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Die Erfindung betrifft eine Messvorrichtung und ein Verfahren zum Messen von Gasmengen in der Aquarientechnik nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 und Anspruch 2.
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Um das Wachstum der Pflanzen in Aquarien zu gewährleisten, wird in Aquarien das Einleiten von Kohlendioxid in das Wasser des Aquariums praktiziert. Kohlendioxid ist eines der wichtigsten Nährstoffe für Pflanzen. Um die eingeleiteten Kohlendioxid-Mengen bestimmen zu können, werden Blasenzähler eingesetzt. Um die Pflanze ausreichend mit Kohlendioxyd zu versorgen, muss in Abhängigkeit vom Volumen, eine bestimmte Menge Kohlendioxyd in das Wasser des Aquariums eingeleitet werden.
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Blasenzähler üblicher Bauart werden in der Aquarientechnik zum Bestimmen der eingeleiteten Kohlendioxid-Menge eingesetzt. Ein Blasenzähler ist ein transparentes Behältnis mit zwei Anschlüssen, das mit Flüssigkeit (z.B. Wasser) gefüllt wird. Das eingeleitete Gas tritt durch die entstehenden sichtbaren Bläschen nach oben und als Gas wieder aus dem Blasenzähler aus. Dann wird das Kohlendioxid mit einem weiteren Gerät im Wasser zur Lösung gebracht. Die Anzahl der Bläschen wird in einem Zeitraum gezählt, um die Menge (z.B. in der Sekunde oder Minute) zu bestimmen. So wird die angestrebte Menge Gas eingestellt und ermittelt. Da ab ca. 3 Blasen in der Sekunde ein Zählen der Kohlendioxid -Bläschen mit einem Blasenzähler nicht mehr praktikabel ist und sich außerdem durch höhere Gasmengen auch die Größe der Bläschen verändert, verfälscht dieses System die echte Menge des eingeleiteten Kohlendioxids.
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Auf dem Markt werden Blasenzähler verschiedener Bauart angeboten, z.B. von Dennerle (Blasenzähler Exakt), von Sera (Blasenzähler), von Dupla u.v.m.
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Diese Blasenzähler arbeiten nach dem oben beschriebenen Prinzip und zeigen dasselbe Problem. Bei höheren Mengen Gas ist die Ablesbarkeit nicht mehr gegeben. Außerdem ist bei jedem dieser Blasenzähler die Blasengröße unterschiedlich, was die Bestimmung der Gas-Menge nicht ermöglicht, sondern nur abschätzbar gestaltet.
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Aus der
DE 20 2020 004 286 U1 ist eine Vorrichtung zur Messung von Gasmengen in der Aquariumtechnik bekannt, die als einen wesentlichen Bestandteil eine Drehtrommel 3 aufweist, die über eine Achse 12 und zwei Lager 19 innerhalb eines Gehäuses 18 angebracht ist. Wenn sich eine bestimmte Gasmenge in einer der Kammern der Drehtrommel 3 angesammelt hat, macht die Trommel eine Schwenkbewegung, sodass das nachfolgend einströmende Gas sich in der nächsten Kammer der Drehtrommel 3 ansammelt. Die Umdrehungsgeschwindigkeit der Drehtrommel ist ein Maß für die einströmende Gasmenge pro Zeiteinheit.
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Die Wirkungsweise hängt wesentlich von der Drehgeschwindigkeit der Drehtrommel 3 ab. Dabei bewegt sich die Drehtrommel 3 gegenüber dem Gehäuse 18, wobei bei den sich gegeneinander bewegenden Teilen Reibungskräfte auftreten, die sich im Gebrauch der Vorrichtung durch Abnutzung bzw. Veränderung der aneinander reibenden Flächen ebenfalls verändern. Daraus resultiert eine Ungenauigkeit bei der Messung der einströmenden Gasmenge pro Zeiteinheit, insbesondere bei häufigem Gebrauch der Vorrichtung.
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Aus der
US 2013/0 266 456 A1 ist eine Auftriebskraftpumpe bekannt, bei welcher durch einströmende Gasblasen 114 ein Kolben 115 innerhalb eines Zylinders 113 nach oben bewegt wird. Hat der Kolben 115 die oberste Stellung erreicht, so wird das innerhalb des Kolbens befindliche Gas durch eine Öffnung 117 im Kolben und eine Öffnung 118 im Zylinder freigelassen.
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Auch diese Anordnung arbeitet mit sich gegeneinander bewegenden Teilen, in diesem Fall mit Kolben und Zylinder. Wird diese Anordnung zum Messen von einströmenden Gasflussraten verwendet, so ergeben sich durch die sich im Laufe der Zeit veränderlichen aneinander reibenden Flächen von Kolben und Zylinder unterschiedliche Kräfte und damit Ungenauigkeiten bei der Messung der Gasflussraten.
