukte
bilden, die durch die anderen in der Umgebung befindlichen Metallteilchen mit der
Elektrode in leitender Verbindung stehen.
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Dadurch wird ein Potential angezeigt, das nicht dem einer blanken
Elektrode entspricht.
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Diesclben Einwände lassen sich auch gegen die Bürsten erheben, da
auch liier das abgebürstete Elektrodenmaterial sich in den Bürsten festsetzt. Dies
ist ganz besonders der Fall bei zäheren Flüssigkeiten und auch bei Flüssigkeiten,
die zum Auskristallisieren neigen.
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reinigung von
Elektroden der bekannten Art, wobei ein loses, körniges bis
pulvriges
Schleifmittel zur mechanischen Reinigung dient. Das Wesen der Erfindung ist zunächst
darin zu erblicken, daß durch einen kräftigen Strom der Meßflüssigkeit das Schleifmittel
über die Elektrodenoberfläche hinweggeführt wird, wobei also die Meßflüssigkeit
selbst das Schleifmittel mit sich trägt.
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Dadurch wird die Elektrode sofort nach dem Reinigen immer wieder von
neuer Meßllüssig keit umspült. Durch die Formgebung des Gefäßes wird Sorge dafür
getragen, daß die Geschwindigkeit an der Elektrodenoberfläche selbst noch nicht
abnimmt. Erst in einiger Entfernung von der Elektrode wird durch Querschnitterweiterung
des Flüssigkeitsstromes das Reinigungsmittel durch Unterschreiten der für seinen
Transport nötigen kritischen Geschwindigkeit aus dem Strom ausfallen, um wieder
in eine Ausgangslage zurückzukehren. Das Reinigungsmittel bewegt sich in geschlossenen
Bahnkurven, die zum Teil über die Elektrode führen. Die große Geschwindigkeit an
der Elektrodenoberfläche sorgt auch dafür, daß das abgeschliffene Elektrodenmaterial
sofort von der Elektrode abgespült wird. Die Vorteile des neuen Verfahrens gegenüber
bekannten Anordnungen sind das Fortfallen des Fremdantriebes, die Beaufschlagung
der Elektrode mit stets neuer Meßflüssigkeit und die Entfernung von Reinigungsmittel
und abgeschliffenem Elektrodenmaterial von der Elektrode mit groß,er Geschwindigkeit.
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Bei dem neuen Verfahren wird die Geschwindigkeitsenergie der Meßflüssigkeit,
die durch eine enge Öffnung in das Elektrodengefäß strömt, ausgenutzt, um den für
die -Reinigung der Elektrode erforderlichen Arbeitsaufwand zu leisten. Es wird also
die potentielle Energie der Meßflüssigkeit in kinetische Energie umgewandelt, um
das Reinigungsmittel mit genügender Geschwindigkeit über die Elektrodenoberfläche
hinwegzuführen. Dabei wird die Elektrode gereinigt und gleichzeitig durch frische
Meßflüssigkeit beaufschlagt, wodurch Anzeigeverzögerungen vermieden werden. Das
Schleifmittel besteht aus losem, körnigem Gut, z. B. Glaspulvcr, Korundstaub oder
I(orundkörncrn, Quarzsand 0. dgl. Die Meßfiüssigkeit kann etwa tangential oder nahezu
tangential in das Elektrodengefäß eingeführt werden, wobei das Reinigungsmittel
aufgewirbelt und in eine Drchbewegung versetzt wird.
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In der Zeichnung sind zwei Ausführungsformen des Verfahrens schematisch
crläutert, und zwar jedesmal in senkrechtem Schnitt durch die Mitte. eines Mcßgefäßes
mit darin liegender Elektrode.
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Abb. I zeigt ein zylindrisches Meßgefäß r, in dem sich eine pilzEörmig-c
llektrode 2 befindet. 3 sind schräg nach unten gerichtete Bohrungen in der Wand
des Gefäßes 1, die nicht radial, sondern tangential zur Elektrodenachse verlaufen.
Beim Einströmen der Meßflüssigkeit durch diese Bohrungen (Pfeile A) in das Gefäß
wird körniges lleinigungsmittel4, z. B. Quarzsand, an der Elektrode vorbeibewegt
und emp orgewirbelt, während gleichzeitig die Flüssigkeit nach oben steigt (PfeileB).
