DE10116614A1 - Automatisierbare Meß-,Reinigungs- und Kalibriereinrichtung für pH-Elektroden oder Elektroden zur Messung von Redoxpotentialen - Google Patents
Automatisierbare Meß-,Reinigungs- und Kalibriereinrichtung für pH-Elektroden oder Elektroden zur Messung von RedoxpotentialenInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine automatisierbare Mess-, Reinigungs- und Kalibriereinrichtung für pH-Elektroden oder Elektroden zur Messung von Redoxpotentialen, insbesondere in der Prozesstechnik, mit einer Elektrodenarmatur (4), welche die Messelektrode (2) in einer Betriebsposition oder in einer Wartungsposition hält, wobei die Elektrode (2) in der Wartungsposition in einer Spülkammer (28) aufgenommen ist, in welcher ein Reinigungs- und Kalibriervorgang durchführbar ist, und mit einer Pumpvorrichtung (12) zum Zuführen von Reinigungsflüssigkeit (16) und Kalibrierlösungen (18, 20) zur Spülkammer (28) über eine die Pumpvorrichtung (12) und die Spülkammer (28) verbindende Förderleitung (26); um die Einrichtung kompakter auszubilden, umfasst die Pumpvorrichtung (12) mehrere Zuführungen (48) auf ihrer Ansaugseite, und es ist eine Einrichtung (76) zum selektiven Ansteuern einer jeweiligen Zuführung (48) vorgesehen, und die über die jeweiligen Zuführungen (48) selektiv zur Pumpvorrichtung (12) geleiteten Medien (Reinigungsflüssigkeit, Kalibrierlösung etc.) gelangen über die gemeinsame Förderleitung (26) zur Spülkammer (28).
Description
Die Erfindung betrifft eine automatisierbare Meß-, Reinigungs-
und Kalibriereinrichtung für pH-Elektroden oder Elektroden zur
Messung von Redoxpotentialen, insbesondere in der
Prozeßtechnik, mit einer Elektrodenarmatur, welche die
Meßelektrode in einer Betriebsposition oder in einer
Wartungsposition hält, wobei die Elektrode in der
Wartungsposition in einer Spülkammer aufgenommen ist, in
welcher ein Reinigungs- und Kalibriervorgang durchführbar ist,
und mit einer Pumpvorrichtung zum Zuführen von
Reinigungsflüssigkeit und Kalibrierlösungen zur Spülkammer
über eine die Pumpvorrichtung und die Spülkammer verbindende
Förderleitung.
Elektrochemische Sensoren und deren Elektroden sind bedingt
durch Einflüsse wie Temperatur, Art und Konzentration der
Ionen im Prüfmedium, Verschmutzung sowie Alterung bezüglich
ihrer Meßcharakteristik nur bedingt konstant und sollten
deshalb je nach Anwendungsfall in entsprechenden zeitlichen
Abständen gereinigt und mittels standardisierter
Kalibrierlösungen überprüft werden. Bei einer solchen
Überprüfung werden Sensorparameter wie Nullpunkt und Steilheit
der Sensorkurve meßtechnisch erfaßt und in der zugehörigen
Meß- und Auswerteeinrichtung gespeichert und beim Betrieb des
Sensors berücksichtigt.
Eine Elektrodenarmatur für eine Meß-, Reinigungs- und
Kalibriereinrichtung ist beispielsweise in DE 39 27 282 A
beschrieben. Mit einer solchen Elektrodenarmatur kann
beispielsweise eine pH-Elektrode aus ihrer Betriebsposition in
einem Prozeßbehälter herausgefahren und in eine
Wartungsposition in einer Spülkammer verbracht werden, wo sie
mit Reinigungs- und Kalibrierlösungen beaufschlagt wird.
Man ist des weiteren bestrebt, diesen Vorgang der Reinigung
und Kalibrierung, der nachfolgend als Wartung bezeichnet wird,
zu automatisieren. Hierfür ist es bekannt,
Reinigungsflüssigkeiten und Kalibrierlösungen über
Pumpvorrichtungen zu der Spülkammer der Meß-, Reinigungs- und
Kalibriereinrichtung zuzuführen. Man verwendet hierfür je
zuzuführendem Medium eine eigene Pumpvorrichtung.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine
automatisierbare Meß-, Reinigungs- und Kalibriereinrichtung
der eingangs genannten Art kompakter auszubilden.
Diese Aufgabe wird bei einer Einrichtung mit den Merkmalen des
Oberbegriffs des Anspruchs 1 erfindungsgemäß dadurch gelöst,
dass die Pumpvorrichtung mehrere Zuführungen auf ihrer
Ansaugseite umfaßt, dass eine Einrichtung zum selektiven
Ansteuern einer jeweiligen Zuführung vorgesehen ist und dass
die über die jeweiligen Zuführungen selektiv zur
Pumpvorrichtung geleiteten Medien, also Reinigungsflüssigkeit,
Kalibrierlösungen oder Spülwasser, über die gemeinsame
Förderleitung zur Spülkammer gelangen.
