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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Bestimmung eines Messwerts einer Messgröße der Prozessautomatisierungstechnik in einem flüssigen Medium mittels eines optischen Sensors. Die Erfindung betrifft weiter eine Verwendung der Vorrichtung in einem Analysator sowie ein Verfahren zur Dosierung zumindest eines Reagenz für eine solche Vorrichtung.
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Unter dem Begriff „Analysator“ soll im Sinne dieser Erfindung eine Messapparatur der Prozessautomatisierungstechnik gemeint sein, die mit einem nasschemischen Verfahren bestimmte Stoffgehalte, beispielsweise die Ionenkonzentration in einem zu analysierenden Medium, misst. Aus dem zu analysierenden Medium wird dazu eine Probe entnommen. Meist wird die Probe vollautomatisch durch den Analysator selbst, etwa durch Pumpen, Schläuche, Ventile etc., entnommen. Zur Bestimmung des zu bestimmenden Stoffgehalts einer bestimmten Spezies werden speziell für den jeweiligen Stoffgehalt entwickelte und im Analysatorgehäuse vorrätig gelagerte Reagenzien mit der zu vermessenden Probe vermischt. Eine dadurch verursachte Farbreaktion dieses Gemisches wird anschließend mittels eines geeigneten Messgeräts, beispielsweise mittels eines Photometers, vermessen. Genauer gesagt werden Probe und Reagenzien in einer Küvette vermischt und mit verschiedenen Wellenlängen optisch im Durchlichtverfahren vermessen. Anhand der Lichtabsorption und eines hinterlegten Kalibriermodells wird so empfängerseitig der Messwert ermittelt. Typische Ziel-Messwerte sind z.B. Ammonium, Gesamtphosphat, chemischer Sauerstoffbedarf und andere.
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Die exakte Menge der verschiedenen Flüssigkeiten, die miteinander vermischt werden, zu kennen ist von großer Bedeutung. Sowohl eine exakt definierte Menge der zu messenden Probe als auch der dazu zu mischenden Reagenzien ist für eine korrekte Bestimmung des Stoffgehalts notwendig.
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Eine Möglichkeit eine bestimmte Flüssigkeitsmenge abzumessen besteht aus einem Flüssigkeitsgefäß mit einer Lichtschranke.
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Diese Verfahren weist generell eine hohe Genauigkeit und Wiederholbarkeit auf, ist langzeitstabil, da die mechanisch bewegten Teile nicht zur Dosiergenauigkeit beitragen, und kann gut automatisiert werden. Standardgemäß wird dabei ein Dosierrohr aus Glas benützt, bei dem an der geeigneten Stelle eine Lichtschranke (LED und Photodetektor) angebracht ist, die das richtige Dosiervolumen für das entsprechende Verfahren einstellt. Dabei wird die Proben- oder Reagenzienflüssigkeit in das Dosierrohr über eine Vorrichtung, z.B. eine Kolbenpumpe, eingebracht, bis die Lichtschranke auslöst. Es können auch an einem Dosierrohr mehrere Lichtschranken angebracht werden, falls mehrere Volumina dosiert werden müssen.
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Dieses Verfahren bringt jedoch einige Nachteile mit sich: Durch falsches Auslösen der Lichtschranke ergeben sich Fehldosierungen. Dies tritt unter anderem bei Flüssigkeitstropfen auf, die am Dosierrohr hängenbleiben oder sich entlang der Dosierrohrwand bewegen. Auch Flüssigkeitshäutchen, die sich wie ein Film über den Querschnitt des Dosierrohrs legen, können die Lichtschranke fälschlicherweise auslösen.
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Einmal ausgelegt, ist ein Dosierrohr- und Lichtschranken-System sehr schwierig anzupassen bzw. zu erweitern. Dazu tragen die mechanische Anbindung der Lichtschranken an das Dosierrohr und auch der gewählte Dosierrohrdurchmesser bei. Zudem ist es aufgrund des mechanischen Platzbedarfs der Lichtschranken unmöglich, zwei Lichtschranken sehr eng beieinander zu positionieren. Allgemeiner gesprochen ist es schwierig, kleine Flüssigkeitsvolumen und im gleichen System große Flüssigkeitsvolumen zu dosieren. Ist das Dosierrohr derart verschmutzt, dass es nicht mehr gereinigt werden kann, muss es ausgetauscht werden. Dieser Austausch ist oft schwierig durchzuführen und erfordert geschultes Personal.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein System zur Dosierung von Flüssigkeiten für nasschemische Analysatoren bereit zu stellen, das günstig, robust, leicht zu warten und flexibel ist.
