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Messzelle zur Messung der Leitfähigkeit von Wasser mit verschiedenem Salzgehalt
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Zellenkonstanten die Austauschbarkeit derselben nachteilig beeinflusst. Eine Nachjustierung der Messzelle kann aber nur durch Auseinandernehmen ihrer Bauteile vorgenommen werden.
Eine in der Praxis allgemein bekannte Messzelle besteht aus koaxial aufgebauten Elektroden, wobei in der hohlen Innenelektrode ein Thermowiderstand zur automatischen Wärmekompensation angeordnet ist. Zur Erzielung eines entsprechenden Wärmeausgleiches muss diese Elektrode mindestens 3 bis 4 cm tief in die Lösung hineinreichen.
Es ist ferner bereits eine Messzelle bekanntgeworden, bei welcher die Widerstandskapazität veränderlich ist (deutsche Patentschrift Nr. 903 868). Hier wird bei jeder Messung die Zellenkonstante auf einen Wert, bei welchem die als Indikator verwendete Glühlampe eben aufleuchtet, eingestellt, und die jeweilige Stellung der Elektroden bei diesem vorbestimmten Stromwert als Mass für den Salzgehalt benutzt. Die konstruktive Ausführung dieser Messzelle ist so verwirklicht, dass ebene Elektroden, die in einer bestimmten Lage parallel angeordnet sind und entsprechende Profile aufweisen, den Drehkondensatoren ähnlich, in die zu messende Flüssigkeit mit konstantem Pegel eingedreht werden.
Zweck der Erfindung ist die Ausbildung einer Messzelle, deren Zellenkonstante auf einfache Weise und dabei genau geändert werden kann, wobei die Vorteile der bekannten Messzellen mit koaxialer Ausbildung aufrechterhalten werden können. Die erfindungsgemässe Messzelle und die angeschlossene elektronische Messeinrichtung soll die Einstellung der Messbereiche ohne Änderung der Bauteile des Verstärkers ermöglichen.
Diese Vorteile werden erfindungsgemäss mit einer Messzelle der eingangs genannten Art dadurch erzielt, dass auf der Innenelektrode der Messzelle eine diese Innenelektrode teilweise bedeckende, aus elektrisch isolierendem Material bestehende, die Widerstandskapazität der Zelle verändernde, axial verschiebbare Hülse vorgesehen ist. Demnach kann durch Änderung der Länge des freien Teiles der inneren Elektrode die Zellenkonstante geändert werden. Zur Verstellung der Hülse weist diese zweckmä- ssig auf ihrer Innenfläche ein mit einer Gewindespindel zusammenwirkendes Einstellgewinde auf.
Auf diese Weise kann die Zellenkonstante annähernd linear geändert werden, was auch aus der mit gewissen Vernachlässigungen abgeleiteten nachstehenden Formel entnommen werden kann :
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Hierin bedeuten
C = die Zellenkonstante (Widerstandskapazität), m = die (veränderbare) Höhe der freien Oberfläche der Innenelektrode, r = den inneren Durchmesser der Aussenelektrode und r 2 = den Durchmesser der Innenelektrode.
Ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemässen Salinometers mit einer erfindungsgemässen Zelle mit veränderbarer Widerstandskapazität C soll nachstehend an Hand der Zeichnungen näher erläutert werden.
Es zeigen : Fig. 1 den Längsschnitt einer erfindungsgemässen Messzelle ; Fig. 2 eine Schaltungsanordnung für die Messzelle und Fig. 3 den Zusammenhang zwischen dem Strom I und der Leitfähigkeit S der Messzelle.
Wie aus Fig. 1 ersichtlich, ist auf der Innenelektrode --1-- eine in Längsrichtung verschiebbar angeordnete Hülse --2-- aus elektrisch isolierendem Material - vorteilhaft aus Kunststoff, z. B. aus Teflon - vorgesehen. Die Hülse --2-- ist mit einem Gewinde --3-- an eine ebenfalls aus Isoliermaterial bestehende und mit Gewinde versehene Spindel --4--, welche die Verlängerung der Innenelektrode - bildet, angeschlossen ; die Verschiebung der Hülse --2-- auf der Spindel --4-- kann durch Verdrehen der Hülse vorgenommen werden. Durch die im Inneren der Hülse --2-- vorgesehenen Rillen --5-- wird die vollständige Dichtung und eine verhältnismässig leichte Beweglichkeit der Hülse gesichert.