Mit der vorliegenden Erfindung wird also vorgeschlagen,
insbesondere nur eine einzige Pumpvorrichtung zu verwenden,
die dann mit mehreren Zuführungen, also beispielsweise mit
mehreren Zuführleitungen verbunden ist, die ihrerseits mit
verschiedenen unmittelbar an der Einrichtung oder auch an
entfernter Stelle vorgesehenen Aufnahmebehältern für
verschiedene Kalibrierlösungen und für verschiedene
Reinigungs- oder Spüllösungen verbunden sind. Durch die
Einrichtung zum selektiven Ansteuern einer jeweiligen
Zuführung kann dann entsprechend dem vorgewählten Reinigungs-
und Kalibrierzyklus die gerade gewünschte Zuführung
angesteuert werden, so dass die betreffende
Reinigungsflüssigkeit über die Pumpvorrichtung zu der
Spülkammer gefördert werden kann.
Der Reinigungs- und Kalibrierablauf ist so gestaltet, dass
abwechselnd Reinigungsflüssigkeiten und Kalibrierlösungen,
aber auch Spüllösungen und gegebenenfalls Druckluft, in die
Spülkammer zu fördern sind, um den Sensor bzw. dessen pH- oder
Redox-Elektrode zu warten.
Ein typischer Reinigungs- und Kalibrierzyklus für eine pH-
Meßelektrode könnte folgendermaßen ablaufen: Zunächst wird die
aus der Betriebs- in die Wartungsposition verlagerte
Meßelektrode mit Wasser vorgespült. Daran schließt sich ein
Reinigungsvorgang durch Spülen der Spülkammer mit
Reinigungslösung an. Es wird sodann mit Wasser nachgespült.
Die Spülkammer wird dann mittels Druckluft freigeblasen. Es
wird eine erste Kalibrierlösung in Form einer pH-gepufferten
ersten Lösung eingebracht und die entsprechenden Werte des
Sensors werden ermittelt, meßtechnisch verarbeitet und
gespeichert. Es erfolgt eine Nachspülung mit Wasser, gefolgt
von einem weiteren Freiblasen mittels Luft. Dann wird eine
zweite Kalibrierlösung unter Aufnahme der Sensorsignale
eingeleitet und danach mit Wasser und anschließend mit Luft
gespült.
Es wird darauf hingewiesen, dass die Betriebsposition und die
Wartungsposition des Sensors nicht notwendigerweise - wie bei
einer Wechselarmatur üblich - voneinander verschieden, also
beispielsweise innerhalb oder außerhalb eines Prozeßbehälters
angeordnet sein müssen, sondern dass es zumindest
grundsätzlich auch denkbar wäre, dass zur Bildung einer
Spülkammer unter Beibehaltung der Position der Meßelektrode
teleskopierende Gehäusekomponenten oder dergleichen, welche
einen Abschluß gegen den Prozeß bilden, vorgesehen werden
könnten.
Es erweist sich in jedem Fall als vorteilhaft, wenn nur eine
einzige Pumpvorrichtung vorgesehen ist, die dann die mehreren
Zuführungen, und zwar ein erstes Leitungsmittel zum Zuführen
einer Reinigungsflüssigkeit und ein zweites und ein drittes
Leitungsmittel zum Zuführen einer ersten und einer zweiten
Kalibrierlösung, umfaßt.
Des weiteren erweist es sich als vorteilhaft, wenn die
Pumpvorrichtung eine Dosierpumpvorrichtung ist, mit der
definierte Mengen zur Spülkammer zuführbar sind. Dies erweist
sich insbesondere im Hinblick auf die Kalibrierlösungen als
vorteilhaft, die aus Kostengründen nur in der erforderlichen
Menge verbraucht werden sollten.
Die Pumpvorrichtung könnte umfangreiche, mit einer Vielzahl
von ansteuerbaren Ventilen versehene Ansaugkanäle umfassen. In
Weiterbildung der Erfindung wird aber vorgeschlagen, dass die
Pumpvorrichtung ein erstes, mit den mehreren Zuführungen
verbindbares Bauteil umfaßt, welches je Zuführung eine Öffnung
aufweist, welche Öffnungen selektiv mit insbesondere einem
einzigen Ansaugkanal der Pumpvorrichtung verbindbar sind.
Hierfür wird weiter vorgeschlagen, dass die Einrichtung zum
selektiven Ansteuern einer jeweiligen Zuführung ein gegenüber
dem ersten Bauteil verstellbares zweites Bauteil aufweist,
welches den Ansaugkanal umfaßt, und dass das erste und das
zweite Bauteil derart gegeneinander verstellbar sind, dass
eine Ansaugöffnung des Ansaugkanals selektiv mit einer
jeweiligen Zuführung verbindbar ist. Die beiden Bauteile
werden also derart gegeneinander verstellt, insbesondere
verdeht, dass ein Öffnungsquerschnitt der beiderseitigen
Öffnungen miteinander kommuniziert, um so eine Fluidverbindung
zwischen einer jeweiligen Zuführung und dem Ansaugkanal der
Pumpvorrichtung herzustellen.
Um Leitungsmittel der mehreren Zuführungen ortsfest vorsehen
zu können, erweist es sich als vorteilhaft, wenn das erste
Bauteil, welches mit diesen Zuführungen verbunden ist, ein
feststehendes Bauteil ist. Obschon dies nicht zwingend
erforderlich ist, da auch flexible Leitungsmittel bei den
Zuführungen verwendet werden können. Demgemäß erweist es sich
als vorteilhaft, wenn das zweite Bauteil ein gegenüber dem
ersten feststehenden Bauteil bewegbares Stellteil ist. Die
beiden Bauteile sind erfindungsgemäß gegeneinander verdrehbar,
so dass durch diese Verdrehung die selektive Ansteuerung der
jeweiligen Zuführungen erreicht wird.