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Die Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung, umfassend: zumindest einen Sender zum Senden von Sendelicht; zumindest einen dem Sender zugeordneten Empfänger zum Empfangen von Empfangslicht; einen mit dem Medium füllbaren Messraum, wobei von dem Sender aus ein optischer Messpfad durch den Messraum zum Empfänger verläuft; zumindest eine Dosiervorrichtung zum Dosieren einer bestimmen Menge zumindest eines Reagenz und/oder des Mediums, und zum Einbringen des Reagenz und/oder des Mediums in den Messraum; und eine übergeordnete Einheit zur Generierung eines Anregungssignals zur Erzeugung des Sendelichts, wobei das Sendelicht durch Wechselwirkung, insbesondere durch Absorption, in Abhängigkeit von der Messgröße entlang des Messpfads in das Empfangslicht gewandelt wird, wobei der Empfänger aus dem gewandelten Empfangslicht ein Empfängersignal erzeugt, und wobei der Messwert aus dem Empfängersignal bestimmbar ist. Die Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Dosiervorrichtung als Schlauch ausgestaltet ist, und der Schlauch zumindest einen ersten Kontrollpunkt umfasst, wobei zumindest das Volumen im Schlauch von einem Startpunkt bis zum ersten Kontrollpunkt eine in den Messraum einzubringende Menge an Reagenz oder an Medium definiert.
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Somit kann das System schnell und unkompliziert gewartet werden, da der Schlauch über handelsübliche Schlauchverbinder an den Rest des nasschemischen Analysators angeschlossen werden kann. Das Dosiervolumen lässt sich einfach über die Schlauchlänge einstellen. Durch die verwendeten Komponenten ist die Vorrichtung preiswert, flexibel, leicht wartbar und robust ausgestaltet.
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In einer vorteilhaften Weiterbildung ist der Schlauch aus Polytetrafluorethylen (PTFE) ausgestaltet, da dies eine hohe Chemikalienbeständigkeit aufweist und zudem preiswert erwerbbar ist.
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Bevorzugt ist zumindest der erste Kontrollpunkt als erste Lichtschranke ausgestaltet, und der Schlauch ist transparent für das Licht der Lichtschranken. Eine Lichtschranke stellt eine einfache Möglichkeit dar, fest zu stellen ob sich Flüssigkeit im Schlauch befindet.
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Als preiswerte Möglichkeit einer Lichtschranke ist die Lichtschranke als Gabellichtschranke ausgestaltet.
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Für gute Detektionsergebnisse und erhöhte Störempfindlichkeit gegen Tageslicht ist die Lichtschranke als Infrarotlichtschranke mit Tageslichtfilter ausgestaltet.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung umfasst die Vorrichtung zwei Kontrollpunkte. Auch die zweite Vorrichtung kann als Lichtschranke bzw. Gabellichtschranke ausgestaltet sein. Auch kann die Lichtschranke als Infrarotlichtschranke mit Tageslichtfilter ausgestaltet sein. Bei der Verwendung von zwei Kontrollpunkten kann das zu dosierende Volumen durch das Volumen zwischen den zwei Kontrollpunkten definiert werden. Alternativ können so verschieden Volumen dosiert werden, da jeweils das Volumen bis zu den jeweiligen Kontrollpunkten verwendet wird. In einer Ausgestaltung dient der zweite Kontrollpunkt als Sicherheitskontrollpunkt zur Detektion von Fehlern.
