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Dokumentenidentifikation DE3941157C2 06.08.1992
Titel Ionenmeßeinrichtung zur Prozeßsteuerung
Anmelder Horiba Ltd., Kyoto, JP
Erfinder Horii, Yoshio, Shiga, JP
Vertreter ter Meer, N., Dipl.-Chem. Dr.rer.nat.; Müller, F., Dipl.-Ing., 8000 München; Steinmeister, H., Dipl.-Ing.; Wiebusch, M., Pat.-Anwälte, 4800 Bielefeld
DE-Anmeldedatum 13.12.1989
DE-Aktenzeichen 3941157
Offenlegungstag 21.06.1990
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 06.08.1992
Veröffentlichungstag im Patentblatt 06.08.1992
IPC-Hauptklasse G01N 27/26
IPC-Nebenklasse G01N 27/30   G01D 1/02   G01D 3/00   G05D 21/00   

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Ionenmeßeinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 zur Konzentrationsmessung von H&spplus;, Na&spplus;, K&spplus; oder anderen Ionen in einer Probe sowie zur Durchführung einer Prozeßsteuerung auf der Grundlage der Meßergebnisse.

Bei einer konventionellen Ionenmeßeinrichtung zur Verwendung in Prozessen erfolgt üblicherweise nicht nur periodisch eine Kalibrierung der Ionenmeßelektrode, sondern auch eine manuelle Analyse mit Hilfe einer separaten Meßeinrichtung bei einer periodischen Wartung, um die Zuverlässigkeit eines durch die Ionenmeßelektrode erhaltenen Meßwerts festzustellen, und zwar anhand einer Korrelation zwischen dem gemessenen Wert und dem erhaltenen analytischen Wert.

Beim oben beschriebenen, herkömmlichen Beispiel ist es erforderlich, im voraus eine Wartungsperiode zu bestimmen und die Wartung der Ionenmeßelektrode periodisch durchzuführen, wobei diese Wartungsperiode relativ kurz sein muß, und zwar im Hinblick auf die Lebensdauer der Ionenmeßelektrode, um somit sichere Ergebnisse zu gewährleisten.

Es ist nach alledem erforderlich, durch eine Person eine Wartung in relativ kurzen Zeitabständen durchführen zu lassen, und zwar möglichst zu solchen Zeitpunkten, zu denen noch keine Abnormalität der Ionenmeßelektrode aufgetreten ist. Ist tatsächlich eine Abnormalität der Ionenmeßelektrode aufgetreten, beispielsweise durch Beschädigung, Verunreinigung und dergleichen, so muß diese sofort beseitigt werden, und zwar ohne Rücksicht darauf, ob diese Abnormalität in der Ferienzeit oder um Mitternacht aufgetreten ist.

Aus der DE 26 46 236 C2 ist eine Meßkammeranordnung für elektrochemische Meßeinrichtungen mit mehreren Meßkammern bekannt. Mittels dieser Meßkammeranordnung werden eine Vielzahl unterschiedlicher Messungen gleichzeitig oder aufeinanderfolgend in einer entsprechenden Anzahl von miteinander in Verbindung stehenden Meßkammern ausgeführt. Hierbei ist jeder Meßkammer eine Meßelektrode zugeordnet, um beispielsweise bei einer Blutprobe den CO2-Partialdruck, den pH-Wert oder den Sauerstoff-Partialdruck zu bestimmen. Insbesondere sind die inneren Oberflächen der Meßkammern und Verbindungskanäle so ausgestaltet, daß die Zusammensetzung oder die Eigenschaften der Probe in den unterschiedlichen Meßkammern nicht in nennenswertem Ausmaße beeinflußt werden.

Die DE 26 52 370 A1 zeigt ein Mehrfachmeßsystem für die elektrochemische Analyse strömender Flüssigkeiten und Gase, bei der sowohl die Elektroden als auch sämtliche Meßkammern leicht auswechselbar zu einem kompakten Mehrfachmeßsystem vereint sind. Die Kompaktheit wird im wesentlichen dadurch erzielt, daß die Verbindungsleitungen zwischen den einzelnen Meßkammern auf dem kürzesten Weg verlaufen. Bei Ausfall einer Meßelektrode wird die Messung unterbrochen. Die Messung wird dann nach Austausch der schadhaften Meßelektrode fortgesetzt. Um einen häufigen Ausfall dieses Meßsystems zu verhindern, sind relativ kurze Wartungsperioden einzuhalten.

Die DE-AS 24 04 190 zeigt eine gattungsgemäße Vorrichtung zur Bestimmung der Konzentration von verschiedenen Ionen durch selektive Ionenelektroden. Diese Vorrichtung soll einen möglichst langen wartungsfreien Betrieb ermöglichen und die Möglichkeit der automatischen Beseitigung von Verunreinigungen auf der Sensorfläche mit einfachen Mitteln zulassen. Hierzu wird eine Reinigungseinrichtung in einem Gehäuse vorgesehen, die, nachdem eine Abnormalität eines Sensors erkannt worden ist, Luftblasen erzeugt und dadurch die Sensoroberfläche reinigt. Auch bei dieser Einrichtung ist ein weiteres Messen nach Ausfall eines Sensors nicht möglich.

Ausgehend von dem oben beschriebenen Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Ionenmeßeinrichtung zur Verwendung in Prozessen zu schaffen, die es gestattet, die Wartungsperiode der Ionenmeßelektrode zu vergrößern und die kurzfristig auch mit einer Abnormalität fertig wird, selbst wenn diese Abnormalität in der Elektrode entsteht und eine kostengünstige Ionenmeßeinrichtung zu schaffen.

Die Lösung der gestellten Aufgaben ist dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 zu entnehmen. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Die Ionenmeßeinrichtung nach der Erfindung zur Prozeßsteuerung ist gekennzeichnet durch

  • - Mittel zur Berechnung eines Mittelwertes von durch die Ionenmeßelektroden gelieferten Meßwerten für eine Ionenart der Probe und
  • - eine Alarmeinrichtung
    • - zur Ausgabe eines primären Wartungsalarms beim Auftreten einer Abnormalität in irgendeiner der Ionenmeßelektroden zu ihrem Ausschluß und
    • - zur Ausgabe eines sekundären Wartungsalarms, wenn nur noch zwei normal arbeitende Elektroden vorhanden sind,
    • - wobei die Messung mit Hilfe der verbleibenden Ionenmeßelektroden kontinuierlich fortgeführt wird.


Die Ionenmeßeinrichtung nach der Erfindung kann mit einer Ersatz-Ionenmeßelektrode ausgestattet sein, die zusätzlich zum oben beschriebenen Aufbau vorhanden ist, so daß diejenige Ionenmeßelektrode, die als abnormal beurteilt worden ist, auf die Ersatz-Ionenmeßelektrode umgeschaltet bzw. durch diese ersetzt werden kann, um die Messung mit Hilfe der Ersatz-Ionenmeßelektrode und den verbleibenden Ionenmeßelektroden kontinuierlich fortführen zu können.

