DD251403A1

DD251403A1 - SPECIMEN SENSOR FOR DEPTH-ORIENTED LIQUID SAMPLING

Info

Publication number: DD251403A1
Application number: DD29294886A
Authority: DD
Inventors: Ralf Knuth
Original assignee: Wasserversorgung Abwasse
Priority date: 1986-07-28
Filing date: 1986-07-28
Publication date: 1987-11-11

Abstract

Ziel der Erfindung ist die Entnahme einer repraesentativen Fluessigkeitsprobe aus einer Beprobungsstelle in bestimmter Distanz von der Endtiefe zum Entnahmebereich. Aufgabe ist eine Probenahmesonde die es ermoeglicht, in bestimmter Tiefe eine Fluessigkeitsprobe durch den Eintrittstutzen selbsttaetig ohne Turbulenzen aufzunehmen und ein Entleeren des Entnahmebehaelters durch den Austrittstutzen ermoeglicht, ohne die Beprobungsfluessigkeit zu verfaelschen sowie energiefrei arbeitet und unkompliziert in der Handhabung ist. Erfindungsgemaess besteht die Probenahmesonde aus einem Entnahmebehaelter in dem sich eine Steuerstangenfuehrung zur Aufnahme einer mit Federdruck belasteten Ventilsteuerstange befindet, die am unteren Ende mit einem Anschluss fuer Distanzstangen und im oberen Bereich des Entnahmebehaelters ein selbsttaetiges Oeffnen und Schliessen der Ein- und Auslassventile bewirkt. Fuer ein praezises lotrechtes und turbulenzfreies Absenken in einem Beprobungsbehaelter ist die Probenahmesonde mit einer exentrischen Aufhaengung und einem Stromlinienvorsatz versehen. Anwendung findet die Probenahmesonde zur Kontrolle und Ueberwachung der Grundwasserbeschaffenheit in der Wasserwirtschaft, Umweltschutz, Hydrogeologie, Landwirtschaft sowie Tage- und Bergbau.The aim of the invention is the removal of a representative liquid sample from a sampling point at a certain distance from the final depth to the removal area. The task is a sampling probe which makes it possible to take a liquid sample at a certain depth through the inlet nozzle without turbulence and to allow emptying of the sampling container through the outlet nozzle, without falsifying the sampling liquid and works energy-free and uncomplicated to handle. According to the invention, the sampling probe consists of a removal container in which a Steuerstangenfuehrung for receiving a loaded with spring pressure valve control rod, which causes a self-opening and closing of the inlet and outlet valves at the lower end with a connection for distance rods and in the upper part of the extraction container. For a precise vertical and turbulence-free lowering in a sampling container, the sampling probe is provided with an eccentric suspension and a streamline attachment. The sampling probe is used to control and monitor groundwater quality in water management, environmental protection, hydrogeology, agriculture, as well as mining and surface mining.

Description

Hierzu 1 Seite ZeichnungenFor this 1 page drawings

Field of application of the invention

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Entnahme von Flüssigkeitsproben, die in bestimmter Distanz zum Boden des Entnahmebehälters entnommen werden sollen.The invention relates to a device for taking liquid samples to be taken at a certain distance to the bottom of the sampling container.

Die Erfindung bezieht sich speziell auf die Entnahme von repräsentativen Wasserproben aus Grundwasserbeobachtungsrohren, deren Distanz zwischen Brunnensohle und Filterstrecke bekannt ist.The invention relates specifically to the extraction of representative water samples from groundwater observation tubes whose distance between wellsole and filter section is known.

Sie ist besonders zur Kontrolle und Überwachung der Grundwasserbeschaffenheit auf den Gebieten der Wasserwirtschaft, Umweltschutz, Hydrogeologie, Landwirtschaft sowie Tage- und Bergbau anwendbar.It is particularly applicable to the control and monitoring of groundwater quality in the fields of water management, environmental protection, hydrogeology, agriculture, mining and mining.