In weiterer Ausbildung der Erfindung ist der Ansaugkanal, der
in dem zweiten Bauteil ausgebildet ist, gegenüber einer
Drehachse geneigt. Er verläuft vorzugsweise nach radial innen,
ist dabei aber geneigt. Dies schafft im Bereich der
Ansaugöffnung des Ansaugkanals freien Bauraum innerhalb des
zweiten Bauteils, in welchem Steuereinrichtungen, insbesondere
Ventilbetätigungseinrichtungen, die nachfolgend noch
beschrieben werden, untergebracht werden können.
Zur selektiven Ansteuerung der Zuführungen weisen das erste
und das zweite Bauteil insbesondere und vorzugsweise
flanschförmige, gegeneinander anliegende und insbesondere
gegeneinander verdrehbare Kontaktflächen auf, in denen die
Öffnungen des ersten Bauteils und die Ansaugöffnungen des
zweiten Bauteils münden und miteinander kommunizieren. Um die
beiden Bauteile gegeneinander zu verdrehen, ist eine
Stelleinrichtung vorgesehen, die vorzugsweise rechnergesteuert
ist.
Die Stelleinrichtung umfaßt bei einer bevorzugten
Ausführungsform der Erfindung ein linear bewegbares
Stellmittel, wobei dessen Stellbewegung insbesondere etwa
tangential zum Drehkreis des einen Bauteils verläuft und
dieses um eine oder mehrere Drehstellungen weiterstellt.
Im Hinblick auf eine Automatisierung erweist es sich als
vorteilhaft, wenn die Einrichtung zum selektiven Ansteuern
einer jeweiligen Zuführung des weiteren eine
Positionskontrollvorrichtung umfaßt, mit der die Stellung des
ersten und zweiten Bauteils zueinander bestimmbar ist. Es läßt
sich auf diese Weise beispielsweise das Stellmittel so lange
verfahren, bis die Positionskontrollvorrichtung das Erreichen
der nächstfolgenden Ansteuerungsposition der betreffenden
Zuführung meldet.
Zur Verwirklichung der selektiven Ansteuerung der mehreren
Zuführungen wäre es beispielsweise denkbar, dass die beiden
Bauteile hinreichend dichtend gegeneinander bewegbar sind. Es
erweist sich indessen als vorteilhaft, sicherer und
konstruktiv weniger aufwendig erreichbar, wenn die Öffnungen
des ersten Bauteils jeweils von in Schließrichtung
vorgespannten Ventilen verschließbar sind, die dann öffenbar
sind, wenn die betreffende Zuführung angesteuert wird.
Es wird vorgeschlagen, dass die Ventile Ventilkörper umfassen,
die entgegen der Zuführrichtung von einem Ventilsitz abhebbar
sind, wenn die betreffende Zuführung angesteuert wird.
Das Abheben der Ventilkörper könnte an sich in beliebiger
Weise, etwa elektromagnetisch, erfolgen. Es erweist sich
indessen als vorteilhaft, wenn in dem zweiten Bauteil im
Bereich der Ansaugöffnung des Ansaugkanals eine
Stösseleinrichtung vorgesehen ist, welche den Ventilkörper von
seinem Ventilsitz abhebt. Die Stösseleinrichtung kann
beispielsweise und vorzugsweise im Bereich oberhalb d. h.
axial hinter der Ansaugöffnung vorgesehen sein, insbesondere
dann, wenn der Ansaugkanal schräg geneigt nach radial innen
verläuft - wie vorstehend bereits angedeutet wurde. Die
Stösseleinrichtung ist vorzugsweise in Form eines Kolbens mit
Stösselstange ausgebildet, deren freies Ende sich vorzugsweise
durch und über die Ansaugöffnung hinaus in Richtung auf das
erste Bauteil erstreckt. Das freie Ende der Stösselstange kann
dann in die Öffnung in dem ersten Bauteil eindringen und den
Ventilkörper von seinem Ventilsitz abheben. Hierfür ist der
Stösselkolben vorzugsweise in der entgegengesetzten Richtung
vorgespannt, so dass sein freies Ende im nicht betätigten
Zustand nicht über die Anlagefläche des zweiten Bauteils
vorsteht. Wenn bei entsprechender Stellung des ersten und des
zweiten Bauteils zueinander eine Zuführung angesteuert werden
soll, kann der Stösselkolben entgegen der Vorspannung,
insbesondere und vorzugsweise pneumatisch, verstellt werden,
so dass er das Ventil öffnet und eine Strömungskommunikation
zwischen dem Ansaugkanal und der betreffenden Zuführung
herstellt, so dass im anschließenden Saughub der
Pumpvorrichtung eine vorzugsweise vorbestimmte Menge von
Flüssigkeit angesaugt werden kann.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung verläuft
der Ansaugkanal im wesentlichen nach radial innen und mündet
dort in eine Zylinderkammer, in der ein Ansaug- und
Verdrängerkolben bewegbar ist. Während des Ansaughubs muß eine
ausgewählte betreffende Zuführung mit der Ansaugöffnung des
Ansaugkanals kommunizieren, so dass ein vorzugsweise
vorbestimmtes Volumen von Fördermedium, also
Reinigungsflüssigkeit oder Kalibrierlösung oder
Spülflüssigkeit, in die Zylinderkammer gesogen wird. Beim
anschließenden Verdrängungshub ist ein in der Zuführung
vorzugsweise vorgesehenes Rückschlagventil geschlossen. Ferner
wird dann die vorstehend erwähnte, gegebenenfalls vorgesehene
Stösseleinrichtung derart angesteuert, dass das Ventil in der
Öffnung des ersten Bauteils diese Öffnung wieder verschließt.