Eine Ionenmeßeinrichtung nach der Erfindung zur Prozeßsteuerung kann bestehen aus

  • - zwei Sätzen von drei oder mehr Ionenmeßelektroden zur Messung nur einer Ionenart in nur einer Probe,
  • - einer Zweizustands-Umschalteinrichtung, die mit vorbestimmter Periode abwechselnd die zwei Sätze von Ionenmeßelektroden in einen Meßzustand, in welchem die Ionenmeßelektroden in Kontakt mit der Probe stehen, und in einen Wartezustand, in welchem die Ionenmeßelektroden nicht in Kontakt mit der Probe stehen, umschaltet,
  • - Mitteln zum Berechnen eines Mittelwerts aus denjenigen Meßwerten, die von den Ionenmeßelektroden geliefert werden, die sich im Meßzustand befinden,
  • - einen Anzeigeteil zum Anzeigen des errechneten Ergebnisses,
  • - Mittel zum Beurteilen der Existenz einer Abnormalität in den Ionenmeßelektroden, die den Meßzustand einnehmen, und
  • - eine Alarmeinrichtung zur Ausgabe eines primären/sekundären Wartungsalarms beim Auftreten einer Abnormalität in irgendeiner der Ionenmeßelektroden, so daß diejenige Ionenmeßelektrode, die als abnormal eingestuft worden ist, ausgeschlossen und die Messung mit Hilfe der verbleibenden Ionenmeßelektroden kontinuierlich fortgeführt werden kann.


Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die Ionenmeßelektroden stabförmige Verbundelektroden, die integral eine ionenselektive Elektrode und eine Referenzelektrode enthalten.

Die Ionenmeßelektroden können auch schichtartige Verbundelektroden sein, die integral eine ionenselektive Elektrode und eine Referenzelektrode enthalten.

Treten bei der Ionenmeßeinrichtung zur Prozeßsteuerung mit dem oben beschriebenen Aufbau keine Abnormalitäten in den Ionenmeßelektroden auf, so wird ein Mittelwert der gemessenen Werte, die mit Hilfe der jeweiligen Elektroden erhalten worden sind, errechnet bzw. angezeigt. Die Prozeßsteuerung erfolgt dann auf der Basis des angezeigten Mittelwerts.

Tritt dagegen eine Abnormalität in irgendeiner der Ionenmeßelektroden auf, so wird ein primärer Wartungsalarm ausgegeben. Diejenige Elektrode, die als abnormal bzw. nicht mehr brauchbar eingestuft worden ist, wird ausgeschlossen bzw. abgeschaltet. Die weitere Messung erfolgt dann mit Hilfe der verbleibenden und normal arbeitenden Elektroden oder mit Hilfe solcher Elektroden und einer Ersatzelektrode. Verbleiben nur noch zwei Elektroden wird ein sekundärer Wartungsalarm ausgegeben, der anzeigt, daß eine Wartung demnächst erfolgen soll.

Wird ein Wartungsalarm ausgegeben, tritt also eine Abnormalität in einer der Elektroden auf, so braucht die Prozeßsteuerung nicht unterbrochen zu werden. Die Wartung der Elektroden kann daher in längeren Abständen erfolgen.

Da der Wartungsalarm erst zu einem Zeitpunkt ausgegeben wird, zu dem eine Abnormalität in den Elektroden tatsächlich aufgetreten ist, ist es nicht erforderlich, die Wartungsperiode so festzulegen, daß eine Wartung erfolgt, bevor eine Abnormalität in den Elektroden auftritt. Hierdurch läßt sich die Wartungsperiode ebenfalls verlängern.

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockdiagramm einer pH-Meßeinrichtung zur Verwendung in Prozessen gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 2 ein Flußdiagramm zur Erläuterung der Betriebsweise der pH-Meßeinrichtung nach Fig. 1,

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht von wesentlichen Teilen eines anderen Ausführungsbeispiels nach der Erfindung,

Fig. 4 einen Teilschnitt durch die wesentlichen Teile nach Fig. 3,

Fig. 5 ein Blockdiagramm einer pH-Meßeinrichtung zur Verwendung in Prozessen in Übereinstimmung mit einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 6 ein Flußdiagramm zur Erläuterung der Betriebsweise der in Fig. 5 gezeigten Einrichtung,

Fig. 7 ein Blockdiagramm einer pH-Meßeinrichtung zur Verwendung in Prozessen in Übereinstimmung mit einem anderen bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 8 ein Blockdiagramm einer pH-Meßeinrichtung zur Verwendung in Prozessen in Übereinstimmung mit einem noch weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,

Fig. 9 eine perspektivische Darstellung zur Erläuterung wesentlicher Teile der Einrichtung nach Fig. 8,

Fig. 10 eine longitudinale Schnittansicht zur Darstellung der wesentlichen Teile der Einrichtung nach Fig. 8,

Fig. 11 eine perspektivische Ansicht einer pH-Meßeinrichtung zur Verwendung in Prozessen in Übereinstimmung mit einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 12 eine perspektivische Ansicht zur Erläuterung wesentlicher Teile der Einrichtung nach Fig. 11 und

Fig. 13 ein Blockdiagramm einer pH-Meßeinrichtung zur Verwendung in Prozessen in Übereinstimmung mit dem zuletzt genannten Ausführungsbeispiel.

Die bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben.

