DE19653752A1 - Verfahren und Einrichtung zur Reinigung von Prozeßmeßzellen mit Kapillaren - Google Patents
Verfahren und Einrichtung zur Reinigung von Prozeßmeßzellen mit KapillarenInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine
Einrichtung zum automatischen Reinigen von Kapillaren
enthaltenen Prozeß-Meßzellen, die zur Bestimmung der
Oberflächenspannung von mit oberflächenaktiven Substanzen
versetzten Flüssigkeiten, insbesondere in Wasch- und
Spülprozessen, eingesetzt werden. Das Verfahren und die
Einrichtung sind vorzugsweise zur Anwendung in Geräten der
Haushalttechnik, wie Waschmaschinen und Geschirrspülern,
vorgesehen. Aber auch in der Stoffaufbereitung für Druck- und
Beschichtungsanlagen ist eine vorteilhafte Anwendung möglich.
Die Oberflächenspannung für die vorgenannten Prozesse wird
vorzugsweise nach dem sogenannten Blasendruckverfahren
bestimmt. Bei diesem Verfahren wird unter definierten
Bedingungen über eine Kapillare ein Gas in die zu bestimmende
Flüssigkeit gedrückt und über eine Meßeinrichtung der für den
Blasenabriß erforderliche Gasdruck bzw. der Druckverlauf als
Maß für die Oberflächenspannung der Flüssigkeit ermittelt.
Die Meßergebnisse werden sehr stark von Ablagerungen an den
Kapillaren beeinflußt, weshalb die Meßgeräte zur Sicherung von
reproduzierbaren Ergebnissen regelmäßig gereinigt werden
müssen. Bei Labormeßgeräten o. g. Art, zum Beispiel für die
Meßtechnik der Firmen Krüss GmbH und Lauda Dr. R. Wobser GmbH &
Co. KG, ist vorgeschrieben, vor jeder Messung die Kapillare in
einem Ultraschallbad oder mit Chromschwefelsäure zu reinigen,
um reproduzierbare Meßergebnisse zu erreichen.
Für den Einsatz in Prozeß-Meßzellen ist ein derartiges
Verfahren wegen des damit verbundenen Aufwandes untauglich.
Mit der deutschen Patentanmeldung, Aktenz.: P 19529787.3,
wurde für eine Prozeß-Meßzelle vorgeschlagen, die Kapillare
zwischen den Messungen mittels einer Nadel zu reinigen. Neben
den Risiken, welche durch mögliche mechanische Fehlfunktionen
bestehen, kann mit solch einer Nadel prinzipbedingt nur die
Innenfläche der Kapillare gereinigt werden. Am Kopf der
Kapillare abgelagerte Verunreinigungen können nicht beseitigt
werden. Solche Ablagerungen führen aber, da sie wesentlichen
Einfluß auf den Ablösemechanismus der Blasen von der Kapillare
und damit auf den Blasenabrißdruck bzw. den dabei zu
verzeichnenden Druckverlauf haben, zu inakzeptablen Meßfehlern.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein
einfaches und funktionssicheres Verfahren zur Reinigung von
Kapillaren von Prozeß-Meßzelle sowie eine Einrichtung zur
Durchführung eines solchen Verfahrens zu schaffen.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die kennzeichnenden
Verfahrensmerkmale der Patentansprüche 1 oder 2 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Verfahren sind in den
Unteransprüchen 3 bis 7 angegeben. Die Aufgabe zur Schaffung
einer Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch
1 ist durch die Merkmale des Patentanspruchs 8 und die
Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 2 ist
durch die Merkmale des Patentanspruchs 9 gelöst. Eine
vorteilhafte Ausgestaltungen der Einrichtung nach Anspruch 9
ist im Unteranspruch 10 angegeben.
Der wesentliche Vorteil der erfindungsgemäßen Verfahren
gegenüber dem Stand der Technik besteht darin, daß das
Reinigungsverfahren im Waschprozeß durchgeführt und die
Meßgenauigkeit über lange Zeit ohne externe und aufwendige
Reinigungsintervalle gewährleistet werden kann.
