DE3525401C2 - - Google Patents

Description

Gegenstand der Erfindung ist eine Wartungseinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Für die Überwachung biologischer oder chemischer Verfahren, insbesondere von Fermentationsprozessen, werden allgemein elektrochemische Meßfühler, wie pH-Elektroden, insbesondere Einstabmeßketten, verwendet. Dabei wirkt es sich nachteilig aus, daß die genannten Meßfühler in der Praxis nur eine begrenzte Standzeit besitzen und ihre Anzeige im Laufe der Zeit eine Änderung erfährt und zwar aus mehreren Gründen:

• 1. Verschmutzung durch das Reaktionsmedium;
• 2. Nullpunktsdrift;
• 3. Steilheitsverlust bei pH-Elektroden, Verschiebung der Bezugsspannung bei pH- und Redox-Elektroden und Inaktivierung bei Redox-Elektroden; und
• 4. Totalausfall der Elektrode

Die dadurch hervorgerufenen Störungen haben bisher die kontinuierliche Überwachung von biologischen und chemischen Verfahren erschwert und teilweise unmöglich gemacht, da sie zu einer erheblichen Verfälschung der Meßwerte führen und der häufig notwendige Ausbau und Ersatz des Meßfühlers eine Unterbrechung des Verfahrensablaufs nach sich zieht.

Zur Behebung der durch die unter 1. genannte Verschmutzung auftretenden Störungen sind in der Vergangenheit kontinuierliche oder diskontinuierliche Reinigungsmethoden vorgeschlagen oder angewendet worden. Zu ihnen zählen:

• 1.1 Diskontinuierliche chemische Reinigung mit Agenzien, welche die Membran des Meßfühlers säubern;
• 1.2 kontinuierliche Reinigung mit Wasser, das aus Spüldüsen gegen die Membran der Elektrode gespritzt wird;
• 1.3 mechanische kontinuierliche oder diskontinuierliche Reinigung mit rotierenden Bürsten oder Ultraschall.

Die genannten Reinigungsmethoden besitzen einige Nachteile, und zwar wird bei der unter 1.1 erwähnten Reinigungsmethode der pH-Wert stark verfälscht und in der Regel das Reinigungsmittel durch das Meßmedium verdünnt. Dabei ist auch der Verbrauch an Reinigungsmittel verhältnismäßig hoch; die unter 1.2 erwähnte Reinigungsmethode wirkt in der Regel nur bei locker anhaftenden Verunreinigungen, weshalb diese Methode nur beschränkt anwendbar ist. Außerdem wird auch in diesem Fall der pH-Wert verfälscht. Die unter 1.3 erwähnte Reinigungsmethode ist mit großem mechanischem Aufwand verbunden und bei abrassiven Medien mit einem hohen Verschleiß der bewegten Teile behaftet. Ultraschallreinigung erfordert ein relativ großes Bauvolumen und ist zudem in explosionsgefährdeten Bereichen wegen der hohen Energieleistgung nicht anwendbar. Neben dem Nachteil, daß die genannten Reinigungsmethoden verhältnismäßig große Bauvolumina erfordern und für enge oder beschränkte Einbaumasse nicht geeignet sind, kommt als weiterer Nachteil hinzu, daß ihre Wirksamkeit bei hohen Drücken nicht immer gewährleistet ist.

Die Behebung von Fehlern, die durch die unter 2. und 3. erwähnten Gründe im Laufe der Zeit verursacht werden, erfordert regelmäßig wiederholte Reinigungen und Eichungen mit mindestens zwei Eichlösungen und Korrekturen an den verwendeten Meßinstrumenten. Die zur Behebung dieser Fehler notwendigen Arbeiten erfordern, je nach Art des verwendeten Meßmediums, der Art der Verunreinigungen und der Größe der auftretenden Elektrodendrift einen Zeitaufwand von einigen Stunden bis mehreren Wochen. Dies bedeutet aber, daß diese Arbeiten zu einer erheblichen Beeinträchtigung des zu überwachenden Verfahrens führen und somit eine erhebliche Steigerung der Kosten bedingen.

