DE1498886C

DE1498886C - Gerät zum Prüfen von Flüssigkeiten

Info

Publication number: DE1498886C
Application number: DE19631498886
Authority: DE
Inventors: Henry F. Philadelphia Pa. Davis (V.StA.)
Original assignee: Honeywell Inc
Current assignee: Honeywell Inc
Priority date: 1962-06-01
Filing date: 1963-05-31
Publication date: 1973-03-29

Description

Die Erfindung betrifft ein Gerät zur Prüfung von Flüssigkeiten, insbesondere fließendem Wasser, mit mehreren separaten Gefäßen, in denen sich jeweils eine Prüfeinrichtung zur Ermittlung des Wertes einer separaten veränderlichen Größe der Flüssigkeit befindet, sowie mit einer Leitungsanordnung zur Lieferung der zu prüfenden Flüssigkeit an die Gefäße, welche innerhalb eines Behälters vorzugsweise auf gleichem Niveau angeordnet sind und sowohl voneinander als auch von den Wänden des Behälters Abstände halten, wobei der übrige Behälterraum gegenüber dem Gesamtvolumen der Gefäße ein Mehrfaches beträgt. Derartige Geräte sind besonders geeignet zum Analysieren von Flüssigkeiten durch automatische kontinuierliche oder intermittierende quantitative und qualitative Messungen der Flüssigkeitsmischung, wodurch festgestellt werden soll, ob die der Messung unterworfenen Flüssigkeiten bestimmten vorgeschriebenen Normen entsprechen.

Bei den bekannten Geräten der eingangs geschilderten Art geschah das Analysieren von Wasser bisher in der Weise, daß eine einzelne Wasserprobe durch eine eigene Leitung in einen ersten Wasserprobentank geleitet wurde, der sich an einer Stelle einer Überwachungseinrichtung befand, an der eine

erste Messung der Eigenschaften des Wassers unter einer ersten Umgebungstemperatur gemacht wurde, und daß eine zweite, jedoch andere Probe oder weitere Proben dieses Wassers über andere Leitungen zu anderen Wasserprobentanks geführt wurden, wobei sich diese Tanks wiederum an anderen Stellen der Überwachungseinrichtung befanden, an denen andere Umgebungsverhältnisse, insbesondere andere Umgebungstemperaturen, herrschten. Diese räumlich weite Auseinanderziehung der Probentanks oder Probengefäße machte es unmöglich, eine klare Beziehung zwischen den verschiedenen Messungen an verschiedenen Proben des Wassers gleichen Ursprungs herzustellen, da die Meßbedingungen für die verschiedenen Proben verschieden waren.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Gerät zur Prüfung von Flüssigkeiten der eingangs geschilderten Art zu schaffen, das die genannten Nachteile der bekannten Geräte dieser Art vermeidet.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die einzelnen Gefäße an ihren Boden über Einlaßstutzen an eine gemeinsame Zuführungsleitung angeschlossen sind und in ihrem oberen Bereich Überlaufauslässe haben, die in den Behälter münden und daß der Behälter im oberen Bereich an einer seiner Wände einen Überlaufauslaß hat. Durch das die einzelnen Gefäße umspülende Wasser in dem Behälter ist sichergestellt, daß die Wassertemperatur in den einzelnen Gefäßen einen gleichen Wert hat, was zu einer erheblichen Verbesserung der Meßgenauigkeit führt.

In vorteilhafter Weiterbildung des erfindungsgemäßen Gerätes empfiehlt es sich, daß die Gefäße gruppenweise am Boden an Sammelleitungen angeschlossen sind, die aus einer Wand des Behälters herausragen und in denen ein Auf-Zu-Ventil angeordnet ist. Durch eine derartige Maßnahme ist es möglich, von dem gleichen Ort in einem Gewässer mehreren Gefäßen gleichzeitig Probeflüssigkeit zuzuführen, was die Vergleichbarkeit der einzelnen für eine Stelle in dem Gewässer gefundenen Meßwerte mit den Meßwerten an anderen Stellen des Gewässers verbessert und besser reproduzierbare Werte ergibt.

