DE8533354U1 - Vorrichtung zur Potentialmessung in Flüssigkeiten - Google Patents

Description

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Besch re i bung:

Ekkehard Exner, Pomona 70, D- 4040 Neuss Vorrichtung zur Pot entiaLmessung in FLüssigkeiten

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur PotentiaLmessung, insbesondere von pH-Werten, in Flüssigkeiten, mit einer Elektrode, vorzugsweise GLaseLektrode, die aus einem rohrförmigen Gehäuse ausfahrbar und dieses so weit einziehbar ist, daß die ELektrodenspitze innerhalb einer abschLießbaren Eichkammer zu Liegen kommt, die über Ventile mit VorratsbehäLtern für Pufferlösungen und gegebenenfalls SpüLflüssigkeit sowie mit einem Auslaß verbindbar ist.

Zur kontinuierlichen Erfassung des pH-Wertes in Flüssigkeiten werden vor allem GlaseLektroden eingesetzt (Ullmanns Enzyklopädie der technischen Chemie, 4. Auflage, Band 5, Seiten 652 ff). Diese GlaseLektroden sind axial verschieblich in einem rohrförmigen Gehäuse gelagert, das an einem Ende offen und an dessen anderem

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Ende ein pneumatisch betätigbarer Druckzylinder angeordnet ist/ der mit der Glaselektrode verbunden ist* Mit Hilfe dieses Druckzylinders kann die Glaselektrode aus dem rohrförmigen Gehäuse so weit ausgefahren werden, daß deren Elektrodenspitze nach außen hin vorsteht. Bei entsprechendem Anschluß des rohrförmigen Gehäuses an einen Behälter oder eine Rohrleitung ragt dann die Elektrodenspitze in das zu analysierende Medium hinein.

Die für den vorgenannten Zweck eingesetzten Elektroden müssen in regelmäßigen Abständen geeicht werden. Für diesen Zweck weist das rohrförmige Gehäuse an seinem druckzylinderseitigen Ende eine Eichkammer auf. Die Elektrode kann durch den Druckzylinder so weit in das rohrförmige Gehäuse eingefahren werden, daß sich ihre Elektrodenspitze dann in der Eichkammer befindet. Zwischen Eichkammer und offenem Ende des rohrförmigen Gehäuses ist ein Kugelhahn angeordnet, so daß die Eichkammer gegenüber dem zu analysierenden Medium abgeschlossen werden kann. Die Eichkammer selbst steht über eine Schlauchleitung mit einem Mehrwegeventil in Verbindung, das so geschaltet werden kann, daß die Eichkammer an Vorratsbehälter mit Pufferlösungen angeschlossen werden kann. Durch Einleitung solcher Pufferlösungen in die Eichkammer kann die Elektrode geeicht werden. Zwischen den einzelnen Eichvorgängen und nach deren Beendigung kann in die Eichkammer zusätzlich eine Spülflüssigkeit eingeleitet werden, um Verfälschungen durch Reste der jeweiligen Pufferlösung zu vermeiden. Pufferlösungen und SpüIflüssigkeit können in einer weiteren Schaltung des Mehrwegeventi I s einem Auslaß zugeleitet werden.

Als nachteilig hat sich erwiesen, daß die jeweils in die

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Eichkammer geleitete Pufferlösung durch die zuvor angewendete Pufferlösung oder durch Spül f lüsSigkeit verunreinigt wurden. Entsprechend ungenau war die jeweilige Eichung und waren dann auch die Meßergebnisse.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, die Vorrichtung der eingangs genannten Art so zu gestalten/ daß Verunreinigungen der Pufferlösungen weitestgehend

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst/ daß

die Eichkammer für jeden Vorratsbehälter einen

gesonderten Einlaßkanal und zumindest einen separaten

jj Auslaßkanal aufweist, wobei in jedem Einlaß- und

t Auslaßkarvil ein unmittelbar der Eichkammer benachbartes

Ventil angeordnet ist. Dieser Ausbildung liegt die schon zur Erfindung gehörende

" Erkenntnis zugrunde, daß bei der bekannten Vorrichtung

die gemeinsame VerbindungsLeitung zwischen Hehrwegventil und Eichkammer ursächlich für die Verunreinigung der Pufferlösungen war, denn es konnte festgestellt werden, daß nach Anwendung einer Pufferlösung und Reinigung der Eichkammer mit Spülflüssigkeit immer noch Restmengen dieser beiden Flüssigkeiten in dieser VerbindungsLeitung Verblieben und sich dann bei Einleitung einer anderen Pufferlösung mit dieser vermischten. Durch die erfindungsgemäße Ausbildung der Vorrichtung werden solche Vermischungsvorgänge weitestgehend vermieden, da Pufferlösungen und Spülflüssigkeit völlig getrennt zur Eichkammer geleitet werden und die zugehörigen ZuführIeitungen durch Ventile in unmittelbarer Nachbarschaft der Eichkammer getrennt sind. Eventuelle Vermischungen mit Restmengen sind somit auf die