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Damit auf engem Raum mehr zu dosierende Flüssigkeit abgemessen werden kann, umfasst der Schlauch zumindest eine Schlaufe. Werden mehrere Schlaufen verwendet kann das Volumen entsprechend erhöht werden. Bei kleineren Volumina ist eine Schlaufe nicht zwingend notwendig, in bestimmten Anwendungsfällen wie etwa bei der Messung von CSB (chemischer Sauerstoffbedarf; engl. chemical oxygen demand, COD), ist dies jedoch aufgrund eines erhöhten Dosiervolumens vorteilhaft. Durch Erhöhung oder Verringerung der Schlaufenzahl kann das Dosiervolumen in einem bestehenden Gerät auf einfache Weise geändert werden.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung umfasst die Dosiervorrichtung auf der ersten Seite zumindest ein Ventilmodul, wobei das Ventilmodul zumindest schaltbar ist zwischen der Dosiervorrichtung, dem zumindest einen Reagenz und dem Messraum. Somit kann zwischen den verschiedenen Flüssigkeitsquellen und dem Messraum hin- und hergeschaltet werden um die entsprechende Flüssigkeit zu fördern. Das Volumen der einzubringenden Menge an Reagenz wird in einer Ausgestaltung ab dem Ventilmodul bis zum ersten Kontrollpunkt definiert. Sind mehrere Kontrollpunkte vorhanden, kann die jeweilige Strecke ab dem Ventilmodul zu dem jeweiligen Kontrollpunkt als Dosierung dienen.
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In einer bevorzugten Weiterbildung ist der Startpunkt als Kontrollpunkt oder als Punkt im Ventilmodul ausgestaltet. Somit ist das zu dosierende Volumen definiert.
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In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Dosiervorrichtung auf einer zweiten Seite zumindest ein Luftventil zum Einbringen von Luft in den Schlauch. Dieses Luftpolster kann gefördert werden. Befindet sich Medium oder Reagenz vor diesem Luftpolster kann das Luftpolster das Medium oder Reagenz vor sich herschieben, etwa bis zum Messraum.
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Bevorzugt und als einfache Form der Förderung umfasst die Dosiervorrichtung eine Pumpe, insbesondere eine Spritzenpumpe, zum Förden des Reagenz.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung umfasst die Vorrichtung eine Steuereinheit, wobei die Steuereinheit die Dosierung vollautomatisch unter Verwendung von Signalen zumindest eines Kontrollpunkts steuert. Es sind somit keine Interaktionen von einem Bediener notwendig
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Die Aufgabe wird weiter gelöst durch die Verwendung zumindest einer Vorrichtung wie oben stehend beschrieben in einem Analysator zur Bestimmung eines Messwerts einer Messgröße der Prozessautomatisierungstechnik, insbesondere zur Analyse von zumindest einer Stoffkonzentration.
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Die Aufgabe wird weiter gelöst durch ein Verfahren zur Dosierung zumindest eines Reagenz für eine Vorrichtung zur Bestimmung eines Messwerts einer Messgröße der Prozessautomatisierungstechnik in einem flüssigen Medium mittels eines optischen Sensors in einem Messraum mittels einer Dosiervorrichtung, die als Schlauch ausgestaltet ist, und der Schlauch zumindest einen ersten Kontrollpunkt umfasst, wobei das Volumen im Schlauch bis zum ersten Kontrollpunkt eine in den Messraum einzubringende Menge an Reagenz und/oder Medium definiert, wobei das Verfahren die Schritte umfasst: Schließen eines Luftventils, Öffnen eines ersten Ventils mit Zugang zu dem Reagenz und Schließen eines zweiten Ventils mit Zugang zum Messraum; Fördern des Reagenz bis zum ersten Kontrollpunkt; Öffnen des Luftventils und Einbringen von Luft in den Schlauch; Schließen des Luftventils, Schließen des ersten Ventils und Öffnen des zweiten Ventils; und Fördern des Reagenz in den Messraum.
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Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Figuren nähere erläutert. Es zeigen
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1 einen Analysator in dem die erfindungsgemäße Vorrichtung angewendet wird,
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2 den Verfahrensablauf zum Dosieren von Reagenz,
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3 eine Prinzipdarstellung des für die Dosierung relevanten Teile des Analysators, und
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4a/b/c/d eine Dosiervorrichtung der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer ersten, zweiten, dritten und vierten Ausgestaltung.
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In den Figuren sind gleiche Merkmale mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
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Das erfindungsgemäße Messsystem in seiner Gesamtheit hat das Bezugszeichen 1 und ist in 1 dargestellt
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung findet Anwendung in einem Analysator 9 der Prozessautomatisierungstechnik, der zunächst beschrieben werden soll.
