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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur kontrollierten, repräsentativen
Entnahme von Wasserproben sowie ein Verfahren zur Probennahme.
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Die
Entnahme von repräsentativen
Wasserproben aus Grundwasserleitern spielt beispielsweise für die Überwachung
der Wasserqualität
eine große Rolle.
Insbesondere ist es erforderlich, eine repräsentative Probennahme zu gewährleisten,
um die richtigen Rückschlüsse auf
die Qualität
des Grundwassers eines Grundwasserleiters und damit verbundene Entscheidungen,
beispielsweise zur Behandlung eines kontaminierten Grundwasserleiters,
zu treffen.
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Im
Stand der Technik sind vielfältige
Vorrichtungen zur Entnahme von Wasserproben aus Grundwasserleitern
bekannt. Üblicherweise
werden Bohrungen abgeteuft bzw. Messbrunnen angelegt, in denen Sonden
zur Aufnahme der Grundwasserproben platziert werden. Es sind Sonden
zur in-situ-Bestimmung
der Grundwasserqualität
bekannt, jedoch ist es für
eine Reihe von insbesondere chemischen Analysen der Grundwasserprobe
erforderlich, diese nach über
Tage zu bringen und in speziell ausgestatteten Laboratorien analytisch
zu untersuchen.
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Die
Probennahmevorrichtungen sind dabei teilweise sehr spezialisiert
und mehrgliedrig ausgebildet. Insbesondere ist nach der
EP 0 148 696 A1 ein Verfahren
und eine Vorrichtung zur Entnahme einer repräsentativen Probe von Flüssigkeit
in einem Bohrloch bekannt, welches eine von der Probennahmesonde
lösbare
Entnahmekammer aufweist, wobei die Probentransportkammer zur druckhaltenden
Probennahme ausgebildet ist.
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Die
druckhaltende Entnahme von Wasserproben ist im Zusammenhang mit
der Analyse von Komponenten, welche eine unterschiedliche Löslichkeit
oder Stabilität
in Abhängigkeit
vom Druck aufweisen, erforderlich.
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Die
Vorrichtung weist einen integrierten Drucksensor und -umsetzer auf,
welcher die elektrische Übertragung
von Informationen zum Druck zur Oberfläche ermöglicht und die Überwachung
der Arbeitsgänge
bei Absenkung in die Tiefe sowie während der Probennahme realisiert.
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Weiterhin
ist nach der
EP 0 620
893 A1 ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Probennahme und
zur Untersuchung einer Formation bekannt, welche speziell für verschiedene
Fluidproben ausgebildet ist. Durch die Einstellung des Druckes wird
eine Phasentrennung der Fluide während
der Überführung in
den Probenbehälter
verhindert. Auch in dieser Vorrichtung ist der Probenbehälter abtrennbar
an der Probennahmevorrichtung ausgeführt und kann unter Aufrechterhaltung
des Druckes im Inneren des Probennahmebehälters zu einem Labor zur Analyse transportiert
werden.
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Die
DE 40 12 625 A1 offenbart
eine Vorrichtung zur Entnahme von Wasserproben bestehend aus einem
Steuermodul mit Sensoren für
diverse Messgrößen und
einem lösbaren
Probenbehälter.
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Weiterhin
ist im Stand der Technik aus der
EP 0 046 651 A3 ein Verfahren und eine Vorrichtung zur
Entnahme ausgewählter
Flüssigkeitsproben
aus Erdformationen bekannt. Die Vorrichtung vermag über einen
Doppelpacker-Abschnitt
das Bohrloch in vertikaler Richtung zu isolieren, um eine repräsentative
Probennahme in bestimmten horizontalen Abschnitten des Grundwasserleiters
vorzunehmen.
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Gleichfalls
ist es aus der
EP 0
046 651 A3 bekannt, Informationen aus dem Grundwasser während der
Probennahme aufzunehmen und auszuwerten. Auf der Grundlage der gesammelten
Informationen wird eine Entscheidung getroffen, ob eine Probe gezogen
und einer weiteren Analyse zugeführt
wird.
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Die
Abtrennung des repräsentativen
Probennahmebereiches im Grundwasserleiter erfolgt durch Packer,
welche mit einem Fluid aufgepumpt werden, so dass diese einen dichtenden
Kontakt mit dem Bohrloch bilden und nach erfolgter Probennahme und
Druckentlastung wieder entfernt werden können.