Eichkammer selbst beschränkt und können wegen deren geringen Volumen vernachLass ιgt werden. Entsprechend konnte eine wesentliche Erhöhung der Eichgenauigkeit und damit auch der Meßwerte erreicht werden.

In Ausbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Einlaß- und Auslaßkar.äte in einer zur Bewegungsebene der Elektrode senkrechten Ebene angeordnet sind. Sofern die Eichkammer in an sich bekannter Weise zylindrische Formen hat, können die Einlaß- und Auslaßkanäle im wesentlichen tangential in den Zylindermantel der Eichkammer münden, was insbesondere das Ausspülen der Eich kammer erleichtert und rückstandsärmer macht. Dabei sollten die Einlaß- und Auslaßkanäle im gleichen Winkelabstand zueinander angeordnet sein.

Die Ventile für die Einlaß- und Auslaßkanäle können beispielsweise als Kugelhähne ausgebildet sein. Einfacher ist es jedoch, sie als Nadelventile auszubilden, da ihre Steuerung besonders einfach ist. Hierzu weisen sie zweckmäßigerweise innerhalb von Zylindergehäusen angeordnete Kolben auf, deren zumindest eine Seiten mit Anschlußkanälen für eine Druckmittelbeaufschlagung in Verbindung stehen. Damit die Druckmittelbeaufschlagung nur einseitig zu erfolgen braucht, sollten die Kolben in einer Richtung mit einer Feder beaufschlagt sein, und zwar vorteiI hafterweise dergestalt, daß die Feder in Schließrichtung wirkt, so daß eine

Druckmittelbeaufschlagung nur bei zu öffnendem Ventil notwendig ist.

Die Drue kmi 11 e Ibeaufsch I agun · ·ιη durch Fremdenergie, beispielsweise von einer Pneumatik- oder Hydraulikquelle aus, erfolgen. Es besteht jedoch auch die Möglichkeit,

die Einlaßkanäle mit den Anschlußkanälen der zugehörigen Nadelventile zu verbinden, so daß die Kolben zur Betätigung dieser Nadelventile durch die zuzuführende Flüssigkeit selbst gesteuert werden, der Druck in dieser Flüssigkeit also zum Anheben der Nadelventile benutzt wird. Für diese Nadelventile ist dann kein Anschluß an eine weitere Druckquelle notwendig.

In der Zeichnung ist die Erfindung an Hand von Ausführungsbeispielen näher veranschaulicht. Es zeigen:

Figur 1 die Seitenansicht einer Vorrichtung zur Messung von pH-Werten in Flüssigkeiten mit Teilschnitt durch deren Eichkammergehäuse;

Figur 2 einen Querschnitt durch das

Eichkammergehäuse gemäß Figur 1 und

Figur 3 einen Querschnitt durch eine andere Ausführungsform des Eichkammergehäuses.

Die in Figur 1 gezeigte Vorrichtung weist ein rohrförmiges Gehäuse 1 auf, an das sich nach oben hin ein Druckzylinder 2 anschließt. Das rohrförmige Gehäuse 1 ist mit seinem untenseitigen, offenen Ende an eine Wandung 3 eines Leitungsrohrs angeschlossen, die hier nur teilweise und im Schnitt dargestellt ist.

Das rohrförmige Gehäuse 1 ist in mehrere Abschnitte aufgeteilt. An ein unteres, an der Wandung 3 angeschweißtes Anschlußteil, 5 schließt sich über einen

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Flansch 6 ein Ventilabschnitt 7 mit einem darin angeordneten, hier nicht näher dargestellten KugeLhahn

an, der über die nach außen ragende Welle 8 geschlossen

bzw. geöffnet werden kann. Zwischen dem Ventilabschnitt 7

und einem oberen Endstück 9 ist ein scheibenförmiges

Eichkammergehäuse 10 angeordnet und über Schrauben 11, 12 verspannt.