Eine besonders vorteilhafte Ausbildung des erfindungsgemäßen Gerätes ist dadurch gegeben, daß die in die Böden der Gefäße mündenden Einlaßstutzen der gemeinsamen Zuführungsleitung jeweils in einer Düse auslaufen, welche auf die jeweilige Prüfeinrichtung innerhalb der Gefäße gerichtet ist. Hierdurch ergibt sich eine reinigende Wirkung, da der aus der Düse austretende Flüssigkeitsstrahl die jeweilige Prüfeinrichtung von möglichen Verschmutzungen so lange befreit, wie nicht der Wasserstand in dem entsprechenden Gefäß die Düse zudeckt.

In Weiterbildung der Erfindung erhöht sich die Wirksamkeit des Gerätes durch eine in dem Behälter vorzugsweise außerhalb der Gefäße angeordnete Schalteinrichtung, die die Prüfeinrichtungen mit einem Mehrfachpunktschreiber für die Aufzeichnung der in je einem Gefäß festgestellten Merkmale der Flüssigkeit verbindet, wenn eine vorgewählte Zahl von Gefäßfüllungen der der Messung unterworfenen Flüssigkeit durch Überläufe der Gefäße in den Behälter geflossen ist. Hierdurch werden die zu messenden Proben für die zu untersuchende Stelle des Gewässers besonders charakteristisch, da eine verfälschte Probe wegen der längeren Durchlaufzeit des Wassers bis zur Messung nahezu ausgeschlossen ist. Die Verwendung eines Mehrfachpunktschreibers gestattet in einfacher Weise die Aufzeichnung der gemessenen Werte, die nachträglich ein Beweis für den Grad der Verschmutzung sein kann. Ein derartiges Merkmal

S ist auch vorteilhaft bei intermittierendem Betrieb, der beispielsweise automatisch gesteuert sein kann, da die manuelle Aufzeichnung der vielen anfallenden Meßwerte die Dauer der einzelnen Messungen stark verzögern würde.

ίο Für das erfindungsgemäße Gerät hat es sich als günstig erwiesen, wenn die Ventile Magnetventile sind, die mit dem Mehrfachpunktschreiber derart durch einen elektrischen Kreis verbunden sind, daß sie sich öffnen und eine Probe der der Messung unterworfenen Flüssigkeit aus einer oder den beiden Sammelleitungen herauslassen, wenn die Größe des aufgezeichneten Wertes eines der Merkmale des der Messung unterworfenen Wassers anzeigt, daß das Wasser in einem verschmutzten Zustand ist. Dabei ist es vorteilhaft, wenn an das offene Ende der Sammelleitung eine Probeflasche abnehmbar angeschlossen ist. Hierdurch wird durch das automatische Öffnen der durch die Magnete betätigten Ventile das Fließen einer Rohwasserprobe aus den Gefäßen in eine Flasche verursacht, was nur dann geschieht, wenn die Messung eines der charakteristischen Wasserwerte einen vorgewählten unerwünschten Wert überschreitet. Derartige Wasserproben können insbesondere auch als Beweis für die Verschmutzung des Gewässers während der Meßzeit dienen, wobei sich eine derartige Beweisführung wirkungsvoll durch die Aufzeichnungen des Mehrfachpunktschreibers unterstützen läßt, wobei man gegebenenfalls auch Zeitmarkierungen auf den Aufzeichnungsträger aufbringen kann.

Ein vorteilhaftes Merkmal des erfindungsgemäßen Gerätes ist dadurch gegeben, daß an die gemeinsame Einführungsleitung eine Übertragungsleitung angeschlossen ist, deren zweites Ende einen Strom des zu analysierenden Wassers aus einer ausgewählten Tiefe in einem fließenden Gewässer aufzunehmen vermag. Hierdurch wird durch die Erfindung ein Gerät zur Verfügung gestellt, welches das automatische Abziehen intermittierender oder kontinuierlicher Proben des rohen Wassers aus vorgewählter Tiefe und Stelle längs eines fließenden oder stehenden Gewässers erlaubt.

Den für die öffentliche Gesundheit zuständigen Behörden steht damit eine richtige Probe und eine außerordentlich genaue Aufzeichnung des genauen Augenblicks zur Verfügung, in dem eine identifizierbare unterschiedliche chemische Substanz in ein Gewässer abgelassen wurde, die das Wasser für menschlichen Gebrauch oder für die Verwendung durch eine Wasserfilteranlage unbrauchbar macht und die in bestimmten Fällen eine Zerstörung des tierischen und pflanzlichen Lebens verursacht, welche das Gewässer in einem gesunden Zustand erhält.

