EP1949095A2 - Vorrichtung zur messung eines strömungspotentials an einer feststoffe enthaltenden flüssigkeit - Google Patents

Vorrichtung zur messung eines strömungspotentials an einer feststoffe enthaltenden flüssigkeit

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EP1949095A2
EP1949095A2 EP06840940A EP06840940A EP1949095A2 EP 1949095 A2 EP1949095 A2 EP 1949095A2 EP 06840940 A EP06840940 A EP 06840940A EP 06840940 A EP06840940 A EP 06840940A EP 1949095 A2 EP1949095 A2 EP 1949095A2
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EP
European Patent Office
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electrode
flow
potential
measuring
filter
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP06840940A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Markus Mornhinweg
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
BTG Instruments GmbH
Original Assignee
BTG Instruments GmbH
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Filing date
Publication date
Priority claimed from DE200510061639 external-priority patent/DE102005061639B4/de
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Publication of EP1949095A2 publication Critical patent/EP1949095A2/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/34—Paper
    • G01N33/343—Paper pulp

Definitions

  • the invention relates to a device for measuring a flow potential on a liquid containing solids according to claim 1.
  • the zeta potential plays a decisive role in addition to the surface energy.
  • the zeta potential is a measure of ionic attachment processes at the boundary layer and indicates how strongly ions are bound.
  • the zeta potential serves as a parameter for acid-base properties of fiber and powder surfaces.
  • the zeta potential may possibly be neutralized by an accumulation of ions at the interfaces in the interface between the solid surface and the fluid and therefore also serves as a measure of the stability of suspensions and emulsions.
  • the zeta potential of the starting materials is used in particular in microencapsulation processes to optimize the process flow in order to make the most optimal selection of suitable additives for the microencapsulation process and thus to be able to increase the efficiency of the encapsulation process.
  • the measurement of the zeta potential plays a decisive role, in particular in papermaking.
  • synthetic sizing agents such as Alkylketene dimer (AKD) and succinic acid (ASA) used as a hydrophobing agent.
  • the sizing systems often have different zeta potentials and thus different properties, so that the papermaker must weigh which is the optimum sizing agent for his paper machine or for the respective paper product.
  • the zeta potential of the fibers present in the pulp plays a decisive role.
  • the zeta potential of the fibers in the pulp is different in batches, since the composition of the raw materials (waste paper) of the pulp varies constantly. Therefore, particularly in the production of waste paper, the zeta potential of the pulp must be continuously determined in order to be able to add suitable sizing agents and additives.
  • the zeta potential plays a crucial role.
  • the zeta potential is determined by the flow potential method. First, the flow potential and the conductivity of the suspension are measured, from which the zeta potential is subsequently determined.
  • Flow potential method is a physical-surface analytical method for characterizing the electrokinetic properties of solids in contact with aqueous solutions. If a solid is in contact with an aqueous electrolyte solution, then there is a different distribution of the electrical charge at the phase boundary than in the interior of the liquid phase. The accumulation of charge carriers at the phase boundary leads to the formation of an electrochemical double layer: the charge carriers located on a solid surface are compensated by counter ions, which are partly in a rigid arrangement and partly in a diffuse distribution in the liquid. To determine the zeta potential according to the flow potential method, a fluid movement is generated in a measuring cell in which there is a capillary system by a driving pressure.
  • the resulting potential difference is detected by measuring electrodes located at the two ends of the flow channel.
  • the zeta potential is approximately equal to the potential of a boundary between rigid and diffuse layer and can be calculated from the measured flow potential.
  • US Pat. No. 4,535,285 discloses a method for measuring the flow potential within a fiber-containing liquid, wherein a multiplicity of flow paths of the liquid are produced by a filter cake and the flow potential arising via the filter cake is stored as a potential measurement series. The multiplicity of flow paths of the liquid are repeated at a frequency periodically.
  • the known method also has the method step of storing the flow profile as a flow measurement series.
  • the publication discloses a device for measuring the flow potential within the fiber-containing liquid, wherein a multiplicity of flow paths of the liquid are produced by the filter cake and the flow potential arising via the filter cake is stored as a potential measurement series.
  • a flow-through line which is closed by a filter, a flow-generating device for conveying the suspension through the line and for producing the filter cake on the filter and an electrode arrangement for measuring over at least parts of the filter cake electrical potential provided.