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Gemessen werden soll beispielsweise die direkte Absorption eines Stoffs oder die Intensität einer Färbung, die dadurch erzeugt wird, dass der zu bestimmende Stoff mit Reagenzien in einen Farbkomplex umgewandelt wird. Weitere mögliche Messgrößen, die nach einem ähnlichen Prinzip arbeiten sind Trübung, Fluoreszenz usw. Ein weiteres Anwendungsbeispiel ist die CSB-Messung (chemischer Sauerstoffbedarf; engl. chemical oxygen demand, COD), wobei CSB ein Summenparameter ist, das heißt der Messwert kommt durch die Summe der Inhaltsstoffe zustande und kann nicht einem einzelnen Inhaltsstoff zugeordnet werden. Bei diesem Messverfahren wird ein Farbumschlag in einem Reaktor erzeugt, siehe unten. Weiter mögliche Parameter sind etwa der Gesamtkohlenstoff, Gesamtstickstoff oder eine Ionenkonzentration, wie etwa die Konzentration der Ionen von Ammonium, Phosphat, Nitrat etc.
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Aus dem zu analysierenden Medium 15, beispielsweise eine Flüssigkeit oder ein Gas, wird eine Probe 13 entnommen. Meist wird die Probe 13 vollautomatisch durch den Analysator selbst, etwa durch Subsysteme 14 wie Pumpen, Schläuche, Ventile etc. entnommen. Zur Bestimmung des zu bestimmenden Stoffgehalts einer bestimmten Spezies werden speziell für den jeweiligen Stoffgehalt entwickelte und im Analysatorgehäuse vorrätig gelagerte ein oder mehrere Reagenzien 16 mit der zu vermessenden Probe 13 vermischt. Dies ist in 1 symbolisch dargestellt, in Realität werden verschiedene Behältnisse mit verschieden Reagenzien bereitgestellt und über die angesprochenen Pumpen, Schläuche, Ventile etc. entnommen und gegebenenfalls vermischt. Auch können für jeden Vorgang (Entnehmen der Probe, Vermischen von Reagenzien, etc.) separate Pumpen, Schläuche, Ventile verwendet werden.
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Eine dadurch verursachte Farbreaktion dieses Gemisches wird anschließend mittels eines geeigneten Messgeräts, beispielsweise mittels eines Photometers 17, vermessen. Dazu wird beispielsweise die Probe 13 und die Reagenzien 16 in einem Messraum 8 vermischt und mit Licht zumindest einer Wellenlängen optisch im Durchlichtverfahren vermessen. Im Falle der Bestimmung von COD oder von Phosphationen wird eine Wellenlänge verwendet, es gibt aber auch Verfahren bei dem mindestens zwei verschiedene Wellenlängen verwendet werden. Bei dem Verfahren wird Licht mittels eines Senders 17.1 durch die Probe 13 gesendet. Dem Sender 17.1 zugeordnet ist ein Empfänger 17.2 zum Empfangen des Durchlichts, wobei vom Sender 17.1 ein optischer Messpfad 17.3 zum Empfänger 17.2 verläuft (in 1 gestrichelt angedeutet). Der Sender 17.1 umfasst beispielsweise eine oder mehrere LEDs, d.h. eine LED pro Wellenlänge oder eine entsprechende Lichtquelle mit breitbandiger Anregung. Alternativ wird eine breitbandige Lichtquelle mit entsprechendem vorgesetztem Filter verwendet. Typische Wellenlängen gehen vom infraroten bis hin zum ultravioletten, also von etwa 1100 nm bis 200 nm. Der Empfänger 17.2 kann etwa eine oder mehrere Fotodioden umfassen.
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Anhand der Lichtabsorption und einer hinterlegten Kalibrierfunktion wird empfängerseitig der Messwert erzeugt. Bei der Messung von COD wird der Messwert wie erwähnt durch einen Farbumschlag erzeugt. Zu Beginn wird die Probe 13 mit Reagenzien 16 vermischt und eine Basismessung durchgeführt. Anschließend wird weitere Reagenz 16, konkret Schwefelsäure, hinzugefügt, und das Gemisch aufgeheizt um die Reaktion zu beschleunigen. Nach einer gewissen Zeit wird eine Plateau-Messung durchgeführt. Aus Plateau- und Basismessung wird der Hub bestimmt welcher mit der hinterlegten Kalibrierkurve den Messwert ergibt.
