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Durchflußgefäß zur Messung der Ionenkonzentration, z. B. des p11-Wertes
Bei
der kontinuierlichen Messung des p-Wertes mittels Glas- oder Metallelektroden werden
seit langem Durchflußketten angewandt. Sie bestehen in der Regel aus mehrteiligen
Durchfluß gefäß en.
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Derartige Gefäße besitzen beispielsweise einen Topf mit Öffnungen
für den Zu- und Abfluß der zu untersuchenden Flüssigkeit und einen auf den Topf
aufgesetzten und diesem gegenüber abgedichteten Deckel, in welchem die Meß- und
die Vergleichselektrode und gegebenenfalls -noch ein Widerstandsthermometer eingesetzt
sind. Man hat auch bereits auf einen zur Aufnahme der Meßflüssigkeit bestimmten
Topf weitere Teile aufgesetzt, die unter anderem als Halter für die Elektroden,
für die Stromzuführung und zur Herbeiführung des oberen Gefäßabschlusses dienen.
Durchflußgefäße aus Metall sind zum Schutz gegen Korrosion mit einer Lack-, Gummi-,
Emaille- oder ähnlichen Schutzschicht überzogen. Auch Gefäße aus korrosionsbeständigen
Stählen ohne Schutzschicht wurden angewandt. Doch haben in derartigen Gefäßen untergebrachte
pH-Meßketten den Nachteil schwankender Potentialeinstellung gezeigt, wodurch die
pH-Messung unsicher wird. Es sind zwar auch schon Gefäße aus robustem korrosions-
und temperaturbeständigem Material, wieVinidur, Porzellan, Steingut bekannt. Infolge
ihrer Mehrteiligkeit lassen sie sich jedoch nur schwer druckfest ausführen.
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Der Erfindung liegt die Schaffung eines Durch laufgefäßes zugrunde,
welches die Anwendung hoher Drucke und hoher Temperaturen bei einem Mindestaufwand
an Dichtungsflächen gewährleistet.
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Ausgehend von der an sich bekannten Verwendung
korrosions-
und temperaturbeständigen Materials für das Durchlaufgefäß wird zu dessen Aufbau
erfindungsgemäß die vereinigte Anwendung folgender Merkmale vorgeschlagen: Zunächst
ist das Durchflußgefäß als einteiliges druckfestes Gefäß mit in seinem seitlichen
bzw. unteren Teil befindlichen Öffnungen für den Zu- und Abfluß der zu untersuchenden
Flüssigkeit bzw. der Eichflüssigkeit und mit im Gefäßoberteil befindlichen Öffnungen
zum Einsetzen der Meßorgane ausgebildet.
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Weiterhin ist dieses Durchlaufgefäß von einem der Gefäßform eng angepaßten
mehrteiligen Schutzpanzer umgeben, der als Seiten- und Bodenpanzer die Armaturen
zum drucklichten Verbinden der im seitlichen und unteren Gefäßteil befindlichen
Gefäßöffnungen mit den zugehörigen Anschluß öffnungen bzw. zum druckdichten Verschließen
solcher Gefäßöffnungen aufweist und einen das Gefäßoberteil schützenden Panzerdeckel
trägt, der mit den Armaturen zum druckdichten Verbinden der Meßorgane mit dem Gefäßoberteil
versehen ist. Das Durchflußgefäß ist also nicht nur korrosionsfest, sondern ermöglicht
auch infolge seiner druckfesten Bauweise die Anwendung hoher Drucke bei hoher Temperatur
der Meßflüssigkeit. Da ferner die Dichtungsfläche nur auf die zum Einsetzen der
Elektroden bzw. des Thermometers bestimmten oberen Gefäß öffnungen beschränkt ist,
so ist die Abdichtung des Gehäuseinnern einfacher und bequemer durchzuführen als
bisher. Die Drucksicherheit wird durch den der Gefäßform eng angepaßten Schutzpanzer
verstärkt. Da der Boden- und Seitenpanzer den Panzerdeckel trägt und alle Panzerteile
zugleich mit den vorerwähnten Armaturen versehen sind, so ist das eigentliche Durchfluß
gefäß mechanisch völlig entlastet in dem äußeren Schutzpanzer angeordnet. Die vorgeschlagene
Gefäßbauart ermöglicht zudem eine einfache Montage der in das Gefäß einzusetzenden
Elektroden und der Panzerung.