Aus der DE-OS 31 18 771 ist ein Geber für elektrochemische Messungen mit automatischer Reinigung und Nacheichung der Meßkette bekannt. Dabei ist die Ekektrodenmembran in einer Vertiefung untergebracht, in der sie bei Bedarf mit zugeleiteten Hilfslösungen gereinigt und nachgeeicht werden kann. Bei einer bevorzugten Ausführungsform dieses Gebers ist vorgesehen, mittels Druckluft eine vollständige Entleerung des Gebers bis auf die Vertiefung zu bewirken. Daraus erfolgt, daß die Druckluft zur Entleerung des Gebers nicht aber zur Steuerung des Reinigungsvorganges und zur Dosierung der Hilfsflüssigkeiten dient. Hinzu kommt, daß die Gefahr einer Verschmutzung der Vertiefung besteht, wodurch die Funktionsfähigkeit des Gebers beeinträchtigt wird, so daß die Anordnung gemäß DE-OS 31 18 771 nicht generell einsetzbar ist und insbesondere für die Überwachung biologischer Prozesse, bei denen bekanntlich eine erhöhte Verschmutzungsgefahr besteht, ungeeignet ist.

Die DE-OS 25 14 193 beschreibt ein Gerät zum automatischen Analysieren flüssiger Proben mit einem an einem Förderband befestigten Probenträger für Reagenzgläser, die mittels des Förderbandes einzeln oder in Gruppen den jeweiligen Behandlungsstationen zugeführt werden. Die Bewegung des Förderbandes kann dabei pneumatisch bewirkt und gesteuert werden.

Aus der DE-OS 25 57 542 ist bekannt, die Elektrode in Kugelhähne einzubauen, welche beim Stellungswechsel die Elektrode von dem Meßmedium trennen und den Reinigungs- oder Eichlösungen zugänglich machen. Diese Anordnung ist jedoch nicht für die automatisierte Durchführung der Reinigung und Nacheichung des Meßwertgebers geeignet, da die Meßleitung für den Reinigungs- und Nacheichungsvorgang unterbrochen werden muß. Soll dies verhindert werden, so ist der Einbau eines Bypasses notwendig.

Außerdem ist bekannt, bei pH-Elektroden Mittel vorzusehen, die eine Temperaturkompensation gestatten.

Weiterhin ist aus der DE-OS 27 12 159 bekannt, Meß- und Eichlösungen in kleinen Mengen durch feine Düsen auf die Elektrode zu versprühen.

Diese erwähnten Methoden sind mit verschiedenen Mängeln behaftet, zumal sie offensichtlich nicht universell anwendbar sind. So ist beispielsweise die Anordnung gemäß DE-PS 25 57 542 nur für Rohre geeignet. Im Falle einer Automatisierung müßte ein Bypass angelegt werden. Außerdem werden keine Angaben gemacht, mit welchen Mitteln und auf welche Weise die Zufuhr von Reinigungs- und Eichlösungen und deren Dosierung bewerkstelligt wird. Außerdem wird bei diesen Methoden die Temperatur der verwendeten Eichlösungen nicht berücksichtigt, was zu einer nicht zu vernachlässigenden Beeinträchtigung der Genauigkeit der Eichung führt.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Wartungseinrichtung für eine Meßwertgeber-Sonde, die Teil einer Meßeinrichtung zur kontinuierlichen Überwachung biologischer oder chemischer Verfahren durch Messung analytischer Parameter in einem fluiden Medium ist, zu schaffen, welche eine einfache und wenig arbeitsintensive Reinigung und Kalibrierung des Meßfühlers mit geringem Zeitaufwand gestattet und eine teilweise oder vollständige Automatisierung der Wartung erlaubt. Die gestellte Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Durch die Kombination von Meßwertgebereinheit, Dosiereinheit und Steuereinheit wird erreicht, daß das gesamte Wartungsprogramm mit geringem Arbeits- und Zeitaufwand und ohne Ausbau des Meßfühlers aus dem das Meßmedium enthaltenden Behälter erreicht wird. Außerdem erlaubt diese Kombination, bei der alle zur Durchführung der Wartung erforderlichen Funktionen mittels pneumatischer Signale ausgelöst und/oder gesteuert werden können, und die Kopplung mit einer Steuereinheit mittels Druckluftleitungen eine mindestens teilweise Automatisierung der Wartung und eine laufende Überwachung des gesamten Wartungsprogramms auf einfache Weise.

Vorteilhafte Ausbildungen der Meßeinrichtung sind in den Ansprüchen 2 bis 10 umschrieben.

Durch die Ausbildung nach Anspruch 2 kann eine Verschmutzung oder Verdünnung des Meßmediums durch die verwendete Spül- oder Reinigungsflüssigkeit und/oder durch die als Eichflüssigkeit verwendeten Pufferlösungen oder eine Veränderung des pH-Wertes der Pufferlösungen durch das Meßmedium verhindert werden.