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Der Analysator 9 umfasst weiter einen Transmitter 10 mit einem Mikrocontroller 11 samt Speicher 12. Über den Transmitter 10 kann der Analysator 9 an einen Feldbus angeschlossen werden. Weiter wird der Analysator 9 über den Transmitter 10 gesteuert. So wird beispielsweise die Entnahme einer Probe 13 aus dem Medium 15 durch den Mikrocontroller 11 durch entsprechende Steuerbefehle an die Subsysteme 14 veranlasst. Auch wird die Messung durch das Photometer 17 mittels des Mikrocontrollers gesteuert und geregelt. Ebenfalls kann die Dosierung der Probe 13 durch den Transmitter 10 gesteuert werden. In einer Ausgestaltung erfolgt die Dosierung vollautomatisch unter Verwendung der Signale der Kontrollpunkte 3.1, 3.2, 3.3 (siehe unten).
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Das Entnehmen der Probe 13 soll nun prinzipiell erläutert werden. Zur Entnahme der Probe 13 aus dem Medium 15 dient eine Probenentnahmevorrichtung (nicht dargestellt), die beispielsweise eine Pumpe 7.2 umfassen kann. Über eine Mediumsleitung gelangt die Probe 13 in ein Behältnis 1, im Folgenden auch als Dosiervorrichtung 1 bezeichnet. Wie erwähnt umfasst der Analysator 9 Flüssigkeitsbehälter, die der Probe 13 zur Bestimmung der Messgröße des Analysators 9 zuzusetzende Reagenzien und Standardlösungen zur Kalibrierung und/oder Justierung des Analysators 9 enthalten.
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Die Reagenzien 16, bzw. Behältnisse umfassend die Reagenzien 16, sind über Flüssigkeitsleitungen mit der Dosiervorrichtung 1 verbunden. Bei der vorliegenden Erfindung ist die Dosiervorrichtung 1 als Schlauch 2 ausgestaltet. Genauer gesagt ist der Schlauch 2 als teiltransparenter Schlauch ausgestaltet. Als Material für diesen Schlauch 2 eignet sich prinzipiell jeder teiltransparente Kunststoff, wenn hohe Chemikalienbeständigkeit gefordert wird, z.B. Teflon (PTFE). Der Schlauch zwei ist zumindest teiltransparent für das Licht der Lichtschranke (siehe unten), sowie Chemikalien beständig gegenüber dem Medium 15 und den Reagenzien 16. Als Beispiel sei hier eine Chemikalienbeständigkeit gegenüber 50-prozentiger Schwefelsäure genannt. Der Schlauch 2 hat einen Querschnitt von einigen Millimetern, beispielsweise von 3 mm.
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Der Schlauch 2 wird in zumindest eine Lichtschranke 3.1, insbesondere in eine Gabelleichtschranke, eingelegt, wobei diese mindestens mit einem Phototransistor, in einer bevorzugten Ausgestaltung auch mit zwei Photoransistoren ausgestattet ist. Die Lichtschranke 3.1 dient als Kontrollpunkt. Die Lichtschranke ist als Infrarotlichtschranke mit Tageslichtfilter ausgestaltet.
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Das Dosiervolumen lässt sich über die Schlauchlänge einstellen. 2 zeigt das erfindungsgemäße Verfahren 100 zur Dosierung von Reagenz 16. 3 zeigt den grundsätzlichen Aufbau des für die Dosierung relevanten Teile des Analysators 9, während 4 verschiedene Ausgestaltungen der Dosiervorrichtung 1 zeigt.
