DE9409745U1 - Quecksilbertropfenkapillare - Google Patents
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Description
Quecksilbertropf(en)kapillare mit Paßsitz für die
Durchflußvoltammetrie
Die Erfindung betrifft eine Quecksilbertropf(en)kapillare gemäß
dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Als Quecksilbertropf(en)kapillare werden hierbei in
erfindungsgemäßem Sinne sowohl eine Quecksilbertropfkapillare als auch eine Quecksilbertropfenkapillare verstanden.
Die exakte Positionierung der Mündung des Kapillarrohres einer Quecksilbertropf(en)kapillare ist unter anderem wichtig für
exakte und reproduzierbare Messungen, insbesondere bei voltammetrischen Durchflußmeßzellen.
Kapillarrohre, wie sie in der voltammetrieschen Meßtechnik zur Herstellung von Quecksilbertropf(en)elektroden bisher verwendet
wurden, stellte man üblicherweise aus Glaskapillarrohren mit einem Außendurchmesser von 4-6 mm und einem Innendurchmesser
von 30 - 50 um her, siehe Fig. 4, schwierig war jedoch bei Duchflußmeßzellen die Quecksilbertropfenelektrode exakt und
reproduzierbar relativ zum Strömungskanal zu positionieren.
Nach dem heutigen Stand der Technik lassen sich Kapillarrohrbruchkanten bei spannungsfrei getemperten
Kapillarrohren durch geeignete Brechvorrichtungen und -verfahren erzielen. Es gelingt auf diese Weise jedoch nicht,
eine einheitlich glatte, senkrecht zum Kapillarrohr stehende Gesamtbruchfläche zu erhalten. Die Bruchflächen der
Kapillarrohre weisen an ihren Rändern in der Regel Ausbrüche oder überstehende Spitzen auf, wie sie in den Fig. 7 bis 10
gezeigt sind.
Mit diesen ungeeigneten Endflächen versehene Kapillaren erzeugen bei deren Einsatz in Durchflußmeßzellen Totvolumina,
die zu Undefinierten Strömungsverhältnissen führen und die
Messung beeinträchtigen. Die sich hierdurch ebenfalls ergebende
Undefinierte Lage des Quecksilbertropfens relativ zum Ströraungskanal verschlechtert die Messung weiterhin und kann
darüberhinaus die Messung sogar verunmöglichen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, die Meßmöglichkeiten von Quecksilbertropf(en)elektroden verwendenden Anordnungen zu
verbessern und insbesondere die vorstehend beschriebenen Nachteile unter Steigerung der Reproduzierbarkeit der Messung
zu vermeiden.
Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen unter Bezugnahme auf bevorzugte Ausführungsformen
im einzelnen beschrieben.
Es zeigen:
Fig. 1: eine erfindungsgemäße Quecksilbertropf(en)elektrode im
Querschnitt in Längsrichtung sowie in Richtung des
Strömungskanals der Durchflußmeßzelle,
Fig. 2: die erfindungsgemäße Quecksilbertropf(en)elektrode aus
Figur 1 im Querschnitt entlang der Linie A-A und quer zur
Kapillare,
Fig. 3: die erfindungsgemäße Quecksilbertropf(en)elektrode aus Figur 1 sowie Figur 2 im Querschnitt in der Ebene der
Fig. 3: die erfindungsgemäße Quecksilbertropf(en)elektrode aus Figur 1 sowie Figur 2 im Querschnitt in der Ebene der
Linien B-B,
Fig. 4: ein Schema einer herkömmlichen Meßanordnung mit Quecksilbertropf(en)kapillare, insbesondere für
Fig. 4: ein Schema einer herkömmlichen Meßanordnung mit Quecksilbertropf(en)kapillare, insbesondere für
voltammetrische Meßungen,
Fig. 5: ein Detail des unteren Endes der Kapillare aus Fig. 4
Fig. 5: ein Detail des unteren Endes der Kapillare aus Fig. 4