  • the conventional device has a flow measuring arrangement for detecting and storing a flow measuring series, a computing device for deriving the Height of the flow potential and a flow device for controlling the flow path.
  • Flow potential within a fluid-containing fluid and a device for measuring a flow potential within a fiber-containing fluid comprises a flow-through conduit, which is closed by a filter; a flow generating means for conveying the suspension through the conduit and for producing the filter cake on the filter; and an electrode assembly for measuring the electrical potential applied across at least portions of the filter cake.
  • a flow measuring arrangement for detecting and storing a flow measuring series; a computing device; and to provide a control device for controlling the flow path.
  • the invention is based on the object of developing a device of the type mentioned in such a way that the reproducibility of the measurement results is improved.
  • this object is achieved in a device for measuring a flow potential on a liquid containing solids having a first electrode means in the flow direction with a first staB shaped electrode and a second electrode means with a second rod-shaped electrode and with a
  • the first electrode is so in a wall of a flow channel of the first electrode means let in that it protrudes maximally with its diameter, preferably with half of its diameter in the flow channel transverse to the flow direction.
  • At least the first electrode has a round cross-section.
  • a round cross section is particularly easy to manufacture.
  • At least the first electrode is preferably made of a drawn wire.
  • pulling wires it is possible in a simple manner to produce a uniform and, above all, very smooth surface.
  • the first and the second electrodes are all preferably produced from a single batch of drawn wire.
  • the first and / or the second electrode are made of platinum-iridium or drawn from a wire consisting of this material.
  • This material offers surprisingly good results, in particular with regard to the constancy of the measurement results or their reproducibility.
  • the first and / or the second electrode preferably have a defined surface roughness.
  • a defined surface roughness for example by blasting and / or etching and / or electropolishing the electrode surfaces.
  • all electrodes exhibit very similar to the same properties within the measuring cells.
  • the filter device preferably comprises a replaceable sieve, so that a slight cleaning possibility is given.
  • the filter device may comprise a paper filter which can be placed on the screen, which is the case in particular when the solids are very small particles.
  • FIG. 1 shows a plan view of a second electrode device
  • FIG. 2 shows a section along the line II-II through the arrangement according to FIG. 1,
  • FIG. 3 shows a plan view of a first electrode device
  • FIG. 4 shows a section along the line IV-IV from FIG. 3,
  • FIG. 5 is a detail view of the section corresponding to the figure 4 and
  • FIG. 6 shows a longitudinal section through a measuring cell with the electrode devices.
  • the measuring cell 10 shown in the figures has a flow channel 11, which tapers in accordance with the drawings to the top. In this tapering direction, the flow channel 11 is flowed through by the sample liquid.
  • the sample liquid first flows through a first electrode device 20, which has a holding frame 22 in which an electrode 21 is mounted. Thereafter, the sample liquid flows through an intermediate piece 12 and a second electrode means 30 with a holding frame 32, in which a second electrode 31 is mounted.
  • the holding frame 22 of the first electrode device is connected via a shoulder 24 with the spacer 12 liquid-tight but separable.
  • the holding frame 32 of the second electrode device 30 is liquid-tightly but separably connected via a shoulder 34 with the intermediate piece 12, wherein at the junction, a filter device 40 is attached, which initially comprises an exchangeable sieve.
  • a filter paper may be placed.
  • the holding frames 22 and 32 of the first electrode means 20 and second electrode means 30 have concentric bores whose walls 23 and 33 are aligned with a wall 13 of the intermediate piece 12 at the transition areas.
  • the first electrode 21 is inserted in such a tangential manner to the wall 23 of the first electrode device 20 or its holding frame 22 that its outer surface is half its (or less) its, as shown in FIG Diameter D protrudes beyond the wall 23 and extends into the flow channel 12.
  • a bore for the first electrode 21 is first introduced into the holding frame 32, before the central bore for forming the wall 23 of the holding frame 22 is introduced. In this way, a precise production in a simple manner possible.
  • the second electrode 31 of the second electrode device 30 is mounted centrally in the holding frame 32, as shown in FIGS. 1 and 2.
  • the special attachment of the first electrode 21 now causes, after use and even during use, solids which are present in the sample liquid, find no place, in particular no undercut, in which they could get stuck.
  • the second electrode 31 is downstream of the filter so that solids do not contact them.
  • the material used for the electrodes 21 and 31 is, in particular, platinum-iridium, with drawn wire in particular being used as semifinished product.