Characteristic of the known technical solutions

Es sind unterschiedliche Geräte zur Wasserprobenahme aus bestimmten Tiefen bekannt. Sie besitzen komplizierte Einrichtungen, die ein Öffnen bzw. Schließen des Entnahmebehälters durch verschiedene elektronische und mechanische Vorrichtungen bewirken. Auf Grund der aufwendigen Herstellung und Betreibung dieser Geräte, denen verschiedenartig zum Teil Energie zugeführt werden muß, ist ein Feldeinsatz nur schwer möglich. Andere bekannte Lösungen, die in ihrem Aufbau unkompliziert sind, arbeiten nach dem Durchströmprinzip. Hierbei besteht die Gefahr, daß beim Absenken der zum Entnahmegerät gehörenden Bauelemente, Schwebstoffe von der Innenwandung des Grundwasserbeobachtungsrohres freigesetzt werden und im Schöpfbehälter die chemischen Bestandteile des Beprobuhgswassers verfälschen. Die Bestimmuang der Tiefe, wo die Probe entnommen wird, erfolgt tiefenorientiert fast ausschließlich von oben. Diese Tiefenorientierung ist besonders bei tiefen Grundwasserbeobachtungsrohren in der Praxis recht ungenau. Eine Ausnahme , bezüglich der Endtiefenorientierung, welche die Distanz zwischen dem Beprobungsbereich und dem Boden der Entnahmestelle bildet, ist in der Patentschrift WP 218679 dargestellt. Die Erfindung betrifft einen Auslösemechanismus an mobilen Wasserschöpfern.There are different devices for water sampling from certain depths known. They have complicated facilities that cause opening or closing of the sampling container by various electronic and mechanical devices. Due to the complex production and operation of these devices, which must be supplied in various ways, some energy, a field deployment is difficult. Other known solutions that are uncomplicated in their construction, work on the Durchströmprinzip. There is a risk that, when lowering the components belonging to the removal device, suspended particles are released from the inner wall of the groundwater observation tube and falsify the chemical constituents of the sample water in the scoop tank. The determination of the depth at which the sample is taken takes place deep-oriented almost exclusively from above. This depth orientation is quite inaccurate, especially in deep groundwater observation tubes in practice. One exception, with respect to the final depth orientation, which forms the distance between the sampling area and the bottom of the sampling point, is shown in the patent specification WP 218679. The invention relates to a triggering mechanism on mobile water creators.

Erfindungsgemäß wird an einem herkömmlichen Wasserschöpfer nach Rüttner, welcher nach dem Durchströmprinzip arbeitet, ein zusätzliches Auslösegestänge mit Aufsatzring angebracht, welches im bodennahen Bereich ein Auslösen des Schließmechanismus bewirkt.According to the invention, an additional trigger linkage with attachment ring is attached to a conventional water creator Rüttner, which works on the Durchströmprinzip, which causes a triggering of the closing mechanism in the ground-near area.

Der im Ausführungsbeispiel dargestellte Rüttner-Schöpfer wird vorzugsweise in der Oberflächenwasserbeprobung angewendet, wobei der erfindungsgemäße Aufsatzring entsprechend der Konsistenz des Bodens ausgebildet sein muß. Auf Grund der Dimensionierung ist der Rüttner-Schöpfer mit zusätzlichem Auslösegestänge nicht in kleindimensionierten Beobachtungsstellen anwendbar. Der dargestellte Aufsatzring würde in der Praxis beim Absenken im Grundwasserbeobachtungsrohr an dir Wandung oder Muffen anstoßen und den Auslösemechanismus in unerwünschter Tiefe betätigen.The Rüttner-creator shown in the embodiment is preferably used in the Oberflächenwasserbeprobung, wherein the attachment ring according to the invention must be designed according to the consistency of the soil. Due to the dimensioning of the Rüttner-creator with additional trigger linkage is not applicable in small-scale observatories. The illustrated attachment ring would in practice when lowering in the groundwater observation tube abut you wall or sleeves and actuate the trigger mechanism to an undesirable depth.

Object of the invention

Ziel der Erfindung ist es eine Probenahmesonde zu entwickeln, die einfach in der Handhabung ist, energiefrei arbeitet, eine an der Endtiefe der Beprobungsstelle orientierte repräsentative Flüssigkeitsprobe zu entnehmen sowie ein Entleeren der Probenahmesonde ermöglicht, ohne die Beprobungsflüssigkeit mit Luft in Berührung zu bringen.The aim of the invention is to develop a sampling probe which is easy to handle, works energy-free, to take a representative sample of liquid oriented at the final depth of the sampling point and enables emptying of the sampling probe without bringing the sampling liquid into contact with air.