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Das
Fluid wird zunächst
einer Testkammer zugeführt,
wo der spezifische Widerstand, der Säuregrad, das Redoxpotenzial
und die Temperatur gemessen werden. Die Übertragung der Messdaten nach über Tage
erfolgt über
eine Drahtleitung zur Auswertung und Bestimmung der optimalen Sondenposition.
Sofern der Sondenstandort als günstig
eingestuft wird, wird die Wasserprobe in einer zweiten Probenkammer
gesammelt.
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Eine
weitere Ausgestaltung aus dem Stand der Technik ist aus der WO 00/34624
A2 bekannt, wobei Verbesserungen bei der Probennahme von Quellwasser
beschrieben werden.
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Insbesondere
ist vorgesehen, einen Temperatursensor für das Fluid anzuordnen und
die Probennahme mit einer temperaturhaltenden Heizung und einer
evakuierten Hülle
bei konstanter Temperatur vorzunehmen und die konstante Temperatur
auch während
des Transports aufrechtzuerhalten. Somit erfolgt eine Anpassung
der Temperatur der Probenkammer an die umgebende Fluidtemperatur.
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Ebenso
ist ein Transferbehälter
vorgesehen, der an Entnahmeports der Sonde anschließbar ist und
ein kontrollierter Probentransfer in den Transportbehälter möglich ist.
Die Daten werden zeitabhängig
gespeichert und können
zur Interpretation der Messergebnisse herangezogen werden.
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Den
im Stand der Technik bekannten Vorrichtungen und Verfahren ist insbesondere
der Nachteil zu Eigen, dass die optimale Probennahmeposition der
Probennahmesonde innerhalb einer Messstelle nicht bzw. nur sehr
schwer ermittelbar ist. Dies führt
dazu, dass Proben aus nicht repräsentativen Messstellenteufen
gezogen werden, was zu einer Verfälschung bei der Beurteilung
der entsprechenden Grundwasserparameter führen kann durch unzureichende
Repräsentativität oder falsche
Zustandsbeurteilung, beispielsweise bei der Behandlung des Grundwasserleiters.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur kontrollierten und repräsentativen
Entnahme von Wasserproben sowie ein Verfahren zur Probennahme vorzuschlagen,
wobei die effiziente druckhaltende Probennahme unter reproduzierbaren
Bedingungen an einer optimalen Messstelle ermöglicht wird.
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Die
Aufgabe wird durch eine Vorrichtung gelöst, welche aus einem Steuermodul
mit einem oberen Packer und einer Sensoreinheit mit Sensoren zur Messung
von Strömung,
Temperatur, Leitfähigkeit, pH-Wert
und Redoxpotenzial an der Messstelle besteht, wobei mehrere Strömungssensoren
am Sondenumfang verteilt angeordnet sind. Weiterhin ist ein Probennahmemodul
mit einem unteren Packer und einer Probenkammer und in diese integrierte
Sensoren zur Messung von Temperatur, Leitfähigkeit und Druck sowie ein
Datenloggermodul zur Aufzeichnung der Sensordaten vorgesehen, wobei
das Steuermodul und das Probennahmemodul über eine Verbindungseinheit
lösbar
miteinander verbunden sind.
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Nach
einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung verfügt die Vorrichtung über ein
elastisches Verbindungsstück,
welches an der Verbindungseinheit der beiden Hauptmodule vorgesehen ist.
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Das
elastische Verbindungsstück
wird nach einer Ausgestaltung der Erfindung zwischen der Verbindungseinheit
und dem unteren Packer angeordnet. Die Strömungssensoren werden zur Aufnahme eines
repräsentativen
Strömungsmesswertes
unter Bestimmung der Strömungsrichtung
am Sondenumfang verteilt in ovalen Vertiefungen angeordnet. Die Anordnung
von vier Strömungssensoren
wurde als eine günstige
Konfiguration zur Ermittlung der Strömungsverhältnisse in der Messstelle gefunden.
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Die
Sensoren zur Messung der Leitfähigkeit, des
pH-Wertes und des Redoxpotenzials, welche sich am Steuermodul befinden,
werden durch ein Schutzrohr vor mechanischen Beeinträchtigungen geschützt.
