DE102017117989A1 - Senkstoffanalysevorrichtung - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Senkstoffanalysevorrichtung für eine vor Ort Unterwasseranalyse einer Schwebstoffanalyse von Schwebstoffen in einer Unterwasserprobe mit einem Probenbehälter, einer Analyseeinrichtung und einer reversibel verschließbaren Öffnungseinrichtung, wobei der Probenbehälter gegenüberliegende transparente Messfenster und die Analyseeinrichtung eine Lichtquelle und eine zugeordnete Kamera aufweisen, wobei die Lichtquelle und die Kamera gegenüberliegend an den Messfenstern angeordnet sind, sodass bei im Probenbehälter befindlicher Unterwasserprobe mittels eines Gegenlichtverfahrens die Schwebstoffe der Unterwasserprobe bestimmbar sind, wobei die gegenüberliegenden transparenten Messfenster planparallel ausgestaltet sind.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Senkstoffanalysevorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruches.
  • Insbesondere bei Tiefseebohrungen können Sedimente austreten und das umliegende Bohrgebiet mit Schwebstoffen kontaminieren. Die örtliche Verteilung dieser Schwebstoffe kann einen Aufschluss über die Qualität der Bohrung geben. Zudem kann das Ausmaß der Umfeldverschmutzung bestimmt werden. Zudem kann durch eine vor Ort Schwebstoffanalyse ein Warnsystem etabliert werden, bei dem eine Schwebstoffdetektion zur Warnung für die Bohrfachleute dient. Auch im wissenschaftlichen Bereich sind Schwebstoffanalysen unter Wasser wünschenswert.
  • Gemäß dem Stand der Technik werden derartige Schwebstoffanalysen dadurch ermittelt, dass von einem Schiff aus Proben in entsprechender Tiefe gezogen, diese an Bord verbracht und im zugehörigen Analyselabor analysiert werden. Der Nachteil dabei ist, dass während des Heraufziehens ein Sedimentieren der Schwebstoffe erfolgt. Auch kann eine unterschiedliche Wassertemperatur das anschließende Ergebnis im Analyselabor verfälschen.
  • Aufgabe der Erfindung ist es den Stand der Technik zu verbessern. Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Senkstoffanalysevorrichtung gemäß Anspruch 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich anhand der Unteransprüche.
  • Mit der erfindungsgemäßen Senkstoffanalysevorrichtung kann erstmalig unter Wasser vor Ort eine in situ Schwebstoffanalyse durchgeführt werden. Zudem kann der Probenbehälter vor Ort Messungen durchführen und nachdem die Senkstoffanalysevorrichtung, beispielsweise durch ein ROV (remotely operated vehicle) geborgen wurde, entsprechend ausgewertet werden. Somit können Daten über die Absenkgeschwindigkeiten von Schwebstoffen, deren Größenverteilung und dergleichen gewonnen werden. Auch kann eine derartige Senkstoffanalysevorrichtung an einem unbemannten Unterwasserfahrzeug, wie beispielsweise einem ROV, angeordnet sein.
  • Insbesondere durch die planparallelen gegenüberliegenden transparenten Messfenster entstehen keine Brechungsfehler aufgrund der Krümmung und ein optimales Messergebnis ist ermittelbar.
  • Durch die Temperiereinrichtung kann zudem die Temperatur der Unterwasserprobe konstant gehalten werden. Dies ist insbesondere auch dann vorteilhaft, wenn der Probenbehälter an die Wasseroberfläche geholt wird, da über den gesamten Zeitraum hinweg die Temperaturbedingungen beispielsweise auf +- 0,1°C gehalten werden.
  • Dies wird insbesondere dadurch erreicht, dass zwei übereinander gestülpte Glaszylinder zwischen ihren Außen- und entsprechenden Innenseiten einen Zwischenraum bilden. Die Kühlung/Heizung kann beispielsweise über ein Peltierelement oder eine Heizspirale realisiert werden. Zudem kann das Wasser, welches für das Temperieren verwendet wird, mittels einer Pumpe permanent um den Probenraum herum gepumpt werden.
  • Im Weiteren wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen erläutert. Dabei zeigt die einzige 1 einen Probenbehälter, welcher grundsätzlich auch unabhängig von den anderen Gerätschaften verwendet werden kann.
