DE7229690U - pH-Durchflußgeber für Betriebs-pH-Messungen - Google Patents

Description

Hri^rchflußgeber. für_Betricbs₌2H.-Messungen

Die Erfindung betrifft einen pH-Durchflußgeber für Betriebs-pH-Messungen, bei dem eine Meßelektrode mit einer glasartigen, pH-empfindlichen Schicht und eine Vergleichselektrode über ein Diaphragma mit einer, in einem Strömungskanal umwälzb&ren Flüssig-! keit in Verbindung steht, deren pH-Wert gemessen werden soll. i

Der pH-Werv ist bekanntlich eine Kennzahl für die Wasserstoifionen-Aktivität v/ässriger Flüssigkeiten und er wird häufig als Meßgröße bei Flüssigkeitsanalysen herangezogen. Die Messung des' pH-Wertes erfolgt über Glas- und Vergleichselektroden, und sie j beruht darauf, daß bestimmte Gläser oder ähnliche Substanzen gegenüber wässrigen Lösungen ein Potential ausbilden, das von der Wasserstoffionenkonzentration in der wässrigen Lesung abhängig ist. Der Zusammenhang zwischen diesem Potential und der Wasserstoffionenkonzentration wird durch die bekannte Nernst'-sehe Gleichung beschrieben.

Der praktische Aufbau von pH-Meßgeräten unterscheidet sich nun grundsätzlich danach, ob es sich um ein Labormeßgerät oder um ein Betriebsmeßgerät handelt. Grundsätzlich weisen pH-Wert-Ge- i ber eine Meßelektrode und eine Vergleichselektrode, also eine sogenannte Elektrodenkette auf, die in ein passendes Gefäß eingesetzt oder einsetzbar sind. Bei Labormeßgeräten will man beispielsweise den pH-Wert auch sehr geringer Flüssigkeitsmengen

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messen, und weiterhin ist es meistens erwünscht, die Elektroden leicht auswechseln zu können, um die Konzentrationen auch anderer ionen messen zu können. Andererseits ctciit im Later genügend Fachpersonal zur Verfügung, so daß die Reinigung und die Wartung der Elektroden keine Schwierigkeiten bereitet. Insbesondere kann im Labor beim Umgang mit den Elektroden die erforderliche Sorgfalt aufgewendet werden, um einen mechanischen Bruch der Glaselektroden zu vermeiden.

Beim konstruktiven Aufbau von Betriebsmeßgeräten sind jedoch andere Gesichtspunkte zu berücksichtigen. Einmal stehen üblicherweise immer genügend Flüssigkeitsmengen zur Verfügung, so daß auf ein besonders kleines Volumen nicht geachtet zu v/erden braucht. Zum anderen liegt auch die Meßaufgabe im allgemeinen fest, so daß es auch auf eine schnelle Auswschselbarkeit der Elektroden nicht ankommt. Andererseits sollen Betriebsmeßgeräte möglichst wartungsfrei und kontinuierlich arbeiten, so daß die Frage nach der Elektrodenreinigung besonders wichtig wird. Auch müssen Betriebsmeßgeräte robuster als Labormeßgeräte aufgebaut werden.

Die bekannten Betriebaneßgeräte zur Messung des pH-Wertes in strömenden Flüssigkeiten, sogenannte pH-Durchflußgeber für Betriebs-pH-Messungen weisen einen Strömungskanal oder ein Durchflußgefäß auf, in denen stabförmige Glaselektroden eingesetzt sind. Die laufende Reinigung der Glaselektroden ist schwierig, da die Glaselektroden einen Strömungswiderstand bilden, an dem sich Schmutz absetzt. Um diesen Schmutz zu entfernen ist es bekannt geworden, zusätzliche mechanische Reinigungsvorrichtungen für die stabförmigen Glaselektroden innerhalb des Durchflußgefäßes anzuordnen, die jedoch nicht vollständig befriedigen könnten. Weiterhin ist es bekannt geworden, die Elektroden als rotierende Elektroden auszubilden, so daß auf Grund der

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Zentrifugalkraft eine Selbstreinigung auftrat. Aber auch diese Konstruktion ist zu auf v/endig.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen pH-Durchflußgeber für Betriebs-pH-Messungen zu schaffen, der einfach und robust aufgebaut ist und bei dem zusätzliche Vorrichtungen zur Reinigung der Elektrodenketten nicht erforderlich sind.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Innenwandung des Strömungskanals zumindest teilweise von der pH-empfindlichen Schicht der Meßelektrode gebildet ist und das Diaphragma der Vergleichselektrode mit der Innenwandung des Strömungskanals bündig abschließend in eine^ Öffnung in der Wandung des Strömungskanals endet.