  • the drawing process achieves an extremely uniform surface, so that when several (replaceable) electrode devices 20/30 are produced, the achievable measurement data is only within a very narrow tolerance range. There is also no danger that the surface will be damaged or changed during cleaning because the material is very hard.
  • the shape of the electrodes can also deviate from a circular cross-section, if the above-mentioned criterion of tangential intrusion into the flow channel is ensured. Furthermore, a plurality of first electrodes 21 can be used in the holding frame 22, if this is desired for metrological reasons.

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Abstract

Es wird eine Vorrichtung zur Messung eines Strömungspotentials an einer Feststoffe enthaltenden Flüssigkeit mit einer in Strömungsrichtung gesehen ersten Elektrodeneinrichtung mit einer ersten stabförmigen Elektrode und einer zweiten Elektrodeneinrichtung mit einer zweiten stabförmigen Elektrode und mit einer Filtereinrichtung zwischen den Elektrodeneinrichtungen aufgezeigt. Um die Reproduzierbarkeit und Stabilität der Messergebnisse zu verbessern, wird vorgeschlagen, die erste Elektrode derart in einer Wand eines Strömungskanals der ersten Elektrodeneinrichtung einzulassen, dass sie maximal mit der Hälfte ihres Durchmessers in den Strömungskanal quer zur Strömungsrichtung ragt.

Description

Vorrichtung zur Messung eines Strömungspotentials an einer Feststoffe enthaltenden
Flüssigkeit
Beschreibung
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Messung eines Strömungspotentials an einer Feststoffe enthaltenden Flüssigkeit nach Patentanspruch 1.
Bei Wechselwirkungen an Grenzschichten, die beispielsweise in Feststoffsuspensionen in einer großen Vielzahl auftreten, spielt neben der Oberflächenenergie das Zetapotential eine entscheidende Rolle. Das Zetapotential ist ein Maß für ionische Anlagerungsvorgänge an der Grenzschicht und gibt Auskunft darüber, wie stark Ionen gebunden werden. Ferner dient das Zetapotential als Kenngröße für Säure-Base- Eigenschaften -von Faser- und Pulveroberflächen. Hierbei kann das Zetapotential unter Umständen durch eine Ansammlung von Ionen an den Grenzflächen in dem Übergangsbereich zwischen der Feststoffoberfläche und dem Fluid neutralisiert werden und dient von daher auch als Maß für die Stabilität von Suspensionen und Emulsionen.
In der Industrie wird insbesondere bei Mikroverkapselungsprozessen zur Optimierung des Prozessablaufes das Zetapotential der Ausgangsstoffe herangezogen, um eine möglichst optimale Auswahl geeigneter Additive für den Mikroverkapselungsprozess treffen und somit eine Effizienzsteigerung des Verkapselungsprozesses erzielen zu können.
Ferner spielt das Messen des Zetapotentials insbesondere bei der Papierherstellung eine entscheidende Rolle. Hier werden unter anderem synthetische Leimungsmittel wie Alkylketendimer (AKD) und Bernsteinsäurehydrid (ASA) als Hydrophobierungsmittel eingesetzt. Die Leimungssysteme weisen oftmals unterschiedliche Zetapotentiale und somit unterschiedliche Eigenschaften auf, so dass der Papiermacher abwägen muss, welches das optimale Leimungsmittel für seine Papiermaschine bzw. für das jeweilige Papierprodukt ist. Dabei spielt insbesondere das Zetapotential der in der Pulpe vorhandenen Fasern eine entscheidende Rolle. Insbesondere bei der Altpapierherstellung ist das Zetapotential der in der Pulpe befindlichen Fasern chargenweise unterschiedlich, da die Zusammensetzung der Rohstoffe (Altpapier) der Pulpe ständig variiert. Von daher muss insbesondere bei der Altpapierherstellung kontinuierlich das Zetapotential der Pulpe ermittelt werden, um geeignete Leimungsmittel und Additive zugeben zu können. Das Zetapotential spielt dabei eine entscheidende Rolle.