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In einem ersten Schritt 110 des erfindungsgemäßen Verfahrens 100 wird ein Luftventil 6 geschaltet. Das Luftventil 6 ist als 3/2-Wegeventil ausgestaltet. Das 3/2-Wegeventil 6 wird so geschaltet, dass der Kanal von einer ersten Pumpe 7.1 zum Schlauch 2 offen ist, ein erstes Ventil 5.1 mit Zugang zu dem Reagenz 16 geöffnet und ein zweites Ventil 5.2 mit Zugang zum Messraum 8 geschlossen ist. Dann 120 wird Reagenz 16 bis zum ersten Kontrollpunkt 3.1 gefördert. Anschließend 130 wird das Luftventil 6 geöffnet, und Luft 6.1 in den Schlauch gebracht. Es wird somit ein Luftpolster in den Schlauch 2 auf einer dritten Seite 4.3 (siehe unten) eingebracht. Im nächsten Schritt 140 wird das Luftventil 6 wieder geschaltet, so dass der Kanal von der ersten Pumpe 7.1 zum ersten Kontrollpunkt 3.1 offen ist, das erste Ventil 5.1 mit Zugang zum Reagenz 16 wird ebenfalls geschlossen, und das zweite Ventil 5.2 mit Zugang zum Messraum 8 geöffnet. Im letzten Schritt 150 wird das Reagenz 16 in den Messraum 8 gefördert. Das Reagenz 6 wird somit mittels des Luftpolsters in den Messraum 8 eingebracht.
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Die Dosiervorrichtung 1 umfasst eine erste Pumpe 7.1, etwa eine Spritzenpumpe, zum Fördern von Reagenz 16. Die Dosiervorrichtung 1 umfasst weiter eine zweite Pumpe 7.2, etwa eine Schlauchpumpe, zum Fördern von Medium 15. Es wird eine Schlauchpumpe 7.2 verwendet, da hier größere Dosiervolumina verarbeitet werden müssen um das Totvolumen bis zum Medium 15 zu Verarbeiten. Eine Ausgestaltung mit nur einer Pumpe ist allerdings ohne großen technischen Aufwand umsetzbar.
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Die Dosiervorrichtung 1 umfasst weiter auf einer ersten Seite 4.1 ein Ventilmodul 5. Das Ventilmodul 5 hat einen ersten Zugang 5.1 zu den Reagenzien 16, einen zweiten Zugang 5.2 zu dem Messeraum 8, und einen dritten Zugang 5.3 zu dem Medium 15. Auf einer zweiten Seite 4.2 umfasst die Dosiervorrichtung 1 ein Luftventil 6 mit einem Lufteinlass 6.1 zum Einbringen von Luft in den Schlauch 2. Auf einer dritten Seite 4.3 umfasst die Dosiervorrichtung 1 eine Pumpe 7.1 zum Fördern von Reagenzien, Medium und/oder Luft. Exemplarisch abgebildet ist in 4 die Dosiervorrichtung 1 mit einem ersten Kontrollpunkt 3.1 und einem zweiten Kontrollpunkt 3.2. Wie weiter unten dargestellt wird, gibt es aber auch Ausführungen mit nur einem Kontrollpunkt 3.1 oder mehreren Kontrollpunkten.
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Da das Ventilmodul 5 auch Zugang zum Medium 15 hat, kann mit einem ähnlichen Verfahren wie oben beschrieben auch das Medium 15 zum Messraum 8 gefördert werden.
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Die erste Ausgestaltung in 4a umfasst neben der Pumpe 7.1 eine erste Lichtschranke 3.1. Die zu fördernde Menge an Reagenz 16 wird durch das Volumen im Schlauch 2 auf der ersten Seite 4.1 ab dem Ventilmodul 5 bis zum ersten Kontrollpunkt 3.1 definiert.
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In der zweiten Ausgestaltung in 4b umfasst die Dosierungsvorrichtung 1 einen Schlauch 2 auf einer ersten Seite 4.1 mit einer Schlaufe 18. Durch die Anordnung des Schlauchs 2 als Schlaufe 18 kann auf geringem Platz eine große Menge an Volumen untergebracht werden. Je mehr Schlaufen 18 gemacht werden, desto größer ist das Volumen. Entsprechend kann auch durch den Durchmesser der Schlaufen das Volumen geändert werden. So können etwa wie dargestellt drei Schlaufen gemacht werden. Der Durchmesser der Schlaufen beträgt einige Zentimeter, beispielsweise 8 cm. Die Schlauchlänge insgesamt geht von einigen Zentimetern bis zu wenigen Metern, beispielsweise von etwa 30 cm bis zu 2 m. Dadurch können Volumen von einigen Millilitern, beispielsweise von 2–8 ml gefördert werden. Auch in diesem Beispiel wird das Volumen ab dem Ventilmodul 5 bis zum ersten Kontrollpunkt 3.1 definiert.