Die Ausbildung nach Anspruch 3 gestattet sowohl eine genaue Dosierung der Zufuhr der Spül- oder Reinigungsflüssigkeit und der Pufferlösungen und die zeitliche Begrenzung der Zuführung der Spül- oder Reinigungsflüssigkeit und der Pufferlösungen. Außerdem erlaubt diese Ausbildung eine laufende Überwachung des Druckes der Spül- oder Reinigungsflüssigkeit und des Vorhandenseins ausreichender Mengen der Pufferlösungen.

Die Ausbildung nach Anspruch 4 erlaubt eine einfache und mit wenig Zeitaufwand verbundene Ausführung aller zur Durchführung der Wartung notwendigen Arbeitsschritte.

Die Ausbildung nach Anspruch 5 gestattet eine laufende Überwachung aller für die erfolgreiche Durchführung der Wartung erforderlichen Arbeitsgänge und Meßwerte.

Mittels der Ausbildung nach Anspruch 6 lassen sich Ungenauigkeiten, die durch nichtbeachtete Temperaturdifferenzen in den Pufferlösungen oder im Reaktionsmedium hervorgerufen werden, vermeiden.

Die Ausbildung nach Anspruch 7 ermöglicht eine gleichzeitige und gleichmäßige Auslösung und Überwachung aller Funktionen der Meßwertgebereinheit und der Dosiereinheit. Dabei ist es von besonderem Vorteil, daß die Verbindung der Steuereinheit mit der zentralen Druckluftversorgung über eine einfache Steckverbindung erfolgen kann.

Die Ausbildung nach Anspruch 8 ermöglicht eine vollautomatische Durchführung des gesamten Wartungsprogrammes und dessen vollständige Adaptierung an den Ablauf und die Erfordernisse des zu überwachenden Verfahrens.

Die Ausbildungen nach den Ansprüchen 9 und 10 sind je nach Art des im Einzelfall durchzuführenden Meßvorganges einzusetzen. Die Möglichkeit ihrer Wahl erlaubt den Einsatz der Wartungseinrichtung innerhalb eines weiten Anwendungsbereiches.

Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Wartungseinrichtung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen näher beschrieben: dabei zeigt

Fig. 1 ein Blockdiagramm der Wartungseinrichtung;

Fig. 2 eine Meßwertgeber-Einheit entsprechend A 1 der Fig. 1 teilweise in vertikalem Längsschnitt;

Fig. 3 eine Dosiereinheit entsprechend A 2 der Fig. 1 teilweise in vertikalem Längsschnitt;
und

Fig. 4 eine Steuereinheit gemäß A 3 der Fig. 1 in Draufsicht.

Das Blockdiagramm gemäß Fig. 1 zeigt in schematischer Darstellung eine Wartungseinrichtung zur störungsfreien, mindestens teilweise automatischen Reinigung und Kalibrierung einer Meßwertgeber-Sonde, die Teil einer zur kontinuierlichen Überwachung biologischer oder chemischer Verfahren durch Messung analytischer Parameter in einem fluiden Medium geeigneten Meßeinrichtung ist, mit einer Meßwertgebereinheit A 1, einer Dosiereinheit A 2 und einer Steuereinheit A 3. Die Meßwertgeber-Einheit A 1 ist mit einem Kupplungsglied B 1 zur Verbindung mit der Dosiereinheit A 2 und mit einer Multi- Kupplung C₁ zur Kopplung mit der Steuereinheit A 3 ausgestattet. Die Dosiereinheit A 2 weist ihrerseits ein mit dem Kupplungsglied B 1 in Wechselbeziehung stehendes Kupplungsglied B 2 und eine Multipol-Kupplung C₂ zur Kopplung mit der Steuereinheit A 3 auf. Die Steuereinheit A 3 ist mit Multipol- Kupplungen C 3.1 und C 3.2 ausgestattet, wobei C 3.1 mit der Multipol-Kupplung C₁ von A 1 und C 3.2 mit der Multipol- Kupplung C₂ von A 2 korrespondieren. Die Steuereinheit A 3 weist außerdem einen Signalausgang D auf, über den sie mit einer zentralen Druckluftversorgung oder zusätzlich über pneumatisch/ elektrische Wandler mit einer zentralen Prozeßsteuerungs- Einheit verbunden werden kann.