  • Der Probenbehälter 101 weist einen quadratischen Außenzylinder 103 und einen innenliegenden quadratischen Innenzylinder auf. Zwischen der Innenseite des Außenzylinders 103 und der Außenseite des Innenzylinders (nicht dargestellt) ist ein Zwischenraum ausgebildet.
  • Über die verschiebbare Öffnungseinrichtung 105, welche ebenfalls fußseitig vorgesehen ist, kann der innenliegende Probenraum (nicht dargestellt) mit Wasser gefüllt werden. Das Verschieben erfolgt vorliegend durch einen Linearmotor (nicht dargestellt). An einer Seite des Außenzylinders ist eine Kamera und auf der gegenüberliegenden Außenseite eine Lichtquelle angeordnet. Zudem ist eine Auswerteeinrichtung vorgesehen, welche der Kamera und der Lichtquelle zugeordnet ist.
  • Die vorliegende Senkstoffanalysevorrichtung wird in einem geöffneten Zustand zum Probenort circa 100 Meter unter der Wasseroberfläche verbracht. Anschließend werden die Öffnungseinrichtungen 105 verschlossen. Anschließend erzeugt die Lichtquelle ein Lichtbild, welches durch die Kamera, welches eine CCD-Kamera ist, aufgezeichnet wird. Die zugeordnete Auswerteeinrichtung (nicht dargestellt) ermittelt anhand der Daten die Sinkgeschwindigkeit eingefangener Schwebepartikel. Diese Daten werden in einem Speicher abgelegt. Anschließend werden die Öffnungseinrichtungen 105 geöffnet und es wird die Flüssigkeit in dem Zwischenraum erhitzt. Dadurch entweicht das im Probenraum befindliche Probenwasser. Nach einiger Zeit wird erneut eine Messung durchgeführt.
  • Anschließend wird die Senkstoffanalysevorrichtung durch ein ROV geborgen und die entsprechenden Messwerte an Bord eines Oberflächenschiffes ausgelesen.
  • Bezugszeichenliste
  • 101
    Probenbehälter
    103
    Außenzylinder
    105
    Öffnungseinrichtung

Claims (9)

  1. Senkstoffanalysevorrichtung für eine vor Ort Unterwasseranalyse einer Schwebstoffanalyse von Schwebstoffen in einer Unterwasserprobe mit einem Probenbehälter, einer Analyseeinrichtung und einer reversibel verschließbaren Öffnungseinrichtung, wobei der Probenbehälter gegenüberliegende transparente Messfenster und die Analyseeinrichtung eine Lichtquelle und eine zugeordnete Kamera aufweisen, wobei die Lichtquelle und die Kamera gegenüberliegend an den Messfenstern angeordnet sind, sodass bei im Probenbehälter befindlicher Unterwasserprobe mittels eines Gegenlichtverfahrens die Schwebstoffe der Unterwasserprobe bestimmbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass die gegenüberliegenden transparenten Messfenster planparallel ausgestaltet sind.
  2. Senkstoffanalysevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Probenbehälter zumindest teilweise doppelwandig ausgestaltet, sodass ein Zwischenraum gegeben ist.
  3. Senkstoffanalysevorrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine Temperiereinrichtung, welche derart eingerichtet ist, dass mittels einer Temperierflüssigkeit im Zwischenraum die Unterwasserprobe temperiert wird.
  4. Senkstoffanalysevorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperiereinrichtung eine Pumpe aufweist, welche die Temperierflüssigkeit umwälzt.
  5. Senksstoffanalyseeinrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Auswerteeinrichtung, welche Messergebnisse der Analyseeinrichtung messtechnisch auswertet.
  6. Senkstoffanalysevorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinrichtung einen Speicher zum Abspeichern von Messergebnissen aufweist.
  7. Senkstoffanalysevorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, gekennzeichnet durch eine autonome Energiequelle, insbesondere ein Akkumulator.
  8. Senkstoffanalysevorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Versorgungsschlauch, sodass insbesondere Versorgungsenergie von einer Wasseroberfläche zur Senkstoffanalysevorrichtung und Messergebnisse von der Senkstoffanalysevorrichtung zur Wasseroberfläche transferierbar sind.
  9. Senkstoffanalyseeinrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Partikelbestimmeinrichtung zum Bestimmen der Schwebstoffpartikelgröße, der Schwebstoffpartikelverteilung und/oder Schwebstoffpartikeldichte.
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