DE4438524C5

DE4438524C5 - pH-Doppelmeßkette

Info

Publication number: DE4438524C5
Application number: DE19944438524
Authority: DE
Inventors: Horst Diehm; Andrea Dornauf; Fred Nennstiel; Werner Gehringer; Ralf Dr. Göckel; Werner Prof. Dr. Melzer; Harald Wendel; Günter TAUBER
Original assignee: Schott Gerate GmbH
Current assignee: SI Analytics GmbH
Priority date: 1994-10-31
Filing date: 1994-10-31
Publication date: 2004-07-15
Anticipated expiration: 2014-11-01
Also published as: DE4438524C2; DE4438524A1

Abstract

pH-Doppelmeßkette bestehend aus
– einer ersten pH-Meßelektrode (32) in einer ersten Kammer (24) und
– einer zweiten pH-Meßelektrode (34), deren Nullpunkt sich um wenigstens eine pH-Einheit von der ersten pH-Meßelektrode unterscheidet, in einer zweiten Kammer (28), die gemeinsam mit der ersten Kammer (24) in einem Schaft (12) untergebracht ist, der einen kuppelförmigen, zu gleichen Teilen die pH-Glasmembran für beide Kammern bildenden Bereich (40) aufweist, sowie
– einer Bezugselektrode (36) in einer dritten Kammer (30),
dadurch gekennzeichnet, daß
die Kammern (24, 28) für die pH-Meßelektroden (32, 34) mit der separaten Kammer (30) für die Bezugselektrode (36) konzentrisch im Schaft (12) angeordnet sind, mit der Bezugselektrode (36) in der außenliegenden separaten Kammer (30) und einem für die Meßlösung durchlässigen Diaphragma (41) in der äußeren, vom Schaft (12) gebildeten Kammerwand.