Hierdurch wird erreicht, daß von einer bestimmten Strömungsgeschwindigkeit der zu überwachend ^n Flüssigkeit an durch Turbulenzbildung an der Innr ^wandung des Strömungskanals und dam.r I an der pH-empfindlichen Schicht eine Erosion auftritt, so daß sich Schmutzschichten nicht mehr ablagern können bezip^ungsweise daß Schmutzschichten, die sich bereits gebildet haber, wieder von selbst entfernt werden.

Zur Erhöhung der mechanischen Stabilität ϊεε es zweckmäßig, den! Strömungckanal aus einem metallischen Rohr oder dergleichen herzustellen und die Innenwand dieses R^iires mii, der pH-empfindlichen Schicht zu überziehen.

Diese Ausführungsform hat dpa Vorteil, daß nicht nur die mecha-j nische Stabilität erhöht wird, sondern gleichzeitig auch eine ; Abschirmung gegen elektrostatische und/oder elektromagnetische j Störungen gegeben 3.0t.

Man kann die jigentliohe Meßelektrode und die Vergleichselektrode in 7,/ei axiM hintereinander angeordneten, abgeschiosss-

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nen Ringrauiuen anordnen, deren offene Innenkanäle den Strömungs-j kanal bilden.

Eine andere Ausführungsform, die eine kürzere Baulänge ergibt, kann darin ber üehen, daß die Ableitelektrode der Meßelektrode in einem konzentrisch um den Strömungskanal angeordneten Ringraum und die Ver^ieichselektrode in einem weiteren Ringraum angeordnet ist, der konzentrisch um den Ringraum der Meßelektrode he' um Eingeordnet ist.

Es sril noch bemerkt werden, daß die Erfindung nicht nur auf pH-Durchflußgeber anwendbar ist, sondern daß auch für andere Ionen empfindliche Durchflußgeber erfindungsgemäß aufgebaut werden können, wozu es nur erforderlich ist, die pH-empfindliche Schicht durch eine Schicht anderer Ionenempfindlichkeit zu ersetzen und gegebenenfalls andere Elektroden zu wählen.

Im folgenden soll die Erfindung in Verbindung mit den Zeichnungen an Hand von Ausführungsbeispielen beschrieben werden.

Die Figuren 1 und 2 zeigen zwei Ausführungsformen erfindungsgemäßer Durchflußgeber für Betriebsmessungen.

Die Figur 1 zeigt einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Ausführungsform eines Durchflußgebers, bei der die Meßelektrode und die Vergleichselektrode in konzentrisch zueinander angeordneten ftingräumen untergebracht worden sind. Mit "1" ist ein Strömungskanal bezeichnet, durch den eine zu überwachende Flüs- | sigkeit umgewälzt werden kann und der gleichzeitig die Innen- j wand eines Ringraumes 2 bildet, dessen Außenwand mit 3 bezeich-j net ist. Die Außenwand 3 bildet ihrerseits die Innenwand eines RmgrauEies U₁ dessen Außenwand mit "5" bezeichnet wurde.

Der Ringraum 2 ist auf bekannte Weise mit einer Pufferlösung

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angefüllt und in dieser Pufferlösung ist die Ableitelektrode 6
der Meßelektrode angeordnet, die dicht durch den rlingraum 4
hindurchgeführt ist, so daß ihre Zuleitung von außen zugang ich ist.

Der Ringraurn 4 ist ebenfalls mit einer Flüssigkeit angefüllt,
die mit dem Strömungskanal Λ über ein Diaphragma 7 potentialrnäßig verbunden ist, das ohne elektrische oder potentialmäßige
Verbindung durch die Pufferlösung im Ringraum 2 hindurchgeht.
Innerhalb des Ringraumes '.· ist eine Ableitelektrode 8 de:· Vergleichselektrode angeordnet.

Es sei darauf hingewiesen, daß das Diaphragma 7 der Vergleichselektrode mit der Innenwandung des Strömungskanals ^Λ bündig
abschließt«

Der Strömungskanal 1 kann aus einem pH-empfindlichen Glas hergestellt sein. Bann bildet sich an dieser Glaswand ein Poten- j tialsprung aus„ der ein Maß für die Wasserstoffionenkonzentra- ι tion in der zu überwachenden Flüssigkeit ist, die im Strömungskanal fließt. Die Größe dieses Potentiates kann als Spannung
zwischen der Meß- und der Vergleichselektrode gemessen
werden, was allgemein bekannt ist.

