DE2252875A1 - Geraet zur messung von geloestem sauerstoff in fluessigkeiten - Google Patents

Description

Gerät zur Messung von gelöstem Sauerstoff in Flüssigkeiten

Die Erfindung betrifft ein Gerät zur Messung von gelöstem Sauerstoff in Flüssigkeiten, beispielsweise Wasser, Blut, etc. Dieses Meßgerät soll insbesondere so beschaffen sein, daß es sich durch einen elektrischen Leiter in eine Plussigkeitsmenge absenken läßt und/oder Flüssigkeit innerhalb dieser Flüssigkeitsmenge ansaugen kann-, um eine Bestimmung des in dem Wasser in verschiedenen Höhenlagen vorhandenen Sauerstoffgehalts durchzuführen.

Bisher wurden mehrere Geräte benutzt, die auf recht komplizierte Weise den Sauerstoffgehalt einer kleinen Plüssigkeitsprobe wie beispielsweise Blut etc. gemessen haben. Die Kompliziertheit ergab sich aufgrund der Schwierigkeit der Messung. Diese Geräte waren also kompliziert aufgebaut, verursachten hohe Kosten und bereiteten bei der Bedienung und Wartung Schwierigkeiten. Sie sind außerdem für eine Verwendung im Freien nicht zu gebrauchen,

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beispielsweise von Fischern, die die Wassertiefe mit ihnen bestimmen wollen, in denen Fische am ehesten gefunden werden.

Die Aufgabe der Erfindung besteht somit darin, ein einfaches im wesentlichen in sich geschlossenes Gerät zu schaffen, das sich mit Hilfe eines elektrischen Kabels in einen Strom, See oder ein anderes Gewässer bzw. Wassermenge absenken läßt, um den Sauerstoffgehalt des Wassers als Funktion der Eintauchtiefe zu messen.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, das Gerät so auszubilden, daß es einen rohrförmigen Teil aufweist, der teilweise von einer Stirnwand verschlossen wird, durch die eine Anzahl Löcher gebohrt ist, die dazu dienen, Wasser hindurchtreten und in axialer Richtung in dem Rohr entlangströmen zu lassen. Ein zylindrischer Magnet mit einem geringeren Durchmesser als der Innendurchmesser des Rohres ist an der Stirnwand befestigt. Er besitzt eine Länge, die geringfügig kleiner ist als annähernd die Hälfte der Rohrlänge. Der Südpol ist an der Stirnwand angeordnet und erzeugt ein vom Nordpol zu der Wand führendes Magnetfeld, das durch die Wand und durch die Stirnplatte hindurchtritt und zum Südpol des Magneten verläuft. Zwei Elektroden sind an diametral entgegengesetzten Stellen an dem Rohr befestigt. Durch diese Elektroden wird mit Hilfe einer Batterie an dem Ende des elektrischen Kabels Strom zugeführt. Zwischen den Elektroden und dem Nordpol des Magneten ist eine querliegende Scheibe oder ein querliegendes Gitter angeordnet, das von einer großen Zahl Löcher durchbrochen ist, so daß Wasser hindurchtreten kann. Die Scheibe oder das Gitter und die Elektroden sind aus nichtmagnetischem Material gefertigt und vorzugsweise plattiert, um unerwünschte Spannungen aufgrund galvanischer Wirkungen auf ein Mindestmaß zu reduzieren. Wenn die Batterie an die Elektroden angeschlossen wird, wird wenigstens ein Teil der in der Flüssigkeit zwischen den Polen befindlichen freien Sauerstoffmoleküle ionisiert.

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Aufgrund des magnetischen Feldes werden die negativen Sauerstoffionen in Richtung auf den Magneten abgelenkt und auf ihrer Bahn unterwegs von dem querliegenden Gitter abgefangen, wodurch ein von dem Gitter ausgehender Stromfluß erzeugt wird, der durch eine Leitung, ein Mikroamperemeter zu dem positiven Pol der Batterie wandert. Aufgrund des Anschlusses des Gitters an dem positiven Batteriepol entsteht ein elektrostatisches Feld, das aus dem Raum zwischen den Elektroden ebenfalls negative Sauerstoff ionen zum Gitter hinzieht. Die Stromstärke von dem Gitter zum Amperemeter ist ein Maß der negativen Ionenkonzentration in der Flüssigkeit und somit ein Maß für den freien Sauerstoffgehalt der Flüssigkeit.