Wenn aber zusätzlich noch das erwähnte Rückschlagventil
vorgesehen ist, so braucht die Vorspannung dieses Ventils
nicht allzu groß eingestellt zu werden.
Der Ansaug- und Verdrängerkolben der Pumpvorrichtung ist
vorzugsweise über ein Kolbenstangenmittel mit einem in einem
vorzugsweise pneumatischen Steuerzylinder bewegbaren
Steuerkolben antriebsverbunden. Dieser Steuerkolben ist nach
einer bevorzugten Ausführungsform in einer Richtung,
vorzugsweise in Verdrängerrichtung des Ansaug- und
Verdrängerkolbens, federvorgespannt. Dies bedeutet, dass nur
ein einziger pneumatischer Steueranschluß vorgesehen werden
muß, mit dem dann der Kolben in Ansaugrichtung bewegt wird.
Der anschließende Verdrängerhub erfolgt durch Federvorspannung
des Steuerkolbens. Die Pumpvorrichtung ist daher durch
getaktete Druckluftstöße mit vorbestimmbarer Kolbenhubfrequenz
und damit vorbestimmbarem Fördervolumen antreibbar. Mit exakt
demselben Takt wird die erwähnte Stösseleinrichtung
angetrieben, was die konstruktive Verwirklichung der
Pumpvorrichtung weiter vereinfacht.
Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung
ergeben sich aus den beigefügten Patentansprüchen und der
zeichnerischen Darstellung und nachfolgenden Beschreibung
einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.
In der Zeichnung zeigt:
Fig. 1 eine schematische Darstellung der
erfindungsgemäßen Meß-, Reinigungs- und
Kalibriereinrichtung;
Fig. 2 eine Ansicht einer Steuereinheit der
Einrichtung nach Fig. 1 mit einer
Pumpvorrichtung;
Fig. 3 eine Längsschnittansicht der in Fig. 2
dargestellten Pumpvorrichtung;
Fig. 4 eine Seitenansicht der Pumpvorrichtung
nach Fig. 3 und
Fig. 5 eine perspektivische Ansicht der
Pumpvorrichtung nach Fig. 3 und 4.
Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer
automatisierbaren Meß-, Reinigungs- und Kalibriereinrichtung
für pH-Elektroden 2 oder Elektroden 2 zur Messung von
Redoxpotentialen. Die Elektrode 2 ist dabei in einer
Elektrodenarmatur 4, einer sogenannten "Wechselarmatur"
gehalten und über ein Elektrodenkabel 6 mit einem
rechnergesteuerten oder einen Prozeßrechner umfassenden
Meßumformer 8 verbunden. Ferner dargestellt ist eine
Steuereinheit 10 mit einer aus den Fig. 2 bis 5
ersichtlichen Pumpvorrichtung 12. Auf noch näher zu
beschreibende Weise fördert die als Dosierpumpvorrichtung
ausgebildete Pumpvorrichtung 12 aus Vorratsbehältern 14 eine
Reinigungsflüssigkeit 16, eine erste und eine zweite
Kalibrierlösung 18, 20, unter Druck stehendes Wasser 22 sowie
Druckluft 24 über eine gemeinsame Förderleitung 26 in eine
Spülkammer 28 der Elektrodenarmatur 4.
Des weiteren führen von der Steuereinheit 10 pneumatische
Steuerleitungen 30 zu der Elektrodenarmatur 4, um die
Elektrode aus bzw. in eine Betriebsposition im Inneren eines
Prozeßbehälters 32 bzw. in oder aus eine in der Fig. 1
dargestellte Wartungsposition zu verbringen. Es sind auch
pneumatisch betätigte Endschalter vorgesehen. Des weiteren
dargestellt ist eine Spülblockanordnung 34 in der
Förderleitung 26 mit einer Anzahl von Ventilen. Hierdurch kann
anstelle des von der Pumpvorrichtung 12 geförderten Mediums
Druckwasser 22 oder Druckluft 24 direkt zur Elektrodenarmatur
4 zugeführt werden kann. Zwei weitere Anschlüsse 36 für
weitere Medien, z. B. Heißdampf, organischer Reiniger oder ein
weiteres Reinigungsmittel oder Kühlluft sind vorgesehen.
Fig. 2 zeigt das Innere der Steuereinheit 10, wo die einzige
Pumpvorrichtung 12 zur Förderung von Reinigungsflüssigkeit 16
und Kalibrierlösungen 18 und 20 untergebracht ist.
Die Steuereinheit 10 umfaßt ein Gehäuse 38, in dem
Montageplatten untergebracht sind, etwa Montageplatten 40,
welche eine Elektronikbaugruppe 42 tragen. Des weiteren
dargestellt ist eine Piezo-Pneumatik-Ventilanordnung 44 für
die Ansteuerung der Elektrodenarmatur 4.