Z~i der Mitte des Eichkammergehäuses 10 erstreckt sich die im Querschnitt zy I inderförmige Eichkammer 13. In diese hinein ragt die Glaselektrode 4 mit ihrer Spitze von oben hinein. In dieser Stellung kann die Eichung vorgenommen werden. Durch Verschieben der Glaselektrode 4 nach unten kann sie in die gestrichelt gezeichnete Stellung gebracht werden, in der sie in das zu analysierende Medium hineinragt. Hierzu weist die Wandung 3 eine entsprechende öffnung -nnerhalb des Anschlußteils 5 auf.

Durch die Schnittdarstellung sind zwei Nadelventile 14, 15 sichtbar gemacht, deren konstruktiver Aufbau υ η d Funktion sich aus Figur 2 besser ersehen läßt. In dieser Figur sind die in Figur 1 erkennbaren Nadelventile 14, 15 weggelassen, so daß nur die zugehörigen Ventilbohrurfgen 16, 17 zu sehen sind. Eine weitere Ventilbohrung 18 ist im in dieser Ansicht unteren Bereich rechtwinklig zu den Ventilbohrungen 16, 17 angeordnet. Im fertig montierten Zustand enthalten diese Ventilbohrungen 16, 17, 18 jeweils ein Nadelventil 19, jie es in der oberen Hälfte des Eichkammergehäuses 10 in Figur 2 zu sehen ist und das mit den Nadelventilen 14, 15 identisch ist.

Das Nadelventil 19 weist eine Ventilnadel 20 auf, die aus einem zylindrischen Nadelkörper 21, einem in das untere Ende des Nadelkörpers 21 eingeschraubten, kegelförmigen

! NadeLkopf 22 und einem in das obere Ende eingeschraubten

NadelkoLben 23 besteht. De·- Nadelkörper 21 ist axial

< verschieblich in einer in die zugehörige VentiLbohrung 24

eingesetzten Buchse 25 und irr unteren Teil eines ZyLindergehauses 26 geführt, das von außen in die VentiLbohrung 24 eingeschraubt ist und damit die Buchse 25 gegen einen Absatz preßt. Das ZyLindergehäuse 26 weist ' einen dem Zylinderkolben 23 angepaßten ZyLinderraum 27

f auf, in dem sich der Nadelkolben 23 axial beweoen kann.

Er ist obenseitip durch einen Deckel 28 abgeschte ssen und weist - zu diesem benachbart - eine EntLuftungsbohrung 29 , auf. Zwischen Deckel 28 und Nadelkolben 23 ist eine

Schraubenfeder 30 angeordnet, die bestrebt ist, die Ventilnadel 20 in Richtung auf die Eichkammer 13 zu

drücken. Sie umgibt einen Kolbenaufsatz 31, der als Anschlag und damit als Hubbegrenzer dient.

Untenseitig ist zwischen Nadelkolben 23 und Nadelkörper 21 eine Dichtscheibe 32 eingespannt, die in der gezeigten Stellung auf einem Absatz des Zy I inderraumes 27 auflitgt.

Im oberen Teil des Nadelkörpers 21 weist das

Zylindergehäuse 26 einen Pingraum 33 auf, der Verbindung zu einer Anschlußöffnung 34 hat. In diese Anschußöf*nung 34 läßt sich eine Anschlußleitung zu einer pneumatischen Druckwelle einschrauben. Führt man über diese AnschlußLeitung unter Druck stehende Luft zu, so wird damit die Dichtscheibe 32 beaufschlagt und die Ventilnadel 20 gegen die Wirkung der Schraubenfeder 30 bis zum Anschlag des Kolbe ,lauf satzes 31 an den Deckel 28 angehoben. Dabei löst sich der Nadelv,opf 22 von seinem Ventilsitz 35 und gibt dabei die Verbindung zwischen der Eichkammer 13 und einem den Nadelkopf 22 und das untere

ι Ende des Nadelkörpers 21 umgebenden Ringraum 36 frei.

Dichtungsringe 37, 38 in der Buchse 25 und dem

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ZyL ιndergehäuse 26 verhindern dabei ein überströmen am Nadelkörper 21 vorbei. Nach einer Druckentlastung führt die Schraubenfeder 30 die Ventilnadel 20 wieder in die gezeigte Stellung zurück, in der ihr kegelförmiger Nadelkopf 22 auf dem Ventilsitz 35 aufliegt und damit eine Abdichtung zwischen Eichkammer 13 und Ringraum 36 herstellt.