-2- 251 403 Darlegung des Wesens der Erfindung-2- 251 403 Explanation of the essence of the invention

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Probenahmesonde zu entwickeln, die in der Lage ist eine an der Endtiefe der Probenahmestelle orientierte repräsentative Flüssigkeitsprobe zu entnehmen und eine unverfälschte Vollanalyse des zu beprobenden Mediums ermöglicht. Die Probenahmesonde soll unkompliziert im Aufbau und bei Feldeinsätzen leicht handhabbar sein sowie energiefrei arbeiten.The object of the invention is to develop a sampling probe which is capable of taking a representative liquid sample oriented at the final depth of the sampling point and allowing an unadulterated full analysis of the medium to be sampled. The sampling probe should be easy to handle in construction and field operations and easy to work energy-free.

Beim Entleeren des Entnahmebehälters zum Abfüllen der Probe soll die Flüssigkeit nicht mit Luft in Berührung kommen. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß durch einen Entnahmebehälter eine mit Federdruck belastete Ventilsteuerstange durch eine Steuerstangenführung geführt ist, die an ihrem unteren Ende einen Anschluß zum Anbringen von Distanzstangen aufweist. Im oberen Bereich des Entnahmebehälters ist die Ventilsteuerstange mit einem Einlaßventil und einem Auslaßventil verbunden und ermöglicht beim Aufheben der Kraft der Zugfeder den Durchgang zu jeweils einem Eintritt- und Austrittstutzen. Um eine vertikal, präzise lotrechte Aufhängung zu ermöglichen, ist im oberen Bereich eine exzentrische Aufhängung zur Lastaufnahme der Probenahmesonde angebracht, die als Doppelfunktion eine Hubhöhenbegrenzung der Ventiisteuerstange darstellt.When emptying the sampling container for filling the sample, the liquid should not come into contact with air. According to the invention the object is achieved in that is guided by a sampling container loaded with a spring pressure valve control rod by a control rod guide having a connection for attaching spacer rods at its lower end. In the upper region of the extraction container, the valve control rod is connected to an inlet valve and an outlet valve and, when the force of the tension spring is released, allows passage to an inlet and outlet connection in each case. In order to allow a vertical, precise vertical suspension, an eccentric suspension for load-bearing the sampling probe is mounted in the upper area, which represents as a double function a Hubhöhenbegrenzung the Ventiisteuerstange.

Der Entnahmebehälter ist im unteren Bereich mit einem Stromlinienvorsatz versehen, um beim Absenken in ein Probenahmerohr Turbulenzen und ein Vermischen der Entnahmeflüssigkeit zu vermeiden.The sampling container is provided at the bottom with a streamline header to avoid turbulence and mixing of the sampling liquid when lowered into a sampling tube.

Die Funktion der erfindungsgemäßen Einrichtung ist wie folgt: Die Probenahmesonde wird an einem Seil mit Hilfe der exzentrischen Aufhängung lotrecht aufgehangen und mit eine dem Entnahmebereich entsprechenden Distanzstange versehen in die Probenahmestelle abgesenkt. Ist der Boden der Beprobungsstelle erreicht, wird durch die Schwerkraft der Probenahmesonde über die Distanzstange dje Ventilsteuerstange betätigt/die Kraft der Zugfedern aufgehoben und somit das Einlaßventil und Auslaßventil geöffnet. Hierbei erfolgt ein Druckausgleich und die Entnahmeflüssigkeit kann durch den Eintrittstutzen, der bis zum Boden des Entnahmebehälters geführt wird, den Behälter ohne Turbulenzen füllen. Die im Entnahmebehälter befindliche Luft wird durch den oberhalb des Eintrittstutzens liegenden Austrittstutzen abgeführt, ohne die Beprobungsflüssigkeit zu beeinflussen. Nachdem der selbständige Füllvorgang beendet ist, wird beim Anheben der Probenahmesonde das Einlaßventil und Auslaßventil durch die Zugfederkraft geschlossen und die Probenahmesonde kann gehoben werden. Durch das Umdrehen der Probenahmesonde um 180° zur vertikalen Ebene, wird d urch manuelle Entlastung der Zugfederkraft, das Einlaßventil und Auslaßventil geöffnet. Hierbei kann die Flüssigkeit am jetzt unten liegenden Austrittstutzen ohne Turbulenzen entnommen werden, wobei gleichzeitig der Entnahmebehälter durch den Eintrittstutzen von oben mit Luft gefüllt wird.The function of the device according to the invention is as follows: The sampling probe is suspended vertically on a rope by means of the eccentric suspension and lowered into the sampling point with a spacer rod corresponding to the removal region. Once the bottom of the sampling point has been reached, the control rod is actuated by the gravity of the sampling probe via the spacer rod / the force of the tension springs is released and thus the inlet valve and outlet valve are opened. In this case, a pressure equalization takes place and the withdrawal liquid can fill the container without turbulence through the inlet connection, which is led to the bottom of the removal container. The air in the removal container is discharged through the outlet nozzle located above the outlet nozzle, without affecting the sampling liquid. After the self-filling operation is completed, the intake valve and exhaust valve is closed by the tension spring force when lifting the sampling probe and the sampling probe can be lifted. By reversing the sampling probe by 180 ° to the vertical plane, it is opened by manual release of the tension spring force, the inlet valve and the outlet valve. Here, the liquid can be removed at the now underlying outlet nozzle without turbulence, at the same time the sampling container is filled through the inlet nozzle from above with air.