Damit wurde auch eine wesentliche Voraussetzung dafür
geschaffen, daß der Einsatz von Meßzellen zur Ermittlung der
Oberflächenspannung von waschaktiven Flüssigkeiten in
Hausgeräten, wie Haushaltwaschmaschinen und Geschirrspülern,
möglich ist.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines
Ausführungsbeispiels einer Einrichtung zur diskontinuierlichen
Bestimmung der Oberflächenspannung der Waschlauge einer
Haushaltwaschmaschine beschrieben.
Die zugehörige Zeichnung zeigt eine schematische Anordnung
einer für die Durchführung der Verfahren geeigneten
Einrichtung.
In dieser Zeichnung ist eine Kapillare 1 in einer mit
Waschlauge gefüllten Meßzelle 2 angeordnet. Zum Füllen und
Entleeren der Meßzelle 2 ist ein Zulauf 3 mit dem Ventil 5 und
ein Ablauf 4 mit dem Ventil 6 vorgesehen. Zur Zuführung des
Meßluftstromes zur Kapillare 1 ist diese über eine Leitung 7
mit der regelbaren Pumpe 8 als Volumenstromquelle verbunden.
Zum Beseitigen von Schwingungen im Volumenstrom ist in der
Leitung 7 eine Drossel 9 als Strömungswiderstand angeordnet.
Zur Bestimmung der Oberflächenspannung der Waschlauge ist in
der Nähe der Kapillare 1 ein Drucksensor 10 an die Leitung 7
angeschlossen, welcher die Druckschwankungen des Volumenstromes
in elektrische Signale wandelt. Zwischen der Drossel 9 und der
Kapillare 1 ist über ein Rückschlagventil 11 eine als Pumpe 12
ausgeführte Reinigungsluftquelle in die Leitung 7 eingebunden.
Die Kapillare 1 ist mit einem Ultraschallgenerator 13a so
verbunden, daß dessen Schwingungen auf die Kapillare 1
übertragen werden können. In einer anderen zweckmäßigen
Ausführung der Erfindung ist der Ultraschallgenerator 13b an
einer Wand der Meßzelle 2 befestigt. Die
Ultraschallschwingungen werden bei dieser Ausführung über die
in der Meßzelle 2 befindliche Flüssigkeit auf die Kapillare 1
übertragen. Für das erfindungsgemäßen Verfahren nach Anspruch 2
ist zusätzlich ein Strahlrohr 14 an der Meßzelle 2 so
angeordnet, daß mit einer Reinigungsflüssigkeit die Kapillare 1
gespült und von außen gesäubert werden kann. Dabei ist das
Strahlrohr 14 etwa rechtwinkelig zur Kapillare so angeordnet,
daß es kurz vor dem Kopf der Kapillare endet. Zur Reduzierung
des Aufwandes ist es vorteilhaft, die Waschlauge selbst als
Reinigungsflüssigkeit zu verwenden. Dazu ist das Strahlrohr 14
druckseitig mit einer Pumpe 15 verbunden, welche ihrerseits
ansaugseitig an die Meßzelle 2 angeschlossen ist.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann beispielsweise wie folgt
ablaufen:
Zum Ermitteln der Oberflächenspannung der Waschlauge wird über ein nicht näher dargestelltes Steuergerät der Waschmaschine das Ventil 5 in der Zuleitung 3 geöffnet und Waschlauge in die Meßzelle 2 geleitet. Das Ventil 6 im Ablauf 4 ist geschlossen. Zweckmäßigerweise erfolgt danach und vor jeder weiteren Messung ein Reinigungsvorgang. Dazu wird auf ein Signal des Steuergerätes mittels der Pumpe 12 ein Reinigungsluftstrom erzeugt, der dem mit der regelbaren Pumpe 8 erzeugten auf einem bestimmten Druckniveau gehaltenen und beständig anliegenden Meßluftstrom, überlagert wird. Dieser Reinigungsluftstrom durchströmt die Kapillare 1, während gleichzeitig der Ultraschallgenerator 13a oder 13b Ultraschallschwingungen erzeugt. Die Übertragung der Ultraschallschwingungen auf die zu reinigende Kapillare 1 erfolgt entweder über die feste Verbindung oder durch die in der Meßzelle befindliche Waschlauge. Durch die Ultraschallschwingungen und den Reinigungsluftstrom werden Verunreinigungen abgelöst und gleichzeitig verhindert, daß Waschlauge in die Kapillare 1 einzudringen vermag. In die Kapillare 1 eindringende Waschlauge würde die Meßergebnisse verfälschen, da der Kapillardruck durch eine Benetzung der Kapillarwand mit Waschlauge verändert werden würde. Unter Umständen könnte eine weitere Messung überhaupt nicht erfolgen, da der Meßluftstrom ggf. die Kapillarkräfte von eingedrungener Waschlauge nicht zu überwinden in der Lage wäre.