Zur Festlegung der Hülse - entsprechend der gewünschten Zellenkonstante - dient ein Gewindestift - -6--. Im Inneren der Innenelektrode --1-- ist zwecks Temperaturkompensation ein Thermowiderstand - angeordnet. Die Aussenelektrode --8-- sitzt auf einem Isolierteil --9--, welcher z. B. aus Teflon besteht und auch die Innenelektrode-l-festhält. Die Jnnenelektrode-l--und die aus Kunststoff bestehende Spindel --4-- bilden eine mechanisch feste Einheit.
Die Öffnungen in der Aussenelektrode --8-- dienen zum Ermöglichen des Durchströmens der zu messenden Flüssigkeit und verhindern die Bildung von Luftblasen. Die Flüssigkeit strömt von unten nach oben und die Ausflussöffnung des Durchflussgefässes liegt jeweils so hoch, dass die innere Elektrode --1--
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mit Sicherheit durch die Flüssigkeit bedeckt ist.
Die elektrische Schaltung der Messzelle sowie des Messverstärkers ist schematisch in Fig. 2 dargestellt. Ein Generator --U-- mit veränderlicher Spannung speist den Stromkreis, bestehend aus dem inneren Widerstand --Ri-- des Generators, dem Messwiderstand --Rm-- sowie dem Widerstand --1/S-- der Messzelle (--S-- bedeutet die Leitfähigkeit der Messzelle). Infolge der im Stromkreis vorhandenen Widerstände --Ri und Rm-besteht zwischen der Leitfähigkeit --S-- der Messzelle und dem im Stromkreis fliessenden Strom-I-nur ein annähernd linearer Zusammenhang, der in Fig. 3 dargestellt ist.
Im Falle einer linearen Geräteskala und falls die Justierung auf einen Endausschlag-So-bezogen ist, zeigt sich ein maximaler Linearitätsfehler bei dem Leitfähigkeitswert--SO/2--. Der maximale relative Fehler, bezogen auf den Endausschlag, wird umso geringer, je geringer die Summe der im Stromkreis befindlichen Widerstände ist. Ist z. B. der zugelassene Wert des auf den Endausschlag bezogenen maximalen Linearitätsfehlers 0, 5%, so kann die erwähnte Verhältniszahl nicht grösser als 0,02 sein.
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--Rierhalten ; diese dient als Eingangsspannung für den Verstärker, wobei zugleich auch die Bedingung, dass der Linearitätsfehler am früheren Wert verbleibt, erfüllt wird. Dies bedeutet einen bedeutenden Vorteil der erfindungsgemässen regelbaren Messzelle.
Die dargestellte Ausführung ist nur als ein Beispiel anzusehen. Es können auch abweichende Ausbildungen verwendet werden. Genügt z. B. eine gröbere Justierung, so kann eine an einem Ende abgeschlossene Röhre aus elektrisch isolierendem Material auf die glatte Innenelektrode-l-unmittelbar aufgeschoben werden ; gemäss einer weiteren Lösung könnten im Inneren dieser Isolierröhre sowie auf der Mantelfläche der Innenelektrode Gewindegänge vorgesehen sein.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Messzelle mit koaxial aufgebauten Elektroden, zur Messung der Leitfähigkeit von Wasser mit verschiedenemSalzgehalt,dadurchgekennzeichnet,dassaufderInnenelektrode (1)derMesszelle eine diese Innenelektrode teilweise bedeckende, aus elektrisch isolierendem Material bestehende, die Widerstandskapazität der Zelle verändernde, axial verschiebbare Hülse (2) vorgesehen ist.