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Ein Ausführungsbeispiel des Anmeldungsgegenstandes ist in der Zeichnung
dargestellt. Es zeigt Abb. 1 eine Draufsicht auf ein gepanzertes Durchflußgefäß
gemäß der Erfindung, Abb. 2 und 3 einen Längsschnitt längs der beiden zueinander
senkrecht stehenden Schnittlinien A-B und CD der Abb. I und Abb. 4 einen Seitenriß-
in Richtung des in der SchnittlinieA-B der Abb. 1 verlaufenden Rkh tungspfeiles
bei anderer Ausbildung des Panzerdeckels.
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Das einteilige Durchflußgehäuse I weist an seinem Boden zwei zueinander
konzentrische, waagerechte Öffnungen 2 und 3 auf, von denen die Öffnung 2 für den
Zufluß und die Öffnung 3 für den Abfluß der Meßflüssigkeit bestimmt sind. Oberhalb
der Ausflußöffnung 3 besitzt das Gefäß 1 eine weitere, nach der gleichen Richtung
wie diese weisende Öffnung 4. Die obere, waagerecht verlaufende Abschlußwand 5 des
Gefäßes 1 ist mit drei senkrechten Öffnungen 6 zum Einsetzen einer Meßelektrode
7, einer Bezugselektrode 8 und eines Thermometers 9 versehen, Die Bezugselektrode
8 befindet sich in der durch die beiderseitigen Gefäßöffnungen 2, 3 und 4 gelegten
Symmetrieebene A-B, während die Meßelektrode 7 und das Thermometer g beiderseits
zu dieser und in gleichem Abstand von ihr in der Ebene C-D angeordnet sind.
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Seitwärts und unten ist das Gefäß I von einem zweiteiligen metallischen
Schutzpanzer I0, 11 unter Zwischenlage einer schützenden Polsterung I2 umgeben.
Die beiden Teile 10, 11 des metallischen Schutzpanzers, deren Trennungslinie in
der Ebene C-D liegt, sind mittels Schrauben 13, 14 und 15 miteinander verbunden.
Der Schutzpanzer ist an der der Eintrittsöffnung 2 und der Austrittsöffnung 3 entsprechenden
Stellen als Befestigungsflanschs6 und I7 zum druckdichten Anschließen der zugehörigen
Zu- und Abfluß rohrleitungen mit den entsprechenden Öffnungen des Durchlaufgefäß
es ausgebildet. Mittels eines der Öffnung 4 entsprechenden Befestigungsflansches
I8 wird ein Dichtungsstopfen I9 mit äußerer konischer Oberfläche durch ein entsprechend
ausgebildetes Überwurfstück 20 und die Schrauben 21 gegen die Austrittsöffnung 4
gepreßt.
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Zur Befestigung der Elektroden 7, 8, bzw. des Thermometers 9 dient
ein auf die ebene, obere Fläche des Gefäßes I aufgesetzter Panzerdeckel 22, der
unter Zwischenlage einer mit drei kreisförmigen Ausschnitten 23 versehenen Polsterung
24 durch Schrauben 25 mit dem Schutzpanzer I0, II verbunden ist. Der Deckel 22 ist
mit drei Gewindeöffnungen 26 versehen, durch welche die Elektroden 7, 8 und das
Thermometer g nebst den zur Abdichtung des Gehäuseinnern nach außen dienenden Dichtungsringen27,
28, 29 und Druckstücken 30 eingesetzt werden. Einer der in die Gewindeöffnungen
26 eingeschraubten Gewinderinge 3I preßt den in Abb. 2 dargestellten Dichtungsring
27 der Bezugselektrode 8 einerseits gegen die zugehörige Gehäuseöffnung 6 und andererseits
gegen die glatte Außenfläche dieser Elektrode und gewährleistet somit deren Abdichtung
und festen Sitz. Zur Abdichtung der an ihrem oberen Ende mit je einem Bund 32 bzw.
