[0001] Bei der Oberflächenveredlung von Metallteilen durch Aufbringen von Metallüberzügen
wird mit säurehaltigen, insbesondere salzsäurehaitigen Beizbädern gearbeitet, mit
deren Hilfe die Oberflächen der zu verarbeitenden Teile zunächst gereinigt werden.
Während in der Galvanik, in welcher im allgemeinen Kleinteile bearbeitet werden, Abluftprobleme
wegen der geringen Größe der Säurebäder und der Teile nicht auftreten, liegen die
diesbezüglichen Probleme in der Feuerverzinkerei sehr schwierig. Sie resultieren daraus,
daß die bearbeiteten Teile zumeist sehr groß sind (z.B. Konstruktionen, Leitungsmasten
und dgl.), welche entsprechend große Bäder erforderlich machen und nach dem Herausnehmen
aus dea Säurebad einen erheblichen Anteil der anhaftenden Säure an die Umgebungsluft
abgeben. So kann es dazu kommen, daß in den Arbeitsräumen die Säurekonzentration in
der Luft unzulässig hohe Werte (mehr als 5 ppm bzw. 7 mg HCl/m
3 Luft) annimmt.
[0002] Es besteht daher der Wunsch nach einer automatisch arbeitenden Meßvorrichtung, welche
die Säurekonzentration von Luft zu messen in der Lage ist. Marktnachforschungen haben
ergeben, daß solche Meßvorrichtungen, die im erforderlichen ppm-Bereich oder ppb-Bereich
arbeiten, nicht verfügbar sind. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine solche
Meßvorrichtung anzugeben.
[0003] Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch angegebene Erfindung gelöst. Besonders
vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
[0004] Die Erfindung arbeitet mit einem geschlossenen Wasserkreislauf, in welchem das den
Meßelektroden zugeführte Wasser immer wieder entionisiert wird, so daß, abgesehen
von den von der gemessenen Luft hervorgerufenen Verdunstungsverlusten, kein Wasser
ersetzt werden muß. Wenn man die Meßvorrichtung mit Wechselstrom an den Meßelektroden
betreibt und auf diese Weise Nullpunktwanderungen, die durch Elektrolysewirkung bei
Gleichstrombetrieb hervorgerufen werden könnten, ausschaltet, kann die Vorrichtung
sehr langzeitig ohne jegliche Wartung arbeiten. Die Vorrichtung kann von ungelerntem
Personal verwendet werden. Es ist lediglich die Eichung der Anzeigeskala mit einem
Eichgas durch qualifiziertes Fachpersonal notwendig.
[0005] Die angegebene Elektrodenanordnung weist bei relativ kleinen gegenseitigen Abständen
der Elektroden eine relativ große Oberfläche auf, welche mit der zu untersuchenden
Luft in Berührung gebracht wird,und ist in der Lage, mit einem relativ kleinen Wasserdurchsatz
zu arbeiten. Es genügt, wenn das Wasser tropfenweise zugeführt wird. Die Tropfmenge
wird vorzugsweise mittels einer Kapillare konstant gehalten, welche unter einem konstanten
Flüssigkeitsdruck steht, welcher auf einfache Weise mit Hilfe eines Überlaufgefäßes
erzeugt wird. Aus der definierten, pro Zeiteinheit an den Elektroden vorbeigeleiteten
Luftmenge und der sich dadurch ergebenden Verdunstung und der definierten Ergänzung
durch nachtropfendes Wasser stellt sich je nach Sauregehalt der untersuchten Luft
ein bestimmter Leitwert zwischen den Elektroden ein, welcher meßtechnisch erfaßbar
ist. Eine Bereichsumschaltung der Meßvorrichtung kann zweckmäßigerweise an den.elektronischen
Meßkreis, mit welchem die Elektroden verbunden sind, erfolgen.
[0006] Die hohe Sensitivität der Meßvorrichtung ergibt sich zum einen aus der gewählten
Elektrodenanordnung, zum anderen aus der sehr geringen Wassermenge, die an ihr wirksam
ist (Bruchteile von ml).
[0007] Die Anordnung ist nicht selektiv auf Salzsäure empfindlich, sondern auf alle Verunreinigungen,
die in Wasser gelöst eine Leitfähigkeiterhöhung zwischen Elektroden bewirken. Die
Vorrichtung kann somit auch zur Kontrolle der Abgase von Feuerverzinkungsbädern oder
zur Steuerung der Entlüftung in Laboratorien und Betrieben anderer Art benutzt werden.
Bei unveränderter Elektrodenanordnung ist dazu lediglich eine entsprechende Anpassung
der Empfindlichkeit des elektronischen Meßkreises notwendig.
[0008] Die Erfindung soll nachfolgend unter Bezugnahme auf eine in der Zeichnung im Prinzip
dargestellte Ausführungsform erläutert werden.
[0009] Kernstück der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist eine abgeschlossene, im wesentlichen
rohrförmigc Kammer 1, vorzugsweise aus Glas, in welcher dicht nebeneinander zwei baumwollisolierte
Silberdrähte 2 etwa lotrecht,verlaufend angeordnet sind. Die isolierten Silberdrähte
2 sind gemeinsam mit einem Baumwollfaden umwickelt. Die Isolierung und der Umwicklungsfaden
bilden ein Kissen 3, welches mit Wasser tränkbar ist. Die Kammer ist oberhalb der
Silberdrähte 2 mit einem Wassereinlauf 4 und am unteren Ende mit einem Wasserauslaß
5 versehen. Weiterhin weist die Kammer 1 im unteren Bereich einen Lufteinlaß 6 und
im oberen Bereich einen Luftauslaß 7 auf. Lufteinlaß 6 und Luftauslaß 7 sind so angeordnet,
daß vom Einlaß 6 zum Auslaß 7 strömende Luft zwangsläufig an den Silberdrähten 2 entlangstreicht.