Die Steuereinheit 10 setzt Befehle des Meßumformers 8, der die
Zentrale der Meßanordnung darstellt, in pneumatische Signale
zur Steuerung der Elektrodenarmatur 4 um. In der Steuereinheit
10 werden ferner Rückmeldungen über die Armaturenposition,
also die Position der Elektroden, über den Füllstand in den
Kanistern 14 sowie Überwachungsdaten für Druckluft 24 und
Druckwasser 22 verarbeitet. Hingegen werden Meßsignale der
Meßelektrode 2, die über das Elektrodenkabel 6 an den
Meßumformer 8 gegeben werden, dort verarbeitet. Der
Meßumformer 8 ist die Kommunikationszentrale der Einrichtung;
er umfaßt einen Prozeßrechner oder ist mit einem Prozeßrechner
und einer Eingabevorrichtung verbunden. Er steuert
Regelstrecken und ist über eine bidirektionale Schnittstelle
vom Typ RS 485 mit der Steuereinheit 10 verbunden, wo die
Signale und Steuerbefehle des Prozeßrechners in pneumatische
Größen zur Steuerung der Pumpvorrichtung 12 und zur
Ansteuerung der Elektrodenarmatur 4 umgewandelt bzw.
ausgeführt werden. Wie bereits erwähnt, werden aber auch
Rückmeldungen, wie Armaturenposition, Kanisterfüllstand sowie
Überwachung von Druckluft und Wasser über diese Schnittstelle
an den Prozeßrechner gegeben.
Wie bereits angedeutet, führen von den Vorratsbehältern 14
Zuführleitungen 48 zu der einzigen Pumpvorrichtung 12. Weitere
Zuführleitungen 48 führen Druckwasser 22 und Druckluft 24 zu.
Der Anschluß der Zuführleitungen 48 an die Pumpvorrichtung 12
ist aus Fig. 1 nicht ersichtlich. Fig. 2 zeigt jedoch drei
von insgesamt fünf konzentrisch auf einer Kreislinie
angeordneten Anschlußstutzen 50 der Pumpvorrichtung 12, für
die Zuführleitungen 48. Dies bedeutet, dass alle
Zuführleitungen 48 in diese einzige Pumpvorrichtung 12, die
nachfolgend im Einzelnen beschrieben werden wird, einmünden.
Die Pumpvorrichtung 12 ist so ausgebildet, dass die fünf
Anschlußstutzen 50 selektiv ansteuerbar sind, so dass die
Pumpvorrichtung über die fünf Zuführleitungen 48 selektiv die
jeweiligen Medien - Reinigungsflüssigkeit, Kalibrierlösungen,
Druckluft, Wasser - über die gemeinsame Förderleitung 26 zur
Elektrodenarmatur 4 fördern kann. Ein Pumpenausgang 52 führt
innerhalb der konzentrisch angeordneten Anschlußstutzen 50 in
Fig. 2 nach unten weg und bildet einen abgewinkelten Anschluß
für die Förderleitung 26.
Aufbau und Arbeitsweise der einzigen Pumpvorrichtung 12 werden
nachfolgend anhand der Fig. 3 und 4 erläutert: Die Fig.
3 und 4 zeigen eine Schnittansicht und eine Seitenansicht der
einzigen und erfindungsgemäßen Pumpvorrichtung 12. Die
Pumpvorrichtung 12 umfaßt ein erstes feststehendes Bauteil 54,
in welches die Anschlußstutzen 50 als Einschraubteile in
Axialbohrungen 56 eingeschraubt sind. Die jeweiligen
Axialbohrungen 56 bilden in axialer Richtung verlaufende
Durchgangskanäle 58 durch das erste Bauteil 54. Die
Durchgangskanäle 58 verjüngen sich jedoch und bilden einen
konusförmigen Ventilsitz 60 für einen Ventilkörper 59. Alle
fünf Durchgangskanäle 58 münden jedoch im Anschluß an den
jeweiligen Ventilsitz 60 in Form von Öffnungen 61 auf einer
flanschförmigen Anschlußfläche 62 des ersten Bauteils 54. Die
Pumpvorrichtung 12 umfaßt ein zweites gegenüber dem ersten
Bauteil 54 drehbares Bauteil 64. Dieses zweite Bauteil 64
liegt mit einer zur Anschlußfläche 62 komplementären
Anschlußfläche 66 gegen die Anschlußfläche 62 an.
In dem zweiten um eine Längsmittelachse 68 der Pumpvorrichtung
12 umdrehbaren zweiten Bauteil 64 ist ein Ansaugkanal 70
ausgebildet, der von einer Ansaugöffnung 72 in der
Anschlußfläche 66 ausgehend nach radial innen, jedoch zur
Längsmittelachse 68 schräg geneigt nach oben verläuft und in
einer zentralen Zylinderkammer 74 mündet.
Durch Verdrehen des zweiten Bauteils 64 gegenüber dem ersten
Bauteil 54 kann selektiv einer der Anschlußstutzen 50 und
damit eine der Zuführleitungen 48 angesteuert werden, indem
die Verdrehung so erfolgt, dass die Ansaugöffnung 72 des
Ansaugkanals 70 mit den Öffnungen 61 der Durchgangskanäle 58
in der Anschlußfläche 62 koinzidieren, so dass eine
Fluidkommunikation besteht. Die Verdrehung des zweiten
Bauteils 64 gegenüber dem ersten Bauteil 54 erfolgt durch eine
noch näher zu beschreibende Einrichtung 76, welche am Umfang
78 des zweiten Bauteils 64 vorgesehene Stege oder Stifte 80
ergreift und dadurch das zweite Bauteil 64 dreht.
