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Vorrichtung zur pH-Messung in wasserarmen Suspensionen faseriger
Stoffe Industrielle p-Messungen in Fasersuspensionen wurden wiederholt versucht,
hahen jedoch in den seltensten Fällen zu einem dauernden Erfolg geführt.
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Vereinzelt war es möglich, durch vorherige automatische Entwässerung
des Faserbreies im N-ebenschluß mit anschließender p,-I1/Iessung im Stoffwasser
zu brauchbaren Meßergebnissen zu kommen, doch erfordert diese Methode einen sehr
großen und daher entsprechend störanfälligen apparativen Aufwand und ist nicht in
der Lage, die wahren pl-Werte auf der suspendierten Faser mit zu erfassen. Auch
der Einsatz hochohmiger, sehr widerstandsfähiger Glaselektroden-Meßketten in verschiedenen
Taucharmaturen scheiterte immer daran, daß sich an den in das Meßgut tauchenden
Elektroden nach kurzer Zeit Ansammlungen von mehr oder weniger verfilzten Faserzusammenballungen
ergaben, die nach und nach die aktiven Elektrodenteile abdeckten und vorerst zu
einer sehr trägen und später zu einer dauernd falschen Messung des pE-Wertes führten.
In sehr wasserarmen Faserstoffen, die erfahrungsgemäß oft mit Luftbläschen durchsetzt
sind, kamen Fehlmessungen wiederholt dadurch zustande, daß der zur Messung erforderliche
innige Kontakt der Elektroden mit dem Meßgut vorübergehend teilweise oder ganz unterbrochen
wurde.
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Eine weitere Schwierigkeit bildeten die aus Glas aufgebauten Meßelektroden.
die ohne Schutz die große mechanische Beanspruchung im bewegten Faserstoff nicht
ertragen und vorzeitig zerbrochen werden.
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Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung zur pH-Messung
in Fasersuspensionen, bestehend aus mindestens zwei Elelitroden-Einzelarmaturen,
die in geeignetem Abstand zueinander direkt in die hochkonzentrierte Fasersuspension
ein tauchen und in welche handelsübliche Meßelektroden so eingesetzt sind, daß nur
die meßtechnisch aktiven Elektrodenenden, das ist die zweckmäßig in Form einer Kugelkalotte
vorgewölbte Membran einer Glaselektrode oder der kalottenförmige Diaphragmateil
einer Bezugselektrode, aus der Einzel-Armatur hervorragen. Die Elektroden-Einzelarmatur
verhindert dabei jede mechanische Beschädigung der eingebauten Elektrode und ist
nach strömungstechnischen Grundsätzen so konstruiert, daß an der vollkommen glatten
und allseitig abgerundeten Außenoberfläche keine Fasern oder sonstige Feststoffe
hängenbleiben können, während gleichzeitig das aus der Armatur hervorragende aktive
Ende der Meßelektrode der selbstreinigenden Wirkung der vorbeiströmenden Fasersuspension
dauernd ausgesetzt bleibt, derart, daß eine Bedeckung der aktiven Elektrodenteile
verhindert wird und volle pH-Empfindlichkeit der Meßelektroden im Dauerbetrieb gewährleistet
ist.
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Erfindungsgegenstand ist ferner ein Bezugselektro-
densystem, bestehend
aus einem speziellen Diaphragmenteil mit Verbindungsschlauch zu einem extern angeordneten
K Cl-Vorrats- und Niveaugefäß mit eingesetzter Bezugselektrode, wobei die Bezugselektroden-Einzelarmatur
das Di aphragmenrohr und einen Teil des Verbindungsschlauches aufnimmt. Durch entsprechende
Anordnung des K Cl-Vorrats- und Niveaugefäßes wird über dem Diaphragma ein ausreichender
statischer Überdruck herbeigeführt um jedes Eindringen von Meßgutlösung in den elektrolytischen
Stromschlüssel wirksam zu verhindern. Damit werden die üblichen Fehlerquellen an
der Bezugselektrode, d. h. die Potentialinstahilität bei wechselnden Arbeitsbedingungen,
insbesondere bei Druckschwankungen im Meßgut auf ein Minimum reduziert. Es wird
somit dauernde pH-Messung, pH-Registrierung oder automatische pH-Regelung bei maßgebend
vom pn-Vert abhängigen industriellen Fabrikationsprozessen ermöglicht, beispielsweise
bei der Xterarbeitung von Holzschliff, bei der Ilerstellung von Zellulose und Papierhalbfabrikaten,
in der Papierindustrie, ferner bei der Fabrikation von Filz, Kunstleder usw.