Zum Ermitteln der Oberflächenspannung der Waschlauge wird über ein nicht näher dargestelltes Steuergerät der Waschmaschine das Ventil 5 in der Zuleitung 3 geöffnet und Waschlauge in die Meßzelle 2 geleitet. Das Ventil 6 im Ablauf 4 ist geschlossen. Zweckmäßigerweise erfolgt danach und vor jeder weiteren Messung ein Reinigungsvorgang. Dazu wird auf ein Signal des Steuergerätes mittels der Pumpe 12 ein Reinigungsluftstrom erzeugt, der dem mit der regelbaren Pumpe 8 erzeugten auf einem bestimmten Druckniveau gehaltenen und beständig anliegenden Meßluftstrom, überlagert wird. Dieser Reinigungsluftstrom durchströmt die Kapillare 1, während gleichzeitig der Ultraschallgenerator 13a oder 13b Ultraschallschwingungen erzeugt. Die Übertragung der Ultraschallschwingungen auf die zu reinigende Kapillare 1 erfolgt entweder über die feste Verbindung oder durch die in der Meßzelle befindliche Waschlauge. Durch die Ultraschallschwingungen und den Reinigungsluftstrom werden Verunreinigungen abgelöst und gleichzeitig verhindert, daß Waschlauge in die Kapillare 1 einzudringen vermag. In die Kapillare 1 eindringende Waschlauge würde die Meßergebnisse verfälschen, da der Kapillardruck durch eine Benetzung der Kapillarwand mit Waschlauge verändert werden würde. Unter Umständen könnte eine weitere Messung überhaupt nicht erfolgen, da der Meßluftstrom ggf. die Kapillarkräfte von eingedrungener Waschlauge nicht zu überwinden in der Lage wäre.
Nach der Reinigung werden der Ultraschallgenerator und die den
Reinigungsluftstrom erzeugende Pumpe 12 durch das Steuergerät
abgeschaltet. Nach dem Abbau des in der Meßluftleitung
vorhandenem erhöhten Druck schließt das Rückschlagventil 11 und
der Meßvorgang zur Bestimmung der Oberflächenspannung kann
eingeleitet werden.
In einer anderen Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens
und der dazugehörigen Einrichtung ist zusätzlich ein Strahlrohr
14 in der Meßzelle 1 angeordnet, mit dessen Hilfe
Reinigungsflüssigkeit an die Kapillare 1 gespült wird. Diese
Reinigungsflüssigkeit unterstützt das Loslösen von
Verunreinigungen und entfernt diese aus dem Bereich der
Kapillare 1. Wird in dieser Verfahrensvariante Wasser als
Reinigungsflüssigkeit benutzt, ist es wegen der Verdünnung der
Waschlauge erforderlich, nachfolgend die Meßzelle erneut mit
Waschlauge zu füllen. Wird die Meßflüssigkeit selbst als
Reinigungsflüssigkeit genutzt, kann diese mittels einer Pumpe
15 aus der Meßzelle 1 in das Strahlrohr 14 gepumpt werden.
Claims (10)
1. Verfahren zur Reinigung von Kapillaren in Prozeß-Meßzellen,
die zum diskontinuierlichen Bestimmen der Oberflächenspannung
flüssiger Substanzen nach dem Blasendruckverfahren dienen, da
durch gekennzeichnet, daß in einem Zeitraum während einer Meß
pause die Kapillare (1) in der Meßzelle (2) mit Ultraschall und
zugleich mit einem Reinigungsgasstrom beaufschlagt wird, dessen
Durchsatzvolumen wesentlich über dem während der Meßphase ein
geleiteten Durchsatzvolumen liegt.
