AT1749U2 - Sonde zur gewässerüberwachung - Google Patents

Abstract

Eine Sonde zur Gewässerüberwachung, beispielsweise von Grundwasser, umfaßt die Meßwertaufnehmer und die gesamte Auswerteelektronik in einem wasserdichten Gehäuse (1), das in das Wasser abgesenkt wird und in diesem untertaucht. Eine Datenleitung (2) führt aus dem Gehäuse (1) heraus und endet über Wasser an einer leicht zugänglichen Stelle in einem Anschlußstück (3) für ein Abfragegerät. Nur wenn dieses angeschlossen wird, werden Daten über die Datenleitung (2) übertragen. Das Gehäuse (1) der Sonde weist fußseitig einen Gehäuseverschluß (5) mit einer Meßkammer (6) auf. Meßwertaufnehmer beispielsweise zur Temperatur, Druck- bzw. Leitwertmessung sind im Gehäuseverschluß (5) bzw. in oder an der Meßkammer (6) vorgesehen. Letztere umfaßt einen metallischen Zylindermantel (10) als Gegenelektrode für eine Meßelektrode, die vorzugsweise von dem Gehäuseröhrchen eines Temperaturfühlers (9) im Inneren der Meßkammer (6) gebildet wird.

Description

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   Die Erfindung betrifft eine Sonde zur   Gewässerüberwachung   mit mindestens einem Messwertaufnehmer, beispielsweise für Temperatur, Druck, Leitfähigkeit, pH-Wert od. dgl., einer Datenleitung, einer Auswerteelektronik und mindestens einem Gehäuse. 



   Zur Gewässerüberwachung ist es zweckmässig, die Wasserqualität, den Wasserpegel, die Wassertemperatur und eine Reihe chemischer Parameter zu messen. Die Messwertaufnehmer dazu sind bekannt. Ebenso ist die Auswerteelektronik für die Messwertaufnehmer bekannt. Es handelt sich in den meisten Anwendungsfällen der bekannten Sonden um Langzeitmessungen vor Ort, wobei die Messdaten pro Sonde von Zeit zu Zeit abgefragt werden. Dazu werden Abfragegeräte verwendet, die von Zeit zu Zeit, beispielsweise im Abstand von 2 Monaten, an einem über bzw. ausserhalb des Gewässers angeordneten Anschlussstück kurzzeitig angeschlossen werden. Dieses Anschlussstück sitzt bei einer bekannten Sonde auf einem Gehäuse über Wasser, das die Auswerteelektronik umfasst.

   Es ist über eine Leitung mit den Messwertaufnehmern verbunden, die im Brunnen, in Bohrungen zum Grundwasser oder unmittelbar in Gewässer aller Art eintauchen. Solche Vorrichtungen können auch für Sickerwasser in Deponien bzw. für Kläranlagen verwendet werden. Eine Gewässerüberwachung ist mit den bekannten Sonden aufwendig, störungsanfällig und teuer, jedoch im Interesse einer sauberen Umwelt und zur Erhaltung der Lebensqualität unbedingt erforderlich. 



   Die Erfindung zielt darauf ab, eine einfache Sonde zur Verfügung zu stellen, die störungsfrei, frei von Fremdeinflüssen und problemlos arbeitet. Dies wird mit einer Sonde der eingangs beschriebenen Art dadurch erreicht, dass der bzw. die Messwertaufnehmer und die Auswerteelektronik zusammen in dem wasserdicht ausgebildeten Gehäuse zur Anordnung unter Wasser vorgesehen sind und dass die Datenleitung zur zeitweisen Abfrage der Auswertung aus dem wasserdichten Gehäuse herausgeführt ist und in einem Anschlussstück für ein Abfragegerät über Wasser endet. Sämtliche elektronischen Bauteile sind in das wasserdichte Gehäuse integriert, das in das Gewässer eintaucht bzw. in dieses untertaucht.

   Damit entfällt eine örtliche Trennung zwischen Messwertaufnehmer und Auswerteelektronik 

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 und eine Fremdfeldbeeinflussung durch Einstreuungen in die verbindende Datenleitung bleibt wirkungslos. Die Datenleitung wird im vorliegenden Fall als nur kurzzeitig und in grösseren Zeitabständen aktivierte Abfrageleitung benützt und stellt daher kein ständig analog übertragendes empfindliches Element innerhalb der Sondenelektronik dar. 