Obgleich das erfindungsgemäße Gerät besonders für Fischer geeignet ist, die es in Zonen verschiedener Tiefe anordnen, wo sich eine hohe Konzentration gelösten Sauerstoffs befindet, läßt es sich auch bei der Verschmutzungskontrolle, zur Messung der von verschiedenen Verschmutzungsstoffen verursachten Luftabscheidung etc. benutzen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine Längsschnittansicht des Gerätes, Fig. 2 eine Querschnittsansicht des Gerätes längs der

Linie 2-2 in Fig. 1 und
Fig. 3 eine Querschnittsansicht des Gerätes längs der Linie

3-3 in Fig. 1.

Das in der Zeichnung dargestellte Gerät ist ganz allgemein mit 10 bezeichnet. Ein zylindrisches Rohr 18 ist an dem einen

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Ende durch eine Platte 20 verschlossen. Das Rohr kann aus einem Isoliermaterial oder einem ferromagnetische Teilchen enthaltenden Isoliermaterial gefertigt sein oder aus Stahl mit einem isolierenden Überzug bestehen. Es sind mehrere öffnungen 24 vorhanden, die bewirken, daß dann, wenn dieser Zylinder in eine Flüssigkeit eingetaucht wird, durch die Öffnung ein axialer Flüssigkeitsstrom entlang der Innenseite des Rohres 18 stattfindet. Ein zylindrischer Permanentmagnet 12 ist koaxial zu dem Rohr angeordnet und an seinem Südpol an der Platte 20 befestigt. Der magnetische Fluß geht vom Nordpolende des Magneten aus, und zwar gemäß der Kraftlinien, wie sie bei 22 gezeigt sind, die vom Nordpolende des Magneten aufwärts und radial nach außen zur Wand des Rohres 18 laufen.

In der Mitte der Länge des Rohres 18 befinden sich zwei Elektroden 26 und 32. Diese Elektroden sind an den entgegengesetzten Enden eines Durchmessers angeordnet und in Isolierbecher 28 und 3^- eingesetzt, wie dies erforderlich ist. Die Leitungen J50 und 36 sind an die Elektroden 26 und 32 angeschlossen. Die Leitung 36 steht mit dem positiven Ende einer Batterie 38 in Verbindung, wahrem die Leitung 30 mit dem negativen Ende der Batterie über einen Schalter 31 verbunden ist.

Zwischen den Elektroden und dem Nordpol des Magneten 12 ist ein Gitter oder eine Platte oder Scheibe 46 angeordnet, die mit mehreren kleinen öffnungen 50 versehen ist. Dieses Gitter ist an der Wand des Rohres oder in einer in die Wand eingesetzten Isolierhülse 48 befestigt. Eine Leitung 52 führt von diesem Gitter zu einem Mikroarnperemeter 54 und ist über eine von dort wegführende Leitung 40 mit dem positiven Pol der Batterie verbunden.

Hinsichtlich der Abmessungen dieser Vorrichtung bestehen keine Beschränkungen, obgleich es sich als vorteilhaft gezeigt hat, den Abstand zwischen der durch die Elektroden gebildeten Querebene und der Ebene der Scheibe bzw. des Gitters ziemlich klein zu machen,

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nämlich vorzugsweise nur etwa 3*2 mm. Der Innendurchmesser des Rohres kann etwa 25 mm betragen. Bei einem Innendurchmesser von 25 mm beträgt der Abstand zwischen den beiden Elektroden annähernd 22 mm, und die Spannung der Batterie j>8 wird zweckmäßig auf etwa 0,7 bis 1,0 Volt eingestellt. Wichtig ist, daß die,Elektroden und das Gitter, die bei der Stromsammlung eine Rolle spielen, plattiert sind, um dadurch den Widerstand gegen den elektrischen Stromfluß zu mindern und jegliche Streuspannungen aufgrund galvanischer Wirkungen zu beseitigen. Die Plattierung kann aus Gold, Rhodium, Tantal etc. bestehen. Außerdem sollten die von den Elektroden und dem Gitter kommenden Leitungen natürlich vollständig isoliert sein. Wenn das Rohr aus magnetischem Material besteht, dann kann auf der Oberfläche der Vorrichtung eine Isolierschicht vorgesehen werden, wie dies durch die gestrichelte Linie 35 angedeutet ist. Die in den Fig. 2 und 3 dargestellten Ansichten des Gerätes erklären sich selbst.