Weitere vorteilhafte Ausbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend an Hand der Zeichnung erläutert. Darin zeigt

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer Pump- und Wasseranalysiereinrichtung nach der Erfindung, Fig. 2 einen Schnitt in der Ebene 2-2 der Fig. 1, F i g. 3 einen Teilschnitt in der Ebene 3-3 der

Fio ?

F i g. 4 einen Teilschnitt in der Ebene 4-4 der Fig. 2,

F i g. 5 einen Teilschnitt in der Ebene 5-5 der Fig. 2,

Fig. 6 einen Teilschnitt in der Ebene 6-6 der Fig. 2,

F i g. 7 ein vereinfachtes Schaltbild einer elektrischen Steuerung, die der Meßeinrichtung nach Fig. 1 zugeordnet ist,

Fig. 8 eine andere, abgewandelte Form eines Gefäßes, das für jedes der sechs Gefäße in F i g. 2 verwendet werden kann,

F i g. 9 eine noch andere Ausführungsforrn eines Gefäßes für die Verwendung als eines der sechs Gefäße in F i g. 2 und

Fig. 10 eine dritte Abwandlungsform eines Gefäßes, das für eines der sechs Gefäße in F i g. 2 benutzt werden kann.

F i g. 1 zeigt eine verstellbare Pumpe 10. Sie besteht aus einem U-förmigen Floß 12, das aus einem schwimmfähigen Werkstoff wie Holz oder Kunststoff, insbesondere Balsaholz oder Polystyrolschaum, hergestellt sein kann. Jeder der in Fig. 1 gezeigten L-förmigen Lagersockel 14, 16 ist fest auf der Oberseite des Floßes 12 durch die Schrauben 18, 20 be- ^5_ festigt. Jeder Sockel 14, 16 ist mit Lagerklemmjochen 22 bzw. 24 versehen, die durch Schrauben 26, 28 fest mit den Sockeln 14, 16 verbunden sind.

Zwischen den oberen und äußeren Endflächen der Lagerteile 14, 22 und 16, 24 erstreckt sich eine Achse 30. An ihr ist an einer Stelle, die zwischen den Innenflächen der Lagerteile 14, 22, 16, 24 liegt, ein im wesentlichen U-förmiger Träger 32 befestigt. Die rechten und/oder linken Seitenwandteile dieses Trägers 32 haben mehrere im Abstand angeordnete Bohrungen wie die Bohrungen 34, 36. Die Seitenwände der Lagersockel 14, 16 sind ebenfalls mit Durchbrüchen 38, 40 versehen, durch die ein Haltestift 42 hindurchgesteckt werden kann. Nachdem der Stift 42 beispielsweise durch die Öffnung 38 und dann durch eine ausgewählte der Öffnungen 34 oder 36 in den Halter 32 gesteckt worden ist, ist der Halter ersichtlich in einer festen Lage in Bezug auf die Lagersockel 14, 16 und daher auch in Bezug auf das Floß 12 gehalten.

Wenn eine Pumpe 44, wie gezeigt, an dem U-förmigen Halter 32 befestigt ist, etwa durch Schweißen, kann der Flüssigkeitseinlaß 46 dieser Pumpe ersichtlich auf verschiedene Tiefen in dem Gewässer 48 dadurch eingestellt werden, daß der Stift 42 in eine ausgewählte der Öffnungen 34, 36 gesetzt wird.

Die Pumpe 44 kann auch von ihrer Drehlagerung auf dem Floß abgenommen und auf irgend eine Tiefe in dem Gewässer mittels eines (nicht gezeigten) Haspels abgesenkt werden, so daß die Daten des Wassers an der gewählten Stelle durch die Leitung 50 in der nachstehend zu beschreibenden Weise übertragen werden können.

Eine korrosionsbeständige, flexible Einzelleitung 50 ist mit ihrem einen Ende 52 an einen Auslaß der getauchten Pumpe 44 und mit ihrem anderen Ende an den Abzweigstutzen eines T-Rohrstückes 54 angeschlossen. Der in der Zeichnung nach rechts weisende Abzweig des T-Stückes 54 ist mit dem rechten Ende eines Rohrabschnittes 56 verschraubt, der seinerseits an seinem rechten Ende mit dem linken Abzweig eines weiteren T-Rohrstückes 58 verschraubt ist.