Die Fig. 1 zeigt eine pH-Meßeinrichtung zur Verwendung in Prozessen, während die Fig. 2 ein Flußdiagramm zur Erläuterung ihrer Betriebsweise darstellt. Bezogen auf die Fig. 1 und 2 sind mit dem Bezugszeichen 1 eine Probe, mit dem Bezugszeichen 2 ein Tauchelektrodenhalter (Immersionselektrodenhalter) und mit den Bezugszeichen 3a, 3b, 3c, 3d drei oder mehrere (im vorliegenden Ausführungsbeispiel vier) pH- Meßelektroden bezeichnet. Die Elektroden 3a, 3b, 3c, 3d werden durch den Elektrodenhalter 2 so gehalten, daß sie separat montiert und abgenommen werden können. Sie alle dienen zur Messung des pH-Werts ein und derselben Probe 1. Bezugszeichen 4 kennzeichnet eine Umschalteinrichtung zur wahlweisen Entnahme von Meßsignalen, die von den jeweiligen Elektroden 3a, 3b, 3c, 3d geliefert werden, wobei die Umschalteinrichtung 4 die ausgewählten Meßsignale zu einem Rechnerteil 5 liefert. Eine Mittelwert-Berechnungseinrichtung enthält die Umschalteinrichtung 4 und den Rechnerteil 5. Dabei werden die durch die jeweiligen Elektroden 3a, 3b, 3c, 3d gemessenen Signale der Reihe nach über die Umschalteinrichtung 4 zum Rechnerteil 5 geleitet, in welchem der Mittelwert der durch die jeweiligen Elektroden 3a, 3b, 3c, 3d gemessenen Werte berechnet wird. Ein Signal in Übereinstimmung mit diesem Mittelwert wird von einer Anzeigeeinrichtung 6 ausgegeben, wobei eine bestimmte Prozeßsteuerung auf der Grundlage dieses ausgegebenen Signals erfolgt (beispielsweise eine automatische Einstellung des pH- Werts in einem Metallisierungsbad und dergleichen). Der Rechnerteil 5 enthält Mittel zum Beurteilen der Existenz einer Abnormalität in den Elektroden 3a, 3b, 3c, 3d, wobei diese Abnormalität auf der Grundlage der durch die jeweiligen Elektroden 3a, 3b, 3c, 3d gemessenen Signale erfaßt wird. Tritt eine Abnormalität in irgendeiner der Elektroden 3a, 3b, 3c, 3d auf, so wird diejenige Elektrode, die als unnormal beurteilt wird, ausgeschlossen, was bedeutet, daß ihr gemessenes Signal nicht verwendet wird. Die Messung des pH-Werts dieser Probe 1 wird dann mit den verbleibenden Elektroden fortgeführt. Das Bezugszeichen 7 kennzeichnet einen Alarmteil, der eine Lampe oder dergleichen enthält. Tritt eine Abnormalität in einer der Elektroden 3a, 3b, 3c, 3d auf, so wird ein primärer Wartungsalarm ausgegeben, also ein Frühwarnalarm, der darüber Auskunft gibt, daß der Wartungszeitpunkt bald erreicht ist, wobei zu diesem Zweck eine gelbe Lampe eingeschaltet wird. Tritt dagegen eine Abnormalität in zwei Elektroden auf, arbeiten also nur noch die verbleibenden zwei Elektroden normal, so erfolgt ein sekundärer Wartungsalarm, der beispielsweise durch Einschalten einer roten Lampe ausgegeben wird.

Im folgenden wird der Betrieb der oben beschriebenen Einrichtung unter Bezugnahme auf die Fig. 2 näher beschrieben.

Sobald die Einrichtung installiert wird, werden zunächst der Nullpunkt und die Empfindlichkeit kalibriert, und zwar durch Verwendung zweier Arten von Standardlösungen vor der Messung. Die erste Standardlösung weist einen pH-Wert von 7 auf, während die zweite Standardlösung einen pH-Wert aufweist, der nahe dem pH-Wert der Probe 1 ist. Die bei dieser Kalibrierung ermittelten Eigenschaften der jeweiligen Elektroden 3a, 3b, 3c, 3d werden in einem Speicher des Rechnerteils 5 gespeichert und als Daten zur Beurteilung der nützlichen Lebensdauer der jeweiligen Elektroden bei der später durchzuführenden Wartung verwendet. Zu den zuvor genannten Eigenschaften gehören ein unsymmetrisches elektrisches Potential (eine elektromotorische Kraft bei einem pH-Wert von 7), eine Empfindlichkeit und eine Ansprechzeit (also eine Zeitspanne von einem Zeitpunkt, an dem die erste Standardlösung auf die zweite Standardlösung gewechselt wird, bis zu einem Zeitpunkt, zu dem sich der Ausgang stabilisiert hat).

Nach Beendigung der Kalibrierung werden alle Elektroden 3a, 3b, 3c, 3d in die Probe 1 eingetaucht, so daß die Messung beginnen kann.

Die durch die vier Elektroden 3a, 3b, 3c, 3d gemessenen Signale (Spannungen in mV-Einheiten) werden in den Rechnerteil 5 eingelesen, wenn sie der Reihe nach durch die Umschalteinrichtung 4 hindurchlaufen (Schritt S1).

Im Rechnerteil 5 wird der Mittelwert (pHm) der durch die vier Elektroden 3a, 3b, 3c, 3d gemessenen Werte berechnet (Schritt S2).

Sodann wird überprüft, ob die Elektroden 3a, 3b, 3c, 3d eine Abnormalität aufweisen (Schritt S3). Diese Überprüfung wird nachfolgend näher beschrieben.

Zunächst wird eine Potentialdifferenz Δ pHx der jeweiligen Elektroden 3a, 3b, 3c, 3d relativ zu dem im Schritt S2 berechneten Mittelwert (pHm) berechnet, die sich zu Δ pHx = pHm - pHx ergibt. Die Größe Δ pHx ist der gemeinsame Name jeweils für die Potentialdifferenz Δ pHa der Elektrode 3a, für die Potentialdifferenz Δ pHb der Elektrode 3b, für die Potentialdifferenz Δ pHc der Elektrode 3c und für die Potentialdifferenz Δ pHd der Elektrode 3d. Liegt die Potentialdifferenz Δ pHx innerhalb eines erlaubten Bereichs, so wird die Elektrode als normal beurteilt, während die Elektrode als unnormal beurteilt wird, wenn diese Potentialdifferenz den erlaubten Bereich überschreitet.

Für den Fall, daß alle Elektroden 3a, 3b, 3c, 3d als normal beurteilt werden, wird der im Schritt S2 erhaltene Mittelwert (pHm) in eine pH-Einheit umgewandelt und zum Anzeigeteil 6 übertragen. Die Prozeßsteuerung erfolgt auf der Grundlage des vom Anzeigeteil 6 ausgegebenen Signals.

Wenn irgendeine der Elektroden 3a, 3b, 3c, 3d als unnormal eingestuft wird, so wird ein primärer Wartungsalarm ausgegeben, und zwar über den Alarmteil 7. Gleichzeitig wird diejenige Elektrode, die als unnormal beurteilt worden ist, ausgeschlossen bzw. stillgelegt (ihr Meßsignal wird abgeschnitten). Dies erfolgt im Schritt S4.

Sodann wird beurteilt, ob noch zwei Elektroden verblieben sind oder nicht (Schritt S5). Sind noch drei oder mehrere Elektroden vorhanden, so wird das Verfahren mit Schritt S1 fortgesetzt. Die Messung mit Hilfe der drei oder mehreren Elektroden wird weiterhin in den Schritten S2, S3 und S4 durchgeführt, wobei die Prozeßsteuerung kontinuierlich auf der Grundlage des Signals des Mittelwerts (pHm) erfolgt, das vom Anzeigeteil 6 ausgegeben wird.

