DE2410809C2

DE2410809C2 - Transducers

Info

Publication number: DE2410809C2
Application number: DE19742410809
Authority: DE
Inventors: Gerold Dr. 6900 Heidelberg Gamer; Dieter 8500 Nürnberg Wendt
Original assignee: BBC Brown Boveri AG Germany
Current assignee: ABB AG Germany
Priority date: 1974-03-07
Filing date: 1974-03-07
Publication date: 1983-08-11
Also published as: DE2410809A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Meßaufnehmer zur polarografischen Sauerstoffmessung gemäß dem Ober- -to begriff des Anspruches 1.The invention relates to a sensor for polarographic oxygen measurement according to the upper -to concept of claim 1.

Ein derartiger Meßaufnehmer, wie er im Zeitalter des bewußteren Umweltschutzes immer häufiger ;:ur kontinuierlichen Kontrolle von Flüssigkeiten, insbesondere von Abwässern, benötigt wird, ist bekannt aus der US-PS 35 10 420. Bei diesem bekannten Meßaulinehmer bilden Membran und Kathode eine auswechselbare Einheit. Die Membran besteht aus Polytetrafluorethylen in einer Dicke von 25 bis 250 μπι, bevorzugt 50 μπι. Die poröse Kathodenschicht ist noch dünner. Diese extrem dünne Folie ist am unteren Ende des Gehäuses mit Hilfe von Schrauben befestigt. Eine derart dünne Folie ist äußerst verletzlich und nur sehr schwierig handcuhaben.Such a measuring transducer, as it is more and more common in the age of more conscious environmental protection;: ur continuous control of liquids, in particular of waste water, is required, is known from the US-PS 35 10 420. In this known Messaulinehmer The membrane and cathode form an exchangeable unit. The membrane is made of polytetrafluoroethylene in a thickness of 25 to 250 μm, preferably 50 μm. the porous cathode layer is even thinner. This extremely thin film is at the bottom of the case with the help fastened by screws. Such a thin film is extremely vulnerable and very difficult to handle.

Aus der DE-AS 21 24 445 ist eine Elektrodenanordnung fflV einen Meßaufnehmer bekannt, bei der die Membran selbst durch ein eingelagertes Drahtnetz verstärkt ist. Hierdurch werden zwar Handhabbarkeit und Stabilität etwas verbessert, jedoch ist ein Austausch der Folie weiterhin umständlich und vor Ortt häufig undurchführbar.From DE-AS 21 24 445 an electrode arrangement is fflV a sensor known, in which the membrane itself through an embedded wire mesh is reinforced. This improves handling and stability somewhat, but it is an exchange the film continues to be cumbersome and often impracticable on site.

Zur leichteren Instandsetzung der Elektrode bei Beschädigung der Membran oder Erschöpfung des Elektrolyten werden gelegentlich Membran, Elektrolyt und Elektrode in einer Patrone angeboten, die in den Meßaufnehmer eingesetzt werden kann. Eine derartige Elektrode ist von der Firma International Biophysics Corporation, 2700 DuPont Drive, Irvine, California 664, bekannt,For easier repair of the electrode if the membrane is damaged or the Electrolytes are sometimes offered in a cartridge that is inserted into the membrane, electrolyte and electrode Sensor can be used. One such electrode is from International Biophysics Corporation, 2700 DuPont Drive, Irvine, California 664,

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Meßaufnehmer anzugeben, dessen Kathoden-Membran-Einheit noch leichter und bequemer austauschbar ist und bei dem die Membran gegen Beschädigungen geschützt istThe present invention is based on the object of specifying a measuring transducer whose Cathode-membrane unit is even easier and more convenient to replace and in which the membrane against Damage is protected

Diese Aufgabe wird gelöst durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1.This object is achieved by the characterizing features of claim 1.