Ein von Hand einstellbares Ventil 60 ist in dem nach oben weisenden Abzweig des T-Stückes 58 montiert und zwischen einer fest einstellbaren Offenstellung und einer Schließstellung bewegbar. An den rechten Abzweig des T-Stückes 58 ist eine Leitung 62 fest angeschlossen, durch die ein ausgewählter Teil der Flüssigkeit, die von der Pumpe 46 durch die Leitung 50 und das T-Stück gepumpt wird, in Richtung des Teiles 64 zurück in das Gewässer an eine Stelle fließen kann, die von derjenigen abweicht, aus der die Flüssigkeit zu Meßzwecken gezogen wird.

An das linke Ende des T-Stückes 54 ist eine Leitung 66 fest angeschlossen. Sie dient dem Durchfluß derjenigen Menge der von der Pumpe 44 in das T-Stück 54 gepumpten Flüssigkeit zu einem Reduzierstück 68, die nicht über die Rohrteile 56, 58, 62 in das Gewässer 48 zurückgebracht wird.

Wie am besten der F i g. 2 entnommen werden kann, ist die innere Wand des linken Endes des Reduzierstückes 68 bei 70 mit dem rechten Flüssigkeitseinlaßende 72 einer als Verteilerrohr ausgestalteten Zuführungsleitung 74 verschraubt. Wie F i g. 2 ebenfalls zeigt, geht das Einlaßende 72 der Zuführungsleitung 74 durch einen Durchbruch 76 in der rechten Wand 78 eines quaderförmigen Behälters 80.

Zwischen der Behälterwand 78 und dem Einlaßende 72 des Verteilerrohres 74 ist eine flüssigkeitsdichte Verbindung gebildet, wobei dieses Ende des Verteilerrohres durch die Wand hindurchgehend, mit dieser über die Muttern 82 und 84 verschraubt ist. Wenn die Muttern 82, 84 in die gezeigte Lage gebracht sind, pressen sie Gummischeiben 86, 88 in wasserdichten Eingriff mit der Wand 78 des Behälters 80 und mit der Außenfläche des inneren Endes 72 des Verteilerrohres 74.

Das Verteilerrohr 74 befindet sich in einem Bodenraum des Behälters 80 und hat mehrere Rohrabzweige 90, 92, 94, 96, 98 und 100, die die Einlaßstutzen für die Meßgefäße bilden. Jedes dieser einzelnen Gefäße 102, 104, 106, 108, 110 und 112 hat im Boden eine Öffnung, durch die je einer der Einlaßstutzen 90 bis 100 hindurchgeführt ist. Dies ist in F i g. 3 am Beispiel der Wand 114 im Boden des Gefäßes 102 gezeigt. Zwischen jedem Einlaßstutzen 90 bis 100 und dem Boden des jeweils zugeordneten Gefäßes 102 bis 112 besteht eine wasserdichte Verbindung, die in ihrem Aufbau der Verbindung des Stutzens 90 und des Gefäßes 102 in F i g. 3 entspricht. Die wasserdichte Verbindung besteht aus zwei Muttern 116, 118 und Dichtscheiben 120, 122, die aus Gummi oder einem anderen abdichtenden Material sein können. Das Ende jedes der Einlaßstutzen 90 bis 100 hat ein Außengewinde, so daß eine Sondenreinigungsdüse aufgeschraubt werden kann, wie es in F i g. 3 für die Düse 124 gezeigt ist. Die Anordnung ist so getroffen, daß der anfängliche Sprühstrahl des Rohwassers oder einer anderen Flüssigkeit, das bzw. die gerade aus einem Gewässer gepumpt wird, durch die erwähnten Düsen gegen die zugeordnete Fühlersonde 126, 128, 130, 132, 134 und den Trübungsfühler 136 gerichtet wird. Die Fühler 126 bis 136 dienen der Messung der Leitfähigkeit, des Gehaltes an gelöstem Sauerstoff, der Temperatur, des pH-Wertes, des Chloridgehaltes und der Trübung des Flußwassers 48, das gerade der Messung unterliegt. Wenn Proben für die Feststellung solcher