Üblicherweise wird das Zetapotential nach der Strömungspotentialmethode bestimmt. Hierzu wird zunächst das Strömungspotential und die Leitfähigkeit der Suspension gemessen, woraus anschließend das Zetapotential ermittelt wird. Die
Strömungspotentialmethode ist ein physikalisch-oberflächenanalytisches Verfahren zur Charakterisierung der elektrokinetischen Eigenschaften von Festkörpern in Kontakt mit wässrigen Lösungen. Befindet sich ein Festkörper in Kontakt mit einer wässrigen Elektrolytlösung, dann liegt an der Phasengrenze eine andere Verteilung der elektrischen Ladung vor als im Inneren der flüssigen Phase. Die Anreicherung von Ladungsträger an der Phasengrenze führt zur Ausbildung einer elektrochemischen Doppelschicht: die an einer Festkörperoberfläche befindlichen Ladungsträger werden durch Gegenionen kompensiert, die sich zum Teil in starrer Anordnung und zum Teil in einer diffusen Verteilung in der Flüssigkeit befinden. Zur Bestimmung des Zetapotentials nach der Strömungspotentialmethode wird in einer Messzelle, in der sich ein Kapillarsystem befindet, durch einen antreibenden Druck eine Flüssigkeitsbewegung erzeugt. In Abhängigkeit vom Strömungswiderstand im Strömungskanal entsteht an der Messzelle ein Druckabfall. Die Elektrolytströmung bewirkt entlang des Strömungskanals in Fließrichtung eine Ladungsverschiebung, da nur die beweglichen Ionen in der diffusen Schicht, nicht aber in der starren Schicht absorbierten Ionen infolge Stokes'scher
Reibung in Strömungsrichtung mitgerissen werden. Die resultierende Potentialdifferenz wird durch Messelektroden erfasst, die sich an den beiden Enden des Strömungskanals befinden. Das Zetapotential ist näherungsweise gleich dem Potential einer Grenze zwischen starrer und diffuser Schicht und kann aus dem gemessenen Strömungspotential berechnet werden.
Nach dem Stand der Technik sind unterschiedliche Vorrichtungen zur Zetapoten- tialbestimmung nach der Strömungspotentialmethode bekannt. Diese Vorrichtungen sind im Hinblick auf die Papierproduktion darauf ausgelegt, die elektrokinetischen Eigenschaften in chemisch „reinen" Pulpen zu ermitteln, d.h. in Pulpen, dessen Ausgangsprodukte Fasern für hochwertiges und neues Papier sind. Bei der Verwendung von derart sauberen Rohstoffen ist die bei der Papierherstellung erzeugte Pulpe mit nur wenigen chemischen Zusatzstoffen (Drucktinte, Leimungs-mittel, Bleichmittel, etc.) belastet, so dass aufgrund von einer geringen chemischen Reaktion oder dergleichen Wechselwirkung in der Pulpe die Zetapotentialbestimmung in der Regel problemlos angewandt werden kann, wobei sich das eigentliche Messsignal, nämlich das Strömungspotential, deutlich von dem eventuell vorhandenen Störsignal unterscheidet.
Aus der Druckschrift US 4,535,285 ist ein Verfahren zum Messen des Strömungspotentials innerhalb einer faserstoffhaltigen Flüssigkeit bekannt, wobei durch einen Filterkuchen eine Vielzahl von Strömungsverläufen der Flüssigkeit erzeugt und das über den Filterkuchen entstehende Strömungspotential als Potentialmessreihe gespeichert wird. Die Vielzahl von Strömungsverläufen der Flüssigkeit wiederholen sich mit einer Frequenz periodisch. Das bekannte Verfahren weist ferner den Verfahrensschritt des Speichern des Strömungsverlaufes als Strömungsmessreihe auf. Ferner ist aus der Druckschrift eine Vorrichtung zum Messen des Strömungspotentials innerhalb der faserstoffhaltigen Flüssigkeit bekannt, wobei durch den Filterkuchen eine Vielzahl von Strömungsverläufen der Flüssigkeit erzeugt und das über den Filterkuchen entstehende Strömungspotential als Potentialmessreihe gespeichert wird. Hierzu sind eine durchströmbare Leitung, die durch einen Filter abgeschlossen ist, eine Strömungserzeugungseinrichtung zum Fördern der Suspension durch die Leitung und zum Erzeugen des Filterkuchens auf dem Filter sowie eine Elektrodenanordnung zum Messen des über mindestens Teile des Filterkuchens elektrischen Potentials vorgesehen. Ferner weist die herkömmliche Vorrichtung eine Strömungsmessanordnung zum Erfassen und zum Speichern einer Strömungsmessreihe, eine Recheneinrichtung zur Herleitung der Höhe des Strömungspotentials sowie eine Strömungseinrichtung zum Steuern des Strömungsverlaufes auf.