Fig. 2 zeigt eine den wesentlichen Bestandteil der Meßwertgeber- Einheit A 1 bildende Meßwertgeber-Sonde 2, die ein Außenrohr 4 aufweist und in eine Spülkammer 5 eintaucht. Im Außenrohr 4 ist ein Meßfühler 6, z. B. eine pH-Elektrode verschiebbar angeordnet. Das Außenrohr 4 trägt an seinem, einem in einem durch eine Führungsbuchse 8 angedeuteten Behälter befindlichen Meßmedium zugewandten Kopfteil ein Absperrorgan 10 z. B. ein Kugelventil, zur Verhinderung des Eindringens des Meßmediums ins Freie. Im Außenrohr 4 ist weiterhin eine mit dem Absperrorgan 10 gekoppelte Führungseinrichtung 12 zur Halterung und Führung des Meßfühlers 6 beim Verschieben in eine Betriebsstellung, bei der der Meßfühler 6 bei geöffnetem Absperrorgan 10 in das Meßmedium eintaucht, und in eine Wartungsstellung, bei der der Meßfühler 6 bei geschlossenem Absperrorgan 10 in das Außenrohr 4 zurückgezogen ist, untergebracht. Die Führungseinrichtung 12 ist mit in Richtung der Längsachse des Meßfühlers 6 beweglichen Betätigungsgliedern 13, 14 gekoppelt, durch welche der Meßfühler 6 mittels über Druckluftleitungen 16 oder 18 eingespeister Druckluft in die Betriebsstellung oder die Wartungsstellung verschoben werden kann. Zur Abführung der Druckluft aus dem Außenrohr 4 sind Ableitungen 20, 22 vorgesehen. In der Spülkammer 5 ist weiterhin ein Temperaturkompensationswiderstand 24 angeordnet, dessen Meßwerte der Steuereinheit A 3 eingespeist werden. Die Spülkammer 5 weist außerdem eine Einlaßöffnung 26 mit einem Rückschlagventil 28 in dem Bereich auf, in dem sich der eine Membran 30 tragende Kopfteil des Meßfühlers 6 befindet. Der Meßfühler 6 ist von einem Innenrohr 32 umgeben, das an seinem, dem Kopfteil entgegengesetzten Endteil fest mit einer Steckverbindung 34 zur Verbindung mit einem Meßgerät verbunden ist. Die Einlaßöffnung 26 entspricht dem Kupplungsglied B 1 aus Fig. 1 zur Verbindung der Meßwertgeber-Einheit A 1 mit der Dosiereinheit A 2 über das Kupplungsglied B 2 der Dosiereinheit A 2 und ist für die Einführung von Reinigungsmittel- und/oder Pufferlösungen aus der Dosiereinheit A 2 vorgesehen. Zur Koppelung der Betätigungsglieder 13, 14, der Druckluftleitungen 16, 18, 20 und 22 ist eine mit der Multipol-Kupplung C 3.1 der Steuereinheit A 3 korrespondierende Multipol-Kupplung 35 , entsprechend der Multipol- Kupplung C₂ gemäß Fig. 1 vorgesehen.

Fig. 3 zeigt eine für die Verwendung von Wasser als Reinigungsmittel und von zwei Pufferlösungen mit unterschiedlichen pH-Werten ausgelegte Dosiereinheit A 2. Dem Kupplungsglied B 2 entspricht dabei ein aus Leitungen 36, 38 und 40, die mit Rückschlag-Ventilen 42, 44 und 46 ausgestattet sind, gebildetes Zuleitungssystem 48. In die Leitung 36 zur Zuführung des Wassers, das einem Vorratsbehälter oder einer Wasserversorgungsleitung entnommen werden kann, ist zur Überwachung und Steuerung des Wasserdruckes ein Druckwächter 50, der über Druckluftleitungen 52 und 54 mit der Steuereinheit A 3 gekoppelt ist, sowie ein pneumatisch betätigtes Wegventil 56 eingebaut, das zur Einstellung der Dauer des Wasserzuflusses mit einem Zeitventil in der Steuereinheit A 3 gekoppelt ist.

Die Dosiereinheit A 2 weist außerdem ein erstes Vorratsgefäß 60 für eine erste Pufferlösung, z. B. mit pH 7, und ein zweites Vorratsgefäß 62 für eine zweite Pufferlösung, z. B. mit pH 4, auf. Im Vorratsgefäß 60 sind ein Sensor 64, und im Vorratsgefäß 62 ein Sensor 65, die über Druckluftleitungen 66, 67 mit der Steuereinheit A 3 gekoppelt sind, angeordnet. Zur Förderung der ersten Pufferlösung ist eine erste Dosierpumpe 68, im vorliegenden Fall eine Kolbenpumpe, die über eine Leitung 70 mit dem Vorratsgefäß 60 verbunden und über Druckluftleitungen 72, 73 mit der Steuereinheit A 3 gekoppelt ist, vorgesehen. Zur Förderung der zweiten Pufferlösung ist eine zweite Dosierpumpe 74, im vorliegenden Fall eine mit der ersten identischen Kolbenpumpe, die über eine Leitung 76 mit dem Vorratsgefäß 62 verbunden und über Druckluftleitungen 78, 79 mit dem Steuergerät A 3 gekoppelt ist, vorgesehen.

