WO2007033395A2

WO2007033395A2 - Vorrichtung zum messen zumindest eines flüchtigen bestandteils einer wässrigen lösung, insbesondere zum messen von alkohol

Info

Publication number: WO2007033395A2
Application number: PCT/AT2006/000390
Authority: WO
Inventors: Frank Emde
Original assignee: Heinrich Frings Gmbh & Co. Kg; Biotechnologie Kempe Gmbh
Priority date: 2005-09-26
Filing date: 2006-09-26
Publication date: 2007-03-29
Also published as: WO2007033395A3; AT502948B1; AT502948A2; AT502948A3

Abstract

Es wird eine Vorrichtung zum Messen zumindest eines flüchtigen Bestandteils einer wässrigen Lösung, insbesondere zum Messen von Alkohol, mit einer Messkammer (2), die auf einander gegenüberliegenden Seiten einen Sensor (5) zum Messen des flüchtigen Bestandteils und eine eine Kammeröffnung (4) verschließende, für den flüchtigen Bestandteil durchlässige Membran (3) aufweist, und mit einer an die Messkammer (2) angeschlossenen Abluftleitung (9) beschrieben. Um vorteilhafte Messbedingungen zu schaffen, wird vorgeschlagen, dass die Messkammer (2) oben an die Abluftleitung (9) und unten an eine Zuluf tleitung (8) angeschlossen ist und eine Wärmequelle (10) aufnimmt.

Description

Vorrichtung zum Messen zumindest eines flüchtigen Bestandteils einer wäßrigen Lösung, insbesondere zum Messen von Alkohol

Technisches Gebiet

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Messen zumindest eines flüchtigen Bestandteils einer wäßrigen Lösung, insbesondere zum Messen von Alkohol, mit einer Meßkammer, die auf einander gegenüberliegenden Seiten einen Sensor zum Messen des flüchtigen Bestandteils und eine eine Kammeröffnung verschließende, für den flüchtigen Bestandteil durchlässige Membran aufweist, und mit einer an die Meßkammer angeschlossenen Abluftleitung.

Stand der Technik

Zum Messen von flüchtigen Bestandteilen einer wäßrigen Lösung ist es bekannt (DE 197 03 744), Sonden einzusetzen, die einen Sensor für die flüchtigen Bestandteile in einer mit Luft gefüllte Meßkammer besitzen. Die flüchtigen Bestandteile durchdringen eine für sie durchlässige, eine Kammeröffnung verschließende Membran, die auf der von der Meßkammer abgewandten Seite mit der wäßrigen Lösung beaufschlagt wird. Da die Meßkammer über eine Abluftleitung mit der Atmosphäre in Verbindung steht, erfolgt der Austausch des Gemisches von Luft und flüchtigen Bestandteilen in der Meßkammer mit der Atmosphäre über diese Abluftleitung und wird daher durch Diffusionsvorgänge bestimmt, was vergleichsweise lange Ansprechzeiten bedingt, bis ein entsprechender Meßwert aufgrund einer sich ändernden Konzentration der flüchtigen Bestandteile in der wäßrigen Lösung erhalten wird.

Zur Vermeidung dieses Nachteils wurde bereits vorgeschlagen (DE 103 02 220 A1), für die Förderung der die Membran durchsetzenden flüchtigen Bestandtei- Ie zum Sensor einen Trägergasstrom einzusetzen und die Meßkammer durch eine Zwischenwand in zwei einerseits der Membran und anderseits dem Sensor zugewandte Räume zu unterteilen, die miteinander über eine Durchtrittsöffnung in der Zwischenwand strömungsverbunden sind. Diese Unterteilung soll eine gerichtete Trägergasströmung durch die Durchtrittsöffnung in der Zwischenwand zum Sensor erzwingen, um die die Membran durchsetzenden flüchtigen Bestandteile verzögerungsfrei von dem einen an eine Trägergaszuleitung angeschlossenen Raum dem Sensor im anderen mit einer Trägergasableitung verbundenen Raum zuführen zu können und damit die Ansprechzeit zu verkürzen. Dies wird allerdings mit dem Nachteil eines größeren Konstruktionsaufwandes und der Notwendigkeit erkauft, ein unter Druck stehendes Trägergas zur Verfügung stellen zu müssen.