Die Druckschrift „Zeta-Potential-Erfahrungen mit Labor-und-On-line-Messungen" von ROHLOFF E.; HÖSCHLE O. offenbart ein Verfahren zum Messen des
Strömungspotentials innerhalb einer faserstoffhaltigen Flüssigkeit und eine Vorrichtung zum Messen eines Strömungspotentials innerhalb einer faser-stoffhaltigen Flüssigkeit. Die bekannte Vorrichtung weist eine durchströmbare Leitung, die durch einen Filter abgeschlossen ist; eine Strömungserzeugungseinrichtung zum Fördern der Suspension durch die Leitung und zum Erzeugen des Filterkuchens auf dem Filter; und eine Elektrodenanordnung zum Messen des über mindestens Teile des Filterkuchens anliegenden elektrischen Potentials auf. Darüber hinaus ist aus der Druckschrift bekannt, eine Strömungsmessanordnung zum Erfassen und Speichern einer Strömungsmessreihe; eine Recheneinrichtung; und eine Steuerungseinrichtung zum Steuern des Strömungsverlaufes vorzusehen.
Aus der DE 102 00 654 Al ist eine Vorrichtung der eingangs genannten Art bekannt. Als problematisch wird es bei dieser Vorrichtung angesehen, dass die Reproduzierbarkeit der Messungen oftmals zu wüschen übrig lässt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, dass die Reproduzierbarkeit der Messergebnisse verbessert wird.
Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung nach Anspruch 1 gelöst.
Insbesondere wird diese Aufgabe bei einer Vorrichtung zur Messung eines Strömungspotentials an einer Feststoffe enthaltenden Flüssigkeit mit einer in Strömungsrichtung gesehen ersten Elektrodeneinrichtung mit einer ersten staB förmigen Elektrode und einer zweiten Elektrodeneinrichtung mit einer zweiten stabförmigen Elektrode und mit einer
Filtereinrichtung zwischen den Elektrodeneinrichtungen gelöst. Vorzugsweise ist die erste Elektrode derart in einer Wand eines Strömungskanals der ersten Elektrodeneinrichtung eingelassen, dass sie maximal mit ihrem Durchmesser, vorzugsweise mit der Hälfte ihres Durchmessers in den Strömungskanal quer zur Strömungsrichtung ragt.
Überraschenderweise hat es sich gezeigt, dass durch diese Anordnung und Ausbildung der beiden Elektroden, also auch derjenigen Elektrode, die sich in der Flüssigkeit befindet, welche die Feststoffe enthält, eine erhebliche Steigerung der Reproduzierbarkeit der Messergebnisse erreicht wird. Auch die Reinigung der Anordnung wird erheblich erleichtert.
Vorzugsweise weist wenigstens die erste Elektrode einen runden Querschnitt auf. Ein derartiger runder Querschnitt ist besonders einfach herzustellen.
Wenigstens die erste Elektrode ist vorzugsweise aus einem gezogenen Draht gefertigt. Beim Ziehen von Drähten gelingt es in einfacher Weise, eine gleichmäßige und vor allem sehr glatte Oberfläche herzustellen.
Um eine gute Reproduzierbarkeit der Messergebnisse sowohl bei einem einzigen Messgerät mit austauschbaren Elektrodeneinrichtungen als auch bei einer Vielzahl von Messgeräten mit solchen Elektronenbodeneinrichtungen zu erzielen, werden vorzugsweise ins- besondere die ersten aber auch die zweiten Elektroden alle aus einer einzigen Charge von gezogenem Draht gefertigt. Dadurch kann eine erhebliche und bisher nicht mögliche Steigerung der Reproduzierbarkeit der Messergebnisse von mehreren Geräten oder Geräten mit mehreren Messzellen bzw. austauschbaren Elektrodeneinrichtungen erzielt werden.
Vorzugsweise sind die erste und/oder die zweite Elektrode aus Platin-Iridium gefertigt bzw. aus einem Draht bestehend aus diesem Material gezogen. Dieses Material bietet überraschend gute Ergebnisse insbesondere in Bezug auf die Konstanz der Messergebnisse bzw. deren Reproduzierbarkeit.