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Vorteilhaft
ist die Ausbildung der beiden Packer als pneumatisch expandierende
Packer, wobei am Bohrlochmesskabel eine Luftleitung für die pneumatischen
Packer parallel geführt
wird.
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Das
Datenloggermodul besitzt einen Datenschnittstellenanschluss, welcher
durch eine Schutzkappe während
des Betriebs der Messsonde in der Messstelle geschützt ist.
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Weiterhin
weist das Datenloggermodul einen Elektroenergiespeicher und Kontroll-LEDs
auf, welche den unabhängigen
Datenaufzeichnungsbetrieb ermöglichen
und die Betriebszustände
des Datenloggermoduls visualisieren.
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Die
erfindungsgemäße Verwendung
der Vorrichtung wird durch ein Verfahren zur Probennahme und Analyse
von Wasser realisiert, bei dem das Steuermodul und das Probennahmemodul
aneinander gekoppelt in die Messstelle eingelassen werden, wobei
eine Messung der teufenspezifischen Verteilung von Temperatur, Leitfähigkeit,
ph-Wert und Redoxpotenzial durch die Sensoren des Steuermoduls während des
Einführens
der Vorrichtung in die Messstelle erfolgt. Gleichzeitig wird die
Horizontalströmung
gemessen, und bei Erreichen einer vorgegebenen horizontalen Durchströmung der
Messstelle und bestimmter Werte der anderen Parameter erfolgt die druckhaltende
Entnahme der Wasserprobe in der durch die Strömungsmessung ausgewählten optimalen
Teufe. Anschließend
wird die Sonde nach über Tage
verbracht, das Probennahmemodul vom Steuermodul abgetrennt und die
Wasserprobe im druckhaltenden Probennahmemodul in das Labor transportiert
und ausgewertet, wobei kontinuierlich in der Probenkammer Daten
der Sensoren des Probennahmemoduls im Datenloggermodul gespeichert
und anschließend
zur Auswertung herangezogen werden.
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Besonders
vorteilhaft ist es, die Probennahmeteufe im Bereich der maximalen
Horizontalströmung
anzusiedeln. Insbesondere die von den Sensoren ermittelten charakteristischen
Teufenabhängigkeiten
von Temperatur und Leitfähigkeit
sowie pH-Wert und Redoxpotenzial sind ebenfalls geeignet, die Probennahmeteufe
zu optimieren, da sie durchströmte
Bereiche der Grundwassermessstelle anzeigen.
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Eine
nicht durch Sauerstoffanteile der Luft verfälschte Grundwasserprobe wird
dadurch gewonnen, dass vor dem Einführen des Probennahmemoduls
in die Messstelle die Luft aus der Probenkammer von einem Inertgas
verdrängt
wird.
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Die
erfindungsgemäße Vorrichtung
ist insbesondere konzipiert für
den Einsatz in kunststoffverrohrten und metallverrohrten, verfilterten
Grundwassermessstellen. Ein Einsatz ist auch in nicht ausgebauten
Messstellen bzw. Bohrungen möglich.
Bezüglich
des Einsatzbereiches im Hinblick auf Leitfähigkeit, Temperatur oder pH-Wert
des Grundwassers besteht keine Einschränkung für die erfindungsgemäße Vorrichtung.
Der Einsatzbereich erstreckt sich bis zu einer Wassertiefe von 500
m, was einem Druckbereich von bis zu 50 bar entspricht.
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Die
erfindungsgemäße Vorrichtung
eignet sich in besonderer Weise zur Untersuchung der Beschaffenheit
und Gewinnung von Proben vom Grundwasser.
