DE9417360U1 - Multifunction sensor - Google Patents
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Description
BeschreibungDescription
Die Erfindung betrifft einen Multifunktions-Sensor, bestehend aus einer Bezugselektrode, einer ersten pH-Meßelektrode und weiteren Sensoren, die sich alle in einem Schaft befinden, wobei die geometrische Anordnung der Elektrodenräume und Sensoren konzentrisch ist.The invention relates to a multifunctional sensor consisting of a reference electrode, a first pH measuring electrode and further sensors, all of which are located in a shaft, the geometric arrangement of the electrode spaces and sensors being concentric.
Einen eingangs erwähnten Multifunktions-Sensor als sogenannte pH-Einstabmeßkette ist bekannt aus der deutschen Patentanmeldung P 33 38 497 Al. Die beschriebene pH-Einstabmeßkette besteht aus einer pH-Glaselektrode mit Innenpuffer und Ableitsystem, einem Ableitsystem der Bezugselektrode, Bezugselektrolyt und Diaphragma, sowie zusätzlich einem Temperaturfühler, die sämtlich in einem Schaft kombiniert sind.A multifunctional sensor mentioned at the beginning as a so-called pH single-rod measuring chain is known from the German patent application P 33 38 497 Al. The pH single-rod measuring chain described consists of a pH glass electrode with internal buffer and discharge system, a discharge system of the reference electrode, reference electrolyte and diaphragm, as well as an additional temperature sensor, all of which are combined in one shaft.
Die Sensorik spielt eine immer bedeutendere Rolle für die Umwelttechnik, Analytik, Qualitätssicherung, Rationalisierung und Automatisierung von Prozessen sowie für die Sicherheit in weiten Bereichen des täglichen Lebens. Dabei sollten soviele Parameter wie möglich erfaßt werden, um möglichst umfangreiche und besser verständliche Informationen über den jeweilig überwachten Prozeß zu erhalten. Je vollständiger die Kenntnisse des Prozesses, desto größer ist die Chance, ihn zu beherrschen. In der Praxis der industriellen Meßtechnik ist allerdings selten genügend Platz vorhanden, um weitere Meßelektroden zu installieren, woraus der Wunsch nach Integration resultiert.Sensor technology is playing an increasingly important role in environmental technology, analysis, quality assurance, rationalization and automation of processes as well as in safety in many areas of everyday life. As many parameters as possible should be recorded in order to obtain the most comprehensive and more understandable information possible about the process being monitored. The more complete the knowledge of the process, the greater the chance of mastering it. In practice, however, there is rarely enough space to install additional measuring electrodes, which results in the desire for integration.
So weist auch die bekannte pH-Einstabmeßkette den Nachteil auf, daß der Temperaturfühler in einem Schutzrohr (meist aus Glas) in der Kammer der Bezugselektrode untergebracht ist. Dadurch ergeben sich sehr lange Ansprechzeiten des Temperaturfühlers. Befindet sich der Temperaturfühler in der pH-Meßelektrode, wird der für den Puffer zur Verfügung stehende Platz verringert, was sich dann nachteilig auf die Pufferkapazität und die Lebensdauer der Meßkette auswirken kann.The well-known pH single-rod measuring chain also has the disadvantage that the temperature sensor is housed in a protective tube (usually made of glass) in the chamber of the reference electrode. This results in very long response times for the temperature sensor. If the temperature sensor is located in the pH measuring electrode, the space available for the buffer is reduced, which can then have a negative effect on the buffer capacity and the service life of the measuring chain.
