DE3111190C2 - Elektrochemischer Meßaufnehmer mit auswechselbarer Membranhalterung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen elektrochemischen Meßaufnehmer mit auswechselbarer Membranhalterung, entsprechend dem Gattungsbegriff des Patentan-Spruchs 1.

Elektrochemische Meßaufnehmer enthalten bekanntlich ein Elektrodensystem mit mindestens zwei Elektroden, die über eine Elektrolytschicht miteinander verbunden sind und gegen das zu messende Medium durch eine für das zu messende Gas durchlässige, für den Elektrolyten aber undurchlässige Membran abgedeckt sind. Die Empfindlichkeit der elektrochemischen Meßzellen ist von der Beschaffenheit dieser Trennmembran und des Elektrolyten abhängig. Sie muß bei Bedarf so wiederhergestellt werden. Dies erfolgt dann durch Austausch der Membran und des Elektrolyten. Dabei muß meist mit kleinen Teilen hantiert werden. Der Elektrolyt muß richtig portioniert und Verunreinigungen müssen vermieden werden. Die Membran muß faitenfrei unter definierter Spannung aufgebracht und befestigt werden. Insgesamt handelt es sich dabei um einen schwierigen und zeitraubenden Vorgang, der insbesondere von Laien und am Meßort selbst kaum zuverlässig erledigt werden kann. Dabei kann auch die Benutzung von bekannten Bespannvorrichtungen prinzipiell kaum etwas ändern.

In einer bekannten Anordnung (US-PS 3 21 163) zum Erneuern von Membran und Elektrolytfüllung bei elektrochemischen Meßzellen sind die ersteren in einer' auswechselbaren Kapsel vereinigt. Die Kapsel wird durch einen Schraubring mit der Meßzelle verbunden vor deren Elektroden gehalten. Ein Teil der einen Elektrode ragt über die andere hinaus. Im Anlieferungszustand besteht die Kapsel aus einem becherförmigen Träger mit nach innen gewölbtem Boden aus einer Kunststoff-Folie. Die Wand und der Boden des Trägers sind mit der Membran überspannt Dabei sind die Teile an der Wand durch Stütz- und Spannringe dicht miteinander verbunden. Der Zwischenraum zu dem gewölbten Boden ist mit Elektrolyt gefüllt. Beim Aufsetzen der Kapsel ist der Boden den Elektroden zugekehrt Er wird während des Anschraubens der Kapsel mit dem Schraubring durch den vorstehenden Teil der einen Elektrode durchbrochen; der austretende Elektrolyt benetzt dann die Elektroden. Elastische Ringe an Meßzelle und Schraubring sorgen nach dem Festziehen für die Abdichtung nach außen sowie die straffe Anlage der Membran. Nachteilig ist daß die Lagerfähigkeit der unbenutzten Kapseln gering ist, weil der Elektrolyt unter der großflächigen Membran sogar stärker dem Austrocknen ausgesetzt ist als während des Betriebes, wenn die Membran weitgehend durch den Schraubring abgedeckt ist Beim Aufsetzen der Kapsel kommt es vor dem Durchbrechen zu Verformungen des gewölbten Bodens, die über die Eisktrolytfüllung weitergegeben zu unkontrollierten Reckungen der Membran führen und über Änderungen ihrer Eigenschaften die Empfindlichkeit der Messung ändern können. Die vorstehende Elektrode macht die Meßzelle für manche Messungen ungeeignet Der Aufbau der Kapsel selbst sowie des zusätzlich erforderlichen losen Schraubringes nebst Dichtungselementen ist kompliziert und umständlich in der Handhabung.

Eine weitere bekannte Vorrichtung (DE-AS 27 58 413) zur transkutanen Messung des arteriellen Sauerstoffpartialdruckes besteht aus einer Elektrodenanordnung, die bestehend aus einer zylindrischen Anode und Kathode koaxial in einem isolierenden Material dergestalt angeordnet ist daß sich die Kathode im isolierenden Material befindet Die Stirnflächen der Elektroden stehen mit der zu messenden Körperoberfläche über eine Elektrodenmembran in Verbindung, die die Elektroden unter einer geeigneten Spannung bedeckt und an den Elektrodenflädien eine Schicht aus einer Elektrolytlösung hält Die Membran aus einem sauerstoffdurchlässigen, wasserabstoßenden Material ist durch einen Klebstoff oder durch eine Heißverbindung an der unteren Stirnfläche eines lösbaren Ringhalters befestigt der sich von unten auf den die Elektroden tragenden Halter aufschieben läßt Der Halter ist gegenüber dem Ringhalter zurückversetzt so daß ein Raum zur Aufnahme des Elektrolyten entsteht. Die Membran mit dem Ringhalter werden durch eine mit einer zentralen öffnung oberhalb der Elektroden versehene Abdeckplatte, die am Umfang in einem Gewindering endet, mit dem Aufschrauben desselben auf einen Gehäusering gegen die Elektroden in Berührung gebracht Dabei bildet sich zwischen der Membran und den Elektroden die notwendige Elektrolytschicht aus. Der überschüssige Teil des Elektrolyten wird in dem Raum gehalten.

Der Austausch der Membran und des Elektrolyten erfolgt hier also nach dem Abschrauben der Bodenplatte. Schwierig ist das getrennte Einbringen des Elektrolyten in den Raum, aus dem heraus er sich beim Zusammenschrauben möglichst gleichmäßig zwischen den Elektroden und der Membran verteilen soll.

Aufgabe der Erfindung ist ein elektrochemischer Meßaufnehmer mit der Möglichkeit, die sich verändernde Membran und den Elektrolyten auf einfache Art und

Weise ohne besondere zusätzliche Vorrichtungen austauschen zu können.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt gemäß dem Kennzeichen des Patentanspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen 2 und 3 beschrieben.