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Gemäß der Konzeption
der Erfindung besteht das Prinzip der Vorrichtung aus der Kombination
von zwei Modulen, zum einen dem Steuermodul und zum anderen dem
Probennahmemodul. Das Steuermodul ist ein Multisensormodul zur Bestimmung
physikalischer und geochemischer Parameter. Das Probennahmemodul
weist eine Probenkammer mit integrierten Sensoren und der Möglichkeit
der Datenspeicherung in Form eines Datenloggers auf. Die Kopplung
der Teilmodule an der Messstelle führt zu einem funktionalen Probennahmesystem,
welches hervorragend zur Messung der teufenspezifischen Verteilung
der physikalischen und geochemischen Parameter in der Grundwassermessstelle
geeignet ist. In besonderer Weise ist die Vorrichtung geeignet, durch
die Bestimmung der durchströmten
Bereiche der Messstelle, Rückschlüsse auf
die optimale Probennahmeteufe während
der Positionierung der Vorrichtung zu erzielen. In der durch die
Sensorik ermittelten optimalen Probennahmeteufe wird schließlich die
Wasserprobe entnommen und anschließend nach über Tage verbracht. Das Probennahmemodul kann
schließlich
vom Steuermodul getrennt werden und in ein Labor zur Analyse der
in der Probenkammer befindlichen Grundwasserprobe gebracht werden.
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Besonders
vorteilhaft bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist, dass eine
permanente Überwachung
der systembeschreibenden Parameter der Wasserprobe vom Zeitpunkt
der Probennahme bis zur Analyse möglich ist und somit auftretende
Veränderungen
der Wasserprobe von der Probennahme bis zur Analyse berücksichtigt
werden können.
Dies ermöglicht
in besonders vorteilhafter Weise Aussagen zum In-Situ-Zustand der
Grundwasserströmung zu
treffen.
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Das
Steuermodul, welches auch als Sensormodul bezeichnet wird, ermöglicht die
gleichzeitige Erfassung physikalischer Parameter (wie Temperatur,
Leitfähigkeit
und Strömung)
sowie geochemischer Parameter (wie ph-Wert und Redoxpotenzial). Diese
Parameter werden teufenabhängig
während der
Sondenfahrt ermittelt, und darüber
hinaus erfolgt die zeitabhängige
Ermittlung während
der Probennahme in der Probennahmeteufe.
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Besonderes
Augenmerk liegt bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung auf der Strömungsmessung,
welche gemäß einer
vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung an vier Punkten des Sondenumfangs
am Steuermodul erfolgt. Die Ableitung der Probennahmeteufe wird
aus dem teufenabhängigen Parameterverhalten,
insbesondere den Strömungsmessungen,
errechnet. Bevorzugt werden die Proben aus einem hydraulisch gut
angekoppelten und horizontal durchströmten Teufenbereich gezogen,
dessen Ermittlung durch das teufenabhängige Parameterverhalten ermöglicht wird.
Die Kopplung des Probennahmevorganges mit der Bestimmung der vorliegenden
Strömungsverhältnisse
erlaubt eine gesicherte Zuordnung der entnommenen Wasserprobe zum
ausgewählten
Teufenbereich.
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Zur
Verbesserung der Rahmenbedingungen wird vor Beginn des Probennahmevorganges
in der Probennahmeteufe die vorhandene Horizontalströmung gemessen.
Die Verhinderung von Vertikalströmungen
in der Messstelle wird durch Packer realisiert, welche bevorzugt
pneumatisch ausgebildet sind. Das Einströmen der Wasserprobe in die
Probenkammer erfolgt von über
Tage gesteuert, beispielsweise durch elektrische Betätigung und Öffnung des
Einströmventiles
an der Probenkammer.
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Die
Probenkammer ermöglicht
die druckhaltende Probennahme mit gleichzeitiger Messung und Aufzeichnung
der physikalischen Parameter, wie Temperatur, Leitfähigkeit
und Druck, der Probe in der Kammer. Die Parameter werden im Datenloggermodul
entsprechend der Programmierung des Moduls gespeichert und stehen
für die
Auswertung der Probe anschließend
zur Verfügung.
Die Probenkammer verfügt über zwei
manuell zu betätigende
Ventile für die
Einströmung
und Entnahme der Probe sowie zur Reinigung der Kammer. Die Einströmung in
die Probenkammer ist so gestaltet, dass keine Vernebelung des Wassers
auftritt. Dies wird dadurch erreicht, dass das Zulaufrohr am Boden
der Probenkammer endet, womit die Einströmung unterhalb des Wasserspiegels
in der Kammer erfolgt und damit eine Vernebelung nicht auftritt.
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Für die Vorbereitung
der Probennahme wird zunächst
die Luft aus der Kammer mit einem Inertgas verdrängt, wonach die Ventile an
der Kammer geschlossen werden. Nach der Programmierung und dem Start
des Datenloggermoduls wird an der Messstelle das Probenkammer-Einströmventil,
nach Kopplung mit dem Steuermodul, manuell geöffnet. Die Probennahme erfolgt
in der gewünschten
Teufe durch die elektromechanische Öffnung des Ventils am Steuermodul.