embodiment

Die Erfindung wird nachstehend an einem Beispiel näher erläutertThe invention will be explained in more detail below by way of example

Die zugehörigen Zeichnungen zeigen: The accompanying drawings show:

Figur 1: Prinzieller Aufbau der erfindungsgemäßen Einrichtung mit dargestelltem Ventilsteuersystem in Seitenansicht Figur 2: Um 90° versetzte erfindungsgemäße Einrichtung der exzentrischen Aufhängung mit Hubhöhenbegrenzung Figur 3: Erfindungsgemäße Anordnung des Ventilsteuersystems und der exzentrischen Aufhängung in Draufsicht.FIG. 2: 90 ° offset device according to the invention with eccentric suspension with lifting height limitation FIG. 3: Inventive arrangement of the valve control system and the eccentric suspension in plan view.

Die einzelnen Elemente der ProbenahmesondeThe individual elements of the sampling probe

Entnahmebehälter 7, Steuerstangenführung 2, Auslaßventil 4, Austrittstutzen 1, Einlaßventil 5, Eintrittstutzen 3 und Stromlinienvorsatz 8 sind zu einem kompakten Bauteil so miteinanderverbunden,daßsieden Grundkörper darstellen, an dem sich die zur vollständigen Funktion gehörenden Elemente Zugfedern 6, Ventilsteuerstange 9, „Exzentrische Aufhängung" 10, Hubhöhenbegrenzung 11 und Lastaufnahme 12 angliedern.Extraction tank 7, control rod guide 2, exhaust valve 4, outlet nozzle 1, inlet valve 5, inlet nozzle 3 and streamline attachment 8 are connected to form a compact component so that they represent the main body to which the elements belonging to the full function tension springs 6, valve control rod 9, "eccentric suspension "10, Hubhöhenbegrenzung 11 and load suspension 12 affiliate.

Erfindungsgemäß wird durch die spezielle Anordnung der Ventilsteuerstange 9, die durch einen Gewindeanschluß am unteren Ende mit Distanzstangen verlängert werden kann, beim Aufsetzen auf den Boden des Beprobungsbehälters die Kraft der Zugfedern 6 im oberen Bereich des Entnahmebehälters 7 entlastet und ein Öffnen des Auslaßventils 4 und des Einlaßventils 5 bewirkt. Durch den Eintrittstutzen 3, der bis zum Boden des Entnahmebehälters 7 geführt ist, kann die Beprobungsflüssigkeit ohne Turbulenzen den Entnahmebehälter 7 von unten füllen, wobei im oberen Bereich die Luft durch den höher mündenden Austrittstutzen 1 entweichen kann, ohne die Beprobungsflüssigkeit zu beeinflussen. Der vertikale Arbeitsbereich der Ventilsteuerstange 9 wird nach unten durch die Steuerstangenführung 2 begrenzt und nach oben durch die Hubhöhenbegrenzung 11 justiert.According to the invention by the special arrangement of the valve control rod 9, which can be extended by a threaded connection at the lower end with distance rods, when placed on the bottom of the sampling container, the force of the tension springs 6 in the upper region of the sampling container 7 relieved and opening the exhaust valve 4 and Inlet valve 5 causes. Through the inlet connection 3, which is guided to the bottom of the removal container 7, the sampling liquid without turbulence can fill the removal tank 7 from below, wherein in the upper region, the air can escape through the higher-opening outlet nozzle 1, without affecting the sampling liquid. The vertical working range of the valve control rod 9 is limited downwards by the control rod guide 2 and adjusted upward by the Hubhöhenbegrenzung 11.