Der die Vorratsgefäße 60, 62 und die Dosierpumpen 68, 74 mit den zugehörigen Druckluftleitungen 66, 67, 72, 73, 78, 79 umfassende Teil der Dosiereinheit A 2 ist in ein Gehäuse 80 mit einer Multipol-Kupplung 82, mit Durchführungen 84, 86, 88 für die Druckluftleitungen 52, 54, 58 und mit Rohrverbindungen 90, 92 für die Speiseleitungen 38, 40 eingebaut.

Die in Fig. 4 dargestellte Steuereinheit weist Bedienungselemente 94, 96 zum Ein- und Ausfahren des Meßfühlers 6, ein Bedienungselement 98 zum Ein- und Ausschalten der Spülung, ein Bedienungselement 102 zum Ein- und Ausschalten des Eichprogrammes, eine erste Aufforderung 106 für die Einstellung des pH-Wertes auf 7,00, eine zweite Aufforderung 108 für die Einstellung des pH-Wertes auf z. B. 4,01, ein Bedienungselement QUITTIEREN 110, pneumatische Anzeigen 111, 112, 113, 115, von denen der aktuelle Stand des Programmablaufs ablesbar ist, eine LCD-Anzeige 114, von der der aktuelle Meßwert des Meßfühlers 6 ablesbar ist, eine Warnanzeige 116 für ungenügenden Spülwasserdruck, einen Verstärker 117 zur Einstellung des pH-Wertes, eine Warnanzeige 118 für ungenügenden Füllzustand der Vorratsbehälter 60 und/oder 62, ein Bedienungselement EICHUNG 120, eine pneumatische Anzeige EICHUNG, eine mit der Multipol-Kupplung C₁ der Meßwertgeber-Einheit A 1 korrespondierende Multipol-Kupplung 122, entsprechend C 3.1 von Fig. 1, eine mit der Multipol-Kupplung C 2 der Dosiereinheit A 2 korrespondierende Multipol-Kupplung 124, entsprechend C 3.2 von Fig. 1, und einen mit einer zentralen Druckluftversorgung oder einer zusätzlichen zentralen Prozeßsteuerungs- Einheit koppelbaren Signalausgang 126, entsprechend D der Fig. 1, auf. Außerdem ist die Steuereinheit A 3 mit zwei getrennten, in der Figur nicht dargestellten, Eingängen für den Temperaturkompensationswiderstand 24 und einen weiteren, nicht dargestellten, im Meßmedium befindlichen Temperaturkompensationswiderstand sowie mit einem Bedienungselement 128 zum Umschalten von automatischer Temperaturkompensation auf manuelle Temperaturkompensation ausgestattet.

Bei der vorliegenden Ausgestaltung der Steuerungseinheit sind sämtliche Bedienungselemente als Drucktasten ausgebildet. Die Farbe der Anzeige ist blau mit Ausnahme der Anzeige MESSUNG, die in grün erscheint. Die Warnanzeigen bei mangelndem Spülwasserdruck und/oder ungenügendem Füllzustand der Vorratsbehälter für die Pufferlösung erscheinen rot. Weitere Einzelheiten hierzu sind der Beschreibung des Ausführungsbeispieles zu entnehmen.

Die in den Fig. 2 bis 4 beschriebene Ausgestaltung der Wartungseinrichtung der eingangs erwähnten Art ist für einen teilweise automatischen Betrieb ausgelegt. Die Auslösung sämtlicher Bedienungsschritte erfolgt ebenso wie alle Rückmeldungen durch pneumatische Signale. Bei einer für einen vollautomatischen Betrieb ausgelegten Ausgestaltung sind die hand- oder pneumatisch betätigten Ventile durch elektrisch angesteuerte Magnetventile ersetzt, des gleichen alle pneumatischen Rückmeldungen durch PE-Wandler (pneumatisch-elektrische Wandler), die ein pneumatisches Signal in ein elektrisches umwandeln. Durch diese pneumatisch/elektrische Schnittstelle kann die Meßeinrichtung als Ganzes an eine zentrale Prozeßsteuerungseinheit, z. B. einen Rechner oder einen mikroprozessorbetriebenen pH-Verstärker, angeschlossen und von dieser gesteuert werden.