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Der in den Patentansprüchen angegebenen Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Messvorrichtung und ein Verfahren zum Messen von Gasmengen in der Aquarientechnik zu entwickeln, um die korrekte Ablesbarkeit der Gas-Menge zu ermöglichen und einheitlich zu gestalten.
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Diese Aufgabe wird mit den in den Patentansprüchen aufgeführten Merkmalen gelöst.
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Die Idee war es, eine Möglichkeit zu schaffen, die Gas-Menge auch bei niedrigen (kleine Aquarien) und erhöhten Gas-Mengen (große Aquarien) leicht und unproblematisch ablesbar zu gestalten.
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In meiner beschriebenen Idee wird, wie beim üblichen Blasenzähler, Flüssigkeit in ein transparentes Behältnis geleitet. Das ganze System funktioniert unter Wasser in einem gefüllten Gehäuse. Das Gehäuse ist außerhalb des Aquariums mittels Schläuchen am Ein- und Auslass angebracht.
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Es spielt keine Rolle, wie groß die eingeleiteten Blasen (beschriebenes Problem in der Beschreibung oben) sind. Die Gasmenge spielt auch keine Rolle. Das Kohlendioxid wird durch den Einlass 9 und anschließend durch das angebrachte Einlassröhrchen 5 von unten in die Messvorrichtung eingetragen und trifft Bläschen 4 für Bläschen 4 in eine nach unten gerichtete offene Kammer der transparenten Messeinheit 2. Diese Kammer ist durch ein Gewicht 3 verschlossen. Es geht darum, dass die Bläschen 4 die transparente Messeinheit 2 bis zu einer Markierung 13 befüllen. Der Hohlraum von der Oberkante der Messeinheit 2, bis zur Markierung 13 hat ein definiertes Volumen (z.B. 5ml). Dadurch kann man die Menge in einem bestimmten Zeitraum bestimmen und mit der benötigten Menge des Kohlendioxyds in Verbindung gebracht werden. Soll eine weitere Messung durchgeführt werden, kann die gesamte Messvorrichtung leicht geschüttelt oder gekippt werden. So, dass die gesammelte Menge Gas 11 der transparenten Messeinheit 2 zum befüllten Bereich 8 streben kann und anschließend aus Auslass 10 die Messvorrichtung in Richtung Aquarium entlässt. Danach kann eine neue Messung in Abhängigkeit von der Zeit gestartet werden.
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In 1 ist die Messvorrichtung beim Befüllen der transparenten Messeinheit 2 durch die aufsteigenden Bläschen 4 zu sehen. Die transparente Messeinheit 2 ist dabei durch das Verschlussgewicht 3 verschlossen. Die aufsteigenden Bläschen 4 werden in der Messeinheit 2 gesammelt. Die Messeinheit 2 ist mittels einer Befestigung 6 am Außengehäuse 1 befestigt. Damit sich der entstehende Druck beim Befüllen der Messeinheit 2 nicht das Verschlussgewicht 3 anhebt, befindet sich zwischen transparente Messeinheit 2 und Außengehäuse 1 ein Zwischenraum 12. Damit das ganze System funktioniert, befindet sich im Bereich 7 Wasser. Im Bereich 8 wird das Gas durch Auslass 10 aus der Messvorrichtung entlassen. Die Markierung 13 wird bei dieser Figur noch nicht erreicht. Das Verschlussgewicht muss ein höheres spezifisches Gewicht als Wasser (z. B. Glas oder Metall) aufweisen, damit es die Messeinheit verschließen kanne. Mit dieser Messvorrichtung ist es auch möglich, andere Gase wie Kohlendioxid (z. B. Sauerstoff oder Ozon) messbar zu machen.
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In 2 wird die Seitenansicht der Messvorrichtung dargestellt. Dadurch wird die Befestigung 6 verdeutlicht und zeigt den Zwischenraum 12 zwischen der transparente Messeinheit 2 und dem Außengehäuse 1.
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In 3 ist der Zeitpunkt dargestellt, als das Gas 11 in Messeinheit 2 die Markierung 13 erreicht. Die gemessene Zeit von leerer transparente Messeinheit 2 bis zur Markierung 13 wird mit der Menge (z.B. 5ml) bis zur Markierung in Verbindung gebracht. Wenn z.B. die Zeit 1 Minute beträgt, werden 5 ml in der Minute Kohlendioxyd in das Aquarium eingetragen.