Vor diesem Hintergrund ist es die Aufgabe der Erfindung, einen Multifunktions-Sensor vorzuschlagen, der kurze Ansprechzeiten besitzt, einfach zu handhaben ist, mit dem möglichst viele Meßparameter parallel erfaßt werden können.Against this background, the object of the invention is to propose a multifunctional sensor that has short response times, is easy to handle and with which as many measurement parameters as possible can be recorded in parallel.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung bei einem Multifunktions-Sensor der eingangs erwähnten Art durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 gelöst. Demgemäß ist vorgesehen, daß alle weiteren Sensoren innerhalb des Elektrodenraums der pH-Meßelektrode angeordnet sind und durch die pH-Glasmembran der pH-Meßelektrode hindurchgeführt sind.This object is achieved according to the invention in a multifunctional sensor of the type mentioned at the outset by the features of the characterizing part of claim 1. Accordingly, it is provided that all further sensors are arranged within the electrode space of the pH measuring electrode and are passed through the pH glass membrane of the pH measuring electrode.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung weist drei konzentrische Rohre auf, deren vordere Enden verschlossen und die dadurch gegeneinander abgedichtet sind. Im inneren Rohr, sowie im Zwischenraum zwischen dem inneren und dem mittleren Rohr, sowie im Zwischenraum zwischen dem mittleren und dem äußeren Rohr - im folgenden werden diese drei Räume als Innenräume des Schafts bezeichnet - befindet sich jeweils mindestens ein Sensor.An advantageous embodiment of the invention has three concentric tubes, the front ends of which are closed and which are thus sealed against one another. In the inner tube, as well as in the space between the inner and middle tube, as well as in the space between the middle and outer tube - these three spaces are referred to below as the interior spaces of the shaft - there is at least one sensor.
Vorzugsweise enthält der äußere Innenraum, also der Zwischenraum zwischen dem äußeren und dem mittleren Rohr, die Bezugselektrode. Er weist auch das Diaphragma auf, das von der Meßlösung umspült wird.Preferably, the outer interior, i.e. the space between the outer and middle tube, contains the reference electrode. It also has the diaphragm, which is surrounded by the measuring solution.
Der Schaft, sowie die Rohre, bestehen vorzugsweise aus Glas, das chemisch unempfindlich gegen eine Vielzahl von Lösungen ist.The shaft and the tubes are preferably made of glass, which is chemically insensitive to a variety of solutions.
Erfindungsgemäß wird das vordere Ende des äußeren Rohres, das die pH-Glasmembran bildet, vom inneren Rohr, das sich nach außen aufweitet, durchbrochen. Das innere Rohr endet mit größerem Abstand zum vorderen Ende des Schafts als das mittlere Rohr. Dieses weitet sich an seinem vorderen Ende ebenfalls nach außen auf und ist dort dicht abschließend mit dem äußeren Rohr verbunden. Durch diesen Aufbau ergeben sich drei voneinander getrennte Innenräume im Schaft, in welchem die Sensoren örtlich dicht aneinander nahe demAccording to the invention, the front end of the outer tube, which forms the pH glass membrane, is penetrated by the inner tube, which widens outwards. The inner tube ends at a greater distance from the front end of the shaft than the middle tube. This also widens outwards at its front end and is tightly connected to the outer tube there. This structure results in three separate interior spaces in the shaft, in which the sensors are locally close to one another near the
vorderen Ende des Schafts angeordnet sind. Der Bereich des vom äußeren Rohr gebildeten Schafts zwischen den Verschmelzungen mit dem mittleren und dem inneren Rohr besteht aus H+-sensitivem Glas.front end of the shaft. The area of the shaft formed by the outer tube between the fusions with the middle and inner tubes consists of H + -sensitive glass.
Bevorzugt umschließt oder beinhaltet der herausragende Teil des Endes vom inneren Rohr weitere Sensoren. Besonders bevorzugt umschließt der herausragende Teil des Innenrohrs den vorzugsweise in Wärmeleitpaste eingebetteten Temperatursensor. Zur Bestimmung von Redox-Potentialen oder Leitfähigkeiten können auf dem Außenumfang des herausragenden Teiles des Innenrohres aufgeschmolzene Platinringe dienen. Deren leitende Verbindungen können durch die Wand des Innenrohres in dessen Innenraum und darin zum Anschlußteil am distalen Ende des Multifunktions-Sensors geführt werden. Dieser Aufbau ist besonders vorteilhaft, da alle Sensoren räumlich sehr nahe beieinander liegen, nahezu den gleichen Meßpunkt haben und dadurch Meßfehler minimiert werden.Preferably, the protruding part of the end of the inner tube encloses or contains further sensors. Particularly preferably, the protruding part of the inner tube encloses the temperature sensor, which is preferably embedded in thermal paste. To determine redox potentials or conductivities, platinum rings melted onto the outer circumference of the protruding part of the inner tube can be used. Their conductive connections can be led through the wall of the inner tube into its interior and therein to the connection part at the distal end of the multifunctional sensor. This structure is particularly advantageous because all sensors are very close to one another, have almost the same measuring point and thus measurement errors are minimized.