Die Menge des Sandes ist so groß, daß sowohl im Ruhezustand als auch in der Bewegung
die Elektrode immer von einer- Sandschicht bedeckt ist. Der Beaufschlagungscvinkel
der Flüssigkeit, ihre Geschwindigkeit und die Korngröße werden derart bemessen,
daß die Körner nicht nur abgewirbelt, sondern auch gleichzeitig auf die Elektrode
aufgepreßt werden.
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Das zylindrische Gefäß 1 besitzt oben einen trichterförmigen Ansatz,
in dem sich etwa mitgerissene Körner absetzen, so daß sie wieder in das Gefäß1 1
zurückfallen können. Zweckmäßig wird der untere Teil des Gefäßes I so ausgebildet,
daßl die Elektrode 2 leicht herausgenommen werden kann. Zwischen dem Gefäßboden
und der Elektrode ist ein solcher Abstand zu wählen, daß das von der Elektrode abgeriebene
Metall gesammelt werden kann. Um einen Stromdurchgang zu vermeiden, besteht das
Gefäß zweckmäßig aus einem Isolierstoff.
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Statt der in Abb. I gezeigten Pilzform der Elektrode ist natürlich
auch jede andere Form geeignet, z. B. eine Kegelform. Die Gestalt der Elektrode
hängt in jedem Fall von dem Winkel der beaufschlagenden Flüssigkeitsstrahlen, der
Strömungsgeschwindigkeit dieser Flüssigkeit, den Korngrõßen des Reinigungsmittels
usw. ab. Die Gestalt der Elektrode und die Richtung der Kanäle 3 ist so zu xvählen,
daß die Gesamtoberfläche der Elektrode möglichst gleichmäßig gereinigt wird. Gegenüber
der Elektrode 2 ist eine Bezugselektrode 6 in dem trichterförmigen Teil 5 des Behälters
untergebracht. Sie kann noch von einem siebartigen Körper 7 mit geschlossenem Boden
umgeben sein, damit etwa noch hochgerissene Sandkörner 0. dgl. diese Elektrode nicht
berühren.
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Abb. 2 zeigt eine andere Ausführung, bei der eine kegelfönnige Elektrode
in dem Gefãß angeordnet ist, das oben trichterförmige Gestalt hat lmd in der Mitte
eingesclmürt ist.
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Der jeweilige freie Querschnitt in der Einschnürung ist der Elektrodenform
angepaßt und so bemessen, daß über eine genügend große Weglänge die Körner entgegen
ihrem (ervicllt von dem Fliissiglieitsstrom mitgenommen werden. Die Fliissigkeit
tritt hier durch radiale, schräg nach oben genehtete Bohrungen 3 in das (,efãß X
ein und reißt so die
Körner der Füllung 4 über die Elektrodenoberfläche
2 hinweg nach oben. Die Bezugselektrode kann entlveder im Boden 8 des Gefäßes untergebracht
sein -oder sie befindet sich in einem Nebengefäß, das durch ein Rohrstück mit dem
Gefäß 1 verbunden ist.
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Bei der in Abb. 2 gezeigten Anordnung wächst die GeschN;indigkeit
der Sandkörnchen infolge der zunehmenden Verkleinerung des Strömungsquerschnitts
im Bereich der Einschnürung, und erst in dem oberen trichterförmigen Teil- verlieren
die Körner ihre Geschwindigkeit und sinken wieder zurück in das Elektrodengefäß.
Die kegelförmige Elektrode kann auch durch eine ring- oder rohrförmige ersetzt-
werden, deren innere Seitenwände dann die erwähnte Einschnürung bilden.
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Erfindungsgemäß können die eingangs geschilderten Nachteile auch
dadurch vermieden werden, daS Elektrode und Reinigungsmittel relativ zueinander
in eine Schwingbewegung versetzt werden. Dadurch bewegen sich die abgeschliffenen
Metallteilchen aus der nächsten Umgebung der Elektrode unter dem Schwereeinfluß
fort.