im Querschnitt in Längsrichtung der Kapillare, Fig. 6: ein Detail des unteren Endes der Kapillare aus Fig. 5
im Querschnitt in Längsrichtung der Kapillare nach der
Behandlung durch Schleifen oder Feuerpolieren, Fig. 7: ein herkömmliches Kapillarrohr nach dem Brechen im
Querschnitt in Längsrichtung der Kapillare mit einem
Ausbruch des äußeren Randes des Kapillarrohres, Fig. 8: ein herkömmliches Kapillarrohr nach dem Brechen im
Querschnitt in Längsrichtung der Kapillare mit einer überstehenden Glasspitze am äußeren Rand des
Kapillarrohres,
Fig. 9: ein herkömmliches Kapillarrohr eingesetzt in eine
Meßanordnung, insbesondere eine Durchflußmeßzelle, im
Querschnitt in Längsrichtung der Kapillare mit durch den Ausbruch verursachtem Totvolumen und hierdurch
verursachten Undefinierten Strömungsverhältnissen, Fig. 10: ein herkömmliches Kapillarrohr eingesetzt in eine
Meßanordnung, insbesondere eine Durchflußmeßzelle, im Querschnitt in Längsrichtung der Kapillare mit durch die
überstehende Glasspitze verursachtem Totvolumen und hierdurch bedingtem Undefinierten Strömungsverhältnissen
und Dislokation der Elektrode,
Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels beschrieben. Das erfindungsgemäße
Glaskapillarrohr 1 ist in im wesentlichen senkrechter Stellung in die Meßanordnung eingesetzt, wobei sich am oberen Ende das
Quecksilbervorratsgefäß 3 und zwischen diesem und der Kapillare
2 gegebenenfalls eine Dosiervorrichtung 4 (z.B. ein Dosierventil) befindet.
Das untere Ende 5 des Kapillarrohres 1 taucht in die zu analysierende Probenlösung 6 ein. An diesem Ende bildet sich an
der Kapillarmündung 7 der Quecksilbertropfen 8 der Quecksilbertropf(en)elektrode aus.
Der Quecksilbertropfen 8 haftet in dem Dreiphasensystem Glas/Wasser/Luft in der Regel nur dann, wenn die
Kapillarmündung 7 eine scharfe unbeschädigte natürliche Bruchfläche aufweist (Fig. 5) ..
Geschnittene (gesägte) und anschließend mit Schleifmitteln und/oder durch Anschmelzen (Feuerpolieren) polierte
Kapillarrohrendflächen 9 eignen sich jedoch nicht für
Quecksilbertropf{en)kapillaren, da die Kante 10 der
Kapillarmündung durch diese Behandlung abgerundet wird, siehe Fig. 6.
Die erforderliche Scharfkantigkeit der Kapillarmündung 7 läßt
sich durch den direkten Bruch der Kapillarrohre 1 auf an sich bekannte Weise erreichen.
Quecksilbertropf(en)kapillaren in Durchflußmeßzellen jeglicher
Art erfordern jedoch einen genauen Paßsitz der Kapillarrohrmündung 7 zum Strömungskanal 13, damit eine
definierte Strömungsgeometrie gewährleistet ist. Ausbrüche 11, siehe Figur 7, oder überstehende Glasspitzen 12 an den
Kapillarrohrrändern, siehe Figur 8, machen eine genaue Postionierung der Kapillarmündung 7 zum Ströinungskanal 13
unmöglich; außerdem bilden sich Totvolumina 14 (Bereiche mit nicht definierten Strömungsverhältnissen) aus, siehe Figur 9
und 10, die nunmehr durch die Erfindung nicht mehr auftreten.
Es werden diese Unregelmäßigkeiten an den Bruchflächen der Kapillarrohre durch mechanische Nachbehandlung, insbesondere
Schleifen, beseitigt. Die natürlichen scharfkantigen Bruchränder der Kapillarmündung 7 werden jedoch bei dieser
Nachbehandlung keinesfalls verletzt.
Das Anschleifen des Glaskapillarrohres wird stets so durchgeführt, daß die Ausbrüche vollständig abgeschliffen
werden, ohne daß sich dabei eine Verletzung der Mündung der Kapillare ergibt.