Bei einer bevorzugten Ausbildung beträgt der Durchmesser des Sensorenschafts 8 bis 16 mm, besonders bevorzugt 12 mm.In a preferred embodiment, the diameter of the sensor shaft is 8 to 16 mm, particularly preferably 12 mm.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung benutzt für den weiteren Sensor der Temperaturbestimmung Platin 100 (0) oder einen NTC-Widerstand.An advantageous embodiment of the invention uses platinum 100 (0) or an NTC resistor for the additional sensor for temperature determination.
Ebenfells bevorzugt im Sinne der Erfindung ist eine Ausgestaltung des weiteren Sensors aus Platin zur Bestimmung des Redox-Potentials oder aus zwei Platinelektroden zur Bestimmung der elektrolytischen Leitfähigkeit.Ebenfells preferred within the meaning of the invention is an embodiment of the further sensor made of platinum for determining the redox potential or of two platinum electrodes for determining the electrolytic conductivity.
Bevorzugt ist der Schaft am distalen Ende mit einem Anschlußteil verschlossen, das die drei Innenräume des Schafts abdichtet. Zum Messen sind Anschlüsse am distalen Ende durch das Anschlußteil aus dem Schaft herausgeführt. Der Anschluß kann mittels eines Steckers oder mittels eines fest angeschlossenen Kabels erfolgen. Vorzugsweise wird ein Meßkabel mit einer Abschirmung verwandt.Preferably, the shaft is closed at the distal end with a connector that seals the three interior spaces of the shaft. For measuring, connections at the distal end are led out of the shaft through the connector. The connection can be made using a plug or a permanently connected cable. Preferably, a measuring cable with a shield is used.
Die Erfindung wird im folgenden anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt:The invention is explained in more detail below using an embodiment shown in the drawing. It shows:
Figur 1 einen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen Multifunktions-Sensor. Figure 1 shows a longitudinal section through a multifunctional sensor according to the invention.
Der in der Figur dargestellte, erfindungsgemäße Multifunktions-Sensor weist einen hohlzylinderförmigen, im Verhältnis zu seinem Durchmesser relativ langen Glasschaft 2 auf.The multifunctional sensor according to the invention shown in the figure has a hollow cylindrical glass shaft 2 that is relatively long in relation to its diameter.
Der Glasschaft 2 bildet ein äußeres Rohr 2a. Er umschließt zwei weitere, konzentrisch zu ihm angeordnete Glasrohre, nämlich ein mittleres Rohr 2b und ein inneres Rohr 2c. Das innere Rohr 2c durchbricht die pH-Glasmembran 4a des Schaftes 2 und ragt nach vorn heraus. Die vorderen Enden des inneren Rohres 2c und mittleren Rohres 2b weiten sich trompetenförmig auf und schließen dichtend zum Glasschaft (2) ab. Auf diese Weise werden ein innerer, mittlerer und äußerer Innenraum festgeschrieben.The glass shaft 2 forms an outer tube 2a. It encloses two further glass tubes arranged concentrically to it, namely a middle tube 2b and an inner tube 2c. The inner tube 2c breaks through the pH glass membrane 4a of the shaft 2 and protrudes to the front. The front ends of the inner tube 2c and middle tube 2b expand in a trumpet shape and seal against the glass shaft (2). In this way, an inner, middle and outer interior space is defined.