Die erste und/ oder die zweite Elektrode weisen vorzugsweise eine definierte Oberflächenrauhigkeit auf. Beim Ziehen gelingt es, eine sehr glatte Oberfläche zu erzielen. Es ist aber auch möglich, eine definierte Rauhigkeit z.B. durch Strahlen und/oder Ätzen und/oder Elektropolieren der Elektrodenoberflächen zu erzielen. Mit dieser definierten Oberflächenrauhigkeit weisen dann wiederum alle Elektroden sehr ähnliche bis gleiche Eigenschaften innerhalb der Messzellen auf.
Die Filtereinrichtung umfasst vorzugsweise ein austauschbares Sieb, sodass eine leichte Reinigungsmöglichkeit gegeben ist. Zusätzlich kann die Filtereinrichtung ein auf das Sieb auflegbares Papierfilter umfassen, was insbesondere dann der Fall ist, wenn die Feststoffe sehr kleine Partikel sind.
Bevorzugte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Nachfolgend wird eine Ausführungsform der Erfindung anhand von Abbildungen näher beschrieben. Hierbei zeigen
- Figur 1 eine Draufsicht auf eine zweite Elektrodeneinrichtung,
- Figur 2 einen Schnitt entlang der Linie II-II durch die Anordnung nach Figur 1,
- Figur 3 eine Draufsicht auf eine erste Elektrodeneinrichtung,
- Figur 4 einen Schnitt entlang der Linie IV-IV aus Figur 3,
- Figur 5 eine Detailansicht des Schnittes entsprechend der Figur 4 und
- Figur 6 einen Längsschnitt durch eine Messzelle mit den Elektrodeneinrichtungen.
In der nachfolgenden Beschreibung werden für gleiche und gleich wirkende Teile die selben Bezugsziffern verwendet.
Die in den Abbildungen dargestellte Messzelle 10 (siehe insbesondere Figur 6) weist einen Strömungskanal 11 auf, der sich gemäß den Zeichnungen nach obenhin verjüngt. In dieser Verjüngungsrichtung wird der Strömungskanal 11 von der Probenflüssigkeit durchströmt.
Die Probenflüssigkeit durchströmt 2unächst eine erste Elektrodeneinrichtung 20, die einen Halterahmen 22 aufweist, in dem eine Elektrode 21 angebracht ist. Danach durchströmt die Probenflüssigkeit ein Zwischenstück 12 und eine zweite Elektrodeneinrichtung 30 mit einem Halterahmen 32, in dem eine zweite Elektrode 31 angebracht ist. Der Halterahmen 22 der ersten Elektrodeneinrichtung ist über einen Absatz 24 mit dem Zwischenstück 12 flüssigkeitsdicht aber trennbar verbunden. Der Halterahmen 32 der zweiten Elektrodeneinrichtung 30 ist über einen Absatz 34 mit dem Zwischenstück 12 flüssigkeitsdicht aber trennbar verbunden, wobei an der Verbindungsstelle eine Filtereinrichtung 40 angebracht ist, die zunächst einmal ein auswechselbares Sieb umfasst. Zusätzlich kann ein Filterpapier aufgelegt sein.
Die Halterahmen 22 und 32 der ersten Elektrodeneinrichtung 20 bzw. zweiten Elektrodeneinrichtung 30 weisen konzentrische Bohrungen auf, deren Wände 23 bzw. 33 mit einer Wand 13 des Zwischenstücks 12 an den Übergangsbereichen fluchten.
Die erste Elektrode 21 ist - wie insbesondere aus den Figuren 3 und 4 ersichtlich - derart tangential zur Wand 23 der ersten Elektrodeneinrichtung 20 bzw. deren Halterahmen 22 eingelassen, dass ihre Außenfläche, wie in Figur 5 gezeigt, mit der Hälfte (oder weniger) ihres Durchmessers D über die Wand 23 hervorsteht bzw. in den Strömungskanal 12 hineinreicht. Um dies zu erreichen, wird in den Halterahmen 32 zunächst eine Bohrung für die erste Elektrode 21 eingebracht, bevor die zentrale Bohrung zur Bildung der Wand 23 des Halterahmens 22 eingebracht wird. Auf diese Weise ist eine präzise Fertigung in einfacher Weise möglich.
Die zweite Elektrode 31 der zweiten Elektrodeneinrichtung 30 ist mittig im Halterahmen 32 angebracht, wie dies die Figuren 1 und 2 zeigen.