Um eine Fluidkommunikation zwischen den Durchgangskanälen 58
in dem ersten Bauteil und dem Ansaugkanal 70 in dem zweiten
Bauteil 64 zu erreichen, muß jedoch der Ventilkörper 59 von
dem konischen Ventilsitz 60, also entgegen der Zuführrichtung,
abgehoben werden. Dies erfolgt über eine Stösseleinrichtung
82, die ein pneumatisch ansteuerbares Kolbenmittel 84 und eine
Stösselstange 86 umfaßt. Das Kolbenmittel 84 mit Stösselstange
86 ist in einer abgesetzten Axialbohrung 88 in dem zweiten
drehbaren Bauteil 64 untergebracht, und zwar derart, dass das
freie Ende 90 der Stösselstange 86 durch die Ansaugöffnung 72
hindurch über die Anschlußfläche 66 vorsteht. Das freie Ende
kann dann nämlich in die Öffnung 61 des Durchgangskanals 58
hineinragen und den Ventilkörper 59 von seinem Ventilsitz 60
abheben, so dass eine Fluidkommunikation mit dem Ansaugkanal
70 besteht. Es sei erwähnt, dass das Kolbenmittel 84 mit
Stösselstange 86 mit pneumatischem Steuerdruck beaufschlagt
wird, der über eine Anschlußöffnung 92 in einem Deckel 94
durchgeführt wird, welcher Deckel 94 die Axialbohrung 88
druckdicht verschließt. Bei Wegnahme des pneumatischen Drucks
wird das Kolbenmittel 84 und die Stösselstange 86 durch eine
Feder 96 zurückgestellt, so dass der Ventilkörper 59 durch
Federvorspannung wieder dichtend gegen den Ventilsitz 60
angelegt wird.
Wenn während Bestehens der Fluidkommunikation ein Ansaug- und
Verdrängerkolben 98 nach oben, also in die in Fig. 3
dargestellte Position bewegt wird, so wird über den
Ansaugkanal 70, den Durchgangskanal 58 und die Anschlußstutzen
50 das jeweilige fluide Medium aus der Zuführleitung 48 in die
Zylinderkammer 74 angesaugt. Beim anschließenden
Verdrängungshub des Kolbens 98 wird im wesentlichen das
gesamte mit Fluid gefüllte Volumen der Zylinderkammer 74 über
eine zentrale axiale Ausgangsleitung 100 zum Pumpenausgang 52
gefördert bzw. verdrängt. In der Ausgangsleitung 100 ist ein
entgegen der Förderrichtung vorgespanntes Ventil 104
vorgesehen, dessen Schließkraft jedoch so bemessen ist, daß
das Ventil 104 unter dem Verdrängungsdruck des Kolbens 98
öffnet. An das freie Ende des abgewinkelten Pumpenausgangs 52
wird dann die Förderleitung 26 angeschlossen.
Es sei erwähnt, dass während des Verdrängungshubs des Kolbens
98 zwar ohnehin das jeweilige in den Anschlußstutzen 50
vorgesehene Rückschlagventil 106 schließt, dass es sich aber
dennoch als vorteilhaft erweist, wenn durch Zurückbewegen der
Stösselstange 86 auch der Ventilkörper 59 wieder dichtend
gegen seinen Ventilsitz 60 angelegt wird. Nach Ausführung des
Verdrängungshubs kann dann nämlich eine weitere Zuführleitung
48 bzw. ein weiterer Anschlußstutzen 50 angesteuert werden,
ohne dass in den Durchgangskanälen 58 vorhandenes fluides
Medium in den Bereich zwischen die Anschlußflächen 62 und 66
austritt.
Der Ansaug- und Verdrängerkolben 98 ist über ein in axialer
Richtung verlaufendes Kolbenstangenmittel 108 mit einem
weiteren Steuerkolben 110 verbunden, der in einem
Steuerzylinder 112 bewegbar ist. Der Steuerzylinder 112 ist in
Axialrichtung auf der dem ersten Bauteil 54 gegenüberliegenden
Seite des zweiten Bauteils 64 angeordnet. Der Steuerzylinder
112 wird über einen axial dem Pumpenausgang 52
gegenüberliegenden pneumatischen Anschluß 114 angesteuert. Der
pneumatische Anschluß 114 führt Druckluft über ein mit dem
Steuerkolben 110 verschraubtes Rohr 116 durch den Steuerkolben
110 hindurch und über eine Querbohrung 118 in einen dem ersten
Bauteil 64 zugewandten Teil 120 des Steuerzylinders 112, so
dass bei Druckbeaufschlagung der Steuerkolben 110 und mit ihm
das Kolbenstangenmittel 108 und der Ansaug- und
Verdrängerkolben 98 nach oben, also in Ansaugrichtung, bewegt
wird. In dem anderen Teil 122 des Steuerzylinders 112 ist eine
Rückstellfeder 124 untergebracht, die sich gegen eine
Kolbenseite des Steuerkolbens 110 abstützt und diesen bei
Wegnahme des Drucks nach unten, also in Verdrängerrichtung,
bewegt, wodurch der Verdrängungshub des Kolbens 98 ausgeführt
wird.
Es sei erwähnt, dass die Stösseleinrichtung 82 im selben Takt
mit Druckluft beaufschlagt wird wie der pneumatische Anschluß
114 und damit der Steuerkolben 110. Dies hat zur Folge, dass
stets im Moment des Ansaughubs des Kolbens 98 auch der
betreffende Ventilkörper 59 von seinem Ventilsitz 60 abgehoben
ist, so dass eine Fluidkommunikation besteht. Beim
anschließenden Verdrängungshub hingegen ist das freie Ende der
Stösselstange 86 wieder hinter die Anschlußfläche 66
zurückgezogen, so dass der Ventilkörper 59 wieder dichtend
gegen seinen Ventilsitz 60 anliegt.