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Die Elektrodenarmaturen zur pH-Messung in wasserarmen Suspensionen
faseriger Stoffe nach vorliegender
Erfindung besteht aus je einem
gleichartigen Tauchrohr in der benötigten Einbaulänge, in welche die pH-empfindliche
Glaselektrode und die zur pH-Messung mit der Glaselektrode erforderliche Bezugselektrode
eingesetzt sind. An Stelle der Bezugselektrode wird bei bestimmten meßtechnischen
Voraussetzungen zweckmäßig nur ein zusätzlicher Diaphragmenteil in die Armatur eingebaut,
wobei die Bezugselektrode außerhalb der Elektrodenarmatur in einem Vorratsgefäß
für die Brückenflüssigkeit angeordnet und durch einen Verbindungsschlauch mit dem
Diaphragmenteil elektrolytisch leitend verhunden ist.
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Die Armatur ist dadurch gekennzeichnct, daß ihr oberes Ende mit einer
Stopfbuchse zur Durchftihrung des Elektrodenkabels oder des Verbindungsschlauches
für die Brückenflüssigkeit und das untere zur Aufnahme der Elektroden bestimmte
Ende mit einem leicht abnehmbaren Elektrodenschutzkörper versehen ist, durch welche
nur die zur Messung erforderlichen aktiven Elektrodenteile freigegeben werden. Der
Elektrodenschutzkörper ist allseitig abgerundet, hat eine vollkommen glatte Oberfläche
und dient gleichzeitig zur Befestigung und Abdichtung der eingebauten Elektrode,
wobei die Verbindungsstelle mit der unteren Oberfläche des Tauchrohres bündig abschließt.
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Die Verbindung mit dem Tauchrohr erfolgt vorteilhaft durch Verschraubung
oder mittels Bajonettverschluß.
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Zur pH-Messung werden die beiden Einzelarmaturen in geeigneten Haltevorrichtungen
von oben in das Meßgut eingetaucht oder - beispielsweise in Bleichtürmen oder Holländern
- seitlich durch die Wand eingebaut. Beim Einbau der Elektrodenarmatur durch die
Wand eines Behälters genügt ein relativ kleiner Durchbruch im Winkel von 30 bis
450 zur Horizontalen, in welchen zweckmäßig ein Führungsrohr mit Flansch eingesetzt
wird. Die mit aufgeschweißtem Gegenflansch versehenen Taucharmaturen werden in die
etwa 50 bis 100 cm voneinander entfernten Führungsrohrstutzen eingeschoben und die
Flanschverbindungen dicht verschraubt, derart, daß die Elektrodenarmaturen etwa
100 bis 150 mm in das Meßgut eintauchen. Falls zur Temperaturkorrektur der pH-Messung
ein Widerstandselement benötigt wird. ist dieses in entsprechendem Abstand von den
beiden Elektrodenarmaturen oder an einer anderen geeigneten Stelle der Behälterwand
einzubauen. An der Außenseite der Behälterwand, unmittelbar über den Flanschen der
Elektrodenarmaturen wird mit Hilfe einer Konsole das Vorratsgefäß für die Brückenflüssigkeit
und unabhängig davon ein geeignetes, feuchtigkeitsdichtes Kupplungskästchen zur
Verbindung der Elektrodenkabel mit der Meßleitung zum pH-Gerät montiert.
