DE9421458U1 - Durchflußmesszelle mit Quecksilbertropfenelektrode - Google Patents
Durchflußmesszelle mit QuecksilbertropfenelektrodeInfo
- Publication number
- DE9421458U1 DE9421458U1 DE9421458U DE9421458U DE9421458U1 DE 9421458 U1 DE9421458 U1 DE 9421458U1 DE 9421458 U DE9421458 U DE 9421458U DE 9421458 U DE9421458 U DE 9421458U DE 9421458 U1 DE9421458 U1 DE 9421458U1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- flow
- flow channel
- electrode
- measuring cell
- cell according
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
- QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N mercury Chemical compound [Hg] QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 40
- 229910052753 mercury Inorganic materials 0.000 title claims description 40
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims description 15
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 5
- 239000004033 plastic Substances 0.000 claims description 3
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 claims description 3
- 229920003229 poly(methyl methacrylate) Polymers 0.000 claims description 3
- 239000004926 polymethyl methacrylate Substances 0.000 claims description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 9
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 7
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 6
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 5
- 238000004832 voltammetry Methods 0.000 description 5
- 230000008569 process Effects 0.000 description 4
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 3
- 238000003801 milling Methods 0.000 description 3
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 3
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 2
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 2
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 2
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 239000013543 active substance Substances 0.000 description 1
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 1
- 150000001450 anions Chemical class 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 244000309464 bull Species 0.000 description 1
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 230000000779 depleting effect Effects 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000005489 elastic deformation Effects 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 1
- 238000011010 flushing procedure Methods 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000003969 polarography Methods 0.000 description 1
- 230000000284 resting effect Effects 0.000 description 1
- 239000000565 sealant Substances 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 238000004904 shortening Methods 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 230000003746 surface roughness Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
- G01N27/28—Electrolytic cell components
- G01N27/30—Electrodes, e.g. test electrodes; Half-cells
- G01N27/34—Dropping-mercury electrodes
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Description
Die Erfindung betrifft eine Durchflußmeßzelle gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Derartige Meßzellen werden für die Detektion von Kationen, Anionen und elektrochemisch aktiven organischen Verbindungen
nach den voltammetrischen Bestimmungsverfahren, wie z.B. der Polarographie, der Voltammetrie, der Invers-Voltammetrie, der
Adsorptions-Voltammetrie und/oder den chronoamperometrischen Verfahren eingesetzt.
Üblicherweise werden Meßgefäße (Fig. 9) mit einem Meßlösungsvolumen von ca. 1 bis 50 ml chargenweise befüllt und
mit Hilfe der in die Meßlösung eintauchenden Arbeitselektrode (Quecksilbertropf(en)elektrode, (Working-Electrode, WE)7
Hilfselektrode (Auxiliary-Electrode, AE) und Referenzelektrode (Reference-Electrode, RE) vermessen. Mit einer Rührvorrichtung
für die Anreicherungsprozesse bei der Invers-Voltammetrie, der Adsorptions-Voltammetrie und anderen Verfahren mit
Voranreicherung wird die Lösung in der nötigen Weise bewegt. Nachteilig ist dieser Meßvorrichtung, daß bei einem Wechsel der
Meßlösung das Gefäß in zeitaufwendiger Weise entleert, gereinigt und neu befüllt werden muß. Diese Vorrichtung
erfordert nicht nur unnötig große Mengen an Meßlösung sondern ist darüberhinaus für automatisiertes Messen äußerst schlecht
geeignet. Da der Bestimmungsvorgang rein diffusionskontrollierte Prozesse voraussetzt, stören Strömungen
in der Lösung. Das große Meßvolumen führt dazu, daß nach dem
Rühren der Ruhezustand erst nach einigen Minuten erreicht wird. Thermokonvektion ist nicht zu verhindern.
Besserungen bringen Durchflußmeßzellen, in welchen die
Meßlösung innerhalb eines Strömungskanals geführt ist, der zum einen geringere Mengen an Meßlösung erfordert und zum anderen
im Durchfluß sowohl den Abtransport der Meßlösung als ,auch die
Reinigung und Neubefüllung des Strömungskanals in zügiger Weise gestattet. Hierzu zählen nicht die Anströmungsmeßzellen (Fig.