Für den Fall, daß nur noch zwei Elektroden verbleiben, wird ein sekundärer Wartungsalarm ausgegeben, und zwar vom Alarmteil 7 im Schritt S6. Sodann wird der Mittelwert der durch die beiden Elektroden gemessenen Werte im Schritt S7 berechnet. Anschließend wird dieser Mittelwert in eine pH- Einheit umgewandelt und zum Anzeigeteil 6 übertragen. Die Prozeßsteuerung wird kontinuierlich weitergeführt, und zwar auf der Grundlage des Signals, das vom Anzeigeteil 6 ausgegeben wird.

Nachdem der sekundäre Wartungsalarm ausgegeben worden ist, muß sich das Wartungspersonal zum Meßstandort begeben und die Wartung durchführen. Hierbei wird diejenige Elektrode, die als unnormal beurteilt und ausgeschlossen worden ist, entweder ausgetauscht oder repariert. Während dieser Zeit erfolgt jedoch weiterhin die Messung mit Hilfe der zwei verbleibenden Elektroden. In einem solchen Fall läßt sich bestimmen, ob die Elektrode ausgetauscht werden soll oder nicht, und zwar durch die Kalibrierung mit Hilfe der ersten und der zweiten Standardlösung zwecks Messung der Eigenschaften der Elektrode, die als unnormal beurteilt und ausgeschlossen worden ist (unsymmetrisches elektrisches Potential, Empfindlichkeit, Ansprechgeschwindigkeit). Diese Größen werden mit den anfänglichen Werten (also mit den oben beschriebenen Daten zur Beurteilung der nützlichen Lebensdauer) verglichen, um zu ermitteln, in welchem Umfang diese Eigenschaften von den anfänglichen Werten abweichen (es wird also geprüft, ob diese Eigenschaften die zuvor eingestellten Kontrollwerte erreichen oder nicht).

Ferner kann, obwohl eine stabartige Verbundelektrode integral eine als ionenselektive Elektrode arbeitende Glaselektrode und eine Referenzelektrode enthält, die jeweils als Elektrode 3a, 3b, 3c, 3d verwendet wird, auch eine ionenselektive Elektrode verwendet werden, die von der Referenzelektrode getrennt ist (für den Fall, daß die Temperatur der Probe nicht konstant ist, kann je nach den Umständen auch eine Temperaturkompensationselektrode integriert sein). Werden die ionenselektive Elektrode und die Referenzelektrode getrennt voneinander verwendet, so können die Elektroden 3a, 3b, 3c, 3d durch drei oder mehr (vier im vorliegenden Ausführungsbeispiel) Glaselektroden 3&min; und eine Referenzelektrode 3&min;&min; gebildet werden. Die eine Referenzelektrode 3&min;&min; wird dann gemeinsam für die jeweiligen Glaselektroden 3&min; verwendet, wie die Fig. 3 und 4 zeigen. Mit einem derartigen Aufbau lassen sich nicht nur die Kosten für die Elektroden verringern, sondern es kann auch ein elektrisches Standardpotential fixiert werden, und zwar infolge der gemeinsamen Verwendung der Referenzelektrode 3&min;&min;, so daß eine erhöhte Meßgenauigkeit erhalten wird. In den Fig. 3 und 4 bezeichnen die Bezugsziffer 2a einen Haltekörper, die Bezugsziffer 2b eine Schraubkappe, die Bezugsziffer 2c einen Referenzelektrodenhalter innerhalb des Haltekörpers 2a und die Bezugsziffer 2d eine aus Gummi oder dergleichen bestehende Packung. Ein Elektrodenhalter 2 besteht aus den Elementen 2a, 2b, 2c und 2d.

Die Fig. 5 zeigt ein Blockdiagramm einer pH-Meßeinrichtung zur Verwendung in Prozessen in Übereinstimmung mit einem anderen bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Bei dieser pH-Meßeinrichtung zur Verwendung in Prozessen sind drei oder mehrere (drei im bevorzugten Ausführungsbeispiel) pH-Meßelektroden 3a, 3b, 3c vorhanden, die denselben Aufbau aufweisen. Ferner ist an einem Elektrodenhalter 2 eine Ersatzelektrode 3d montiert, während eine Hubeinrichtung 8 vorhanden ist, mit deren Hilfe sich die Ersatzelektrode 3d aus einer Position oberhalb einer Probe 1 in eine Position bringen läßt, in der die Ersatzelektrode 3d in die Probe 1 eingetaucht ist. Die Prozeßsteuerung erfolgt auf der Grundlage eines Mittelwerts der durch die Elektroden 3a, 3b, 3c gemessenen Werte. Tritt in einer dieser drei Elektroden 3a, 3b, 3c eine Abnormalität auf, so gibt eine Alarmeinrichtung 6 einen primären Wartungsalarm aus. Gleichzeitig wird diejenige Elektrode, die als unnormal beurteilt worden ist, automatisch auf die Ersatzelektrode 3d umgeschaltet, so daß die Messung fortgesetzt werden kann, und zwar mit Hilfe der Ersatzelektrode 3d und den verbleibenden zwei Elektroden. Tritt darüber hinaus in irgendeiner der jetzt verwendeten drei Elektroden (eine Ersatzelektrode, zwei verbleibende Elektroden), die bei der Messung unter den oben beschriebenen Umständen verwendet werden, eine Abnormalität auf, so gibt die Alarmeinrichtung 6 einen zweiten Wartungsalarm aus. Eine Umschalteinrichtung 4 dient zur wahlweisen Weiterleitung der mit Hilfe der Elektroden 3a, 3b, 3c, 3d gemessenen Signale zu einem Rechnerteil 5, während eine mit ihm verbundene Steuereinrichtung 9 zum Anheben und Absenken der Hubeinrichtung 8 dient. Die anderen Elemente entsprechen den im vorhergehenden Ausführungsbeispiel beschriebenen Elementen und werden nicht noch einmal beschrieben.

Im folgenden wird unter Bezugnahme auf die Fig. 6 der Betrieb des obigen Ausführungsbeispiels im einzelnen erläutert. Die Messung, Mittelwertberechnung und Einstufung der Elektroden erfolgt wie bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2.

Wird irgendeine Elektrode als unnormal eingestuft, so gibt eine Alarmeinrichtung 7 einen primären Wartungsalarm aus. Gleichzeitig wird diejenige Elektrode, die als unnormal eingestuft worden ist, durch die Ersatzelektrode 3d ersetzt, und zwar im Schritt S3. Das bedeutet, daß das Meßsignal von der Elektrode, die als unnormal beurteilt worden ist, abgeschnitten bzw. blockiert wird. Gleichzeitig wird die Hubeinrichtung 8 betätigt, um die Ersatzelektrode 3d in eine Position zu bringen, in der sie in die Probe 1 eintaucht.

Sodann werden die Meßsignale der zwei verbleibenden Elektroden und der Ersatzelektrode 3d in den Rechnerteil 5 eingelesen, und zwar der Reihe nach durch die Umschalteinrichtung 4 hindurch (Schritt S4).

