DE3111190A1 - Elektrochemischer messaufnehmer mit auswechselbarer membranhalterung - Google Patents
Elektrochemischer messaufnehmer mit auswechselbarer membranhalterungInfo
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- G01N27/40—Semi-permeable membranes or partitions
Description
Drägerwerk Aktiengesellschaft
Die Erfindung betrifft einen elektrochemischen Meßaufnehmer mit auswechselbarer Membranhalterung, entsprechend
dem Gattungsbegriff des Patentanspruchs 1.
Elektrochemische Meßaufnehmer enthalten bekanntlich
ein Elektrodensystem mit mindestens zwei Elektroden, die über eine Elektrolytschicht miteinander
verbunden sind und gegen das zu messende Medium durch eine für das zu messende Gas durchlässige, für den Elek-
IQ trolyten aber undurchlässige Membran abgedeckt sind.
Die Empfindlichkeit der elektrochemischen Meßzellen ist
von der Beschaffenheit dieser Trennmembran und des Elektrolyten abhängig. Sie muß bei Bedarf wiederhergestellt
werden. Dies erfolgt dann durch Austausch der Membran und des Elektrolyten. Dabei muß meist mit
kleinen Teilen hantiert werden. Der Elektrolyt muß richtig portioniert und Verunreinigungen müssen vermieden
werden. Die Membran muß faltenfrei unter definierter Spannung aufgebracht und befestigt werden.
Insgesamt handelt es sich dabei um einen schwierigen und zeitraubenden Vorgang, der insbesondere von Laien
und am Meßort selbst kaum zuverlässig erledigt werden kann. Dabei kann auch die Benutzung von bekannten Bespannvorrichtungen
prinzipiell kaum etwas ändern.
In einer bekannten Anordnung zum Erneuern von Membran und Elektrolytfüllung bei elektrochemischen Meßzellen
sind die ersteren in einer auswechselbaren Kapsel vereinigt. Die Kapsel wird durch einen Schraubring mit
der Meßzelle verbunden vor deren Elektroden gehalten. Ein Teil der einen Elektrode ragt über die andere hinaus.
Im Anlieferungszustand besteht die Kapsel aus einem becherförmigen Träger mit nach innen gewölbtem
Boden aus einer Kunststoff-Folie. Die Wand und der Boden des Trägers sind mit der Membran überspannt.
Dabei sind die Teile an der Wand durch Stütz- und Spannringe dicht miteinander verbunden. Der Zwischenraum
zu dem gewölbten Boden ist mit Elektrolyt gefüllt. Beim Aufsetzen der Kapsel ist der Boden den
Elektroden zugekehrt. Er wird während des Anschraubens der Kapsel mit dem Schraubring durch den vorstehenden
Teil der einen Elektrode durchbrochen; der austretende Elektrolyt benetzt dann die Elektroden. Elastische
Ringe an Meßzelle und Schraubring sorgen nach dem Festziehen für die Abdichtung nach außen sowie die straffe
Anlage der Membran. Nachteilig ist, daß die Lagerfähigkeit der unbenutzten Kapseln gering ist, weil der
Elektrolyt unter der großflächigen Membran sogar stärker
dem Austrocknen ausgesetzt ist als während des Betriebes, wenn die Membran weitgehend durch den Schraubring
abgedeckt ist. Beim Aufsetzen der Kapsel kommt es vor dem Durchbrechen zu Verformungen des gewölbten Bodens,
die über die Elektrolytfüllung weitergegeben zu unkontrollierten Reckungen der Membran führen und
über Änderungen ihrer Eigenschaften die Empfindlichkeit der Messung ändern können. Die vorstehende Elektrode
macht die Meßzelle für manche Messungen ungeeignet. Der Aufbau der Kapsel selbst sowie des zusätzlich erforderlichen
losen Schraubringes nebst Dichtungselementen
ist kompliziert und umständlich in der Handhabung. (US 32 11 638)
Aufgabe der Erfindung ist ein elektrochemischer Meßaufnehmer mit der Möglichkeit, die sich verändernde
Membran und den Elektrolyten auf einfache Art und Weise ohne besondere zusätzliche Vorrichtungen austauschen
zu können.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt gemäß dem Kennzeichen des Patentanspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen
sind in den Unteransprüchen 2 und 3 beschrieben.
Als sehr vorteilhaft erweist sich nach der erfindungsgemäßen Ausführung die Ausbildung der Membranhalterung
als komplettes aber einfaches Bauelement. Es kann ohne besonderes Werkzeug vom Körper des Meßaufnehmers entfernt
werden. Die Haltelasche kann dabei Hilfe leisten. Eine neue Membranhalterung wird dann als einfaches
komplettes Bauteil fertig zur Benutzung auf den Körper des Meßaufnehmers aufgeschoben und rastet selbsttätig
in einen Spannverschluß ein. Die Membran ist auf jeden Fall, da bereits im Herstellwerk kontrolliert, einwandfrei
gespannt und kalibriert; der Elektrolyt dringt nach dem Aufsetzen der Membranhalterung auf den Körper
des Meßaufnehmers, weil sein Durchtritt sicher freigegeben wird, wie notwendig in den Zwischenraum Membran Elektroden
ein. Die Punktion des Meßaufnehmers ist mit der neuen Membran und dem neuen Elektrolyten gleich
wieder gegeben. Die Haltelasche hilft beim Entfernen des durch Klebung auf der Haut gehaltenen Meßaufnehmers.