Da die Probenahmesonde auf Grund ihrer speziellen Anordnungder Bauelemente eine seitliche Schwerpunktverlagerung hat, befindet sich oberhalb der Lastaufnahme 12 eine exzentrische Aufhängung 10 zur lotrechten Justierung, um ein präzises senkrechtes Ablassen an einem Seil im Beprobungsrohrzu garantieren. Zur Vermeidung von Turbulenzen und Vermischungen der zu beprobenden Flüssigkeit in einem Beobachtungsrohr, beim Absenken der Probenahmesonde, ist der untere Bereich des Entnahmebehälters 7 mit einem Stromlinienvorsatz 8 versehen. Nach dem Heben der gefüllten Probenahmesonde wird diese um 180° zur horizontalen Ebene gedreht, so daß sich der Austrittstutzen 1 zum Entleeren des Entnahmebehälters 7 und der Eintrittstutzen 3 für den Lufteintritt unten befinden und somit beim manuellen Betätigen der Ventilsteuerstange 9 ein Öffnen des Auslaßventils 4 und des Einlaßventils 5 zur Entnahme einer repräsentativen Flüssigkeitsprobe ermöglicht wird. Die Dimensionierung des Entnahmebehälters 7 ist in Abhängigkeit von der Dimensionierung des Beprobungsbehälters zu wählen. Im Ausführungsbeispiel wurde die Formgestaltung so gewählt, daß ein Einsatz auch in kleindimensionierten Grundwasserbeobachtungsrohren möglich ist.Since the sampling probe has a lateral center of gravity displacement due to its particular arrangement of components, above the load bearing 12 there is an eccentric suspension 10 for vertical adjustment to guarantee precise vertical discharge on a rope in the sampling tube. To avoid turbulence and mixing of the liquid to be sampled in an observation tube when lowering the sampling probe, the lower portion of the sampling container 7 is provided with a streamline attachment 8. After lifting the filled sampling probe it is rotated by 180 ° to the horizontal plane, so that the outlet nozzle 1 for emptying the sampling container 7 and the inlet nozzle 3 for the air inlet are below and thus upon manual actuation of the valve control rod 9 opening the exhaust valve 4 and the intake valve 5 is allowed to take a representative liquid sample. The dimensioning of the sampling container 7 is to be selected as a function of the dimensioning of the sampling container. In the embodiment, the shape design was chosen so that use is possible in small dimensioned groundwater observation tubes.

Die Probenahmesonde arbeitet drucklos und energiefrei, sie ist leicht handhabbar und auf Grund ihres einfachen aber robusten Aufbaus, unkompliziert zu bedienen ohne gesonderte Ansprüche an den Arbeitsschutz zu stellen.The sampling probe works pressure-free and energy-free, it is easy to handle and due to its simple but robust design, easy to use without any special demands on occupational safety.

Claims

1. Sampling probe for depth-oriented liquid sampling, characterized in that a removal container (7) and a control rod guide (2) for receiving a force of tension springs (6) loaded valve control rod (9) with connection for distance rods, are connected to each other so that oriented at the end depth of the sampling container actuation of the outlet valve (4) and inlet valve (5) is effected and the arrangement of the inlet nozzle (3) and outlet nozzle (1), a turbulence-free filling and emptying of the removal container (7).

2. Probenahmesohde according to item 1, characterized in that the removal container (7) in the upper region with a load bearing (12) is connected, which has an eccentric suspension (10) for vertical adjustment of the sampling probe, which at the same time a Hubhöhenbegrenzung (11) of Valve control rod (9) represents.

3v sampling probe according to item 1, characterized in that the removal container (7) in its lower region, to avoid turbulence in the sampling container, a streamline attachment (8).