Im Rechnerteil 5 erfolgt ein Vergleich dieser drei Elektroden (zwei verbleibende Elektroden, einer Ersatzelektrode 3d), um beurteilen zu können, ob eine Abnormalität vorliegt (Schritt S5).

Für den Fall, daß alle Elektroden als normal eingestuft werden, gelangt das Verfahren anschließend zum Schritt S6. Wird jedoch irgendeine der Elektroden als unnormal eingestuft, so emittiert die Alarmeinrichtung 7 einen sekundären Wartungsalarm im Schritt S7, so daß diejenige Elektrode ausgeschlossen wird, die als unnormal eingestuft worden ist (ihr Meßsignal wird abgeschnitten bzw. blockiert). Dies erfolgt im Schritt S8. Sodann wird ein Mittelwert aus den gemessenen Werten der zwei verbleibenden Elektroden berechnet (Schritt S9). Auf der Grundlage dieses Mittelwerts erfolgt die weitere Prozeßsteuerung.

Bei Ausgabe des sekundären Wartungsalarms muß sich das Wartungspersonal zum Meßstandort zwecks Wartung der Anlage begeben. Dabei wird die Elektrode, die als unnormal beurteilt und ausgeschlossen worden ist, entweder ausgetauscht oder in anderer Weise repariert. Während der ganzen Zeit erfolgt eine kontinuierliche Messung mit Hilfe der zwei verbleibenden Elektroden.

In Übereinstimmung mit dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird die Ersatzelektrode 3d so gehalten, daß sie nicht in Kontakt mit der Probe 1 kommt, wenn eine normale Messung mit Hilfe der Elektroden 3a, 3b, 3c durchgeführt wird. Dagegen wird die Ersatzelektrode 3d in die Probe 1 eingetaucht, wenn sie tatsächlich benötigt wird, so daß der Vorteil erhalten wird, daß die Ersatzelektrode 3d nicht durch Hindernisse oder Verunreinigungen usw. in der Probe 1 beschädigt werden kann.

Für den Fall, daß vier oder mehr Elektroden verwendet werden, die keine Ersatzelektroden 3d sind, kommt ein zusätzliches Steuerprogramm zum Einsatz, mit dessen Hilfe diejenigen Elektroden, die als unnormal beurteilt worden sind, Elektrode für Elektrode ausgeschlossen werden, bis drei Elektroden übrig bleiben. Obwohl für jeweils eine der Elektroden 3a, 3b, 3c, 3d eine stabartige Verbundelektrode mit integrierter Glaselektrode und Referenzelektrode verwendet werden kann, lassen sich nach dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel die Glaselektrode und die Referenzelektrode auch voneinander trennen. Ähnlich wie bei dem unter den Fig. 3 und 4 dargestellten Ausführungsbeispiel kann eine Referenzelektrode gemeinsam für die jeweiligen Glaselektroden zum Einsatz kommen. Darüber hinaus läßt sich auch eine Einrichtung vom Durchflußtyp verwenden, wie die Fig. 7 zeigt. Das bedeutet, daß jeweilige Elektroden 3a, 3b, 3c, 3d separat in entsprechenden Elektrodenkammern 10a, 10b, 10c, 10d installiert sind. Elektromagnetische Ventile V befinden sich in Proben-Entnahmeleitungen, die mit den jeweiligen Elektrodenkammern 10a, 10b, 10c, 10d kommunizieren. Wird eine der Elektroden als unnormal beurteilt, so wird das elektromagnetische Ventil V derjenigen Elektrodenkammer, die die entsprechende Elektrode enthält, durch ein Signal von einer Steuereinrichtung 9 geschlossen. Gleichzeitig wird das elektromagnetische Ventil V der Elektrodenkammer 10d geöffnet, in welchem sich die Ersatzelektrode 3d befindet, so daß diese benutzt werden kann.

Die Fig. 8 und 9 zeigen weitere bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung.

Eine Einrichtung nach diesem bevorzugten Ausführungsbeispiel enthält zwei Sätze von drei oder mehreren pH-Meßelektroden 3a, 3b, 3c, 3a&min;, 3b&min;, 3c&min; mit jeweils demselben Aufbau, Mittel zur abwechselnden Umschaltung dieser zwei Sätze von Elektroden (3a, 3b, 3c und 3a&min;, 3b&min;, 3c&min;) in einen Meßzustand, in welchem sie sich in Kontakt mit einer Probe 1 befinden, und in einen Wartezustand, in welchem sie sich nicht mit der Probe 1 in Kontakt befinden, wobei jeder Zustand über eine vorbestimmte Zeit eingenommen wird, Mittel zur Berechnung eines Mittelwerts anhand der von den Elektroden (3a, 3b, 3c oder 3a&min;, 3b&min;, 3c&min;) gelieferten Meßwerte, die während des Meßzustands existieren, einen Anzeigeteil 6 zum Anzeigen des berechneten Ergebnisses, Mittel zum Entscheiden, ob eine Unnormalität in den Elektroden (3a, 3b, 3c oder 3a&min;, 3b&min;, 3c&min;) aufgetreten ist und eine Alarmeinrichtung 7 zur Ausgabe eines Wartungsalarms, wenn in irgendeiner der Elektroden eine Abnormalität festgestellt worden ist. Diejenige Elektrode, die als unnormal eingestuft worden ist, wird ausgeschlossen, während die Messung mit Hilfe der verbleibenden Elektroden fortgeführt wird. Obwohl viele verschiedene mechanische Einrichtungen zur Realisierung der Zweizustands-Umschalteinrichtung denkbar sind, wird bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel gemäß den Fig. 9 und 10 ein Endlosband 13 verwendet, das zwei radartige Elemente 12, 12 umschlingt, die drehbar auf horizontalen Achsen 11 oben und unten in einem Elektrodenhalter 2 angeordnet sind. An dem Endlosband 13 sind zwei Sätze von Elektrodengruppen befestigt, und zwar an symmetrischen Positionen des Endlosbandes. Ein Motor 14, dessen Drehrichtung umkehrbar ist, wird auf der Grundlage eines Signals von einer Steuerung 9 angetrieben, so daß sich die oben beschriebene Zweizustands-Umschaltung durchführen läßt. Weitere Konstruktionsmerkmale stimmen mit denjenigen der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele überein.

Der Betrieb der obenbeschriebenen pH-Meßeinrichtung zur Verwendung in Prozessen ist im wesentlichen derselbe, der bereits unter Bezugnahme auf die Fig. 2 beschrieben worden ist, mit Ausnahme der Tatsache, daß im vorliegenden Fall zwei Sätze von Elektrodengruppen automatisch umgeschaltet werden, und zwar innerhalb einer vorbestimmten Periode von einem Meßzustand in einen Wartezustand, und umgekehrt, so daß eine nochmalige Erläuterung dieser Arbeitsweise entfallen kann.