Die besondere Anbringung der ersten Elektrode 21 bewirkt nun, dass nach dem Gebrauch und auch schon während des Gebrauches Feststoffe, die sich in der Proben- flüssigkeit befinden, keine Stelle, insbesondere keine Hinterschneidung finden, in der sie sich festsetzen könnten.
Die zweite Elektrode 31 befindet sich in Strömungsrichtung nach dem Filter, so dass Feststoffe diese nicht berühren.
Diese besondere Anordnung der ersten Elektrode 21 hat zu erstaunlichen Vorteilen gegenüber einer zentralen Anordnung wie bei der zweiten Elektrode 31 mit sich gebracht. Insbesondere sind die Messwerte erheblich stabiler und reproduzierbarer als bisher.
Als Material für die Elektroden 21 und 31 wird insbesondere Platin-Iridium verwendet, wobei insbesondere gezogener Draht als Halbzeug eingesetzt wird. Durch den Ziehvorgang wird eine extrem gleichmäßige Oberfläche erzielt, sodass bei Herstellung mehrerer (auswechselbarer) Elektrodeneinrichtungen 20/30 die erzielbaren Messdaten nur in einem sehr schmalen Toleranzbereich liegen. Bei diesem Material besteht auch nicht die Gefahr, dass beim Reinigen die Oberfläche verletzt bzw. verändert wird, da das Material sehr hart ist.
Es sei an dieser Stelle ausdrücklich darauf verwiesen, dass die Form der Elektroden auch von einem kreisrunden Querschnitt abweichen kann, wenn das oben erwähnte Kriterium des tangentialen Hineinragens in den Strömungskanal gewährleistet ist. Weiterhin sind auch mehrere erste Elektroden 21 in den Halterahmen 22 einsetzbar, wenn dies aus messtechnischen Gründen gewünscht ist.
Bezugszeichenliste
10 Messzelle
11 Strömungskanal
12 Zwischenstück
13 Wand
20 erste Elektrodeneinrichtung
21 erste Elektrode
22 erster Halterahmen 23 erste Wand
24 Absatz
30 zweite Elektrodeneinrichtung
31 zweite Elektrode
32 zweiter Halterahmen
33 zweite Wand
34 Absatz
40 Filtereinrichtung
D Elektrodendurchmesser
10

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung zur Messung eines Strömungspotentials an einer Feststoffe enthaltenden Flüssigkeit mit einer in Strömungsrichtung gesehen ersten
Elektrodeneinrichtung (20) mit einer ersten stabförmigen Elektrode (21) und einer zweiten Elektrodeneinrichtung (30) mit einer zweiten stabförmigen Elektrode (31) und mit einer Filtereinrichtung (40) zwischen den Elektrodeneinrichtungen (20, 30).
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Elektrode (21) derart in einer Wand (23) eines Strömungskanals (11) der ersten Elektrodeneinrichtung (20) eingelassen ist, dass sie maximal mit ihrem Durchmesser (D), vorzugsweise maximal mit der Hälfte ihres Durchmessers (D) in den Strömungskanal (11) im Wesentlichen quer zur Strömungsrichtung ragt.
3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens die erste Elektrode (21) einen runden Querschnitt aufweist.
4. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens die erste Elektrode (21) aus einem gezogenen Draht gefertigt ist.
5. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vielzahl von ersten und/oder zweiten Elektrodeneinrichtungen (20/30) vorgesehen ist, deren erste bzw. zweite
Elektroden (21, 31) alle aus einer einzigen Charge von gezogenem Draht gefertigt sind.
6. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und/oder die zweite Elektrode (21, 31) aus Platin-Iridium bestehen.
7. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und/oder die zweite Elektrode (21, 31) eine definierte Oberflächenrauhigkeit, insbesondere durch Strahlen und/oder Ätzen und/oder Elektropolieren aufweist.
8. Vorrichtung nach einer der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Filtereinrichtung (40) ein vorzugsweise austauschbares Sieb umfasst.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Filtereinrichtung (40) ein auf das Sieb aufgelegtes Papierfilter umfasst.
10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Elektrode (31) den Strömungskanal im Wesentlichen mittig durchquerend angeordnet ist.
EP06840940A 2005-11-17 2006-11-14 Vorrichtung zur messung eines strömungspotentials an einer feststoffe enthaltenden flüssigkeit Withdrawn EP1949095A2 (de)

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