Wenn durch Schließen des Schalters 31 Strom zugeführt wird, dann wandern positive Ionen, die mit dem Bezugszeichen 42 bezeichnet sind, von der Elektrode 32 zur Elektrode 36 und negative Ionen, bezeichnet mit 43, von der negativen Elektrode 26 zur positiven Elektrode 32. Die Wechselwirkung zwischen den negativen Ionen und dem magnetischen Feld ist dergestalt, daß die negativen Ionen in Richtung auf den Nordpol l4 des Magneten 12 abgelenkt werden, wobei sie auf ihrem Weg zum Magneten auf das Gitter ,46 treffen und dort entladen werden. Auf diese Weise wird über die Leitung 52,das Amperemeter 54, die Leitung 4o zurück zur Batterie ein Strom erzeugt. Die Stärke dieses negativen Ionenstroms, die am Amperemeter 54 abgelesen werden kann, stellt ein Maß für den in der Flüssigkeit vorhandenen Gehalt an negativen Sauerstoffionen dar.

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Obgleich die Öffnungen 24 in der Bodenplatte und 50 im Gitter erforderlich sind, so daß die Flüssigkeit im Inneren des Rohres gewechselt werden kann, um den neuen Umgebungsbedingungen zu entsprechen, wenn das Gerät weiter in eine Flüssigkeitsmenge hineingetäucht wird, versteht es sich, daß in den Fällen, in denen das Gerät axial von einem Flüssigkeitsstrom durchströmt wird, dessen Geschwindigkeit größer sein kann als die Axialgeschwindigkeit der Ionen, der elektrische Stromfluß zu dem Gitter durch diese Geschwindigkeit beeinflußt werden kann. Das Gerät sollte unter konstanten Betriebsbedingungen gehalten werden, während die Strommessung durchgeführt wird.

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Claims (10)

PATENTANSPRÜCHE

1.) Gerät zur Messung der Sauerstoffkonzentration in Flüssigkeiten, gekennzeichnet durch eine Tragvorrichtung (18, 20) und eine Einrichtung (12) zur Erzeugung eines magnetischen Feldes innerhalb der Tragvorrichtung, eine Vorrichtung (24, 50), mit der wenigstens ein Teil des Raumes innerhalb der Tragvorrichtung (l8, 20) mit Flüssigkeit füllbar ist, zwei in die Flüssigkeit eingetauchte Elektroden (26, 32), ein in die Flüssigkeit eingetauchtes Metallgitter (46), das parallel und mit geringem Abstand zu der Linie angeordnet ist, die die beiden Elektroden (26, ;52) verbindet, eine Vorrichtung (j50, J>1, J>6, 40, 52), mit der eine Gleichstromspannungsquelle (J58) an die Elektroden anschließbar ist, und durch eine Einrichtung (54), mit der der von dem Gitter (46) zu der Spannungsquelle fließende elektrische Strom meßbar ist.

2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeit Wasser ist.

J. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gerät (10) Tassenform aufweist, wobei eine zylindrische Säule (12) am Boden der Tasse angebracht ist, die kürzer ist als die Seitenwand der Tasse.

4. Gerät nach Anspruch ~3> dadurch gekennzeichnet, daß die Säule (12) ein Permanentmagnet ist, der mit dem Südpol am Boden (20) der Tasse angebracht ist.

5. Gerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Tragvorrichtung (18, 20) ferromagnetisch ist.

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6. Gerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Gitter über dem Nordpol (14) des Magneten (12) und quer zu
diesem liegt.

7. Gerät nachAAnspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden (26, 52) über dem Gitter (46) angeordnet sind.

8. Gerät nach Anspruch 5* dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche der Tragvorrichtung (lö, 20) mit einer Isolierschicht überzogen ist.

9· Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden (26, j52) und das Gitter (46) mit einem ausgesuchten Metall plattiert sind.

10. Gerät nach Anspruch 9* dadurch gekennzeichnet, daß das ausgesuchte Metall Gold ist.

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