Nach erfolgter Probeneinströmung wird
dieses Ventil am Steuermodul wieder geschlossen.
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Nach
der Probennahme in der gewünschten Teufe
und dem Heraufholen der Probenkammer nach über Tage sowie dem manuellen
Schließen
des Einströmventils
an der Probenkammer und der Trennung der beiden Teilmodule erfolgt
der Transport der Probenkammer bzw. des gesamten Probennahmemoduls
ins Labor bei gleichzeitiger permanenter Datenaufzeichnung der Parameter
der Probe.
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Weitere
Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus
der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen mit Bezugnahme
auf die zugehörigen
Zeichnungen. Es zeigen:
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1:
Prinzipskizze Vorrichtung zur Probennahme von Grundwasser,
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2:
Sensoreinheit,
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3:
Probennahmemodul,
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4:
Datenloggeranschlüsse
mit Schutzkappe und
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5:
Draufsicht auf den Boden der Probenkammer mit Sensoren.
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Die
erfindungsgemäße Probennahmesonde aus 1 ist
aus zwei funktional getrennten Teilmodulen aufgebaut. Dies ist zum
Ersten das Steuermodul 1, welches einen oberen Packer 3 und
eine Sensoreinheit 4 mit Sensoren 5 aufweist.
Das zweite Modul ist das Probennahmemodul 2, welches einen
unteren Packer 6 sowie die Probenkammer 7 zur
Aufnahme der Grundwasserprobe und ein Datenloggermodul 8 aufweist.
Die beiden Hauptmodule, Steuermodul 1 und Probennahmemodul 2,
sind durch eine Verbindungseinheit 9 miteinander verbunden.
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Die
Hauptmodule weisen in etwa die gleiche Länge auf, wodurch die gesamte
Vorrichtung ungefähr
auf der Hälfte
ihrer Länge
die Verbindungseinheit 9 zur Verbindung der beiden Module
aufweist. Das Steuermodul 1 weist mit der Sensoreinheit 4 verschiedene
Sensortypen 5 auf. Besonders hervorzuheben ist die Anordnung
von Strömungssensoren 5.1 neben
Sensoren für
die Temperatur 5.2, für
die Leitfähigkeit 5.3,
für den
pH-Wert 5.4 und für
das Redoxpotenzial 5.5. Die Sensoren des Steuermoduls 1 sind in
erster Linie für
die Ermittlung der Parameter zur optimalen Positionierung der gesamten
Vorrichtung in der Messstelle vorgesehen. Von dieser Funktionalität getrennt
ist die Sensorik innerhalb der Probenkammer 7, wo nach
Erreichen der Probennahmeteufe und Einströmen des Grundwassers in die
Probenkammer 7 die Temperatur, die Leitfähigkeit
und der Druck gemessen und mit dem angeschlossenen Datenloggermodul 8 aufgezeichnet
werden.
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Der
obere Packer 3 und der untere Packer 6 werden
pneumatisch expandiert, und die dazu erforderliche Luftleitung wird
am Bohrlochmesskabel geführt,
so dass die Packer von über
Tage gesteuert werden können.
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Die
Trennung der Probennahmesonde in zwei Teilmodule weist mehrere Vorteile
auf. In erster Linie wird dadurch die Erleichterung der Handhabung der
Gesamtvorrichtung erreicht. Ein weiterer Vorteil besteht darin,
dass die Probenkammer 7 nach dem Probennahmevorgang gemeinsam
mit dem Datenloggermodul 8 vom Steuermodul 1 trennbar
ist und nur das Probennahmemodul dann zur Analyse ins Labor transportiert
werden kann, ohne dass das Steuermodul 1 mit ins Labor
verbracht werden muss. Die Trennung der Vorrichtung bietet sich
außerdem deshalb
an, da vom Steuermodul 1 keine elektrischen Signale an
das autark arbeitende Probennahmemodul 2 übergeben
werden müssen.
Beide Module, das Steuermodul 1 und das Probennahmemodul 2,
werden unabhängig
voneinander gesteuert und bilden jedoch gemeinsam die Einheit der
erfindungsgemäßen Vorrichtung.