10), die aus den oben genannten Gründen insbesondere für die inversen Verfahren wenig geeignet sind. W. W. Kubiak gibt eine
Zusammenfassung über Durchflußmeßzellen mit Quecksilbertropfelektroden in Electroanalysis, Band 1, Seiten
379 - 388 (1989). Neben anderen wird eine Durchflußmeßzelle mit einem im wesentlichen waagerecht verlaufenden Strömungskanal
und senkrecht zu diesem angeordneter Quecksilbertropfkapillare erwähnt. Es wird darauf hingewiesen, daß der Strömungskanal
dieser Durchflußmeßzelle bei Ausbildung der Arbeitselektrode als tropfende Elektrode nicht zu klein gewählt sein darf. In
Bezug auf Arbeitselektroden mit hängendem Quecksilbertropfen, sogenannte Quecksilbertropfenelektroden (Hanging Mercury Drop
Electrodes/ HMDEs) sei dieses Problem unkritischer/ da diese mit Strömungskanälen größerer Durchmesser ausgestattet seien.
Übliche und bekannte Querschnitte von Strömungskanälen betragen bei Durchflußmeßzellen 2 mm2 und mehr.
Aufgrund zunehmender Bedeutung voltammetrischer Meßverfahren liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine
Durchflußmeßzelle der im Oberbegriff des Anspruches 1 genannten Art in ihrer Empfindlichkeit bzw. in ihrem Nachweisvermögen zu
verbessern und dabei die benötigten Meßzeiten zu verkürzen, sowie ihre Integrierbarkeit in automatische Meßabläufe zu
ermöglichen.
Die Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 genannten Merkmale gelöst.
Trotz der Vorurteile der Fachwelt gegenüber kleinen Strömungskanalquerschnitten hat es sich überraschenderweise
gezeigt, daß mit einem Strömungskanal, der im Bereich der
Arbeitselektrode eine Querschnittsfläche von weniger als 1 mm2
aufweist, sehr gute Meßergebnisse erzielbar sind. Es ergeben sich hohe Abscheidungsraten durch intensive Anströmung
innerhalb des kleinen Kanalquerschnittes. Die Anreieherungs-
und Meßzeiten sind dementsprechend kleiner. Die benötigten
Spülzeiten liegen im Bereich einiger weniger Sekunden., Äußerst
• ■ ···
überrascht wurde durch den Erfinder festgestellt, daß sich wesentlich verbesserte Empfindlichkeiten gegenüber
herkömmlichen Meßzellen erreichen ließen. Messungen wiesen nach, daß mindestens eine um den Faktor fünf erhöhte
Empfindlichkeit erreichbar ist. Parallel dazu sorgt der geringe Strömungskanalquerschnitt für verminderte thermische
Konvektion.
Trotz gegenteiliger Darstellung in der Literatur konnte durch den Erfinder gezeigt werden, daß Querschnittsflächen des
Strömungskanals im Bereich der Arbeitselektrode von weniger als
0, 6 mm^ die vorstehend beschriebenen hervorragenden Ergebnisse
verbessern. Durch die derzeit noch mit vernünftigen Mitteln herstellbare kleinste Quecksilbertropfengröße von etwa 0,05 mm
Durchmesser ist für die vorstehend beschriebenen Vorteile ein Kanalquerschnitt etwa von 0,01 mm2 erforderlich.
Ein Strömungskanal, der im Bereich der Arbeitselektrode eine
Querschnittsfläche von etwa 0,2 mm2 hatte, zeigte die besten
Ergebnisse hinsichtlich der Empfindlichkeit, des Nachweisvermögens und der Reproduzierbarkeit der Messungen.
Mit einem Strömungskanal, der im Bereich der Quecksilbertropfenelektrode, mit Ausnahme des
Quecksilbertropfens keinerlei weitere Strömungswiderstände aufweist, ist die laminare Anströmung der Meßelektrode ohne die
Reproduzierbarkeit der Meßergebnisse beeinträchtigende Wirbel zu erreichen.
Weiterhin wurde herausgefunden, daß sich in einem Strömungskanal, der vor und hinter der
Quecksilbertropfenelektrode Strömungskanal-Querschnittsverengungen
aufweist, quasi ein Meßvolumen definieren läßt, das durch seine räumliche Beschränkung ein
schnelleres Abklingen des Diffusionsgrenzstroms durch Verarmung der die Elektrode umgebenden Lösung an elektrochemisch aktiven
Substanzen ermöglicht.