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In 4 ist der Zeitpunkt dargestellt, wenn die Messvorrichtung für eine neue Messung entleert werden soll. Das Verschlussgewicht 3 wird durch Schütteln 16 oder Kippen angehoben. Dadurch entlässt das aufsteigende Gas 14 die transparente Messeinheit 2. Eine neue Messung (z.B. 5 ml) in Abhängigkeit von der Zeit kann dadurch gestartet werden.
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In 5 ist die Messvorrichtung dargestellt, wenn die richtige Menge in Abhängigkeit von der Zeit eingestellt und ermittelt worden ist. Die transparenten Messeinheit 2 füllt sich weiter mit den Bläschen 4 bis unter die Markierung 13 zur Aufnahmegrenze der Messeinheit 17. Dort hebt sich durch die aufstrebende Kraft das Verschlussgewicht 3 an und entlässt das Kohlendioxyd kontinuierlich und automatisch in Richtung des gasgefüllten Bereiches 8 in den oberen Teil der transparenten Messvorrichtung. Weiterhin sind zur optischen Kontrolle die aufsteigenden Bläschen 4 sichtbar.
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In 1 ist das Außengehäuse 1, die Messeinheit 2, das Verschlussgewicht 3, die aufsteigenden Bläschen 4, das Einlassröhrchen im Gehäuse 5, die Befestigung der Messeinheit am Außengehäuse 6, der mit Wasser befüllte Bereich 7, der mit Gas befüllter Bereich 8, der Einlass 9, der Auslass 10, der mit Gas befüllter Bereich in der Messeinheit 11, der Bereich zwischen Messeinheit und Gehäuse 12 und die Markierung der Messmenge 13 sichtbar.
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In 2 ist das Außengehäuse 1, die Messeinheit 2, das Verschlussgewicht 3, die aufsteigenden Bläschen 4, das Einlassröhrchen 5, die Befestigung der Messeinheit am Außengehäuse 6 in Seitenansicht der Messvorrichtung, der mit Wasser befüllte Bereich 7, der mit Gas befüllter Bereich 8, der Einlass 9, der Auslass 10, der mit Gas befüllter Bereich in der Messeinheit 11, der Bereich zwischen Messeinheit und Gehäuse 12 und die Markierung der Messmenge 13 sichtbar.
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In 3 ist das Außengehäuse 1, die Messeinheit 2, das Verschlussgewicht 3, die aufsteigenden Bläschen 4, das Einlassröhrchen im Gehäuse 5, die Befestigung der Messeinheit am Außengehäuse 6, der mit Wasser befüllte Bereich 7, der mit Gas befüllter Bereich 8, der Einlass 9, der Auslass 10, der mit Gas befüllter Bereich bis zur Markierung 13 in der Messeinheit 11, der Bereich 12 zwischen Messeinheit und Gehäuse und die Markierung 13 der Messmenge sichtbar.
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In 4 ist das Außengehäuse 1, die Messeinheit 2, das Verschlussgewicht 3, die aufsteigenden Bläschen 4, das Einlassröhrchen 5, die Befestigung der Messeinheit am Außengehäuse 6, der mit Wasser befüllte Bereich 7, der mit Gas befüllter Bereich 8, der Einlass 9, der Auslass 10, der Bereich zwischen Messeinheit und Gehäuse 12 und die Markierung der Messmenge 13, die aufsteigende Blase beim Schütteln oder Kippen 14 und schüttelnde Bewegung 16 sichtbar.
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In 5 ist das Außengehäuse 1, die Messeinheit 2, das Verschlussgewicht 3, die aufsteigenden Bläschen 4, das Einlassröhrchen im Gehäuse 5, die Befestigung der Messeinheit am Außengehäuse 6, der mit Wasser befüllte Bereich 7, der mit Gas befüllter Bereich 8, der Einlass 9, der Auslass 10, der mit Gas befüllter Bereich in der Messeinheit 11, der Bereich zwischen Messeinheit und Gehäuse 12, die automatisch aufsteigende Blase wenn der Messbereich überschritten ist 15, die Aufnahmegrenze 17 sichtbar.
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Bezugszeichenliste
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- (1)
- Außengehäuse
- (2)
- Messeinheit
- (3)
- Verschlussgewicht
- (4)
- Aufsteigende Bläschen
- (5)
- Einlassröhrchen im Gehäuse
- (6)
- Befestigung
- (7)
- Mit Wasser gefüllter Bereich
- (8)
- Mit Gas befüllter Bereich
- (9)
- Gas-Einlass
- (10)
- Auslass
- (11)
- Mit Gas gefüllter Bereich
- (12)
- Zwischenraum
- (13)
- Markierung
- (14)
- Aufsteigende Blase
- (15)
- Beim Überschreiten des Messbereichs aufsteigende Blase
- (16)
- Schüttelnde oder kippende Bewegung
- (17)
- Aufnahmegrenze