Es sei nun die bereits erwähnte Einrichtung 76 zum Verdrehen
des zweiten Bauteils 64 gegenüber dem ersten feststehenden
Bauteil 54 erläutert: Wie aus Fig. 4 zu erkennen ist, umfaßt
die Einrichtung 76 eine pneumatische Stelleinrichtung 125 mit
einem pneumatischen Zylinder 126 mit Druckluftanschluß 128 und
einem im Inneren des Zylinders 126 linear verschiebbaren
Stellmittel 130. Wie aus der perspektivischen Darstellung der
Fig. 5 ersichtlich, ist die Stellrichtung des Stellmittels
130 tangential zur Umdrehungsrichtung und zum Umfang 78 des
zweiten Bauteils 64 gerichtet. Das Stellmittel 130 weist auf
seiner dem Umfang 78 des drehbaren Bauteils 64 zugewandten
Seite zahnstangenartige Mitnahmemittel 132 auf, welche die
schon erwähnten Stege oder Stifte 80 am Umfang 78 des Bauteils
64 ergreifen und infolge der Stellbewegung des Stellmittels
130 das Bauteil 64 um die Längsmittelachse 68 drehen.
Des weiteren ist eine Positionskontrollvorrichtung 136
vorgesehen (Fig. 3), die zwei übereinander angeordnete
Mikroschalter 138, 140 für Positionsrückmeldungen und für die
Nullstellung umfaßt.
Wenn nach vorbestimmten Programmen ein Wartungsprozeß
durchgeführt wird, so wird ein entsprechender Befehl von dem
Prozeßrechner des Meßumformers 8 an die Steuereinheit 10
gegeben, und von dort aus wird über die pneumatischen
Steuerleitungen 30 die Meßelektrode 2 von ihrer
Betriebsposition in die in Fig. 1 dargestellte
Wartungsposition verfahren. Es kann dann durch selektive
Ansteuerung der Zuführleitungen 48 ein Wartungsprogramm, wie
es eingangs erwähnt wurde, durchgeführt werden. Hierzu wird
über die pneumatische Stelleinrichtung 125 das Bauteil 64
gegenüber dem Bauteil 54 so verdreht, dass ein betreffender
Anschlußstutzen 50 und damit über die betreffende
Zuführleitung 48 ein bestimmter Vorratsbehälter 14 angesteuert
wird. Es ist aber auch möglich, dass zunächst eine Spülung mit
Druckwasser 22 durchgeführt wird und erst dann der
Vorratsbehälter 14 mit der Reinigungsflüssigkeit 16
angesteuert und über die einzige Pumpvorrichtung 12 und die
Förderleitung 26 zur Spülkammer 28 der Elektrodenarmatur 4
geleitet wird.
Über den Prozeßrechner können Reinigungs- oder
Kalibrierprogramme an die jeweiligen Anforderungen frei
angepaßt werden. Reinigungs- und Kalibriermedien können
gewählt werden, gegebenenfalls können zusätzliche Medien über
die Spülblockanordnung 9 zugeführt werden, die Anzahl und die
Reihenfolge der Schritte können nach Belieben variiert
werden).
Die Wartungsprozesse können beispielsweise programmgesteuert
nach vorgebbaren Zeitintervallen ausgeführt werden. Es ist
aber auch möglich, dass eine Sensorprüf-Einrichtung in dem
Meßumformer betrieben wird, der bei einer zu raschen
Abweichung des Sensors ein Signal zur Durchführung eines
Wartungsprozesses gibt, und dass dann im Anschluß hieran ein
solcher Wartungsprozeß ausgeführt wird. Des weiteren ist es
denkbar, dass nach jedem Netzspannungsausfall automatisch ein
Wartungsprozeß durchgeführt wird.
Claims (21)
1. Automatisierbare Meß-, Reinigungs- und
Kalibriereinrichtung für pH-Elektroden oder Elektroden
zur Messung von Redoxpotentialen, insbesondere in der
Prozeßtechnik, mit einer Elektrodenarmatur (4), welche
die Meßelektrode (2) in einer Betriebsposition oder in
einer Wartungsposition hält, wobei die Elektrode (2) in
der Wartungsposition in einer Spülkammer (28) aufgenommen
ist, in welcher ein Reinigungs- und Kalibriervorgang
durchführbar ist, und mit einer Pumpvorrichtung (12) zum
Zuführen von Reinigungsflüssigkeit (16) und
Kalibrierlösungen (18, 20) zur Spülkammer (28) über eine
die Pumpvorrichtung (12) und die Spülkammer (28)
verbindende Förderleitung (26),
dadurch gekennzeichnet,
dass die Pumpvorrichtung (12) mehrere Zuführungen
(48) auf ihrer Ansaugseite umfasst, dass eine
Einrichtung (76) zum selektiven Ansteuern einer
jeweiligen Zuführung (48) vorgesehen ist und dass
die über die jeweiligen Zuführungen (48) selektiv
zur Pumpvorrichtung (12) geleiteten Medien
(Reinigungsflüssigkeit, Kalibrierlösung, etc) über
die gemeinsame Förderleitung (26) zur Spülkammer
(28) gelangen.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
dass die Elektrodenarmatur (4) eine Wechselarmatur
ist, welche die Meßelektrode (2) zwischen der
Betriebsposition und der Wartungsposition verbringt.