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Von
ganz besonderem Vorteil ist, dass die Vorrichtung durch das Vorsehen
eines elastischen Verbindungsstückes 10 in
der Längsachse
flexibilisiert wird. Dadurch wird ein Verklemmen der Vorrichtung
in der Messstelle verhindert bzw. die Gefahr des Verklemmens herabgesetzt.
Das elastische Verbindungsstück 10 befindet
sich unterhalb der Trennstelle bzw. der Verbindungseinheit 9 in
der Höhe
des unteren Packers 6.
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Somit
können
sich die beiden Teilmodule, Steuermodul 1 und Probennahmemodul 2,
geringfügig
zueinander bewegen und den Krümmungen
von Messstellen anpassen, ohne dass Biegekräfte auf die unelastischen Teile
der Sonde übertragen
werden, welche die mechanisch empfindlichen Sensoren 5 beherbergen.
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Die
erfindungsgemäße Vorrichtung
ist optimiert bezüglich
der eingesetzten Masse auf ein Gewicht von 29,5 kg und weist einen
Durchmesser von 90 mm sowie eine Gesamtlänge von 2200 mm auf. Das Probenvolumen
in der Probenkammer 7 beträgt dabei 2,4 l.
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Das
Steuermodul 1 beinhaltet eine Steuereinheit, mit welcher
die Kommunikation der Bohrlochmessapparatur von über Tage mit der Sonde erfolgt. Das
Steuermodul 1 beherbergt neben der Steuereinheit für die Kommunikation
der Bohrlochmessapparatur von über
Tage mit der Sonde auch die Sensorelektronik, welche zum Betrieb
der am unterem Teil des Steuermoduls 1 angeordneten Sensoreinheit 4 erforderlich
ist.
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Mit
den Sensoren 5 am Steuermodul 1 können Strömungs- und
Milieuparameter aufgenommen werden. Insbesondere sind Strömungssensoren 5.1, Temperatursensoren 5.2,
Leitfähigkeitssensoren 5.3, ph-Wert-Sensoren 5.4 und
Redoxpotenzialsensoren 5.5 in der Sensoreinheit 4 vorgesehen.
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In 2 ist
die Sensoreinheit 4 und die Verbindungseinheit 9 leicht
vergrößert dargestellt.
Nicht dargestellt ist das Schutzrohr 11, welches die angeordneten
Sensoren 5.2 bis 5.5 im Betrieb vor mechanischen
Einflüssen
schützt.
In der Darstellung ist außerdem
deutlich hervorgehoben, dass die Strömungssensoren 5.1 am
Umfang des Steuermoduls 1 verteilt in Vertiefungen zum
mechanischen Schutz angeordnet sind.
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Die
geometrische Anordnung der vier Strömungssensoren 5.1 in
ovalen Vertiefungen ermöglicht
eine optimale Messung auch geringer Strömungen in der Messstelle. Die
Milieusensoren 5.2 bis 5.5 sind im Betrieb der
Vorrichtung durch ein Schutzrohr 11 gegen mechanische Einflüsse geschützt. Der Temperatursensor 5.2 befindet
sich auf der Rückseite
der Sensoreinheit 4.
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In 3 ist
das Probennahmemodul 2 vergrößert dargestellt. Das Probennahmemodul 2 umfasst
eine Probenkammer 7 mit Sensoren 5 zur Bestimmung
von Druck, Temperatur und Leitfähigkeit. Die
Sensoren 5 sind in der Probenkammer 7 und somit
von außen
nicht sichtbar angeordnet und dienen der Parameteraufnahme der gezogenen
Wasserprobe während
ihres Aufenthaltes in der Probenkammer 7.
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Weiterhin
ist in der Darstellung gemäß 3 die
Trennstelle der Verbindungseinheit 9, der untere Packer 6 und
das Probennahmeventil 12 dargestellt. Es schließt sich
danach die Probenkammer 7 und das Datenloggermodul 8 an,
welches das Probennahmemodul 2 mit der Schutzkappe 13 bzw.
der Loggerkappe nach unten hin abschließt. In dem Datenloggermodul 8 werden
die von den Sensoren 5 in der Probenkammer 7 erfassten
Parameter gespeichert. Vor dem eigentlichen Probennahmevorgang wird
das Datenloggermodul 8 entsprechend den Erfordernissen
programmiert. Nach dieser Vorgabe erfolgt die permanente Datenaufzeichnung
des Zustandes in der Probenkammer 7 bis zum Auslesen der
Daten bei Übergabe der
Probe im Analyselabor. Die beiden Schnittstellen des Datenloggermoduls 8 sind
durch Entfernung der Schutzkappe 13 zugänglich.