Das Meßvolumen läßt sich in verbesserter, variabler Weise beschränken und an individuelle Meßsituationen anpassen, wenn
die Durchflußmeßzelle Einrichtungen aufweist, um den
Strömungskanalquerschnitt im Bereich der Verengungen einstellbar zu ändern.
Eine leicht wartbare und fein einstellbare Ausfuhrungsform der
Verengungen des Strömungskanalquerschnitts ergibt sich dadurch, daß die Kapillare der Quecksilbertropfenelektrode von einem
dichtenden, elastisch verformbaren Medium umgeben ist, welches die Verengungen bildet.
Bei einer im wesentlichen senkrecht zu dem in etwa waagerecht verlaufenden Strömungskanal angeordneten Kapillare der
Quecksilbertropfenelektrode ist die Anströmungsgeometrie des hängenden Quecksilbertropfens am günstigsten.
Durch Anordnung der Hilfselektrode in Strömungsrichtung vor der
Arbeitselektrode oder ihr gegenüberliegend und Anordnung der Referenzelektrode in Strömungsrichtung hinter der
Arbeitselektrode jeweils innerhalb des Strömungskanals wird die
Verunreinigung der Meßlösung durch auslaufende Elektrolytbrückenlösung der Referenzelektrode vermieden und
gleichzeitig die Referenzelektrode außerhalb des elektrischen Feldes zwischen Arbeits- und Hilfselektrode positioniert.
Mit erhöhter Meßempfindlichkeit werden Störeinflüsse durch
Verschleppungen, bedingt durch ungleichmäßige Strömungsverhältnisse im Strömungskanal z.B. infolge von
Nischen und Oberflächenrauhigkeit des Strömungskanals, zunehmend bedeutender. Der mechanischen Ausbildung der
Durchflußmeß&zgr;eile, insbesondere der strömungstechnisch
günstigen Gestaltung des Strömungskanals, kommt somit erhöhte Aufmerksamkeit zu. Dabei darf sich der Fertigungsaufwand nicht
soweit erhöhen, daß die dadurch bedingten Kosten die Verwendung der Zelle unattraktiv werden lassen.
Demzufolge liegt der Erfindung die weitere Aufgabe zugrunde, eine Durchflußmeßzelle des im Oberbegriff des Anspruchs 1
beschriebenen Typs bei präziser Fertigungsmöglichkeit des Strömungskanals kostengünstig so auszubilden, daß deren
Dichtigkeit, blasenfreie Befüllbarkeit und einfache Handhabung dauerhaft sichergestellt sind.
Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 10 definierten Merkmale gelöst.
Hierdurch ergibt sich bei präziser Fertigungsmöglichkeit des Strömungskanals eine zumindest zweiteilige Durchflußmeßzelle/
deren Ober- und Unterteil ohne jedes Dichtelement durch flächige Anlage aneinander bereits die gewünschte Dichtwirkung
erzeugt. Das Altern von Dichtelementen und die Ausbildung strömungsungünstiger Verformungen der Dichtelemente sind
vermieden.
Wird der Strömungskanal durch eine im Querschnitt
rechteckförmige Vertiefung ausgebildet, ist dieser mittels Walzen- oder Scheibenfräser einfach und ohne Nachberarbeitung
herstellbar.
Wird der Boden des Strömungskanals im Querschnitt
halbrundförmig ausgebildet, ergeben sich dadurch günstigere Strömungsverhältnisse innerhalb des Strömungskanals und bessere
Anströmungsverhältnisse des Quecksilbertropfens der Arbeitselektrode zusammen mit der Möglichkeit, den
Strömungskanal innerhalb nur eines der beiden Teile durch
Fräsen mittels Rundfräser herzustellen. Mit diesem kostengünstigen Herstellungsverfahren kann die für die im
wesentlichen laminare Strömung nötige Oberflächenglattheit erreicht werden.
Eine nochmalige Einschränkung des Elektrodenraumes der Meßzelle mit den vorstehend beschriebenen Vorteilen ergibt sich, wenn
der Strömungskanal außerhalb des Elektrodenraumes einen kleineren Querschnitt als innerhalb des Elektrodenraumes
aufweist.
Sehr gute Dichteigenschaften zeigten bei mechanischem Aufeinanderpressen beider Teile ohne zusätzliche Dichtmittel
aufgrund der fertigungstechnisch erreichten hohen Oberflächenglätte hartplastische Materialien, wie z.B.
Polymethylmethacrylat.