2. Verfahren zur Reinigung von Kapillaren in Prozeß-Meßzellen,
die zum diskontinuierlichen Bestimmen der Oberflächenspannung
flüssiger Substanzen nach dem Blasendruckverfahren dienen, da
durch gekennzeichnet, daß in einem Zeitraum während einer Meß
pause die Kapillare (1) mit Ultraschall und zugleich mit einem
Reinigungsgasstrom beaufschlagt wird, dessen Durchsatzvolumen
wesentlich über dem während der Meßphase eingeleiteten Durch
satzvolumen liegt und die Kapillare von außen mit einer Rei
nigungsflüssigkeit gespült wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß als Reinigungsgas Luft verwendet wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß als Reinigungsgas Inertgas verwendet wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekenn
zeichnet, daß als Reinigungsflüssigkeit Wasser verwendet wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekenn
zeichnet, daß als Reinigungsflüssigkeit die zu analysierende
Flüssigkeit verwendet wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn
zeichnet, daß das Durchsatzvolumen des Reinigungsgases auf das
2 bis 100fache des Meßgasstromes eingestellt wird.
8. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der
Ansprüche 1 bis 7, bestehend aus einer mit der zu analysieren
den Flüssigkeit füllbaren Meßzelle (2), einer Kapillare (1),
die über eine Leitung (7) mit einer Volumenstromquelle (8) mit
vorgeschaltetem Strömungswiderstand (9) verbunden ist, einem
Wandler (10) zur Erfassung der Meßwerte und einer Einrichtung
zum Steuern des Meßvorganges, dadurch gekennzeichnet, daß die
Kapillare (1) mit einem Ultraschallgenerator (13a, 13b) in
Wirkverbindung steht und eine Reinigungsgasstromquelle (12)
angeordnet ist, welche über ein Rückschlagventil (11) Reini
gungsgas in die Leitung (7) zwischen der Kapillare (1) und der
Volumenstromregeleinrichtung (9) zu speisen vermag und Ultra
schallgenerator (13a, 13b) sowie Reinigungsgasstromquelle (12)
zur Steuerung des Reinigungsvorganges über die Einrichtung zum
Steuern des Meßvorganges ansteuerbar sind.
9. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der
Ansprüche 1 bis 7, bestehend aus einer mit der zu analysieren
den Flüssigkeit füllbaren Meßzelle (2), einer Kapillare (1),
die über eine Leitung (7) mit einer Volumenstromquelle (8) mit
vorgeschaltetem Strömungswiderstand (9) verbunden ist, einem
Wandler (10) zur Erfassung der Meßwerte und einer Einrichtung
zum Steuern des Meßvorganges, dadurch gekennzeichnet, daß die
Kapillare (1) mit einem Ultraschallgenerator (13a, 13b) in
Wirkverbindung steht und eine Reinigungsgasstromquelle (12)
angeordnet ist, welche über ein Rückschlagventil (11) Reini
gungsgas in die Leitung (7) zwischen der Kapillare (1) und der
Volumenstromregeleinrichtung (9) zu speisen vermag, eine Reini
gungsflüssigkeitsquelle (15) vorgesehen ist, die über ein etwa
im rechten Winkel zur Kapillare (1) angeordnetes, nahe zu deren
Mündung endendes Strahlrohr (14) Reinigungsflüssigkeit an die
äußere Oberfläche der Kapillare (1) zu leiten vermag, daß
Ultraschallgenerator (13a, 13b) Reinigungsgasstromquelle (12)
und die Reinigungsflüssigkeitsquelle (15) zur Steuerung des
Reinigungsvorganges über die Einrichtung zum Steuern des Meß
vorganges ansteuerbar sind.
10. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch
9, dadurch gekennzeichnet, daß die Reinigungsflüssigkeitsquelle
(15) als Pumpe ausgeführt ist, deren Ansaugseite mit der Meß
zelle (2) verbunden ist.
Priority Applications (1)
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DE19653752A DE19653752C2 (de) | 1996-12-20 | 1996-12-20 | Verfahren und Einrichtung zur Reinigung von Prozess-Meßzellen mit Kapillaren |
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Publications (2)
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Effective date: 20120703 |