Das Ausführungsbeispiel betrifft die Reinigung und Eichung einer für die Überwachung eines Fermentationsprozesses verwendeten pH-Elektrode, die dem Meßfühler 6 der Fig. 2 entspricht, unter Verwendung der für einen teilweise automatischen Betrieb ausgelegten Ausgestaltung der Meßeinrichtung. Die pH-Elektrode 6 befindet sich zunächst in Betriebsstellung, wie aus der Anzeige MESSUNG (grün) ersichtlich ist. Durch Betätigen des Drucktasters 96 wird die pH-Elektrode 6 ausgefahren, wie die Anzeige WARTUNG (113 blau) zeigt. Das Absperrorgan 10, im vorliegenden Fall ein Kugelventil, schließt; dadurch wird die Spülkammer 5 der Meßwertgeber- Sonde 2 gegenüber dem Meßmedium abgeschlossen. Die pH-Elektrode 6 befindet sich nunmehr in Wartungsstellung. Durch Betätigen des Kippschalters 98 wird die Spülung eingeschaltet und durch Betätigung des Kippschalters 102 die Eichung eingeschaltet. Das Wegewasserventil 56, das durch ein Zeitventil in A 3 auf eine Spüldauer von etwa 1 Minute eingestellt ist, wird geöffnet; es erfolgt die Anzeige SPUELUNG (115 blau). Die Einstellung der Spüldauer auf etwa 1 Minute entspricht der Regel; sie kann aber bei Bedarf verlängert werden. Außerdem kann der Spülvorgang im Fall einer starken Verschmutzung einmal oder mehrmals wiederholt werden. Soll der Spülvorgang wiederholt werden, so ist der Kippschalter 98 in AUS-Position zu bringen und danach wieder EIN zu schalten, worauf die Spülung erneut in Gang gesetzt wird. Dieser Ablauf empfiehlt sich beispielsweise dann, wenn die Elektrode nach Prozeßende sauber aufbewahrt werden soll. Sie bleibt nach der Spülung im Wasser stehen. Bei mangelndem Spülwasserdruck erscheint bei 116 eine rote Warnanzeige, die so lange bestehen bleibt, bis der Spülwasserdruck erhöht wird. Danach muß der Spülvorgang wiederholt werden. Bei mangelndem Spülwasserdruck ist das Programm "EICHUNG" blockiert.

Nach Beendigung des Spülvorganges wird bei Stellung des Kippschalters 102 in EIN automatisch Pufferlösung mit pH 7 aus dem Vorratsgefäß 60 mittels der Dosierpumpe 68 über die Speiseleitung 38 über das Rückschlagventil 44 in die Spülkammer 5 gepumpt. Danach zeigt die pneumatische Anzeige 106 der Steuereinheit A 3 die Aufforderung, den pH-Wert 7 mittels des Verstärkers einzustellen. Sobald dieser pH-Wert erreicht ist, zeigt die pneumatische Anzeige 111 die Aufforderung mittels des Bedienungselementes 110 QUITTIEREN den weiteren Ablauf zu betätigen. Dadurch wird die Elektrode 6 etwa 10 Sekunden gespült, worauf die Pufferlösung mit z. B. pH 4,01 aus dem Vorratsgefäß 62 mittels der Dosierpumpe 74 über die Speiseleitung 40 und das Rückschlagventil 46 in die Spülkammer 5 gepumpt wird. Danach zeigt die pneumatische Anzeige 108 die Aufforderung, mittels des Reglers auf dem Verstärker 117 den pH-Wert auf den Wert von z. B. 4,01 einzustellen. Ist der Füllzustand des ersten Vorratsgefäßes 60 und/oder des zweiten Vorratsgefäßes 62 ungenügend, so gibt der Sensor 64 und/oder der Sensor 65 über die Druckluftleitungen 66, 67 ein Signal an die Steuereinheit A 3 ab, wodurch bei 118 eine rote Warnanzeige PUFFERLOESUNG? erscheint. Diese erlischt erst, wenn die Vorratsgefäße 60 und/oder 62 gefüllt sind. Erst dann kann das Eichprogramm in Gang gesetzt werden.