33 versehenen Meßelektrode 7 und des Thermometers g sind in der aus Abb. 3 und 4
ersichtlichen Weise zwischen jedem Bund 32 bzw.
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33 und der Oberfläche des Gehäuses I Dichtungsringe 28 vorgesehen,
während die zugehörigen Gewinderinge 3I auf jeden Bund unter Vermittlung weiterer
Dichtungen 29 oder der Druckstücke 30 oder beider gemeinsam den erforderlichen Preßdruck
ausüben. In ähnlicher Weise sind die nach der Seite (Abb. I) oder nach oben (Abb.
4) herausgeführten Anschlüsse 34, 35, 36 der Elektroden und des Thermometers mittels
Dichtungen 37 und Gewinderingen 38 gegenüber den am Gehäusedeckel 22 befestigten
Stoffbuchsen 39 (Abb. I) oder den Druckstücken 30 (Abb. 4) abgedichtet. Auf den
Gehäusedeckel 22 ist bei der Ausführungsform der Abb. 2 und 3 noch eine Schutzhaube
40 aufgesetzt, die durch Schrauben 41 mit dem Gehäusedeckel 22 verbunden ist. Die
im Panzer vorgesehenen Schraublöcher 42, 43 (s. Abb. 4) dienen zur Befestigung des
Gefäßes an einer Unterlage.
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Normalerweise durchströmt die Meßflüssigkeit das Gehäuse bei verschlossener
öffnung in waagerechter Richtung. Die koaxiale Anwendung von Zu- und Abfluß öffnungen
2, 3 hat den Vorteil, daß hierbei der Strömungsquerschnitt für die zu- und abfließende
Meßflüssigkeit nahezu frei von Turbulenzen ist, so daß sich eine im wesentlichen
laminare, d. h. gleichmäßige Strömung ergibt. Dies hat eine strömungsunabhängige
Potentialeinstellung der Meßelektrode zur Folge. Der äußere Panzer schützt das keramische
Gefäß sowohl in dem Fall, daß eine Meßflüssigkeit höheren Druckes das Gefäß durchströmt,
als auch gegen rauhe Behandlung.
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Dieser Schutzpanzer hat noch den weiteren Vorteil, daß er alle Befestigungselemente
für die druckdichte Verbindung der Elektroden, Rohranschlüsse usw. mit dem Gehäuse
aufweist. Fließt die Meßflüssigkeit drucklos dem Gefäß zu, so könnte es vorkommen,
daß die Elektroden durch die Flüssigkeit nicht in ausreichender Weise benetzt werden.
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In diesem Fall wird die Ausfluß öffnung 3 verschlossen und die Überlauföffnung
4 mit der Abflußleitung verbunden. Die sich jetzt in dem Gefäß stauende Meßflüssigkeit
fließt durch die Überlauföffnung 4 ab, so daß eine Berührung der Elektroden mit
der Meßflüssigkeit in jedem Fall sichergestellt ist.
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Die Öffnung 4 kann fernerhin zum Reinigen des Gehäuseinneren oder
zum Einfüllen einer Eichflüssigkeit dienen. Im letzten Fall wird eine Eichung an
Ort und Stelle ermöglicht. Es empfiehlt sich, im Boden des Durchlaufgefäßes oder
im Flüssigkeitszu- oder -ablauf je einen verschließbaren Ablaufstutzen anzubringen
und die Möglichkeit vorzusehen, durch Ventile und/oder Mehrweghähne das Durchlaufgefäß
von der Meßflüssigkeit pneumatisch völlig abzutrennen, so daß es druck, los entleert,
durchspült und mit Eichlösung gefüllt werden kann.