Die vorstehend beschriebenen strömungsgünstigen Ausführungen des Strömungskanals wurden durch eine nahezu totvolumenfreie
Einbringung der Elektroden ergänzt, indem Hilfs-, Arbeits- und
Referenzelektrode tangential am Strömungskanal anliegend
montiert wurden.
Der einfache und zuverlässige Abtransport des Quecksilbertropfens der Arbeitselektrode konnte erreicht
werden, indem der Strömungskanal mit einer Einrichtung zur Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit und/oder zur Erzeugung
einer Druckwelle verbunden wurde, die das Abreißen und den vollständigen Abtransport des abgelösten Quecksilbertropfens
durch die erhöhte Strömungsgeschwindigkeit und/oder die Druckerhöhung ermöglicht. Hierdurch wird die Integrierbarkeit
in eine rechnergesteuerte Umgebung für den automatisierten Betrieb unterstützt.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1. eine perspektivische Darstellung einer erfindungsgemäßen Durchflußmeßzelle mit transparent
dargestelltem Gehäuseoberteil und -unterteil, Fig. 2. einen Querschnitt durch die in Fig. 1 dargestellte
Durchflußmeßzelle in der senkrecht, längs zum Strömungskanal
liegenden Ebene,
Fig. 3. drei verschiedene Kanalquerschnitte einer Durchflußmeßzelle in der senkrecht, quer zum Strömungskanal
liegenden Ebene,
Fig. 4. einen Ausschnitt des Strömungskanals im Bereich der Arbeitselektrode in der senkrecht, längs zum Strömungskanal
liegenden Ebene,
Fig. 5 eine alternative Ausbildung des in Fig. 4 dargestellten Strömungskanals,
Fig. 6. eine alternative Ausbildung des in Fig. 4 dargestellten Strömungskanals
Fig. 7. eine alternative Ausbildung des in Fig. 4 dargestellten Strömungskanals
Fig. 8. eine Querschnittsdarstellung einer Einrichtung zum Verengen des Strömungskanalquerschnittes in der Nähe der
Arbeitselektrode in der senkrecht, längs zum Strömungskanal
liegenden Ebene,
Fig. 9. eine Meßzelle für chargenweise Befüllung (Prinzip), Fig. 10. ein Meßgefäß mit einer Arbeitselektrode mit
aufgesetzter Anströmungsmeßzelle,
Nachstehend werden für ähnliche oder identische Bestandteile in verschiedenen Ausführungsformen die selben Bezugszeichen
verwendet.
In den Fig.l - 8 ist der Strömungskanal 6 stets als Vertiefung
5 im Unterteil 3 dargestellt.
Die im ganzen mit 1 bezeichnete Durchflußmeßzelle (Fig. 1 und 2) weist ein Oberteil 2 und ein Unterteil 3 auf, das jeweils im
wesentlichen quaderförmig ist. Im zusammengebauten Zustand liegen das Oberteil 2 und das Unterteil 3 vollflächig mit den
Flächen 2a und 3a dichtend aneinander an. Sowohl das Oberteil 2 als auch das Unterteil 3 bestehen aus einem hartplastischen
Material wie z.B. Polymethylmethacrylat, oder einem glasartigen Werkstoff.
Beide Teile 2 und 3 sind in an sich bekannter Weise mechanisch so gehalten, daß ohne Zwischenlage eines Dichtelementes eine
dichtende Anlage dauerhaft gewährleistet ist. Zu diesem Zweck , erstrecken sich z. B. zylindrische Durchgangsöffnungen 4 sowohl
durch das Oberteil 2 als auch durch das Unterteil 3 und nehmen Befestigungselemente auf oder die beiden Teile 2 und 3 werden
durch einen Klammermechanismus zusammengehalten.
In der Oberfläche 3a des Unterteils 3 ist eine Vertiefung 5
ausgebildet, die einen Teil des Strömungskanals 6 darstellt. Ohne Beschränkung der Allgemeinheit kann die Vertiefung 5 in
alternativer Ausgestaltung im Oberteil 2 angeordnet sein oder es kann sowohl im Oberteil 2 als auch im Unterteil 3 jeweils
eine Vertiefung ausgebildet sein, die zusammen den Strömungskanal 6 ergeben.
Die Vertiefungen 5 werden im folgenden als Strömungskanal 6 bezeichnet.