In Übereinstimmung mit dem vorliegenden Ausführungsbeispiel werden zwei Sätze von Elektrodengruppen abwechselnd verwendet, so daß die Gesamtsumme der tatsächlichen Betriebszeit der jeweiligen Elektrodengruppen über die Betriebszeit der Einrichtung gesehen auf die Hälfte reduziert ist. Hierdurch läßt sich die Wartungsperiode verlängern.

Die Elektroden 3a, 3b, 3c, 3a&min;, 3b&min;, 3c&min; können Verbundelektroden sein. Es können aber auch Glaselektroden und Referenzelektroden separat verwendet werden. Insbesondere im letzten Fall bestehen die oben beschriebenen zwei Sätze von Elektrodengruppen (3a, 3b, 3c) und (3a&min;, 3b&min;, 3c&min;) aus zwei Sätzen von Glaselektrodengruppen 3&min; und einer Referenzelektrode 3&min;&min;, so daß gemeinsam nur eine Referenzelektrode 3&min;&min; als Referenzelektrode für zwei Sätze von Gruppen von Glaselektroden 3&min; verwendet wird. Hierdurch lassen sich die Kosten für die Elektroden reduzieren. Darüber hinaus läßt sich ein elektrisches Standardpotential für die zwei Sätze von Elektrodengruppen fixieren, so daß sich auch die Genauigkeit bei der Messung erhöhen läßt.

Die Fig. 11 bis 14 zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel nach der Erfindung. Dieses Ausführungsbeispiel zeichnet sich dadurch aus, daß eine Zweizustands-Umschalteinrichtung vorhanden ist, die mit vorbestimmter Periode abwechselnd zwei Sätze von drei oder mehr schichtartigen Verbundelektroden A, A&min; zur pH-Messung, die denselben Aufbau aufweisen, in einen Meßzustand, in welchem die Elektroden in Kontakt mit einer Probe stehen, und in einen Wartezustand, in welchem die Elektroden nicht in Kontakt mit der Probe stehen, umschaltet. Jeweils ein Satz von Meßelektroden steht also mit der Probe in Kontakt, während der andere Satz nicht in Kontakt mit der Probe steht, und umgekehrt. Ferner sind Mittel zum Berechnen eines Mittelwerts aus den gemessenen Werten vorhanden, die mit Hilfe der schichtartigen Verbundelektroden A oder A&min; erhalten werden, die sich im Meßzustand befinden. Ein Anzeigeteil 6 dient zum Anzeigen des errechneten Ergebnisses bzw. Mittelwerts. Ferner dienen Mittel zum Beurteilen einer Existenz einer Abnormalität in den schichtartigen Verbundelektroden A oder A&min;, die sich im Meßzustand befinden. Mit Hilfe einer Alarmeinrichtung 7 erfolgt die Ausgabe eines Wartungsalarms, wenn eine Abnormalität in irgendeiner der schichtartigen Verbundelektroden A, A&min; festgestellt wird. Diejenige schichtartige Verbundelektrode A, A&min;, die als abnormal bzw. nicht mehr brauchbar eingestuft worden ist, wird von der weiteren Messung ausgeschlossen bzw. abgeschaltet. Die Messung wird dann mit Hilfe der verbleibenden schichtartigen Verbundelektroden fortgeführt.

Der Aufbau dieser pH-Meßeinrichtung zur Verwendung in Prozessen wird nachfolgend im Detail beschrieben.

In einer oberen Fläche 16 eines Gerätegehäuses 15 befinden sich eine rechte geneigte Oberfläche 18 und eine linke geneigte Oberfläche 18, wobei diese Oberflächen 18 jeweils eine Furche 17 aufweisen. Die Oberflächen 18 und die Furchen 17 sind etwa um 15 bis 25° geneigt. Drei oder mehrere (im bevorzugten Ausführungsbeispiel drei) konkave Bereiche 19 befinden sich entlang der Furche 17 in den jeweils geneigten Oberflächen 18. Jeweilige schichtartige Verbundelektroden A, A&min; sind herausnehmbar in die konkaven Bereiche 19 eingesetzt, so daß ein konkaver Probenempfangsbereich (a) an einer oberen Fläche der jeweiligen schichtartigen Verbundelektroden A, A&min; erhalten wird. Dieser konkave Probenempfangsbereich (a) kommuniziert mit der Furche 17. Eine elastische Packung 20 aus Gummi oder dergleichen dient zum Fixieren der schichtartigen Verbundelektroden A, A&min; sowie zur wasserfesten Abdichtung ihres Umfangsbereichs. Abnehmbare Abdeckungen 21, 21 können auf die geneigten Oberflächen 18, 18 aufgesteckt werden, um die jeweiligen Furchen 17 und die konkaven Probenempfangsbereiche (a) abzudecken. Am oberen Ende der jeweiligen Abdeckungen 21, 21 treten durch diese Röhren 22, 22 hindurch, so daß die kontinuierlich entnommene Probe 1 abwechselnd und Tropfen für Tropfen in einer vorbestimmten Periode aus den Röhren 22, 22 austreten kann. Sie fließt dann abwechselnd durch beide Furchen 17, 17, und zwar mit einer festgesetzten Periode (diese Periode wird auf ein Zeitintervall eingestellt, das zur Kalibrierung erforderlich ist, wie noch beschrieben wird, oder auf ein längeres Zeitintervall). Bezugszeichen 23 markiert eine Entnahmepumpe, während elektromagnetische Dreiwegeventile V1, V2 zur Umschaltung der Flußrichtungen einmal zum rechten Furche 17 und einmal zur linken Furche 17 dienen. Diese Elemente bilden die Zweizustands-Umschalteinrichtung. Eine Röhre 24 dient zur Entnahme der Probe 1, während das Bezugszeichen 25 einen Tank für eine erste Standardlösung markiert. Dagegen befindet sich in einem Tank 26 eine zweite Standardlösung. Eine Pumpe 27 dient zur Zuführung der Standardlösungen, während ein Signalentnahmekabel 28 zur Prozeßsteuerung verwendet wird. Mit 7a, 7a sind Lampen bezeichnet, die eine Alarmeinrichtung 7 bilden. Austausch-Anzeigelampen 7a&min;, 7a&min; sind jeweils für die entsprechenden Elektroden vorgesehen, wobei diese Lampen eingeschaltet werden, wenn ein Änderungsgrad (Verschlechterung) der Eigenschaften der jeweiligen Elektroden, die bei der Kalibrierung gemessen worden sind, einen zuvor eingestellten Steuerwert überschreitet. Ein manuelles Dreiwegeventil V3 dient zur Umschaltung von der ersten Standardlösung auf die zweite Standardlösung, und umgekehrt, wobei dem Dreiwegeventil V3 ein Betätigungsteil 29 zugeordnet ist.