Der Ringraum 36 steht mit einem rechtwinklig zur Achse der Ventilnadel 20 verlaufenden Einlaßkanal 39 in Verbindung, in dessen Ende ein Kupplungsstück 40 eingeschraubt ist. An diesen Einlaßkanal 39 läßt sich eine Zuleitung von einem Vorratsbehälter für eine Pufferlösung anschließen. Durch Betätigung der Ventilnadel 20 in vorbeschriebenem Sinne kann die Pufferlösung in die Eichkammer 13 eingeleitet werden.

Entsprechende Einlaßkanäle 41, 42 führen auch zu den Ventilbohrungen 16, 17 hin. über den einen Einlaßkanal lassen sich eine weitere Pufferlösung und über den anderen Einlaßkanal 42 eine Spülflüssigkeit in die Eichkammer 13 einführen, und zwar ebenfalls gesteuert durch die Nadelventile 14, 15 in der vorbeschriebenen Art. Die verbleibende Ventilbohrung 18 steht mit einem in entsprechender Weise angeordneten Auslaßkanal 43 in Verbindung, über diesen Auslaßkanal 43 kann dann die jeweils zuvor in die Eichkammer 13 eingefüllte Flüssigkeit, sei es Pufferlösung oder Spülflüssigkeit, wieder herausgeführt werden, und zwar gesteuert durch ein in die Ventilbohrung 18 eingebautes und mit den übrigen Nadelventilen 14, 15, 19 identisches Nadelventil. Auf diese Weise können nacheinander Spülf lüssigkeit, erste Pufferlösung, nochmals Spülflüssigkeit und zweite Pufferlösung in die Eichkammer 13 ein- und auch wieder

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herausgeführt werden, ohne daß es zu nennenswerten Verunreinigungen der Puff er Lösungen kommt. Dabei ist der Kugelhahn im VentiLabschnitt 7 geschlossen, so daß die Flüssigkeit, die ansonsten zu analysieren ist, nicht in die Eichkammer 13 gelangen kann.

Figur 3 zeigt einen teilweisen Querschnitt durch ein abweichendes Eichkammergehäuse 44. Die Abweichung bezieht sich dabei insbesondere auf eine andere Gestaltung des Nadelventils 45, das an die Stelle des Nadelventils 19 bei der Ausführungsform gemäß Figur 2 getreten ist.

Das Nadelventil 45 weist eine Ventilnadel 46 auf, die mit ihrem kegelförmigen Nadelkopf 47 auf einem Ventilsitz aufliegt, der der Eichkammer 49 unmittelbar benachbart ist. Am oberen Ende der Ventilnadel 46 ist ein Schraubbolzen 50 angeformt. Er ist in ein zylindrisches Anschlagstück 51 eingeschraubt, wobei zwischen beiden Teilen ein Kolben 52 eingespannt wird. Dieser Kolben 52 besteht aus einem topfförmigen Führungsteil 53, einer darunter angeordneten Stützscheibe 54 und einer zwischen beiden Teilen angeordneten Dichtungsscheibe 55. Das Führungsteil 53 sorgt für die Führung des Kolbens 52 in der Ventilbohrung 56 und damit gleichzeitig auch für die Führung der Ventilnadel 46.

Das Führungsteil 53 wird an der der Ventilnadel 46 abgewandten Seite von einer Schraubenfeder 57 in Richtung auf die Eichkammer 49 beaufschlagt. Die Schraubenfeder stützt sich oben an einem Justierstück 59 ab, das wiederum an einer Justierschraube 60 anliegt. Diese Justierschraube 60 ist in einem Schraubstopfen 61 eingeschraubt, der die Ventilbohrung 56 obenseitig abschließt. Durch Verstellen der Justierschraube 60 kann

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das Justierstück 59 vertikal verschoben und damit die Vorspannung der Schraubenfeder 5 7 verändert werden.