Als sehr vorteilhaft erweist sich nach der erfindungsgemäßen Ausführung die Ausbildung der Membranhalterung als komplettes, aber einfaches Bauelement Es kann ohne besonderes Werkzeug vom Körper des Meßaufnehmers entfernt werden. Die Haltelasche kann dabei Hilfe leisten. Eine neue Membranhalterung wird dann als einfaches komplettes Bauteil fertig zur Benutzung auf den Körper des Meßaufnehmers aufgeschoben und rastet selbsttätig in einen Spannverschluß ein. Die Membran ist auf jeden Fall, da bereits im Herstellwerk kontrolliert, einwandfrei gespannt und kalibriert; der Elektrolyt dringt nach dem Aufsetzen der Membranhalterung auf den Körper des Meßaufnehmers, weil sein Durchtritt sicher freigegeben wird, wie notwendig in den Zwischenraum Membran-Elektroden ein. Die Funktion des Meßaufnehmers ist mit der neuen Membran und dem neuen Elektrolyten gleich wieder gegeben. Die Haltelasche hilft beim Entfernen des durch Klebung auf der Haut gehaltenen Meßaufnehmers.

Der Schnappverschluß zwischen dem Aufnahme- und Spannring vereinfacht die Herstellung der Membranhalterung. Es sind hier auch andere Ausbildungen des Zusammenhaltens, wie z. B. durch Kleben, möglich.

Die Haltelasche am Spannring erleichtert das Aufsetzen bzw. das Abnehmen der Membranhalterung auf bzw. vom Körper des Meßaufnehmers. Auch das Aufhängen des kompletten Meßaufnehmers wird möglich. Dort, wo die Hahelasche stört, läßt sie sich einfach abschneiden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden beschrieben.

Es zeigen

F i g. 1 eine Membranhalterung im Schnitt,

F i g. 2 einen Meßaufnehmer mit aufgesetzter Membranhalterung.

Die Membranhalterung 1 der F i g. 1 besteht aus den ringförmigen Teilen Aufnahmering 2 und Spannring 3, zwischen denen die Membran 4 gespannt gehalten wird. Das Zusammenhalten erfolgt mittels eines Schnappverschlusses 5, aufgeteilt auf die beiden Ringe. Der Aufnahmering 2 besitzt einen umlaufenden rohrförmigen Ansatz 6, über den mit entsprechendem Gegenring

ίο 7 im Spannring 3 die Membran 4 gespannt wird. Der Gegenring 7 bildet zusammen mit einer Eindrehung einen umlaufenden Elektrolytraum 8. Eine in der Öffnung 9 des Aufnahmeringes 2 umlaufende Dichtlippe 10 dichtet durch zusätzlichen Druck auf die Membran 4 und damit auf den Gegenring 7 den Elektrolytraum 8 ab. Der Spannring 3 trägt eine Haltelasche 11. Mit dieser Hahelasche wird das Hantieren beim Aufsetzen oder Abnehmen der Membranhalterung 1 auf einen Meßaufnehmer vereinfacht sowie auch nach dem Aufsetzen das Aufhängen ermöglicht

Die F i g. 2 zeigt die auf einen Meßaufnehmer aufgesetzte Membranhaiterung 1. Der Meßaufnehmer enthält in seinem Körper 13 die Bezugselektrode 14 und zentral über eine Isolierung 15 die Meßelektrode 16 mit den entsprechenden Anschlüssen 17.

Die Membranhalterung 1 wird mit einem umlaufenden Spannverschluß 18 derart auf dem Körper 13 gehalten, daß die Membran 4 über die Elektroden, gespannt ist Dabei biegt dessen zylindrischer Ansatz 19 die umlaufende Dichtlippe 10 so weit auf, daß Elektrolyt aus dem Elektrolytraum 8 austreten und durch Kapillarwirkung in den Zwischenraum zwischen Membran 4 und Ansatz 19 sowie den Elektroden 14, 16 eindringen kann. Es bildet sich dort eine homogene Elektrolytschicht aus.

Das Aufsetzen und Abnehmen der Membranhalterung 1 ist am Meßort auch von ungeübter Hand einfach durchzuführen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Elektrochemischer Meßaufnehmer mit auswechselbarer Membranhalterung sowie des Elektrolyten, dadurch gekennzeichnet, daß die auswechselbare und in einem Spannverschluß (18) auf dem Körper (13) des Meßaufnehmers gehaltene Membranhalterung (1) aus einem Aufnahmering (2) sowie einem in diesem gehaltenen Spannring (3) besteht, zwischen denen, über einen Gegenring (7) gespannt die Membran (4) gehalten wird, der Gegenring (7) gleichzeitig die Begrenzung eines Elektrolytraumes (8), der den Elektrolyten aufnimmt, bildet und in einer Öffnung (9) des Aufnahmeringes (2) eine mit diesem einstückige Dichtlippe (10) umläuft, die im Bereitschaftszustand der Membranhalterung (1) den Elektrolytraum (8) durch Druck auf die Membran (4) und damit auf den Gegenring (7) abdichtet, wogegen sie im aufgesetzten Zustand der Membranhalterung (1) durch einen Ansatz (19) des Körpers (13) abgehoben und damit der Elektrolytdurchgang zum Zwischenraum Membran (4) — Elektroden (14,16) offen ist

2. Elektrochemischer Meßaufnehmer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufnahmering (2) und der Spannring (3), die Membran (4) gespannt zwischen sich haltend, über einen Schnappverschluß (5), der beiden Teilen zugehört, zusammengehalten sind.

3. Elektrochemischer Meßaufnehmer nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet daß der Spannring (3) eine Haltelasche (11) besitzt