Der Strömungskanal 6 erstreckt sich im Unterteil 3 in
Flußrichtung gesehen von einer mit einem Gewinde 7a versehenen, aufwärts verlaufenden Bohrung 7 im wesentlichen waagerecht bis
zu einer nach unten verlaufenden, mit einem Gewinde 8a versehenen Bohrung 8. Durch die Zuführung 7 und die Abführung
ist die Durchflußmeßzelle mit einer Vorrichtung zum Zuführen von Meßlösung und einer Vorrichtung zum Abführen von Meßlösung
verbunden, die wahlweise automatisiert betrieben werden können.
Der Strömungskanal 6 weist einen im Querschnitt
halbrundförmigen Boden 9 auf, der im Bereich der Arbeitselektrode 11 den hängenden Quecksilbertropfen 10 in
radialer Richtung im wesentlichen gleich beabstandet umgibt. Alternativ ist der Strömungskanal 6 halbrundförmig vertieft
ausgebildet, sodaß der Boden 9 in horizontal verlaufende Seitenwände übergeht. In weiterer erfindungsgemäßer
Ausgestaltung ist der Strömungskanal 6 im Querschnitt
rechteckförmig innerhalb des Oberteils 2 und/oder des Unterteils 3 ausgebildet {Fig. 3).
Im Oberteil 2 sind oberhalb des Strömungskanals 6 in Strömungsrichtung aufeinanderfolgend die Hilfselektrode 12, die
Arbeitselektrode 11 und die Referenzelektrode 14 angeordnet. Die Hilfselektrode 12 sowie die Referenzelektrode 14 liegen
tangential an der Wand des Strömungskanals 6 ohne Bildung von Strömungsabrißkanten an.
Die Hilfselektrode 12 und die Referenzelektrode 14 sind fluiddicht im Oberteil 2 gehalten und in bekannter Weise mit
einer geeigneten Meßvorrichtung elektrisch verbunden. Die Arbeitselektrode 11 (ein Kapillarrohr) steht senkrecht zum
Strömungskanal 6. Die in ihm verlaufende Kapillare 17 ist an
ihrem oberen Ende mit einer nicht dargestellten Vorrichtung zur gesteuert dosierten Zuführung von Quecksilber verbunden. Durch
diese Vorrichtung ist ein Quecksilbertropfen 10 mit definierter Größe als eigentliche Arbeitselektrode herstellbar. Diese wird
im Strömungskanal 6 während der jeweiligen Messung hängend gehalten.
Der Quecksilbertropfen 10 ist über die Kapillare 17 und das nicht dargestellte Vorratsgefäß mit der ebenfalls nicht
dargestellten Meßvorrichtung in bekannter Weise elektrisch verbunden. Im Bereich der eigentlichen Arbeitselektrode, des
Quecksilbertropfens 10, ist die Querschnittsfläche des Strömungskanals 6 stets kleiner als 1 mm2.
Weitere bevorzugte Ausführungsformen des Strömungskanals 6
haben im Bereich des Quecksilbertropfens 10 eine Querschnittsfläche, die kleiner als 0,6 mm2 und größer als 0,01
2 ist.
Die derzeit am stärksten bevorzugte Ausführungsform der
Durchflußmeßzelle 1 weist eine Querschnittsfläche des Strömungskanals 6 im Bereich des Quecksilbertropfens 10 auf,
die in etwa eine Größe von 0,2 mm2 hat. Hierbei ist der
Strömungskanal 6 durch entsprechende Fertigung mit glatten
Oberflächen versehen, so daß es in dem strömenden Medium nicht zu Wirbelbildung oder turbulenter Strömung kommt. Somit weist
der Strömungskanal 6 bis auf den Quecksilbertropfen 10 in
Strömungsrichtung keine zusätzlichen Strömungswiderstände auf.
In der einfachsten Ausführungsform ist der Strömungskanal 6
über seine gesamte Länge von gleichem Querschnitt (Fig. 4).
In weiterer Ausgestaltung weist der Strömungskanal 6 vor
und/oder hinter der als Quecksilbertropfen 10 ausgebildeten
Arbeitselektrode 11 Strömungskanal-Querschnittsverengungen 18 auf. Hierdurch ist bei zweiseitiger Anordnung der Verengungen
18 quasi ein Meßvolumen 22 definiert/ das sich im wesentlichen
aus dem Volumen des Strömungskanals 6 zwischen den engsten Stellen der Verengungen 18 abzüglich des Volumens des
Quecksilbertropfens 10 ergibt..Diese in Fig. 5 und 6 dargestellten Ausführungsformen enthalten Verengungen 18, die
den Strömungskanal 6 mit vorgegebener, nach Fertigung nicht
mehr veränderbarer Größe verengen.