Um die Bruchgefahr herabzusetzen und die elektrische Abschir- |

mung zu verbessern, kann der Strömungskanal 1 aber auch aus j

einem Metallrohr oder etwas ähnlichem hergestellt werden.Dann i

ist es erforderlich, innen auf dem Ströiaungskanal 1 eine pH- j empfindliche Schicht aus Glas oder einem ähnlichen Werkstoff

anzubringen. Diese Schicht ist gestrichelt dargestellt und mit j "9" bezeichnet worden.

Wenn man an Stelle des pH-empfindlichen Glases als Material für! den Strömungskanal beziehungsweise die Schicht 9 ein Material ;

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verv/endet, das auf andere Ionen anspricht, so kann man mit dem Durchflußgeber auch die Konzentration anderer Ionen messen. j

Die Figur 2 zeigt perspektivisch eine andere Ausführungsform j der Erfindung, die sich von der Ausführungsform nach Figur 1 j nur darin unterscheidet, daß die beiden Ringräume, in denen die j Ableitelektroden der Meß- und der Vergleichselektrode angeordnet sind, axial hintereinander angeordnet sind. Es wurden daher für die einzelnen Bestandteile dieser Ausführungsform dieselben! Bezugszeichen wie bei der Ausführungsform nach Figur 1 verv/endet. Zu bemerken ist, daß bei dieser Ausführungsform die pH-empfindliche Schicht nur die Innenwand des Ringraumes 2 bedeckt, in dem die Ableitelektrode für die Meßelektrode angeordnet ist. Auf eine nähere Beschreibung dieser Ausführungsform kann daher verzichtet werden.

Der Innendurchmesser des Strömungskanals 1 wird so gewählt, daß bei den zu erwartenden Strömungsgeschwindigkeiten an der Innenwand des Kanals 1 Erosionen auftreten, durch die ein Absetzen von Schmutz vermieden beziehungsweise abgesetzter Schmutz beseitigt wird. Im Bedarfsfall kann man eine zusätzliche Umwälzpumpe verwenden, was in Verbindung mit herkömmlichen Durchflußgebern bereits bekannt ist.

Versuche haben gezeigt, daß der gemessene pH-Wert bei ruhender Flüssigkeit im Strömungskanr und bei turbulent strömender Flüssigkeit so wenig schwankt, daß diese Schwankungen im Bereich der zu tolerierenden Fehler liegen.

Wie bei jedem herkömmlichen Durchflußgeber sind auch die mit einem erfindungsgemäßen Durchflußgeber gemessenen Potentiale temperaturabhängig. Wie diese Temperaturabhängigkeit kompensiert werden kann, ist bekannt, und dieses ist auch nicht Gegenstand der Erfindung, die darin erblickt wird, daß durch eine

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Erosion der sensitiven Schicht der Meßelektrode, die durch Turbulenz in der zu überwachende?! Flüssigkeit hervorgerufen v:ird, eine Selbstreinigung der sensitiven Schicht auftritt, die zusätzliche Vorrichtungen zur Reinigung der Elektroden überflüssig macht.

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Claims (1)

1. Pa. tec

   SOrüche

   1, pH-Durchflußgeber für Betri°bs-pH-!iessungen, bei dem eine Meßelektroäe mit einer glasartigen, pH-empfindlichen ScMchi ■und eine Yergieichselektrode über ein Diaphragma mit einer, in einem Strömungskanal umv/älzbaren !flüssigkeit in Verbindung steht, deren pH-Wert überwacht beziehungsweise gemessen werden soll, dadurch gekennzeichne t, d a ß die Innenwandung des Strömungskan.-ls zumindest teilweise von der pH-empfindlichen Schicht der Me^elektrcde

   gebildet ist und das Diaphragma der Vergleichselektrode !

   mit der Innenwandung des Strömungskanals bündig abschlier?- j

   send in einer Öffnung in der Wandung de3 Strömungskanals i endet.

   2. pH-Durchflußgeber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Strömungskanal aus einem metallischen Rohr oder dergleichen hergestellt und die Innenwand dieses Rohres mit der pH-empfindlichen Schicht überzogen ist.

   3» pH-Durchflußgeber nach Ansprxich 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ableitelektrode der Meßelektroäe in einem den Strömungskanal konzentrisch

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   umgebenden Ringraum und die Ableitelektrode der Vergleichselektrode in einen weiteren, konzentrisch um den ersten Ringraum angeordneten weiteren Ringraum angeordnet sind.

   4. pH-Durchflußgeber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ableitelektrode der Meßelektrode und rie Ableitelektrode der Vergleichselektrode in zv/ei axial hirtereinander angeordneten Ringräumen angeordnet sind, deren Innenöffnungen einen Teil dea Strcmungskanals bilden.

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