3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, dass die mehreren Zuführungen (48)
ein erstes Leitungsmittel zum Zuführen einer
Reinigungsflüssigkeit (16) und ein zweites und
drittes Leitungsmittel zum Zuführen einer ersten und
einer zweiten Kalibrierlösung (18, 20) umfassen.
4. Einrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch
gekennzeichnet, dass die Pumpvorrichtung (12) eine
Dosierpumpvorrichtung ist, mit der definierte Mengen
zur Spülkammer (28) zuführbar sind.
5. Einrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpvorrichtung
(12) ein erstes mit den mehreren Zuführungen (48)
verbindbares Bauteil (54) umfasst, welches je
Zuführung eine Öffnung (61) aufweist, welche
Öffnungen (61) selektiv mit einem Ansaugkanal (70)
der Pumpvorrichtung (12) verbindbar sind.
6. Einrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (76)
zum selektiven Ansteuern einer jeweiligen Zuführung
(48) ein gegenüber dem ersten Bauteil (54)
verstellbares zweites Bauteil (64) aufweist, welches
den Ansaugkanal (70) umfasst, und dass das erste und
das zweite Bauteil (54, 64) derart gegeneinander
verstellbar sind, dass eine Ansaugöffnung (72) des
Ansaugkanals (70) selektiv mit einer jeweiligen
Zuführung (48) verbindbar ist.
7. Einrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch
gekennzeichnet, dass das erste Bauteil (54) ein
feststehendes Bauteil ist.
8. Einrichtung nach Anspruch 5, 6 oder 7, dadurch
gekennzeichnet, dass das zweite Bauteil (64) ein
bewegbares Stellteil ist.
9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 5-8, dadurch
gekennzeichnet, dass das erste und das zweite
Bauteil (54, 64) gegeneinander verdrehbar sind.
10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 5-9, dadurch
gekennzeichnet, dass der Ansaugkanal (70) gegenüber
einer Drehachse (68) geneigt ist.
11. Einrichtung nach einem der Ansprüche 5-10, dadurch
gekennzeichnet, dass die Öffnungen (61) in dem
ersten Bauteil (54) konzentrisch zur Drehachse (68)
angeordnet sind.
12. Einrichtung nach einem der Ansprüche 5-11, dadurch
gekennzeichnet, dass das erste und das zweite
Bauteil (54, 64) flanschförmige, gegeneinander
anliegende und insbesondere gegeneinander
verdrehbare Kontaktflächen (62, 66) aufweisen, in
denen die Öffnungen (61) des ersten Bauteils (54)
und die Ansaugöffnung (72) des zweiten Bauteils (64)
münden.
13. Einrichtung nach einem der Ansprüche 5-12, dadurch
gekennzeichnet, dass eine Verdrehung der Bauteile
(54, 64) gegeneinander durch eine Stelleinrichtung
(76) erreichbar ist.
14. Einrichtung nach Anspruch 13, dadurch
gekennzeichnet, dass die Stelleinrichtung (76) ein
linear bewegbares Stellmittel (130) umfasst, dessen
Stellbewegung etwa tangential zur Drehbarkeit des
einen Bauteils (64) verläuft und dieses um eine oder
mehrere Drehstellung(en) weiterstellt.
15. Einrichtung nach einem oder mehreren der
vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass die Einrichtung (76) zum selektiven Ansteuern
einer jeweiligen Zuführung (48) eine
Positionskontrollvorrichtung (136) umfasst, mit der
die Stellung des ersten und zweiten Bauteils (54,
64) zueinander bestimmbar ist.
16. Einrichtung nach einem oder mehreren der
vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
die Öffnungen (61) des ersten Bauteils (54) von in
Schließrichtung vorgespannten Ventilen verschließbar
sind, die öffenbar sind, wenn die betreffende
Zuführung (48) angesteuert wird.
17. Einrichtung nach Anspruch 16, dadurch
gekennzeichnet, dass die Ventile Ventilkörper (59)
umfassen, die entgegen der Zuführrichtung von einem
Ventilsitz (60) abhebbar sind, wenn die betreffende
Zuführung angesteuert wird.
18. Einrichtung nach einem oder mehreren der
vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
eine Stößeleinrichtung (82) in dem zweiten Bauteil
(64) im Bereich der Ansaugöffnung (72) des
Ansaugkanals (70) vorgesehen ist, welche den
Ventilkörper (59) von seinem Ventilsitz (60) abhebt.
19. Einrichtung nach einem oder mehreren der
vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
der Ansaugkanal (70) nach radial innen verläuft und
dort in eine Zylinderkammer (74) mündet, in der ein
Ansaug- und Verdrängerkolben (98) bewegbar ist.
20. Einrichtung nach einem oder mehreren der
vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass ein Ansaug- und Verdrängerkolben (98) über ein
Kolbenstangenmittel (108) mit einem in einem
pneumatischen Steuerzylinder (112) bewegbaren
Steuerkolben (110) antriebsverbunden ist.
21. Einrichtung nach Anspruch 20, dadurch
gekennzeichnet, dass der Steuerkolben (110) in
Verdrängungsrichtung des Ansaug- und
Verdrängerkolbens (98) federvorgespannt ist.
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