   Es ist zweckmässig, wenn das Gehäuse, wie bekannt, als zylindrisches Rohrstück ausgebildet ist, das kopfseitig insbesondere in einer Kappe die wasserdichte Kabeldurchführung für die Datenleitung und fussseitig einen wasserdichten Gehäuseverschluss mit den Messwertaufnehmern und mit einer mittels Durchbrüchen nach aussen offenen Messkammer trägt. Dadurch wird ein einfacher Aufbau erreicht. Die Messwertaufnehmer konzentrieren sich im fussseitigen Gehäuseverschluss, der zweiteilig ausgebildet und die Messkammer als käfigartigen Bauteil tragen kann. Dabei ist es vorteilhaft, wenn der Gehäuseverschluss zusammen mit der Messkammer vom Gehäuse und gegebenenfalls die Messkammer vom Gehäuseverschluss beispielsweise zur Revision abnehmbar und der Gehäuseverschluss gegenüber dem Gehäuse mit O-Ringen abgedichtet sind.

   Eine weitere Vereinfachung wird dadurch erzielt, dass der Gehäuseverschluss, insbesondere der Aussenbereich der Messkammer, wenigstens teilweise aus Metall besteht oder leitend ausgebildet ist und in die Messkammer des Gehäuseverschlusses eine gegenüber dem metallischen oder leitenden Bereich des Gehäuseverschlusses bzw. der Messkammer elektrisch isolierte Messelektrode zur Leitwertbestimmung des zwischen dem die Gegenelektrode bildenden metallischen oder leitenden Bereich des Gehäuseverschlusses bzw. der Messkammer und der Messelektrode in der Messkammer befindlichen Wassers vorgesehen ist. Die Leitfähigkeit des Gehäuseverschlusses oder eines Teils davon kann durch einen Belag,   z. B.   aus Graphit oder eine metallische Lacklerung bzw. Bedampfung, erreicht werden.

   Die Leitwertmessung oder eine Messung einer anderen elektrischen Grösse der Flüssigkeit zwischen zwei Elektroden   (z.     B.   Impedanz- oder Kapazitätsmessung) kann dadurch problemlos durchgeführt werden. Auf eine separate Messelektrode im Inneren der Messkammer kann verzichtet werden, wenn als Messelektrode in der Messkammer ein metallischer Temperaturfühler vorgesehen ist. Das röhrchenartige Gehäuse ei- 

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 nes Temperaturmessfühlers ist zumeist aus Metall und kann für den doppelten Zweck herangezogen werden. Es wird dadurch die Zahl der Einbauten in die Messkammer verringert und damit einer Verstopfung durch einen möglichst freien, unbehinderten Durchgang für das Wasser entgegengewirkt.

   Die Sonde sieht ferner in der Messkammer, insbesondere in einer schräggestellten oberen Wand derselben, eine Öffnung bzw. einen Kanal zu einer Membran eines Drucksensors vor. Eine konkrete Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, dass das Innere des wasserdichten Gehäuse zum Schutz vor Feuchtigkeit und vor dem Eindringen von Fremdstoffen mit einem Dielektrikum, wie etwa einem Gas oder Öl gefüllt ist. 



   Ein   Ausführungsbeispiel   der erfindungsgemässen Sonde ist in der Zeichnung teilweise im Schnitt schematisch dargestellt. 



   Eine Sonde zur Gewässerüberwachung, wie beispielsweise zur Überwachung des Grundwassers, wird in eine Bohrung im Boden   (z. B.   Erde) eingeführt, bis sie am Bohrungsgrund in das Grundwasser eintaucht. Die Sonde umfasst ein Gehäuse 1, das über eine Datenleitung 2 mit einem Anschlussstück 3 für ein Abfragegerät (nicht dargestellt) verbunden ist. 



   Das Gehäuse 1 ist als zylindrisches Rohrstück ausgebildet, aus dessen kopfseitige Kappe 4 die Datenleitung 2 wasserdicht herausgeführt ist. Das Gehäuse 1 trägt fussseitig einen Gehäuseverschluss 5 mit einer Messkammer 6. Der Gehäuseverschluss 5 ist mittels O-Ringen 7 gegenüber dem Gehäuse 1 abgedichtet. 



   Das Gehäuse 1 schliesst die gesamte Auswerteelektronik auf einer oder mehrerer Printplatten 8 ein. Ausgewertet und bis zum Abruf über die Datenleitung 2 gespeichert werden die Messergebnisse von Messwertaufnehmern, die alle im Gehäuseverschluss 5 bzw. in oder an der Messkammer 6 untergebracht sind. 



   Als Messwertaufnehmer ist ein Temperaturfühler 9 vorgesehen, der wie üblich ein metallisches Gehäuseröhrchen umfasst, welches als Messelektrode für eine Leitwertmessung dient. Die Gegenelektrode 10 wird von einem metallischen Zylindermantel der Messkammer 6 gebildet. Der Zylindermantel weist Durchbrüche 11 auf, durch die die Flüssigkeit (das Grundwasser) in die Messkammer 6 einfliessen kann. Der Zylindermantel ist elektrisch leitend mit der Auswerteelektronik (Printplatten 8) 

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 verbunden. Über eine leitende Manschette 12 ist das Gehäuseröhrchen des Temperaturfühlers 9 an die Auswerteelektronik angeschlossen. Eine isolierende Hülse 13 ist auf den in die Messkammer 6 hineinragenden Teil des Temperaturfühlers 9 aufgeschoben.