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Bei dem Gegenstand der Erfindung kann entweder das Elektrodengefäß
mit dem Reinigungsmittel oder die Elektrode selbst oder Elektrode und Elektro dengefäß
in Schwingbelegung versetzt werden. Hierbei ist es besonders zweckmäßig, durch die
Schwingbewegung die Schicht des Reinigungsmittels in eine Art Schwebezustand zu
versetzen, weil dadurch eine zu starke Abnutzung der Elektrode vermieden wird und
ein schnelles Abwandern der abgeschliffenen Metallteilchen aus der nächsten Umgebung
der Elektrode erfolgte Abb. 3 zeigt schematisch eine Anordnung, bei der die Elektrode
eine Pendelbewegung ausführt. Die Elektrode 3 ist an einer Stange 1 5 befestigt,
die zur Stromzuleitung dient, und an einem Drehpunkt I6 aufgehängt. Das Reinigungsmittel
4 in dem Gefäß I ist so hoch aufgefüllt, daß die Elektrode in der Ruhestellung eine
gute Berührung damit hat, jedoch nicht davon bedeckt wird. Über dem Dreliptinkt
I6 ist an der Stange 17 ein Eisenkern 18 befestigt, der auf der einen Seite einem
Solenoid 19 gegenübersteht, während auf der anderen Seite durch eine Feder 20 die
Stange 17 von dem Solenoid weggezogen wird. Bei Erregung des Solenoids mit rasch
aufeinanderfolgenden Stromimpulsen führt die Elektrode eine Pendelbewegung aus und
reibt sich dabei dauernd an den Körnern der Reinigungsmittelschicht 4. Durch die
Pendeibewegung kann die - Körnerschicht auch in einer Art Schwebezustand gehalten
werden, derart, daß gerade eine genügende Anzahl der Körncr mit der Elektrode in
Berührung kommt, um deren Oberfläche rein zu halten. Die Schnringbewegungen können
ziemlich klein gehalten werden; in vielen Fällen wird es gezügen, das Solenoid einfach
mit normalem Wechselstrom zu betreiben Abb. 4 zeigt eine Ausführung, bei der das
Llektrodengefäß 1 eine Hinundherbewegung in senkrechter Richtung ausführt. Das Gefäß
r ist auf einer Stange 22 befestigt, die zwischen Führungsrollen 23 beweglich ist
und durch einen Eebedaumen 24 auf und ab bewegt wird. Die Elektrode 3 ist hierbei
mit ihrer Stromzuführungsstange 15 an einer Feder 21 aufgehängt, derart, daß sie
mit ihrem Unterteil in die. Schicht des körnigen Reinigmgsmittels in dem Meßgefäß
1 eintaucht.
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Mit Rücksicht auf die auf und ab gehende Bewegung des Gefäßes I ist
diesmal die Elektrode unten spitz, z. B. konisch.
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Bei Abb. 5 ist die Elektrode 3 im Boden des Gefäßes 1 eingesetzt.
Dieser Boden besteht hier aus einer Membran 25, auf der das körnige Reinigungsmittel
4 im Gefäß 1 liegt. Die Elektrodenstange 15 steht durch eine Feder 21 mit dem Exzenter
26 in Verbindung, bei dessen Umdrehung die Elektrode hin und her gehende Schwingbexvegungen
ausführt.
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Für die Erzeugung von Scllwingbesvegungen m einem unter Druck stehenden
Raum läßt sich etwa die in Abb. 6 dargestellte Anordnung benutzen. Die Elektrode
3 ist hier konisch und taucht in die Schicht des körnigen Schleifmittels 4 im Gefäß
1 ein. Die Stromzuleitung 15 der Elektrode ist mit einem Eisenkern 27 verbunden,
der an einer Feder 21 aufgehängt ist. Das Gefäß 1 ist durch ein Rohrstück, einen
Bügel 28 0. dgl. mit der Wandung 29 eines Druckgefäßes verbunden, z. B. mit dem
Gewinde J 1 verschraubt. Der Bügel 28 trägt eine Spule 30, die den Eisenkern 27
umgibt. Wird die Spule von einem Wechselstrom oder einem intermittierenden Gleichstrom
durchflossen, so gerät der Kern 27 mit der Elektrode in senkrechte, hin und her
gehende Sclnviigbewegungen.
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Die Schwingungen sind auch nicht nur auf solche größeren Ausmaße
beschränkt, -sondern können ziemlich kleine Amplituden haben, so daß die Elektrode
nur ganz schwach vibriert. Auch in diesem Fall hat sich schon vielfach die Reinigungswirkung
als durchaus geniigend erwiesen.