Darstellung der Erfindung

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Messen zumindest eines flüchtigen Bestandteils einer wäßrigen Lösung, insbesondere zum Messen von Alkohol, der eingangs geschilderten Art so auszugestalten, daß eine gute Ansprechzeit bei einem einfachen konstruktiven Aufbau sichergestellt werden kann, ohne ein Trägergas einsetzen zu müssen.

Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe dadurch, daß die Meßkammer oben an die Abluftleitung und unten an eine Zuluftleitung angeschlossen ist und eine Wärmequelle aufnimmt.

Da zufolge dieser Maßnahme die Luft in der Meßkammer erwärmt wird, stellt sich eine Konvektionsströmung ein, die nicht nur eine innige Mischung der die Membran durchsetzenden flüchtigen Bestandteile mit der Kammerluft gewährleistet, sondern auch zu einer die Meßkammer durchsetzenden Luftströmung führt, weil die Meßkammer sowohl an eine Zu- als auch an eine Abluftleitung angeschlossen ist, und zwar unter Berücksichtigung der sich ausbildenden Konvektionsströmung im Boden- und im Deckenbereich der Meßkammer. Dies bedeutet, daß sich im Vergleich zu Sonden mit einem Trägergasstrom durch die Meßkammer hinsichtlich der Ansprechzeiten vergleichbare Verhältnisse ergeben, ohne die sonst damit verbundenen Nachteile in Kauf nehmen zu müssen.

Die Wärmequelle kann unterschiedlich ausgebildet und angeordnet werden, da es vorrangig um eine ausreichende Erwärmung der Kammerluft geht. Da übliche Sensoren Halbleiterelemente umfassen, die mit elektrischer Energie versorgt werden müssen und daher auch Wärme abgeben, ergeben sich in diesem Zusammenhang besonders einfache Konstruktionsverhältnisse, wenn die Wärmequelle durch den Sensor selbst gebildet wird. Selbstverständlich können auch gesonderte oder zusätzliche Wärmequellen eingesetzt werden, was allerdings in vielen Fällen nicht nötig sein wird.

Die Luftströmung durch die Meßkammer kann einerseits durch die Leistung der Wärmequelle und anderseits durch den Strömungswiderstand der Luftleitungen gesteuert werden. Da insbesondere bei der Verwendung des Sensors als Wärmequelle mit einer weitgehend konstanten Heizleistung zu rechnen ist, kann der Luftaustausch in der Meßkammer in einfacher Weise durch eine einstellbare Drossel in der Zu- oder Abluftleitung den jeweiligen Anforderungen angepaßt werden.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand beispielsweise dargestellt, und zwar wird eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Messen zumindest eines flüchtigen Bestandteils einer wäßrigen Lösung, insbesondere zum Messen von Alkohol, in einem schematischen Schnitt gezeigt.

Weg zur Ausführung der Erfindung

Die dargestellte Vorrichtung zum Messen zumindest eines flüchtigen Bestandteils einer wäßrigen Lösung weist ein Gehäuse 1 auf, das eine Meßkammer 2 bildet. Auf der der Meßkammer 2 zugehörigen Stirnseite des Gehäuses 1 ist - A -

eine durch eine Membran 3 verschlossene Öffnung 4 vorgesehen. Die Membran 3, die für die zu messenden flüchtigen Bestandteile, beispielsweise Alkohol, durchlässig ist, wird auf der Außenseite mit der wäßrigen Lösung beaufschlagt, so daß sich in der Meßkammer 2 flüchtige Bestandteile der wäßrigen Lösung in Abhängigkeit von der Konzentration dieser Bestandteile in der wäßrigen Lösung ansammeln.