Eine weitere alternative Ausführungsform, die in Fig. 7 im
Querschnitt dargestellt ist, weist einen Strömungskanal 6 auf,
der im Bereich des Quecksilbertropfens 10 einen größeren Querschnitt als außerhalb des Meßvolumens 22 hat.
Eine Aus führungs form, b.ei der der Querschnitt des Strömungskanals 6 im Bereich der Verengungen 18 einstellbar
verändert werden kann, zeigt Fig". 8. In dieser Aus führungs form der Durchflußmeßzelle 1 lassen sich die Verengungen 18
einseitig oder zweiseitig teilweise oder vollständig verschließen und verhindern somit weitgehend Einflüsse
auf/durch die Meßlösung in/aus Bereichen außerhalb des Meßvolumens 22.
Die Einrichtung besteht aus einer zylindrischen Durchgangsöffnung 21, die in ihrem oberen Bereich radial
erweitert ist und ein Gewinde 25 aufweist. Der untere Bereich ist mit einem elastisch dichtenden Medium 20 ausgefüllt, das
das Kapillarrohr 11 umschließt· Hierdurch ist das Kapillarrohr 11 sowohl fluiddicht in Bezug auf den Strömungskanal 6 als auch
mechanisch fest gehalten. Im oberen radial erweiterten Bereich der Durchgangsöffnung 21 ist ein Gewindeflansch 23
eingeschraubt, der stirnseitig an dem elastisch dichtenden Medium 20 anliegt und mit seiner in axialer Richtung
verlaufenden zylindrischen Durchgangsöffnung 24 das Kapillarrohr 11 mit geringem Spiel umgibt. Ohne eingesetzten
Gewindeflansch schließt das elastische Medium 20 ohne Verengungen 18 zu bilden eben und glatt mit der Wand des
Strömungskanals 6 ab. Sobald es nach dem Einschrauben,des
Gewindeflansches 23 zu dessen Anlage am Medium 20 kommt, wird durch elastische Verformung des Mediums 20 der
Strömungskanalquerschnitt
einstellbar reduziert und es werden die Verengungen 18 gebildet. Durch geeignete Dimensionierung des Volumens des
elastisch dichtenden Mediums 20 kann dabei der Strömungskanal 6
symmetrisch, d.h. auf beiden Seiten des Quecksilbertropfens 10 mit gleicher Größe oder asymmetrisch, d.h. mit ungleicher Größe
verengt werden. Darüberhinaus ist der Strömungskanal 6 bei
geeigneter Dimensionierung ein- oder zweiseitig teilweise oder vollständig verschließbar.
In alternativer, in den Figuren nicht dargestellter Weise ist anstelle des Gewindeflansches 23 ein mechanisches Stellglied in
stirnseitiger Anlage mit dem elastisch dichtenden Medium 20, und eine das mechanische Stellglied bewegende elektrische,
pneumatische oder hydraulische Einrichtung erzeugt die Verengungen 18 automatisiert.
Sämtliche vorstehend geschilderten Ausführungsformen sind
wahlweise in bekannter Weise mit einer Einrichtung zur Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit innerhalb des Strömungskanals 6
und/oder einer Einrichtung zur Erzeugung einer Druckwelle verbunden. Hierdurch ist das Abreißen des Quecksilbertropfens
10 von der Kapillare 17 möglich und es kommt in Folge durch Mitnahme des Quecksilbertropfens 10 durch die strömende
Meßlösung bei erhöhter Strömungsgeschwindigkeit zu einem vollständigen Abtransport des Quecksilbertropfens 10.
In der an der Abführung 8 befestigten Vorrichtung wird sowohl die Meßlösung als auch das Quecksilber aufgefangen und steht
für eine gesonderte Entnahme zur Verfügung.
Erklärung der Abkürzungen in Fig. 9 und Fig. 10
WE Arbeitselektrode (Working Electrode)
AE Hilfselektrode (Auxiliary Electrode)
RE Bezugselektrode (Reference Electrode)
MS Mechanischer Rührer oder Magnetrührstab
PS Probenzuführungsschlauch
AZ Anströmungszeüe
• ·
Claims (16)
1. Durchflußmeßzelle mit
einer Arbeitselektrode, einer Hilfselektrode, einer Referenzelektrode und einem Strömungskanal, wobei
mindestens die als Quecksilbertropfenelektrode ausgebildete Arbeitselektrode innerhalb des
Strömungskanals angeordnet ist/ dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnittsfläche des Strömungskanals (6) im
Bereich der Arbeitselektrode (11) kleiner als 1 mm2 ist.
2. Durchflußmeßzelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnittsfläche des Strömungskanals (6) im
Bereich der Arbeitselektrode (11) kleiner als 0,6 mm2 und größer als 0,01 mm2 ist.
3. Durchflußmeßzelle nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die Querschnittsfläche des Strömungskanals (6) im
Bereich der Arbeitselektrode (11) in etwa eine Größe von 0,2 mm2 hat.
4. Durchflußmeßzelle nach Anspruch 1, 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet, daß der Strömungskanal (6) im Bereich der Quecksilbertropfenelektrode (11) mit Ausnahme des
Quecksilbertropfens (10) in Strömungsrrichtung keinerlei zusätzliche Strömungswiderstände aufweist.
5. Durchflußmeßzelle nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß der Strömungskanal (6) vor und/oder hinter der
Quecksilber-Tropfenelektrode (11) Querschnittsverengungen (18) aufweist.
6. Durchflußmeßzelle nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,
daß die Durchflußmeß&zgr;elle (1) Einrichtungen (19) umfasst,
um den Querschnitt des Strömungskanals (6) im Bereich der Verengung (18) einstellbar zu ändern, wobei die
Einrichtungen (19) ein- oder zweiseitig ausgeführt sind und den Querschnitt des Strömungskanals (6) einstellbar
teilweise oder vollständig verschließen.
7. Durchflußmeßzelle nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet,
daß das Kapillarrohr der Quecksilbertropfenelektrode (11) von einem dichtenden, elastisch verformbaren Medium (20)
umgeben ist, das die Verengungen (18) bildet.
8. Durchflußmeßzelle nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet,
daß die Kapillare der Quecksilbertropfenelektrode im wesentlichen senkrecht zu dem in etwa waagerecht
verlaufenden Strömungskanal angeordnet ist.
9. Durchflußmeßzelle nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Hilfselektrode (12) in Strömungsrichtung vor der
Arbeitselektrode (11) oder ihr gegenüberliegend und die Referenzelektrode (14) in Strömungsrichtung hinter der
Arbeitselektrode (11) innerhalb des Strömungskanals (6) angeordnet ist.
10. Durchflußmeßzelle, vorzugsweise nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
mit einer Arbeitselektrode (11), einer Hilfselektrode (12), einer Referenzelektrode (14) und einem
Strömungskanal (6), wobei mindestens die als Quecksilbertropfenelektrode ausgebildete Arbeitselektrode
(11) innerhalb des Strömungskanals (6) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet,
daß die Durchflußmeßzelle (1) zumindest zweiteilig, bestehend aus einem Oberteil (2) und einem Unterteil (3)
ausgeführt ist, wobei
mindestens eines der beiden Teile (2, 3) eine sich entlang dessen Oberfläche erstreckende Vertiefung (5) aufweist,
die bei dichtender Anlage beider Teile (2, 3) aneinander ohne Zwischenlage eines Dichtelementes den Strömungskanal
(6) ausbildet.
11. Durchflußmeßzelle nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet, daß der Boden (9) der Vertiefung im Querschnitt
halbrundförmig ausgebildet ist.
12. Durchflußmeßzelle nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet, daß die Vertiefung (5) im Querschnitt rechteckförmig, vieleckig oder elliptisch ausgebildet ist.
13. Durchflußmeßzelle nach Anspruch 10, 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet,
daß der Strömungskanal (6) im Bereich der Arbeitselektrode (11) einen größeren Querschnitt hat als außerhalb dieses
Bereiches.
14. Durchflußmeßzelle nach Anspruch 10, 11, 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet,
daß das Oberteil (2) und/oder das Unterteil (3) aus einem hartplastischen Material, vorzugsweise aus
Polymethylmethacrylat, oder einem glasartigen Werkstoff bestehen.
15. Durchflußmeßzelle nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß die Referenzelektrode (14) und die Gegenelektrode
(12), vorzugsweise tangential am Strömungskanal (6)
anliegen.