Die schichtartigen Verbundelektroden A, A&min; weisen den in Fig. 12 gezeigten Aufbau auf. Sie enthalten einen quadratischen Teil mit reduzierter Dicke und einen Endplattenteil, der von einer Seite des quadratischen Teils hervorsteht.

Weiterhin sind innere Elektroden 33A, 33B mit Leitungsteilen 32A, 32B und ein gelimprägniertes, hydrophiles, hochmolekulares und poröses Element 40 vorhanden.

Der Betrieb der oben beschriebenen pH-Meßeinrichtung zur Verwendung in Prozessen ist im wesentlichen derselbe wie der unter Fig. 2 beschriebene, mit Ausnahme der Tatsache, daß zwei Sätze von Gruppen von schichtartigen Verbundelektroden A, A&min; automatisch umgeschaltet werden, und zwar in einen Meßzustand (also in einen Zustand, bei dem die Probe durch die Furche 17 fließt) und in einen Wartezustand (also in einen Zustand, bei dem der Probenfluß durch die Furche 17 gestoppt wird).

In demjenigen Zustand, bei dem die Probe durch die Furche 17 in der rechten Seite hindurchfließt, erfolgt die Messung mit Hilfe der drei schichtartigen Verbundelektroden A, die in dieser Furche 17 angeordnet sind. Dabei wird ein Mittelwert der mit Hilfe der drei schichtartigen Verbundelektroden A gemessenen Werte berechnet. Ferner werden Potentialdifferenzen Δ pHx der jeweiligen schichtartigen Verbundelektroden A relativ zu dem genannten Mittelwert errechnet, so daß dann, wenn die genannten Potentialdifferenzen Δ pHx innerhalb eines erlaubten Bereichs liegen (z. B. im Bereich ± 0,1 pH entsprechend etwa ± 6 mV), diese schichtartigen Verbundelektroden als normal eingestuft werden. Überschreiten sie dagegen den erlaubten Bereich, so werden sie als unnormal bzw. nicht mehr brauchbar eingestuft.

Für den Fall, daß alle schichtartigen Verbundelektroden A als normal bzw. funktionstüchtig eingestuft worden sind, wird ein Mittelwert (pHm) dieser gemessenen Werte in eine pH-Einheit umgewandelt und zum Anzeigeteil 6 übertragen. Die Prozeßsteuerung erfolgt dann auf der Grundlage eines Signals, das vom Anzeigeteil 6 ausgegeben wird.

Wird irgendeine der schichtartigen Verbundelektroden A als unnormal bzw. nicht mehr funktionstüchtig eingestuft, so gibt die Alarmeinrichtung 7 einen Wartungsalarm aus. Gleichzeitig wird die schichtartige Verbundelektrode, die als unnormal eingestuft worden ist, ausgeschlossen, was bedeutet, daß das von ihr gelieferte Meßsignal abgeschnitten bzw. nicht mehr verwendet wird. Die Messung wird mit Hilfe der zwei verbleibenden schichtartigen Verbundelektroden A fortgesetzt, wobei ein entsprechender Mittelwert berechnet wird. Die Prozeßsteuerung erfolgt dann weiterhin auf der Grundlage dieses berechneten Mittelwerts.

Wird ein Wartungsalarm ausgegeben, so muß sich das Wartungspersonal zum Meßstandort begeben und eine Wartung durchführen, beispielsweise die als unnormal eingestufte, schichtartige Verbundelektrode auswechseln. Bei diesem Vorgang wird die Messung mit Hilfe der zwei verbleibenden schichtartigen Verbundelektroden A kontinuierlich fortgesetzt.

Obwohl die Messung mit Hilfe von drei schichtartigen Verbundelektroden ausgeführt wird, um einen Alarm auszugeben, wenn eine Abnormalität in einer der schichtartigen Verbundelektroden auftritt, wie dies beim bevorzugten Ausführungsbeispiel in der Zeichnung dargestellt ist, kann zusätzlich in einem Fall, bei dem die Messung mit Hilfe von vier oder mehr schichtartigen Verbundelektroden in derselben Weise wie beim bevorzugten Ausführungsbeispiel in Fig. 1 durchgeführt wird, der primäre Wartungsalarm zu einem Zeitpunkt ausgegeben werden, zu dem eine Abnormalität in irgendeiner der schichtartigen Verbundelektroden auftritt, so daß danach diejenige schichtartige Verbundelektrode, die als abnormal eingestuft worden ist, ausgeschlossen wird. Zu einem Zeitpunkt, zu dem nur noch zwei Elektroden verbleiben, wird der sekundäre Wartungsalarm ausgegeben, also kurz gesagt der Originalwartungsalarm.

Ferner wird diejenige Gruppe von schichtartigen Verbundelektroden, die den Wartezustand einnehmen, periodisch kalibriert. Die Eigenschaften (unsymmetrisches elektrisches Potential, Empfindlichkeit, Ansprechgeschwindigkeit) der jeweiligen Elektroden, die während der Kalibrierung gemessen worden sind, werden mit denjenigen Daten (unsymmetrisches elektrisches Potential, Empfindlichkeit, Ansprechgeschwindigkeit) verglichen, die zur Beurteilung einer hinreichenden bzw. vertretbaren Lebensdauer der jeweiligen schichtartigen Verbundelektroden verwendet worden sind und die bei der ersten Kalibrierung ermittelt wurden, nachdem die Einrichtung installiert worden ist, um zu entscheiden, ob die Elektroden ausgetauscht werden sollen oder nicht.

Wird eine vorbestimmte Anzahl erreicht, mit der die jeweiligen Gruppen von schichtartigen Verbundelektroden in den Wartezustand umgeschaltet worden sind, so werden die Pumpe 27 bewegt und das Dreiwegeventil V3 umgeschaltet, so daß die erste Standardlösung und die zweite Standardlösung in dieser Reihenfolge durch die Furche 17 auf der Seite derjenigen Elektrode hindurchfließen, die sich im Wartezustand befindet. Auf diese Weise läßt sich jede schichtartige Verbundelektrode bezüglich des Nullpunkts und der Empfindlichkeit kalibrieren. Bei dieser Kalibrierung werden die Elektrodeneigenschaften jeder schichtartigen Verbundelektrode, also das unsymmetrische elektrische Potential, die Empfindlichkeit und die Ansprechgeschwindigkeit, gemessen und mit den ursprünglichen Werten (Daten zur Beurteilung der Nutzlebensdauer) verglichen. Erreicht das Vergleichsergebnis (Grad der Änderung gegenüber dem Anfangswert) den zuvor eingestellten Kontrollwert, so leuchtet die dieser schichtartigen Verbundelektrode zugeordnete Austauschlampe 7a&min; auf.