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Die nächste Ausgestaltung 4c umfasst zwei Lichtschranken 3.1 und 3.2. Somit können mehrere Volumen abgemessen werden. In dem gezeigten Beispiel sind mindestens zwei verschiedene Volumen möglich: ab dem Ventilmodul 5 auf der ersten Seite 4.1 bis zum ersten Kontrollpunkt 3.1, und ab dem Ventilmodul 5 auf der ersten Seite 4.1 zum zweiten Kontrollpunkt 3.2. Weiterhin kann über die Dosierung mit einem Luftpolster, welches durch das Ventilmodul 5 generiert wird ein drittes Volumen vom ersten Kontrollpunkt 3.1 bis zum zweiten Kontrollpunkt 3.2 generiert werden. Alternativ funktioniert die Vorrichtung aus 4c wie die Vorrichtung in 4b, nur dass der zweite Kontrollpunkt 3.2 als Sicherheitskontrollpunkt zum Abschalten bei Fehlern fungiert. Die Abstände zwischen der Pumpe 7.1, dem ersten Kontrollpunkt 3.1 und den zweiten Kontrollpunkt 3.2 müssen nicht gleich sein.
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Die Ausgestaltung in 4d zeigt drei Kontrollpunkte 3.1, 3.2 und 3.3. Zwischen dem ersten Kontrollpunkt 3.1 und dem zweiten Kontrollpunkt 3.2, sowie zwischen den zweiten Kontrollpunkt 3.2 und dem dritten Kontrollpunkt 3.3 befinden sich jeweils verschiedene Schlaufen 18 des Schlauchs 2. Die jeweilige Anzahl der Schlaufen muss nicht gleich sein, im Beispiel sind es drei bzw. fünf. In diesem Beispiel kann ein größeres Volumen wie in den anderen Beispielen gefördert werden.
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Selbstredend ist jede Kombination der Schlaufen 18 sowie Kontrollpunkten möglich und das dargestellte soll exemplarisch verstanden werden.
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Das oben beschriebene System ist gegen ein Falschauslösen der Lichtschranken 3.1, 3.2, 3.3 robust, da der Schlauchquerschnitt zu klein ist, um Flüssigkeitstropfen oder -häutchen auszubilden. Auch können Lufttaschen identifiziert und kompensiert werden. Hat man etwa folgendes Messsignal:
0000000000011000000000000011111111111111,
wobei dabei „0“ ein Signal bei Flüssigkeit und „1“ ein Signal für Luft darstellt, so kann die unterstrichene Signalfolge „11“ eindeutig als Lufttasche identifiziert werden, und gegebenenfalls entsprechend kompensiert werden.
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Zudem kann das System schnell und unkompliziert gewartet werden, da der Schlauch über handelsübliche Schlauchverbinder an den Rest des nasschemischen Analysators angeschlossen werden kann.
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Es kann somit eine nasschemischer Analysatoren 9 bereitgestellt werden, der preiswert, flexibel, leicht wartbar und robust ausgestaltet ist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Dosiervorrichtung
- 2
- Schlauch
- 3.1
- Kontrollpunkt
- 3.2
- Kontrollpunkt
- 3.3
- Kontrollpunkt
- 4.1
- Erste Seite
- 4.2
- Zweite Seite
- 4.3
- Dritte Seite
- 5
- Ventilmodul
- 5.1
- Ventil mit Zugang zu 16
- 5.2
- Ventil mit Zugang zu 8
- 5.3
- Ventil mit Zugang zu 15
- 6
- Luftventil
- 6.2
- Lufteinlass von 6
- 7.1
- Pumpe
- 7.2
- Pumpe
- 8
- Messraum
- 9
- Analysator
- 10
- Transmitter
- 11
- Mikrocontroller
- 12
- Speicher
- 13
- Probe
- 14
- Subsysteme von 9
- 15
- Medium
- 16
- Reagenz
- 17
- Photometer
- 17.1
- Sender
- 17.2
- Empfänger
- 17.3
- Optischer Messpfad
- 18
- Schlaufe
- 100
- Verfahren
- 110
- Verfahrensschritt
- 120
- Verfahrensschritt
- 130
- Verfahrensschritt
- 140
- Verfahrensschritt
- 150
- Verfahrensschritt