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Im folgenden wird an Hand der Zeichnung ein Ausführungsbeispiel einer
Elektrodenarmatur zur p-Messung in wasserarmen Suspensionen faseriger Stoffe beschrieben.
ohne die gegenständliche Erfindung in bezug auf konstruktive Einzelheiten und Konstruktionsmaterial
auf irgendeine Art zu heschränken.
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Fig. 1 zeigt eine Elektroden-Einzelarmatur teilweise im Schnitt,
Fig. 2 eine Ansicht von unten auf die Armatur.
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Fig. 3 einen Diaphragmenteil und Fig. 4 einen Diaphragmenstift.
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Die Einzelarmatur der Vorrichtung gemäß Fig. 1 und 2 der Zeichnung
besteht aus dem Tauchrohr 1 mit Stopfbuchse zur Kabeldurchführung 2 und Elektrodenschutzkörper
3. In das untere Ende des Tauch-
rohres 1 der Elektrodenarmatur ist ein Verschlußpfropfen
4 eingeschweißt, der mit einer konischen. axialen Bohrung versehen ist. Die Meßelektrode
5 wird mittels Silicon-Gummistopfen 6 in das Tauchrohr 1 eingesetzt und durch den
Elektrodenschutzkörper 3 im konischen Sitz eingepreßt. Der Elektrodenschutzkörper
3 ist mit dem Tauchrohr durch das Schraubgewinde 7 verbunden. In der Höhlung des
Elektrodenschutzkörpers ist ein Teil der Meßelektrode untergebracht, die am vorderen
abgerundeten Ende mit der für die pE-Messung wichtigen Meßmembran 8 aus dem Elektrodenschutzkörper
herausragt. Als Schutz fiir die empfindliche Glaselektrode 5 und zur Zentrierung
derselben dient ein konischer Gummiring 9, der bei der Montage auf die Glaselektrode
aufgeschoben wird.
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Dieser Gummiring 9 füllt im betriebsbereiten Zustand den Ringspalt
zwischen Elektrodenschutzkörper 3 und Schaft der Glaselektrode 5, so daß keine Fasern
ein dringen oder sich an die Armatur ansetzen können.
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Falls die Elektrodenarmatur für eine Bezugselektrode bestimmt ist,
wird an Stelle der Glaselektrode 5 der separate Diaphragmenteil 10 (Fig. 3) oder
der Diaphragmenstift 11 (Fig. 4) eingebaut. Der Diaphragmenteil 10 besteht aus einem
einseitig geschlossenen Glasrohr, in dessen angeschmolzenes Ende mehrere kleine
Diaphragmen so eingeschmolzen sind. daß sie im montierten Zustand durch den Elektrodenschutzkörper
3 herausragen. Das obere Ende des Diaphragmenteiles 10 ist als Olive 12 für den
Verbindungsschlauch 13 zum Vorratsgefäß für die Brückenflüssigkeit ausgebildet.
Der Diaphragmenstift 11 besteht aus einem porösen Zylinderkörper. Durchmesser etwa
gleich dem einer Glaselektrode, dessen Oberfläche glasiert ist, so daß die Brückenflüssigkeit
nur in Längsrichtung durchtreten kann. Ein Ende steht mit dem Schlauch 13 für die
Brückenflüssigkeit in Verbindung, das andere rund zugeschliffene Ende ragt aus dem
Elektrodenschutzkörper 3 und vermittelt den elektrolytischen Kontakt mit dem Meßgut.
Zum Schutz der aus dem Elektrodenschutzkörper 3 hervorragenden Elektrodenteile,
insbesondere bei der Handhabung der Taucharmatur, ist der Elektrodenschutzkörper
3 mit zwei flachen, abgerundeten Schutzrippen 14 versehen. die hei der Montage in
Strömungsrichtung der Fasersuspension eingesetzt werden.
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Als Konstruktionsmaterial für die Taucharmatur wird je nach Verwendungszweck
rostfreier Stahl.
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Kunststoff oder Hartgummi verwendet.