Ein kegelstumpfförmiger Anschliff des unteren Endes des
Kapillarrohres 1 wird darüberhinaus für eine exakte Positionierung der Kapillare relativ zum Strömungskanal 13
eingesetzt und kann als Vorrichtung 16 zum Positionieren verwendet werden. Der sich hierdurch ergebende Sitz des
Kapillarrohres 1 in der Durchflußmeßzelle ist selbstzentrierend
zum Strömungskanal 13 und vermeidet Totvolumina 14, siehe Figuren 1 und 3.
Das Anschleifen des Kapillarrohres 1 wird mit einem geeigneten Schleifmittel vorzugsweise auf einem planeren Schleifteller
vorgenommen. Die Kapillarrohre 1 stehen dabei außerhalb des Schleiftellermittelpunktes unter einem definierten Winkel zur
Senkrechten auf dem Schleifteller und rotieren gleichzeitig um ihre eigene Achse.
Der Schleifprozeß wird jedoch so rechtzeitig abgebrochen/ daß
die Kapillarmündung noch innerhalb der natürlichen Bruchfläche des Kapillarrohres liegt und die innerhalb des kleinen inneren
Durchmessers 17 des Kegelstumpfes liegende Restfläche der natürlichen Bruchfläche erhalten bleibt.
Der kleine innere Durchmesser 17 des Kegelstumpfes ist dabei so gewählt, daß dieser kleiner oder gleich der Breite des
Strömungskanals 13 jedoch größer als der Durchmesser der Kapillarmündung 7 ist, damit keine Totvolumina 14 auftreten.
Bevorzugte Winkel &agr; des Kegelstumpfes sind kleiner als 30
Grad, besonders bevorzugte Winkel &agr; liegen zwischen 3 Grad und 12 Grad, wobei ein Winkel &agr; von 5 Grad am meisten bevorzugt
wird.
Das Kapillarrohr 1 ist in der Durchflußmeßzelle an seinem
unteren Bereich seitlich durch ein elastisch dichtendes Medium 15 umgeben.
Das Gegenlager 18 auf dem Strömungskanal 13 ist formschlüssig
passend ausgebildet. Dies wird durch eine dementsprechende ebenfalls kegelstumpfförmige Gestalt des Gegenlagers 18
erreicht. Darüberhinaus ist es möglich, für das Gegenlager 18 verformbare, vorzugsweise elastisch verformbare Materialien
einzusetzen, die keinen eigenen Kegelstumpf aufweisen müssen.
Das Kapillarrohr 1 besteht vorzugsweise aus Glas, kann jedoch auch aus hartplastischen glasartigen Materialien, wie z.B.
Polymethylmethacrylat oder anderen Kunststoffen bestehen.
Claims (4)
1. Quecksilbertropf(en)kapillare für die Voltammetrie,
insbesondere für den Einsatz in Durchflußmeßzellen, umfassend
ein Kapillarrohr mit natürlichen Bruchrändern an der Mündung der Kapillare,
dadurch gekennzeichnet, daß das Kapillarrohr (1) mit einer Vorrichtung (16) zur
Positionierung der Kapillarmündung (7) versehen ist.
2. Quecksilbertropf(en)kapillare für die Voltammetrie nach
Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung (16) zur Positionierung durch eine geeignete
Formgebung der Kapillare (1) selbst und/oder des Gegenlagers (18) der Kapillare (1) gebildet ist.
3. Quecksilbertropf(en)kapillare für die Voltammetrie nach
Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kapillare (1) an ihrem mündungsseitigen Ende (5)
kegelförmig angeschliffen ist, wodurch diese in einem entsprechend geformten Gegenlager (18) in/an/auf dem
Strömungskanal (13) genau positionierbar ist.
4. Quecksilbertropf(en)kapillare für die Voltammetrie nach
Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schliff so ausgeführt ist, daß dabei die natürlichen
Bruchränder der Kapillarmündung (7) von diesem nicht erfasst
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