Der Schnappverschluß zwischen dem Aufnahme- und Spannring vereinfacht die Herstellung der Membranhalterung.
Es sind hier auch andere Ausbildungen des Zusammenhaltens, wie z.B. durch Kleben, möglich.
Die Haltelasche am Spannring erleichtert das Aufsetzen
bzw. das Abnehmen der Membranhalterung auf bzw. vom Körper des Meßaufnehmers. Auch das Aufhängen des kompletten
Meßaufnehmers wird möglich. Dort, wo die Haltelasche stört, läßt sie sich einfach abschneiden.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung
dargestellt und wird im folgenden beschrieben. Es zeigen
Fig. 1 eine Membranhalterung im Schnitt,
Fig. 2 einen Meßaufnehmer mit aufgesetzter Membranhalterung.
Die Membranhalterung 1 der Fig. 1 besteht aus den ringförmigen
Teilen Aufnahmering 2 und Spannring 3, zwischen denen die Membran 4 gespannt gehalten wird. Das Zusammenhalten
erfolgt mittels eines Schnappverschlusses 5, aufgeteilt auf die beiden Ringe. Der Aufnahmering 2 besitzt
einen umlaufenden rohrförmigen Ansatz 6, über den mit entsprechendem Gegenring 7 im Spannring 3 die Membran
4 gespannt wird. Der Gegenring 7 bildet zusammen mit einer Eindrehung einen umlaufenden Elektrolytraum
Eine in der Öffnung 9 des Aufnahmeringes 2 umlaufende Dichtlippe 10 dichtet durch zusätzlichen Druck auf die
Membran 4 und damit auf den Gegenring 7 den Elektrolytraum 8 ab.
Der Spannring 3 tragt eine Haltelasche 11. Mit dieser
Haltelasche wird das Hantieren beim Aufsetzen oder Abnehmen der Membranhalterung 1 auf einen Meßaufnehmer
vereinfacht sowie auch nach dem Aufsetzen das Aufhängen ermöglicht.
Die Fig. 2 zeigt die auf einen Meßaufnehmer aufgesetzte Membranhalterung 1. Der Meßaufnehmer enthält
in seinem Körper 13 die Bezugselektrode 14 und zentral über eine Isolierung 15 die Meßelektrode 16
mit den entsprechenden Anschlüssen 17.
Die Membranhalterung 1 wird mit einem umlaufenden Spannverschluß 18 derart auf dem Körper 13 gehalten,
daß die Membran 4 über die Elektroden gespannt ist. Dabei biegt dessen zylindrischer Ansatz 19 die umlaufende
Dichtlippe 10 so weit auf,daß Elektrolyt aus dem Elektrolytraum 8 austreten und durch Kapillarwirkung
in den Zwischenraum zwischen Membran 4 und Ansatz 19 sowie den Elektroden 14,16 eindringen kann.
Es bildet sich dort eine homogene Elektrolytschicht aus.
Das Aufsetzen und Abnehmen der Membranhalterung 1 ist am Meßort auch von ungeübter Hand einfach durchzuführen.
Claims (3)
- PatentansprücheElektrochemischer Meßaufnehmer mit auswechselbarer Membranhalterung sowie des Elektrolyten, dadurch gekennzeichnet, daß die auswechselbare und in einem Spannverschluß (18) auf dem Körper (13) des Meßaufnehmers gehaltene Membranhalterung (1) aus einem Aufnahmering (2) sowie einem in diasem gehaltenen Spannring (3) besteht, zwischen denen, über einen Gegenring (7) gespannt, die Membran (4) gehalten wird, der Gegenring (7) gleichzeitig die Begrenzung eines Elektrolytraumes (8), der den Elektrolyten aufnimmt, bildet und in einer Öffnung (9) des Aufnahmeringes (2) eine mit diesem einstückige Dichtlippe (10) umläuft, die im Bereitschaftszustand der Membranhalterung (1) den Elektrolytraum (8) durch Druck auf die Membran (4) und damit auf den Gegenring (7) abdichtet, wogegen sie im aufgesetzten Zustand der Membranhalterung (1) durch einen Ansatz (19) des Körpers (13) abgehoben und damit der Elektrolytdurchgang zum Zwischenraum Membran (4) Elektroden (14,16) offen ist.
- 2. Elektrochemischer Meßaufnehmer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufnahmering (2) und der Spannring (3), die Membran (4) gespannt zwischen sich haltend, über einen Schnappverschluß (5), der beiden Teilen zugehört, zusammengehalten sind.
- 3. Elektrochemischer Meßaufnehmer nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannring (3) eine Haltelasche (11) besitzt.
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