Im äußeren Innenraum befindet sich die Bezugselektrode (3) mit dem dazugehörigen Diaphragma (5) sowie eine Kaliumchloridlösung. Im mittleren Innenraum befindet sich die Arbeitselektrode (4) der pH-Meßelektrode sowie eine Pufferlösung. Die pH-Glasmembran (4a) schließt den äußeren Schaft (2) mit dem inneren Rohr 2c dichtend ab und besteht aus H+-sensitivem Glas. Der äußere Innenraum steht über ein für die Kaliumchloridlösung durchlässiges Diaphragma (5) des Glasschafts 2 in Kontakt mit der Meßlösung. Die im äußeren Innenraum (2a) angeordnete Elektrode (3) bildet somit eine Bezugselektrode.The outer interior contains the reference electrode (3) with the associated diaphragm (5) and a potassium chloride solution. The middle interior contains the working electrode (4) of the pH measuring electrode and a buffer solution. The pH glass membrane (4a) seals the outer shaft (2) with the inner tube 2c and is made of H + -sensitive glass. The outer interior is in contact with the measuring solution via a diaphragm (5) of the glass shaft 2 that is permeable to the potassium chloride solution. The electrode (3) arranged in the outer interior (2a) thus forms a reference electrode.
Wie ersichtlich, sind am vorderen Ende des Multifunktions-Sensors zwei weitere Sensoren 7 vorwiegend in Form von zwei durchkontaktierten, aufgeschmolzenen Platinringen vorgesehen, die als Redox-Hilfs- oder Leitfähigkeitselektroden dienen können. Die Anschlüsse für diese weiteren Sensoren 7 sind durch dasAs can be seen, two additional sensors 7 are provided at the front end of the multifunctional sensor, mainly in the form of two through-plated, melted platinum rings, which can serve as redox auxiliary or conductivity electrodes. The connections for these additional sensors 7 are provided by the
Innere des inneren Rohres 2c hin zu dem Anschlußteil 1 geführt, welches am rückwärtigen Ende des Multifunktions-Sensors vorgesehen ist und die Glasröhren schließt. Weiter vorne am proximalen Ende ist im übrigen ein Temperaturfühler 8 angeordnet, vorzugsweise in Wärmeleitpaste eingebettet, mittels dessen die Erfassung der Temperatur im Meßumgebungsbereich möglich ist.The inner tube 2c is led to the connecting part 1, which is provided at the rear end of the multifunctional sensor and closes the glass tubes. Further forward at the proximal end, a temperature sensor 8 is arranged, preferably embedded in thermal paste, by means of which the temperature in the measuring environment can be recorded.
Der erfindungsgemäße Multifunktions-Sensor zeichnet sich durch seine äußerste Kompaktheit sowie sehr kurzen Ansprechzeiten der Elektroden bzw. Sensoren aus, so daß er in der Tat für die Erfassung möglichst vieler Meßparameter zur selben Zeit herangezogen werden kann.The multifunctional sensor according to the invention is characterized by its extreme compactness and very short response times of the electrodes or sensors, so that it can actually be used to record as many measurement parameters as possible at the same time.
Claims (12)
pH-Meßelektrode hindurchgeführt ist.1. Multi-function sensor for measuring parameters in liquid samples, consisting of a reference electrode, a first pH measuring electrode and further sensors, all of which are located in a shaft made of glass, the geometric arrangement of the electrode spaces and sensors being concentric, characterized in that the inner electrode space accommodates all further sensors and is separated by the pH glass membrane of the
pH measuring electrode is passed through.
durchstoßenden Schutzrohr aus Glas angeordnet sind, wobei das Schutzrohr und die pH-Glasmembran miteinander verschmolzen sind.3. Multi-function sensor according to claims 1 and 2, characterized in that the further sensors are arranged in a chamber which passes through the pH electrode chamber and the pH glass membrane
penetrating protective tube made of glass, whereby the protective tube and the pH glass membrane are fused together.
angebracht sind.4. Multi-function sensor according to claim 3, characterized in that all further sensors (7) are arranged at the end of the protective tube (2c) projecting beyond the pH glass membrane.
are attached.
Priority Applications (1)
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Country Status (1)
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|---|---|
| DE (1) | DE9417360U1 (en) |
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1994
- 1994-10-31 DE DE9417360U patent/DE9417360U1/en not_active Expired - Lifetime
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