Nach Beendigung des Eichprogrammes kann dieses gegebenenfalls durch Drücken der Taste 102 wiederholt werden, was jedoch nur sinnvoll ist, wenn die pH-Elektrode 6 unklare Ergebnisse zeigt. Andernfalls kann durch Betätigen der Drucktaste 94 die Elektrode wieder in den Meßraum gefahren werden, wobei das Absperrorgan 10 geöffnet wird. Nach Einfahren der pH-Elektrode 6 in den Meßraum erscheint auf der LCD-Anzeige 114 der aktuelle Meßwert und auf der pneumatischen Anzeige 112 die Rückmeldung MESSEN (grün).

Durch die laufende Überwachung des Spülwasserdruckes einerseits und der Menge der in den Vorratsgefäßen vorhandenen Pufferlösungen und die sofortige Meldung auftretender Mängel durch das Aufleuchten von Warnsignalen im Anzeigeteil der Steuereinheit A 3 sowie die laufende Anzeige des aktuellen Standes des Programmablaufs wird eine einfache und störungsfreie Abwicklung des gesamten Wartungsvorganges gewährleistet. Durch den Einsatz des im Elektrodenraum angeordneten Temperaturkompensationswiderstandes 24 und eines weiteren Temperaturkompensationswiderstandes im Meßmedium, die beide mit der Steuereinheit A 3 gekoppelt sind, können die Temperatur der Pufferlösungen einerseits und die Temperatur des Meßmediums automatisch kompensiert werden, wodurch Meßfehler, die auf unterschiedliche Temperaturen zurückgehen, ausgeschlossen werden. Durch Betätigen des Bedienungselementes 128 können die Temperatur der Pufferlösungen einerseits und die Temperatur des Meßmediums auch manuell kompensiert werden.

• Bezugszeichenliste   2Meßwertgeber-Sonde   4Außenrohr   5Spülkammer   6Meßfühler   8Führungsbuchse  10Absperrorgan  12Führungseinrichtung  13Betätigungsglied  14Betätigungsglied  16Druckluftleitung  18Druckluftleitung  20Ableitung  22Ableitung  24Temperaturkompensationswiderstand  26Einlaßöffnung  28Rückschlagventil  30Membran  32Innenrohr  34Steckverbindung  35Multipol-Kupplung  36Speiseleitung (für Wasser)  38Speiseleitung (für 1. Puffer)  40Speiseleitung (für 2. Puffer)  42Rückschlagventil in 36  44Rückschlagventil in 38  46Rückschlagventil in 40  48Zuleitungssystem  50Druckwächter  52Druckluftleitung  54Druckluftleitung  56Wegeventil  58Druckluftleitung  601. Vorratsgefäß  622. Vorratsgefäß  64Sensor für 60  65Sensor für 62  66Druckluftleitung für 64  67Druckluftleitung für 65  681. Dosierpumpe  70Leitung  72Druckluftleitung für 68  73Druckluftleitung für 68  742. Dosierpumpe  76Leitung  78Druckluftleitung für 74  79Druckluftleitung für 74  80Gehäuse  82Multipol-Kupplung  84Durchführung für 54  86Durchführung für 52  88Durchführung für 58  90Rohrverbindung  92Rohrverbindung  94Bedienungselement MF EIN  96Bedienungselement MF AUS  98Bedienungselement Spülung EIN 102Bedienungselement Eichung EIN 106Aufforderung für Einstellung pH 7,00 108Aufforderung für Einstellung pH 4,01 110Bedienungselement QUITTIEREN 111pneumatische Anzeige QUITTIEREN 112pneumatische Anzeige MESSUNG 113pneumatische Anzeige WARTUNG 114LCD-Wert-Anzeige 115pneumatische Anzeige SPUELUNG EIN 116Warnanzeige H₂O 117Verstärker 118Warnanzeige für 60, 62 PUFFER 120Bedienungselement EICHUNG 121pneumatische Anzeige EICHUNG 122Multipol-Kupplung = C 3.1 124Multipol-Kupplung = C 3.2 126Signal-Ausgang 128Bedienungselement Temperaturkompensation.