   Diese Hülse 13 verhindert, dass bei etwaigen Luftblasen im oberen Bereich der Messkammer 6 der Leitwert der Luft mitgemessen wird. Damit sich Luftblasen im Inneren der Messkammer 6 nicht halten können, ist die obere Wand schräggestellt. Sie führt zu einem der Durchbrüche 11, sodass eine etwaige Luftblase entweichen kann. Zur Leitwertmessung und Auswertung werden Dreieckspannungen verwendet. 



   Der fussseitige Gehäuseverschluss 5 nimmt einen Drucksensor 14 auf, der über einen Kanal 15 mit dem Innenraum der Messkammer in Verbindung steht. Das Innere des Gehäuses 1 ist gasgefüllt   (z. B.   Stickstoff) bzw. mit Öl gefüllt, wodurch das Eindringen von Feuchtigkeit sowie Korrosion wirksam verhindert werden. 



   Die Messwerte, Temperatur, Druck und Leitwert werden unmittelbar nächst den Messwertaufnehmern ausgewertet und gespeichert. Ein Abfragegerät, welches an das Anschlussstück 3 angeschlossen wird, sendet einen Code aus und ermöglicht so die Aktivierung der Datenleitung   2 ;   die Auswerteschaltung überträgt nach Codevergleich die gewünschten, bzw. abgerufenen Messdaten und Ergebnisse an das Abfragegerät und nimmt Befehle für die Auswertung der Messergebnisse,   z. B.   hinsichtlich der erforderlichen Genauigkeit, Empfindlichkeit und den Messintervallen entgegen.

Claims (7)

1. ANSPRÜCHE : 1. Sonde zur Gewässerüberwachung mit mindestens einem Mess- wertaufnehmer, beispielsweise für Temperatur, Druck, Leitfähigkeit, pH-Wert od. dgl., einer Datenleitung, einer Auswerteelektronik und mindestens einem Gehäuse, dadurch gekennzeichnet, dass der bzw. die Messwertaufnehmer und die Auswerteelektronik zusammen in dem wasserdicht ausgebil- deten Gehäuse (1) zur Anordnung unter Wasser vorgesehen sind und dass die Datenleitung (2) zur zeitweisen Abfrage der Auswertung aus dem wasserdichten Gehäuse (1) heraus- geführt ist und in einem Anschlussstück (3) für ein Abfra- gegerät über Wasser endet.
2. 2. Sonde nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (1), wie bekannt, als zylindrisches Rohrstück ausgebildet ist, das kopfseitig, insbesondere in einer Kappe (4), die wasserdichte Kabeldurchführung für die Da- tenleitung (2) und fussseitig einen wasserdichten Gehäuse- verschluss (5) mit den Messwertaufnehmern und mit einer mittels Durchbrüchen nach aussen offenen Messkammer (6) trägt.
3. 3. Sonde nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Gehäuseverschluss (5) zusammen mit der Messkammer (6) vom Gehäuse (1) und gegebenenfalls die Messkammer (6) vom Ge- häuseverschluss (5), beispielsweise zur Revision, abnehm- bar und der Gehäuseverschluss (5) gegenüber dem Gehäuse (1) mit O-Ringen abgedichtet sind.
4. 4. Sonde nach den Ansprüchen 2 oder 3, dadurch gekennzeich- net, dass der Gehäuseverschluss (5), insbesondere der Au- ssenbereich der Messkammer (6), wenigstens teilweise aus Metall besteht oder vlekt sch leitend ausgebildet ist und in der Messkammer (6) : 5 Gehäuseverschlusses (5) eine <Desc/Clms Page number 6> gegenüber dem metallischen oder leitenden Bereich des Ge- häuseverschlusses (5) bzw. der Messkammer (6) elektrisch isolierte Messelektrode zur Leitwertbestimmung des zwi- schen dem die Gegenelektrode (10) bildenden metallischen oder leitenden Bereich des Gehäuseverschlusses (5) bzw. der Messkammer (6) und der Messelektrode in der Messkammer (6) befindlichen Wassers vorgesehen ist.
5. 5. Sonde nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass als Messelektrode in der Messkammer (6) ein metallischer Tempe- raturfühler (9) vorgesehen ist.
6. 6. Sonde nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekenn- zeichnet, dass in der Messkammer (6), insbesondere in einer schräggestellten oberen Wand derselben, eine Öffnung bzw. ein Kanal (15) zu einer Membran eines Drucksensors (14) vorgesehen ist.
7. 7. Sonde nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn- zeichnet, dass das Innere des wasserdichten Gehäuses (1) zum Schutz vor Feuchtigkeit und vor dem Eindringen von Fremdstoffen mit einem Dielektrikum, wie etwa einem Gas oder Öl gefüllt ist.