Als Materialien für den Träger bieten sich Keramik, Glasfritte, poröser Kunststoff, Sintermaterial usw. an. Der Stützkörper kann auch aus porösem Halbleitermaterial, ζ. B. einem Mischoxidsinterkörper oder poröser Kohle bestehen. Die Kathode selbst wird auf der einen Seite des Trägers als poröse Metallschicht aufgebracht Sie kann durch Plasmaspritzen, Aufdampfen im Hochvakuum, Abscheidung aus der Gasphase usw. verwirklicht werden.Ceramic, glass frit, porous plastic, sintered material, etc. can be used as materials for the carrier. The support body can also be made of porous semiconductor material, ζ. B. a mixed oxide sintered body or more porous Consist of coal. The cathode itself is applied to one side of the carrier as a porous metal layer It can be carried out by plasma spraying, vapor deposition in a high vacuum, deposition from the gas phase, etc. be realized.

Eine andere Möglichkeit zur Herstellung der Kathode ist daß der Stützkörper mit einer Edelmetallsalzlösung bestrichen wird, die anschließenor zu Metall reduziert wird.Another possibility for producing the cathode is that the support body with a noble metal salt solution is coated, which is then reduced to metal.

Die diffusionsbestimmende Schicht, also die Membran, besteht vorzugsweise aus modifiziertem Polytetrafluorethylen oder Polyethylen. Sie kann durch ein wäßriges Dispersionsbeschichtungssystem, durch Wirbelsintern oder Flammsintern aufgebracht werden.The diffusion-determining layer, that is to say the membrane, is preferably made of modified polytetrafluoroethylene or polyethylene. It can be achieved by an aqueous dispersion coating system, by fluidized bed sintering or flame sintering.

Weitere Möglichkeiten sind: Elektrostatische Pulverbeschichtung, elektrophoretische Beschichtung aus wäßrigen Dispersionen, Beschichtung aus der Gasphase und Folienkaschierung. Eventuel! ist auch eine dünne, poröse Zwischenschicht zwischen Kathode und Membran zweckmäßig.Other options are: electrostatic powder coating, electrophoretic coating aqueous dispersions, coating from the gas phase and film lamination. Eventually! is also a thin one porous intermediate layer between cathode and membrane is expedient.

Bei einer Anordnung, die sich besonders bewährt hat besteht der poröse Träger aus AI2O3, die Kathode aus einer im Hochvakuumverfahren aufgebrachten Goldschicht, wobei aus Preisgründen auch eine Schicht eines anderen Metalles, wie z. B. Silber oder Titan verwendet werden kann, und die diffusionsbestimmende Schicht bei Elektroden für Industriezwecke aus einer 50 bis Ί00 μΐη starken FEP-Beschichtung (FEP = Fluor-Ethylen-Propylen) und bei Laborelektroden aus einer etwa 25 μ starken FEP-Folienkaschierung.In an arrangement that has proven particularly successful, the porous support is made of Al2O3 and the cathode is made of a gold layer applied in a high vacuum process, with a layer of a other metal, such as B. silver or titanium can be used, and the diffusion-determining layer Electrodes for industrial purposes from a 50 to Ί00 μΐη strong FEP coating (FEP = fluorine-ethylene-propylene) and for laboratory electrodes from an approximately 25 μ thick FEP film lamination.

In Ausgestaltung der Erfindung ist der Träger in einem Halter befestigt, der unter Zwischenschaltung von Dichtungsringen mittels einer Überwurfmutter gegen den Elektrodenschaft gepreßt ist. Im Elektrodenschaft ist im Bereich der Überwurfmutter eine Kupplung für die Kathodenzuleitung vorgesehen.In an embodiment of the invention, the carrier is fastened in a holder with the interposition is pressed by sealing rings against the electrode shaft by means of a union nut. In the electrode shaft a coupling for the cathode lead is provided in the area of the union nut.

Die Vorteile dieser Kathodeneinheit sind hauptsächlich die vollständig geschützte, stabile Membran, die leichte Austauschbarkeit und die Trennung von Anoden- und Kathodenraum durch den Träger als Diaphragma.The main advantages of this cathode unit are the fully protected, stable membrane that easy interchangeability and the separation of anode and cathode compartments by the carrier as Diaphragm.