Description

Die Erfindung betrifft eine pH-Doppelmeßkette bestehend aus einer ersten pH-Meßelektrode und einer
zweiten pH-Meßelektrode, deren Nullpunkt sich um wenigstens eine pH-Einheit von dem der ersten pH-Meßelektrode unterscheidet sowie aus einer Bezugselektrode.
Eine derartige pH-Doppelmeßkette ist in der EP- 0 613 001 A1 beschrieben. Sie weist eine Bezugselektrode auf, die zur Messung des pH-Wertes einer Meßlösung in diese eingetaucht wird, sowie die beiden Meßelektroden, die sich jeweils in einem Puffer mit bekanntem pH-Wert befinden Die beiden Puffer sind getrennt voneinander eingeschlossen
Die Verwendung einer pH-Doppelmeßkette hat den Zweck, die notwendigen Kalibrierintervalle zu verlängern. Zu diesem Zweck ist in der genannten europäischen Patentanmeldung beschrieben, zwei Meßkettenspannungen zu messen, nämlich zum einen die Spannung einer aus der Bezugselektrode und der ersten pH-Meßelektrode bestehenden Meßkette und zum anderen die Spannung der aus der Bezugselektrode und der zweiten pH-Meßelektrode bestehenden Meßkette. Aus jeder der beiden Spannungen läßt sich der pH-Wert der Meßlösung bestimmen Da der pH-Wert für beide Meßketten gleich ist, läßt sich durch Differenzbildung der beiden Spannungen die sogenannte Elektrodenfunktion oder Steilheit der beiden Meßketten bestimmen, sofern diese identisch hergestellt sind. Der sogenannte Nullpunkt der beiden Meßketten läßt sich auf diese Weise nicht ermitteln. Dieser ist allerdings relativ stabil und braucht daher nur selten kalibriert zu werden. Weiterhin resultiert aus der zweifachen Messung des pH-Wertes eine Redundanz, so daß Fehlmessungen erkannt werden können und die pH-Doppelmeßkette daraufhin gegebenenfalls gewartet werden kann Diese bekannte pH-Doppelmeßkette hat allerdings den Nachteil, daß sowohl die Bezugselektrode als auch die beiden Meßelektroden getrennt voneinander in die Meßlösung eingetaucht werden müssen. Dazu sind entsprechende Öffnungen und ausreichender Einbauplatz in einem die Meßlösung enthaltendem Behälter oder in einer die Meßlösung führenden Rohrleitung notwendig. Weiterhin muß ein aufwendiges Meßkabel von den Elektroden zu einem Meß- und Auswertegerät geführt und an dieses angeschlossen werden.
Die Handhabung der bekannten pH-Doppelmeßkette ist also relativ aufwendig.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine pH-Doppelmeßkette vorzuschlagen, die einen einfachen Aufbau einer doppelten pH-Meßkette ermöglicht, die genaue Meßergebnisse liefert und einfach zu handhaben ist und entsprechend wenig Platz zum Einbauen benötigt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß ausgehend von der eingangs bezeichneten pH-Doppelmeßkette mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Die Erfindung hat den Vorteil, daß die Bezugselektrode und die beiden pH-Meßelektroden, letztere jeweils zusammen mit ihrem Innenpuffer, in einem einzigen Schaft untergebracht sind, wodurch sich ihre Handhabung wesentlich vereinfacht und der Aufbau einer pH-Doppelmeßkette im wesentlichen auf einen Anschluß eines einzigen (mindestens dreiadrigen) Meßkabels an ein Meßgerät beschränkt. Die erfindungsgemäße pH-Doppelmeßkette ist einfach und daher kostengünstig herstellbar, sie liefert gute Mcßergebnisse und benötigt wegen des integrierten Aufbaus nur eine Öffnung (Diaphragma) in einem die Meßlösung enthaltenden Behälter oder in einer die Meßlösung führenden Rohrleitung.
Die Verwendung eines Gehäuses für zwei Elektroden ist an sich bekannt ( DE 29 43 382 A1 , DE 4312 124 A1 ). Im bekannten Fall liegen jedoch andere Meßketten vor und der Aufbau im Gehäuse ist ein anderer.
Die erfidungsgemäße Meßkette weist in einer Aus gestaltung drei konzentrisch angeordnete Rohre auf, deren vordere Enden verschlossen und die dadurch gegeneinander abgedichtet sind Im Innenrohr, sowie im Zwischenraum zwischen dem inneren und dem mittleren sowie im Zwischenraum zwischen dem mittleren und dem äußeren Rohr – im folgenden werden diese drei Räume entsprechend als Innenraum, Zwischenraum und Außenraum bezeichnet – befindet sich jeweils eine Elektrode. Der Innen- und Zwischenraum enthalten jeweils eine pH-Elektrode mit zugehörigem Innenpuffer. Der Außenraum enthält die Bezugselektrode.
Der Schaft, also das Außenrohr sowie die beiden anderen Rohre bestehen vorzugsweise aus Glas, das chemisch unempfindlich gegen eine Vielzahl von Lösungen ist.
Das verschlossene vordere Ende des äußeren Rohres bildet zugleich auch das vordere Ende des Schafts. Das Innenrohr endet mit Abstand zu diesem vorderen Ende des Schafts, weitet sich nach außen auf und ist mit dem Außenrohr dicht abschließend verbunden. Das mittlere Rohr endet mit größerem Abstand zum vorderen Ende des Schafts als das Innenrohr, also auch mit Abstand zum vorderen Ende des Innenrohres und weitet sich an seinem vorderen Ende ebenfalls nach außen auf und schließt dort dicht mit dem Außenrohr ab. Durch diesen Aufbau ergeben sich drei voneinander getrennte, konzentrisch angeordnete Innenräume im Schaft, in welchen die drei Elektroden örtlich dicht aneinander und nahe dem vorderen Ende des jeweiligen Elektrodenraumes angeordnet sind.
Für genaue Meßergebnisse sollten sich die pH-Werte der beiden Innenpuffer für die pH-Elektroden um we nigstens eine pH-Einheit, vorzugsweise aber mindestens 2 pH-Einheiten voneinander unterscheiden.
Der Außendurchmesser des Schafts legt vorteilhaf terweise im Bereich von 8 bis 16 mm, vorzugsweise 12 mm.
An der Rückseite ist der Schaft mit einem Anschluß teil verschlossen, das die drei Innenräume des Schafts abdichtet. Zum Messen sind Anschlüsse der drei Elektroden am rückwärtigen Ende des Anschlußteil aus dem Schaft heraus geführt Der Anschluß erfolgt mittels eines dreipoligen Steckers oder mittels eines fest angeschlossenen, dreiadrigen Kabels. Vorzugsweise wird ein Meßkabel mir einer Abschirmung verwendet.
Die Erfindung wird im folgenden anhand eines in den Zeichnungen näher dargestellten Ausführungsbeispiels naher erläutert. Es zeigen:
1 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße pH-Doppelmeßkette; und
2 einen Querschnitt entlang der Linie II-II in 1.
Die in den beiden Figuren dargestellte, erfindungsgemäße pH-Doppelmeßkette 10 weist einen hohlzylinder-förmigen, im Verhältnis zu seinem Durchmesser relativ langen Glasschaft 12 auf, der an seinem vorderen Ende kuppelförmig geschlossen ausgebildet ist. Das rückwärtige Ende des Glasschafts 12 ist mittels eines Anschlußteils 42 verschlossen.
Der Glasschaft 12 wird von dem Außenrohr gebildet. Er umschließt zwei weitere, konzentrisch zu ihm angeordnete Glasrohre, nämlich ein mittleres Rohr 16 und ein Innenrohr 18. Das Innenrohr 18 endet mit einem Abstand vom vorderen Ende 20 des Glasschafts 12. Das Innenrohr 18 ist an seinem vorderen Ende 22 trompetenförmig aufgeweitet und schließt dort dichtend zum Glasschaft 12 ab. Das Innenrohr 18 schließt somit den Innenraum 24 ein.
Das mittlere Rohr 16 endet mit weiterem Abstand vom vorderen Ende 20 des Glasschafts 12 als das Innenrohr 18. Das vordere Ende 26 des mittleren Rohres 16 weitet sich ebenfalls trompetenförmig auf und schließt an dieser Stelle dichtend zum Glasschaft 12 ab. Auf diese Weise wird ein Zwischenraum 28 zwischen dem mittleren Rohr und dem Innenrohr 18 eingeschlossen. Zwischen dem das Außenrohr bildenden Glasschaft 12 und dem mittleren Rohr 16 ist der Außenraum 30 eingeschlossen.
Am rückwärtigen Ende der pH-Doppelmeßkette 10 schließt das Anschlußteil 42 die drei Rohre 12, 16, 18 jeweils für sich dicht ab.
Im Innenraum 24, Mittelraum 28 und Außenraum 30 ist jeweils eine Elektrode 32, 34, 36 angeordnet, die jeweils bis nahe ans vordere Ende 20, 22, 26 des jeweiligen Raumes reicht. Am rückwärtigen Ende sind die drei Elektroden 32, 34, 36 abgedichtet in das Anschlußteil 42 hineingeführt und mit je einem, nicht dargestellten Kontakt eines mehrpoligen, verschraubbaren Steckanschlusses 38 des Anschlußteils 42 elektrisch leitend verbunden.
Im Innen- und Mittelraum 24, 28 sind zwei verschiedene Innenpuffer eingeschlossen, deren pH-Werte sich um mindestens eine pH-Einheit voneinander unterscheiden.
Der koppelförmige vordere Bereich 40 des Glasschafts 12, der bis nahe zum vorderen Ende 26 des Mittelrohrs 16 reicht, bildet die H⁺-sensitive pH-Glasmembran für beide pH-Elektroden. Der Außenraum 30 für die Bezugselektrode steht über ein für die Meßlösung durchlässiges Diaphragma 41 des Glasschafts in Kontakt mit dem Meßlösung.