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In 4 sind
das Datenloggermodul 8 mit den Anschlüssen für die Datenübertragung und Programmierung 14 als
auch der Anschluss zum Laden des internen Akkus 15 des
Datenloggermoduls 8 und die Schutzkappe 13 dargestellt.
Weiterhin ist eine Kontroll-LED vorgesehen, welche die Loggeraktivität anzeigt.
Die Programmierung des Datenloggermoduls 8 erfolgt über eine
speziell entwickelte Software, während
ein Computer über
das Schnittstellenkabel an das Datenloggermodul 8 angeschlossen
ist. Es sind sowohl Online-Messungen der Parameter als auch die
Veränderung
des Datenspeicherregimes möglich.
Entsprechend dieser Vorgaben erfolgt anschließend die Datenaufzeichnung
im Datenloggermodul 8.
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In 5 ist
die Anordnung der Sensoren 5 für Leitfähigkeit 5.3, Temperatur 5.2 und
Druck 5.6 am Boden der Probenkammer 7 dargestellt.
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Die
eingesetzte Software für
das an der Oberfläche
befindliche Steuergerät
ermöglicht
es, sämtliche
während
der Messung anfallenden Daten Online auf dem Bildschirm anzuzeigen.
Dadurch wird die zeitabhängige Überwachung
des Probennahmevorganges gewährleistet,
und es können
sowohl die Informationen der Wasserbewegung als auch die Onlinemilieuparameter,
welche durch die Sensoren 5 des Steuermoduls 1 übermittelt
werden, überwacht und
ausgewertet werden. Hierdurch wird in vorteilhafter Weise die Bestimmung
und die Einhaltung der für
die Probennahme notwendigen Parameter ermöglicht.
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Von
besonderer Wichtigkeit für
die Entnahme einer repräsentativen
Grundwasserprobe ist die horizontale Durchströmung des Filterbereiches. Dieser
Parameter wird vom System durch die Strömungsmessung festgestellt und überwacht.
Herkömmliche
Systeme zur Strömungsmessung
setzen Tracer zur Bestimmung der in der Probennahmeteufe herrschenden
Grundwasserströmung
ein. Dies bringt sehr große
Schwierigkeiten mit sich, und es wurde mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung
ein Nachteil der im Stand der Technik bekannten Systeme überwunden.
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In
besonders vorteilhafter Weise wird ein Strömungsmesselement als Strömungssensor 5.1 für die Strömungsmessung
eingesetzt, welches eine sehr geringe Temperaturträgheit aufweist.
Dies wird dadurch realisiert, dass die Messelemente auf einer kleinen
Keramikträgerfläche aufgebracht
sind. Dadurch wird es möglich,
mit geringen Temperaturdifferenzen zur arbeiten und damit Strömungskomponenten
durch thermische Konvektion zu verhindern. Dies stellt die Voraussetzung
für den
Einsatz derartiger Sensoren 5.1 im erfindungsgemäßen Fall
dar.
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- 1
- Steuermodul
- 2
- Probennahmemodul
- 3
- oberer
Packer
- 4
- Sensoreinheit
- 5
- Sensoren
- 5.1
- Strömungssensor
- 5.2
- Temperatursensor
- 5.3
- Leitfähigkeitssensor
- 5.4
- pH-Wert-Sensor
- 5.5
- Redoxpotenzialsensor
- 5.6
- Drucksensor
- 6
- unterer
Packer
- 7
- Probenkammer
- 8
- Datenloggermodul
- 9
- Verbindungseinheit
- 10
- elastisches
Verbindungsstück
- 11
- Schutzrohr
- 12
- Probennahmeventil
- 13
- Schutzkappe
- 14
- Anschlüsse für die Datenübertragung
und Programmierung
- 15
- Anschluss
zum Laden des internen Akkus