Dieses Diaphragma verhindert Meßstörungen durch anodisch in Lösung liegenden Metallionen. Die poröse Metallkathode reduziert den eindringenden Sauerstoff vollständig und verhindert, daß Sauerstoff in den Elektrolytraum eindringt und so möglicherweise das Potential der Anode verändert.This diaphragm prevents measurement disturbances due to metal ions lying anodically in solution. The porous Metal cathode completely reduces the penetrating oxygen and prevents oxygen from entering the The electrolyte space penetrates and thus possibly changes the potential of the anode.

Ein Ausführungsbeispiel dsr Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. In dieser Zeichnung ist nun die Kathodeneinheit und ihr Einbau in eine stabförmige Elektrode dargestellt. Ein Elektrodenschaft 1, in dem eine Kathodenzuleitung 2 verlegt ist, ist an seinem unteren Ende 3 mit einem Gewinde 4 versehen. Die Kathodeneinheit 5 besteht aus einem Träger 6, einer Membran 7 sowie einer Kathode 8 und ist in einem Halter 9 befestigt. Dieser Halter 9 wird unter Zwischenschaltung von Dichtungselementen 10An exemplary embodiment of the invention is explained in more detail below with reference to the drawing. In this drawing shows the cathode unit and its installation in a rod-shaped electrode. A Electrode shaft 1, in which a cathode lead 2 is laid, is at its lower end 3 with a Thread 4 provided. The cathode unit 5 consists of a carrier 6, a membrane 7 and a cathode 8 and is fastened in a holder 9. This holder 9 is with the interposition of sealing elements 10

und 11 mittels einer Überwurfmutter 12 gegen den Elektrodenschaft 1 dicht angepreßt. Dabei ist der Elektrodenschaft am Ende seines Gewindes 4 soweit erweitert, daß eine Flucht mit der Überwurfmutter 12 gebildet wird, um unnötige Ecken zu vermeiden.and 11 pressed tightly against the electrode shaft 1 by means of a union nut 12. Here is the The electrode shaft at the end of its thread 4 is expanded to such an extent that it is in alignment with the union nut 12 is formed to avoid unnecessary corners.

Die Kontaktierung der Kathodeneinheit 5 erfolgt durch einen eingesinterten oder aufgekitteten Blechstreifen 13, der punktgeschweißt wird. Zur Verbindung dieses Blechstreifens 13 mit der Kathodenzuleitung 2 ist im Bereich des Gewindes 4 im Elektrodenschaft 1 eine Kupplung vorgesehen. Die Kathodeneinheit wird zweckmäßigerweise in den Träger 9 eingeklebtThe cathode unit 5 is contacted by a sintered or cemented sheet metal strip 13, which is spot welded. To connect this sheet metal strip 13 to the cathode lead 2 is A coupling is provided in the area of the thread 4 in the electrode shaft 1. The cathode unit will expediently glued into the carrier 9

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. Measuring transducer for polarografischea oxygen measurement with a diffusion-determining layer in the form of a membrane, a cathode and an anode which is in operative connection with this through an electrolyte, the cathode and membrane forming an exchangeable unit which is detachably connected to an electrode shaft of the measuring transducer, characterized that the cathode (8) and membrane (7) are applied to a porous, mechanically stable carrier (6) serving as a support body, and that the carrier (6) separates the cathode compartment from the anode compartment : ■

2. Sensor according to claim 1, characterized in that the carrier (6) with cathode (8) and the membrane (7) is fastened in a holder (9) which is interposed by means of a union nut (12) sealing elements (10, 11) can be fastened to the electrode shaft (IJ

3. Measurement transducer according to claim 2, characterized in that the cathode (8) by thinning on Carrier (6) attached sheet metal strip (13) is contacted and that in the cathode shaft (1) a coupling for Cathode lead (2) is provided

4. Measuring transducer according to at least one of claims 1 to 3, characterized in that the carrier (6) consists of insulating material, preferably Al ₂ O ₃ .

5. Sensor according to claim 4, characterized in that the cathode (8) is thin Metal layer is applied on one side of the carrier (<i).

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