Claims (11)

1. Wartungseinrichtung zur mindestens teilweise automatischen Reinigung und Kalibrierung einer Meßwertgeber-Sonde, wobei die Meßwertgeber-Sonde Teil einer Meßeinrichtung zur kontinuierlichen Überwachung biologischer oder chemischer Verfahren durch Messung analytischer Parameter in einem fluiden Meßmedium ist und einen herausnehmbaren Meßfühler, eine Führungseinrichtung zur Halterung und Führung des Meßfühlers in der Meßwertgeber-Sonde zwischen einer Betriebsstellung und einer Wartungsstellung und ein Absperrorgan aufweist, gekennzeichnet durch

• a) eine Meßwertgeber-Einheit (A 1) mit der Meßwertgeber-Sonde (2), die ein Außenrohr (4) aufweist, das mittels des Absperrorgans (10) abgeschlossen ist und in dem der Meßfühler (6) mittels pneumatischer Signale verschiebbar angeordnet ist;
• b) eine Dosiereinheit (A 2) zur Zuführung mindestens einer Spül- oder Reinigungsflüssigkeit und mindestens einer Pufferlösung als Eichflüssigkeit; und
• c) eine Steuereinheit (A 3 ) mit Bedienungselementen zur Aussendung pneumatischer Signale zur Auslösung und/oder Steuerung aller Funktionen der Meßwertgeber-Einheit (A 1) und der Dosiereinheit (A 2), Anzeigen für die Überwachung der Funktionen und die Meldung von Störungen,

wobei die Meßwertgeber-Einheit (A 1) und die Dosiereinheit (A 2) durch Druckluftleitungen zur Übermittlung pneumatischer Signale mit der Steuereinheit (A 3) gekoppelt sind.

2. Wartungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßwertgebersonde (2) ein mit dem Absperrorgan (10) und einer Führungseinrichtung (12) gekoppeltes, durch von der Steuereinheit (A 3) gelieferte pneumatische Signale steuerbares Betätigungsglied (14) für die Verschiebung des Meßfühlers (6) aufweist.

3. Wartungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dosiereinheit (A 2) eine mit einem Druckwächter (50), der über Druckluftleitungen (52, 54) mit der Steuereinheit (A 3) gekoppelt ist, und mit einem über eine Druckluftleitung (58) mit der Steuereinheit ( 3) gekoppelten Wegeventil (56) ausgestattete Zuführung für die Spül- oder Reinigungsflüssigkeit, ein erstes, mit einem Sensor (64) ausgestattetes, Vorratsgefäß (60) für eine erste Pufferlösung und ein zweites, mit einem Sensor (65) ausgestattetes Vorratsgefäß (62) für eine zweite Pufferlösung, eine erste Dosierpumpe (68) für die erste Pufferlösung und eine zweite Dosierpumpe (74) für die zweite Pufferlösung aufweist und daß die Sensoren (64, 65) über Druckluftleitungen (66, 67), die erste Dosierpumpe (68) über Druckluftleitungen (72, 73) und die zweite Dosierpumpe (74) über Druckluftleitungen (78, 79) mit der Steuereinheit (A 3) gekoppelt sind.

4. Wartungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit (A 3) Bedienungselemente (94, 96, 98, 102, 110) für folgende Funktionen aufweist:

• - Verschiebung des Meßfühlers (6) aus der Betriebsstellung in die Wartungsstellung oder umgekehrt;
• - Einleitung oder Wiederholung von Reinigungs- und Eichvorgängen;
• - Zuführung der Spül- oder Reinigungsflüssigkeiten und der Pufferlösungen.

5. Wartungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit (A 3) pneumatische Anzeigen (112, 113) für die aktuelle Stellung des Meßfühlers (6) und den aktuellen Stand des Programmablaufs (115, 121) und Warnanzeigen (116, 118) für die Meldung von Störungen bei der Zuführung der Spül- oder Reinigungsflüssigkeit und/oder der Pufferlösungen aufweist.

6. Wartungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit (A 3) zwei getrennte Eingänge für zwei Temperaturkompensationswiderstände aufweist von denen der eine, in der Meßwertgeber-Sonde (2) angeordnete, zur Kompensation von Temperaturschwankungen in den Pufferlösungen und der andere, im Meßmedium angeordnete, zur Kompensation von Temperaturschwankungen im Meßmedium vorgesehen sind.

7. Wartungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit (A 3) mit einer zentralen Druckluftversorgung gekoppelt ist.

8. Wartungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckluftleitungen mit elektrisch zu betreibenden Magnetventilen ausgestattet sind, daß PE-Wandler zur Umwandlung pneumatischer Signale in elektrische Signale vorgesehen sind und daß die Steuereinheit (A 3) mit einer zentralen Prozeßsteuerung verbunden ist.

9. Wartungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßfühler (6) ein elektrochemischer Sensor, vorzugsweise eine pH-Elektrode, ist.

10. Wartungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßfühler (6) ein optischer Sensor ist.