16. Durchflußmeßzelle nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß der Strömungskanal (6) mit einer Einrichtung zur
Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit und/oder zur
Erzeugung einer Druckwelle kommuniziert, die das Abreißen
und den vollständigen Abtransport eines abgelösten Quecksilbertropfens (10) durch die erhöhte
Strömungsgeschwindigkeit und/oder die Druckerhöhung ermöglicht.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE9421458U DE9421458U1 (de) | 1993-09-24 | 1994-09-15 | Durchflußmesszelle mit Quecksilbertropfenelektrode |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE9314456 | 1993-09-24 | ||
| DE4432830A DE4432830C2 (de) | 1993-09-24 | 1994-09-15 | Durchflußmeßzelle mit Quecksilber-Tropfenelektrode |
| DE9421458U DE9421458U1 (de) | 1993-09-24 | 1994-09-15 | Durchflußmesszelle mit Quecksilbertropfenelektrode |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE9421458U1 true DE9421458U1 (de) | 1996-04-04 |
Family
ID=25940145
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE9421458U Expired - Lifetime DE9421458U1 (de) | 1993-09-24 | 1994-09-15 | Durchflußmesszelle mit Quecksilbertropfenelektrode |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE9421458U1 (de) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102005026306B4 (de) * | 2005-06-08 | 2007-07-19 | Dräger Safety AG & Co. KGaA | Gassensor |
-
1994
- 1994-09-15 DE DE9421458U patent/DE9421458U1/de not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102005026306B4 (de) * | 2005-06-08 | 2007-07-19 | Dräger Safety AG & Co. KGaA | Gassensor |
| US7727369B2 (en) | 2005-06-08 | 2010-06-01 | Dräger Safety AG & Co. KGaA | Gas sensor |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| DE3513652C2 (de) | Vorrichtung für die vertikale Gel-Elektrophorese | |
| DE2646637C3 (de) | Vorrichtung für das Einfüllen eines Flüssigkristalles in mindestens eine Flüssigkristallanzeigezelle | |
| DE2902247C3 (de) | Dichtungsrahmen für gestapelt angeordnete Austauschermembranen für die Elektrodialyse | |
| DE8805582U1 (de) | Elektrophoresevorrichtung | |
| DE2902888C2 (de) | Quecksilberelektrode mit statischem Tropfen | |
| DE3814585A1 (de) | Testelement fuer agglutinationsuntersuchungen, verfahren zu seiner herstellung und dessen verwendung | |
| DE2350865C3 (de) | Vorrichtung zur Bildung einer verengten Flüssigkeitsbrücke für eine elektrochemische Meßeinrichtung | |
| DE112014003487T5 (de) | Elektrophoresemediumbehälter und Elektrophoresevorrichtung | |
| DE3315509A1 (de) | Elektrodeneichgeraet und verfahren zum eichen einer elektrode | |
| DE1598110A1 (de) | Vorrichtung zur Elektrophoreses | |
| DE2854444C3 (de) | Verfahren zur Herstellung einer ionensensitiven Kapillarelektrode | |
| DE2510762C3 (de) | Vorrichtung zur Messung des Durchflusses | |
| DE2538560C3 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur Messung der Beweglichkeit von Kolloidenteilchen in einem elektrischen Gleichfeld | |
| DE4432830C2 (de) | Durchflußmeßzelle mit Quecksilber-Tropfenelektrode | |
| WO2009013072A1 (de) | Verfahren und vorrichtung zur indirekten messung der erschöpfung des filtermittels eines filters | |
| DE2459466A1 (de) | Elektrodensystem zur elektrochemischen analyse | |
| DE9421458U1 (de) | Durchflußmesszelle mit Quecksilbertropfenelektrode | |
| DE3545961A1 (de) | Sensorvorrichtung | |
| DE3419503C2 (de) | ||
| DE102007056545A1 (de) | Sensoranordnung zur Bestimmung eines Tankfüllstands und Tank mit Sensoranordnung | |
| DE3809624A1 (de) | Verfahren zur herstellung einer pco(pfeil abwaerts)2(pfeil abwaerts)-elektrode | |
| DE8536390U1 (de) | Sensorvorrichtung | |
| EP2729252B1 (de) | Küvettenmodul mit elektrisch leitfähigem küvettenträger | |
| DE3539922A1 (de) | Verfahren zum betrieb eines mikroskopiergeraets | |
| DE2616887A1 (de) | Vorrichtung zur isoelektrischen fokussierung |