Die Ventilnadel 46 ist im Bereich unterhalb der Ventilbohrung 56 von einer Ringkammer 62 umgeben, die einerseits Verbindung zu der Ventilbohrung 56 und andererseits zu einem Einlaßkanal 63 hat. über diesen Einlaßkanal kann eine Pufferlösung zugeführt werden, und zwar mittels einer Dosierpumpe. Soll diese Pufferlösung in die Eichkammer 49 gelangen, so wird sie mittels der Dosierpumpe unter Druck gesetzt. Auf Grund der Verbindung der Ringkammer 62 zur Ventilbohrung 56 drückt die Pufferlösung dann den Kolben 52 und damit die Ventilnadel 46 hoch, so daß der Nadelkopf 47 vom Ventilsitz 48 abhebt und den Durchfluß zur Eichkammer 49 ermöglicht. Die Ventilnadel 46 bleibt dann so lange in Öffnungsstellung wie Pufferlösung unter Druck zugeführt wird. Bei Druckabfall in der Pufferlösung wird die Ventilnadel 46 durch die Schraubenfeder 47 wieder auf den Ventilsitz 48 gedruckt, so daß das Nadelventil 45 schließt. Bei dieser Ausführungsform wird also die zuzuführende Flüssigkeit selbst dazu benutzt, das Nadelventil 45 zu steuern.

Selbstverständlich enthält das Eichkammergehäuse 44 drei weitere Nadelventile in entsprechender Anordnung wie bei der Ausführungsform gemäß Figur 2. Das Nadelventil für den Auslaßkanal entspricht dann jedoch nicht dem Nadelventil 45, da es zu seiner Steuerung mit einem zusätzlichen Druckmedium beaufschlagt werden muß. Hierfür kommt dann ein Nadelventil zur Anwendung, das demjenigen in Figur 2 gezeigten entspricht.

Claims (1)

1. Patentansprüche:

   Ekkehard Εχητ, Pomona 70, D- 4040 Neuss Vorrichtung zur PotentiaLmessung in Flüssigkeiten

   Vorrichturj zur PotentiaLmessung, insbesondere von pH-Werten, in F ICssigkeiten, mit einer Elektrode, vorzugsweise Glaselektrode, die aus einem rohrförmigen Gehäuse ausfahrbar und in dieses so weit einziehbar ist, daß die Elektrodenspitze innerhalb einer abschließbaren Eichkammer zu liegen kommt, die über Ventile mit Vorratsbehältern für Pufferlösungen und gegebenenfalls Spül f lüssigkeit und mit einem Auslaß verbindbar ist,

   dadurch gekennzeichnet, daß die Eichkamme-- (13, 49) für jeden Vorratsbehälter einen gesonderten Einlaßkanal (39, 41, 42; 63) und zumindest einen separaten Auslaßkanal (43) aufweist, wobei in jedem Einlaß- und Auslaßkanal (39, 41, 42, 43, 63) ein unmittelbar der Eichkammer (13, 49) benachbartes Ventil (14, 15, 19; 45) angeordnet ist.

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   2. Vorrichtung nach Anspruch 1,

   dadurch gekennzeichnet, daß Einlaß- und AusLaßkanäLe (39, 41, 4 2, 43, 63) in einer zur Bewegungsebene der Elektrode (4) senkrechten Ebene angeordnet sind.

   3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,

   dadurch gekennzeichnet, daß die Eichkammer (13, 49) zylindrische Form hat und die Einlaß- und Auslaßkanäle im wesentichen tangential in den Zylindermantel der Eichkammer (13, 49) münden.

   4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß Ein- und Auslaßkanäle (39, 41, 42, 43, 63) in gleichen Winkelabständen angeordnet sind.

   5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß insgesamt drei Einlaßkanäle (39, 41, 42; 6) und ein Auslaßkanal (43) vorgesehen sind.

   6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventile als Kugelhähne ausgebiIdet sind.

   7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5 , dadurch gekennzeichnet, daß die Ventile als Nadelventile (14, 15, 19; 45) ausgebildet sind.

   8. Vorrichtung nach Anspruch 7,

   dadurch gekennzeichnet, daß die Nadelventile (14, 15, 19; 45) innerhalb von Zylindergehäusen (26; 56) angeordnete Kolben (23; 52) aufweisen, deren zumindest eine Seite mit Anschlußkanälen (33, 34; 62, 63) für

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   eine OruckmitteLbeaufsch lagung in Verbindung stehen*

   9* Vorrichtung nach Anspruch 8 ,

   dadurch gekennzeichnet, daß die Kolben (23; 52) in einer Richtung mit einer Feder (30; 57) beaufschlagt sind.

   10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaßkanäle (63) mit den Anschlußkanälen (62) der zugehörigen Nadelventile (45) verbunden sind*