Claims

pH-Doppelmeßkette bestehend aus – einer ersten pH-Meßelektrode (32) in einer ersten Kammer (24) und – einer zweiten pH-Meßelektrode (34), deren Nullpunkt sich um wenigstens eine pH-Einheit von der ersten pH-Meßelektrode unterscheidet, in einer zweiten Kammer (28), die gemeinsam mit der ersten Kammer (24) in einem Schaft (12) untergebracht ist, der einen kuppelförmigen, zu gleichen Teilen die pH-Glasmembran für beide Kammern bildenden Bereich (40) aufweist, sowie – einer Bezugselektrode (36) in einer dritten Kammer (30), dadurch gekennzeichnet, daß die Kammern (24, 28) für die pH-Meßelektroden (32, 34) mit der separaten Kammer (30) für die Bezugselektrode (36) konzentrisch im Schaft (12) angeordnet sind, mit der Bezugselektrode (36) in der außenliegenden separaten Kammer (30) und einem für die Meßlösung durchlässigen Diaphragma (41) in der äußeren, vom Schaft (12) gebildeten Kammerwand.
pH-Doppelmeßkette nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Außendurchmesser des Schafts (12) im Bereich von 8 bis 16 mm liegt.
pH-Doppelmeßkette nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Außendurchmesser des Schafts (12) 12 mm beträgt.
pH-Doppelmeßkette nach jedem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaft (12) und die Kammerwände (16, 18) aus Glas bestehen