Entsprechend dem vorliegenden Ausführungsbeispiel werden zwei Sätze von Gruppen von Elektroden in derselben Weise wie beim zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel in Fig. 8 verwendet, so daß sich die Gesamtsumme der Einsätze der jeweiligen Elektroden, die während der Betriebszeit der Einrichtung tatsächlich erfolgen, auf die Hälfte reduziert. Hierdurch läßt sich die Wartungsperiode verlängern. Zusätzlich wird der Vorteil erhalten, daß aufgrund der schichtartigen Verbundelektroden die Meßeinrichtung einen leichten und kompakten Aufbau bekommt.

Obwohl im Vorangegangenen eine pH-Meßeinrichtung beschrieben worden ist, läßt sich die Einrichtung nach der Erfindung auch als Ionenmeßeinrichtung zur Messung einer Konzentration anderer Ionen verwenden, z. B. zur Konzentrationsmessung von Na&spplus;- und K&spplus;-Ionen.

Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung werden nachfolgend im einzelnen beschrieben.

  • 1) Tritt eine Abnormalität in irgendeiner der Elektroden auf, so wird ein primärer/sekundärer Wartungsalarm ausgegeben. Diejenige Elektrode, die als abnormal bzw. unbrauchbar beurteilt bzw. eingestuft worden ist, wird ausgeschlossen bzw. abgeschaltet, wobei die Messung unter Verwendung der verbleibenden und normal arbeitenden Elektroden und der Ersatzelektroden kontinuierlich fortgeführt wird, auch wenn der Wartungsalarm ausgegeben worden ist. Tritt also eine Abnormalität in einer der verwendeten Elektroden auf, so wird der Steuerprozeß nicht unterbrochen. Im Ergebnis kann die Wartung der Elektrode durchgeführt werden, ohne daß dadurch ein Zeitverlust bei der Prozeßführung entsteht.
  • 2) Da der Wartungsalarm zu einem Zeitpunkt ausgegeben wird, zu dem die Abnormalität in der Elektrode tatsächlich auftritt, ist es nicht erforderlich, eine Wartungsperiode in der Weise festzulegen, daß eine Wartung vor dem Auftreten einer Abnormalität in der Elektrode zu erfolgen hat. Hierdurch läßt sich die Wartungsperiode verlängern.
  • 3) In Übereinstimmung mit der Erfindung gemäß Anspruch (2) wird die Ersatzelektrode in einem solchen Zustand gehalten, daß sie während der normalen Messung nicht in Kontakt mit der Probe steht. Sie gelangt erst dann in Kontakt mit der Probe, wenn sie tatsächlich benötigt wird, so daß eine Beschädigung der Ersatzelektrode durch Hindernisse, Verunreinigungen und dergleichen, die sich in der Probe befinden, verhindert wird. Hierdurch läßt sich die Wartungsperiode ebenfalls wirksam verlängern.
  • 4) Entsprechend der Erfindung gemäß Anspruch 3 werden zwei Sätze von Gruppen von Elektroden verwendet, so daß die Gesamtzahl der Einsätze der jeweiligen Elektroden während der Betriebsdauer der Einrichtung auf die Hälfte reduziert ist. Auch dies führt zu einer Verlängerung der Wartungsperiode.
  • 5) Gemäß Anspruch 5 der Erfindung werden schichtartige Verbundelektroden verwendet, so daß die Meßeinrichtung leicht und kompakt ausgebildet sein kann.
  • 6) Es lassen sich nicht nur die Kosten für die Elektrode reduzieren, sondern es kann auch ein elektrisches Standardpotential fixiert werden, und zwar durch gemeinsame Verwendung einer Referenzelektrode, was zu einer verbesserten Genauigkeit bei der Messung führt.


Anspruch[de]
  1. 1. Ionenmeßeinrichtung zur Prozeßsteuerung mit
    1. - drei oder mehr Ionenmeßelektroden (3a bis 3d) mit Referenzelektroden zur Messung in nur einer Probe (1),
    2. - einem Anzeigeteil (6) zum Anzeigen eines Ergebnisses und
    3. - Mitteln zum Beurteilen der Existenz einer Abnormalität in den Ionenmeßelektroden (3a bis 3d)
  2. gekennzeichnet durch
    1. - Mittel (5) zur Berechnung eines Mittelwertes von durch die Ionenmeßelektroden (3a bis 3d) gelieferten Meßwerten für eine Ionenart der Probe (1) und
    2. - eine Alarmeinrichtung (7)
      1. - zur Ausgabe eines primären Wartungsalarms beim Auftreten einer Abnormalität in irgendeiner der Ionenmeßelektroden (3a bis 3d) zu ihrem Ausschluß und
      2. - zur Ausgabe eines sekundären Wartungsalarms, wenn nur noch zwei normal arbeitende Elektroden vorhanden sind,
      3. - wobei die Messung mit Hilfe der verbleibenden Ionenmeßelektroden kontinuierlich fortgeführt wird.
  3. 2. Ionenmeßeinrichtung zur Prozeßsteuerung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch
    1. - eine Ersatz-Ionenmeßelektrode (3d), wobei die Alarmeinrichtung (7) zur Ausgabe des primären/sekundären Wartungsalarms beim Auftreten einer Abnormalität auf die Ersatz-Ionenmeßelektrode (3d) umgeschaltet und die Messung mit Hilfe der Ersatz-Ionenmeßelektrode (3d) und den verbleibenden Ionenmeßelektroden (3a bis 3c) kontinuierlich fortgeführt wird.
  4. 3. Ionenmeßeinrichtung zur Prozeßsteuerung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch
    1. - zwei Sätze von Gruppen von drei oder mehr Ionenmeßelektroden (3a, 3b, 3c; 3a&min;, 3b&min;, 3c&min;) zur Messung nur einer Ionenart in nur einer Probe (1) und
    2. - eine Zweizustands-Umschalteinrichtung (9, 4), die mit vorbestimmter Periode abwechselnd die zwei Sätze von Ionenmeßelektroden in einen Meßzustand, in welchem die Ionenmeßelektroden in Kontakt mit der Probe (1) stehen, und in einen Wartezustand, in welchem die Ionenmeßelektroden nicht in Kontakt mit der Probe (1) stehen, umschaltet, wobei die Meßwerte, die von den Ionenmeßelektroden geliefert werden, die sich im Meßzustand befinden, zum Berechnen eines Mittelwertes verwendet werden.
  5. 4. Ionenmeßeinrichtung zur Prozeßsteuerung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ionenmeßelektroden stabförmige Verbundelektroden sind, die integral ionenselektive Elektroden und eine gemeinsame Referenzelektrode enthalten.
  6. 5. Ionenmeßeinrichtung zur Prozeßsteuerung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ionenmeßelektroden schichtartige Verbundelektroden (A, A&min;) sind, die integral ionenselektive Elektroden und eine gemeinsame Referenzelektrode enthalten.






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