[0010] Oberhalb der Kammer 1 ist ein mit einem Oberlauf 8 versehenes Wassergefäß 9 angeordnet,
dessen unterer Auslaß 10 über eine Kapillare 11 mit dem Wassereinlaß 4 an der Kammer
1 verbunden ist. Der Wasserauslaß 5 der Kammer 1 ist mit einem Auffangbehälter 12
verbunden. Ober eine Bypassleitung 13 ist der Oberlauf 8 mit dem Auffangbehälter 12
verbunden. Eine Wasserpumpe 14 pumpt das im Behälter 12 aufgefangene Wasser durch
eine Leitung 15 in den Behälter 9 oberhalb der Kammer 1 zurück. In dieser Rückführleitung
15 ist ein Ionenaustauscher 16 vor oder hinter der Pumpe 14 angeordnet. An den Luftauslaß
7 ist eine Saugluftpumpe 17 angeschlossen, deren Ausgang 18 ins Freie führt. An den
Lufteinlaß 6 der Kammer 1 ist ein endseitig offenes Rohr 19 angeschlossen, durch welches
hindurch die zu prüfende Luft angesaugt wird.
[0011] Die beiden Silberdrähte 2 sind elektrisch mit einem elektronischen Wechselstrom-Meßkreis
20 verbunden, an welchen ein Meßinstrument 21 und gegebenenfalls eine Warneinrichtung
angeschlossen ist.
[0012] Im Betrieb stellt sich in dem Gefäß 9 ein von der Höhe h des Oberlaufs 8 bestimmter
Wasserspiegel ein, welcher einen entsprechenden Druck am Auslaß 10 des Gefäßes 9 zur
Folge hat, so daß durch die Kapillare 11 hindurch eine pro Zeiteinheit konstante wassermenge
gefördert wird, sofern von der Pumpe 14 der Wasserspiegel in dem Gefäß 9 aufrechterhalten
bleibt. Die Pumpe 14 fördert mehr Wasser, als durch die Kapillare 11 abtropfen kann,
das überschüssige Wasser fließt durch den Oberlauf 8 direkt in das Auffanggefäß 12
ab. Das aus dem Einlaß 4 in die Kammer tropfende Wasser tropft auf die Elektrodenanordnung
und wird von deren Baumwollkissen aufgenommen. Die Luftpumpe 17 fördert eine pro Zeiteinheit
konstante Luftmenge durch das Rohr 19 und die Kammer 1 hindurch. Es stellt sich zwischen
den Elektrouen 2 ein vom Säuregehalt der angesaugten Luft bestimmter leitwert ein,
der von dem elektronischen Meßkreis 20 ausgewertet und vom Meßinstrument 21 angezeigt
wird.
[0013] Wenn man die beiden Meßelektroden derart dicht nebeneinander anordnet, daß sich das
Wasser aufgrund von Kapillarwirkung zwischen ihnen hält, kann auf ein Kissen zwischen
den Elektroden auch verzichtet werden.
1. Vorrichtung zum Messen des Elektrolytgehaltes, insbesondere des Säuregehalts,z.B.
Salzsäuregehalts, von Luft, bestehend aus einer Leitfahigkeitsmeßstrecke aus zwei
isoliert voneinander, nebeneinander geneigt oder lotrecht angeordneten, gegebenenfalls
ein Kissen (3) aus saugfähigem Material zwischen sich einschließenden, an einen elektrischen
Meßkreis (20) angeschlossenen Elektroden (2), einer Einrichtung (17), welche eine
pro Zeiteinheit definierte Menge der zu untersuchenden Luft an den Elektroden vorbeiführt,
und einem Wasserkreislauf, welcher eine Dosiereinrichtung (8, 9, 11) zum pro Zeiteinheit
mengenmäßig definierten Zuführen von Wasser zum oberen Ende der Elektroden (2), eine
Auffangeinrichtung (12) für das von den Elektroden (2) abtropfende Wasser, einen Ionenaustauscher
(16) für das aufgefangene Wasser und eine Pumpe (14) zum Rückführen des Wassers zu
der Dosiereinrichtung (8, 9, 11) umfaßt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden (2) in
einer rohrförmigen Kammer (1) angeordnet sind, die mit Zuführ- un4 Abführ- öffnungen (6, 4 bzw. 7, 5) für Luft und Wasser ausgestattet ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden
zwei textilisolierte, gegenüber dem Elektrolyten inerte Metalldrähte (2) sind, welche
gemeinsam mit einem Textilfaden umwickelt sind.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Dosiereinrichtung
für das Wasser aus einem Oberlaufgefäß (9) zum Erzeugen eines konstanten Wasserdrucks
und einer Tropfkapillare (11) zum Erzeugen einer definierten begrenzten Durchflußmenge
am Ablauf (10) des Oberlaufgefäßes (9) besteht, und daß der Oberlauf (8) des Oberlaufgefäßes
(9) mit der Auffangeinrichtung (12) verbunden ist.