Auf der der Kammeröffnung 4 gegenüberliegenden Seite der Meßkammer 2 ist ein Sensor 5 zum Messen der flüchtigen Bestandteile vorgesehen. Dieser Sensor 5, der üblicherweise wenigstens ein Halbleiterelement umfaßt, ist auf einer Steckereinheit 6 montiert, die in einem Gehäuseeinsatz 7 gehalten wird. Die mit der Steckereinheit 6 verbundenen elektrischen Versorgungs- und Signalleitungen sind aus Gründen der Übersicht nicht dargestellt.

Die Meßkammer 2 ist unten an eine Zuluftleitung 8 und oben an eine Abluftlei- tung 9 angeschlossen. Die Zu- und Abluftleitungen 8, 9 sind durch das Gehäuse 1 geführt und stehen mit der Umgebungsluft in Verbindung. Um durch die Meßkammer 2 über die Zu- und Abluftleitungen 8, 9 eine Luftströmung zu erhalten, die sich mit den die Membran 3 durchsetzenden flüchtigen Bestandteilen mischt und für eine entsprechende Beaufschlagung des Sensors 5 mit den flüchtigen Bestandteilen in Abhängigkeit von der jeweiligen Konzentration dieser Bestandteile in der wäßrigen Lösung sorgt, ist die Meßkammer 2 mit einer Wärmequelle versehen. Obwohl die Wärmequelle durch eine gesonderte elektrische Heizung gebildet werden kann, ergeben sich besonders einfache Konstruktionsverhältnisse, wenn die Wärmequelle durch den Sensor 5 selbst gebildet wird, und zwar durch dessen mit elektrischer Energie versorgtes Halbleiterelement, wie dies in der Zeichnung angedeutet ist.

Aufgrund der Wärmequelle 10 stellt sich in der Meßkammer 2 eine Konvekti- onsströmung ein, die für einen entsprechenden Luftdurchsatz durch die Meßkammer 2 sorgt. Die aufgrund dieser Konvektionsströmung in die Meßkammer 2 durch die Zuluftleitung 8 strömende Frischluft vermischt sich mit den die Membran 3 durchsetzenden flüchtigen Bestandteilen, die mit dem Förderluft- strom über die Abluftleitung 9 wieder aus der Meßkammer 2 ausgetragen werden, so daß die jeweilige Konzentration der flüchtigen Bestandteile in der Meßkammer 2 ein Abbild der Konzentration dieser Bestandteile in der wäßrigen Lösung darstellt. Damit sind vorteilhafte Voraussetzungen für eine im wesentlichen verzögerungsfreie Messung dieser Bestandteile durch den Sensor 5 geschaffen.

Um den Förderluftstrom durch die Meßkammer 2 an die jeweiligen Verhältnisse anzupassen, kann die Wärmequelle 10 hinsichtlich ihrer Leistung gesteuert werden. Eine solche Steuerung der Wärmequelle 10 verbietet sich allerdings für den Fall, daß die Wärmequelle 10 durch den Sensor 5 selbst gebildet wird. Anstatt der Wärmequelle 10 wird der Strömungswiderstand für den Förderluftstrom über eine einstellbare Drossel 11 in der Zu- bzw. Abluftleitung 8, 9 gesteuert. Im dargestellten Ausführungsbeispiel wird diese Drossel 11 durch eine in die Abluftleitung 9 ragende Stellschraube 12 gebildet.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e :

1. Vorrichtung zum Messen zumindest eines flüchtigen Bestandteils einer wäßrigen Lösung, insbesondere zum Messen von Alkohol, mit einer Meßkammer, die auf einander gegenüberliegenden Seiten einen Sensor zum Messen des flüchtigen Bestandteils und eine eine Kammeröffnung verschließende, für den flüchtigen Bestandteil durchlässige Membran aufweist, und mit einer an die Meßkammer angeschlossenen Abluftleitung, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßkammer (2) oben an die Abluftleitung (9) und unten an eine Zuluftleitung (8) angeschlossen ist und eine Wärmequelle (10) aufnimmt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmequelle (10) durch den Sensor (5) gebildet wird.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der Zu- oder Abluftleitung (8, 9) eine einstellbare Drosselstelle (11) vorgesehen ist.