Eigenschaften wie etwa des Gehaltes an gelöstem Sauerstoff der Prüfung unterzogen werden, ist es erwünscht, innerhalb der vorerwähnten Düsen ein Sandfilter zu verwenden. Ein solches Sandfilter hält Schmutz und fremde Teilchen von dem rohen Wasser fern, ehe es in die Gefäße eintritt, in denen sich die Sonden für die Messung beispielsweise der Leitfähigkeit und des Sauerstoffgehaltes befinden. Eine genaue Messung der Leitfähigkeit und des gelösten Sauerstoffes wird erhalten, wenn ein solches Filter verwendet wird, da die von den Senden oder Fühlern 126 und 128 getätigten Messungen nicht von dem Schmutz und anderen Fremdteilchen beeinflußt werden, die durch das Sandfilter herausgenommen worden sind. Wie in Fig. 1 gezeigt ist, wird ein anderer Fühler 135 zur Messung der Intensität des auf das Gewässer fallenden Sonnenlichts benutzt.

Aus vorstehender Beschreibung geht hervor, daß das Flußwasser so lange gegen die Sonden spritzt, um sie zu reinigen, bis der Spiegel des einströmenden Wassers die Spitzen der Düsen bedeckt. Eine derartige Anordnung von Düsen und Gefäßen schafft einen selbsttätigen Weg zum periodischen Reinigen der Sonden 126 bis 134 und des Trübungsfühlers 136.

Jedes der drei Gefäßpaare 102 bis 104, 106 bis 108 und 110 bis 112 wird von umgekehrten T-Schienen 138, 149 bzw. 142 getragen, an denen es festgeschweißt ist. Die Träger 138 bis 142 sind wiederum an der Bodenplatte 144 und den Seitenplatten 146 und 148 des Behälters 80 festgeschweißt.

Der obere Teil jedes Gefäßes 102 bis 112 ist mit einer geeigneten Zahl von Überlaufeinrichtungen versehen. Diese Überläufe können die Form beispielsweise von einfachen Durchbrüchen ISO bis 152, 154 bis 156, 158 bis 160, 162 bis 164, 166 bis 168 und 170 bis 172 haben. Sie befinden sich also in den Seitenwänden jedes dieser Gefäße und legen genau den Füllpegel des Wassers in jedem Gefäß fest.

Wie dargestellt, liegen die Überläufe 150 bis 172 auf demselben Pegel, so. daß mit gleichzeitigem Füllen der Gefäße 102 bis 112 auf diesen Überlaufpegel das Wasser durch die Überläufe in den Raum fließt, der durch die Außenwandflächen jedes dieser Gefäße 102 bis 112 und die Innenfläche des Behälters 80 gebildet ist. Wenn ein schnellerer Überlauf der Gefäße 102 bis 112 gewünscht wird, können zusätzliche Überlaufeinrichtungen zwischen den Überläufen 150 bis 172 und zwischen ihnen verwendet werden.

Die Größe des Raumes zwischen den Gefäßen und dem Behälter ist um eine feststehende, vorgewählte Anzahl von Malen größer als das gesamte Aufnahmevolumen der Gefäße 102 bis 112. Es hat sich gezeigt, daß ein Außenraum, der dreimal größer als das Füllvolumen der Gefäße 102 bis 112 ist, eine gute repräsentative Probe des Rohwassers für die Messung in jedem Gefäß bildet nachdem drei Gefäßfüllungen durch die Überläufe 150 bis 172 in den Behälter 80 übergelaufen sind. Wenn diese drei Tankfüllungen des Rohwassers 48 durch jede der Gefäße 102 bis 112 geflossen und aus diesen Gefäßen in einen einzigen Behälter 80, der diese Gefäße umgibt, übergelaufen sind, sind die Innen- und Außenwände der Gefäße auf dieselbe Temperatur des Gewässers gekühlt oder erwärmt, aus dem das Wasser von der Pumpe 44 gepumpt wird.

Da das Wasser 48, das sich in dem Behälter 80 befindet, in Berührung mit der Außenwand der Gefäße 102 bis 112 gehalten wird, während die Messungen vorgenommen werden, wirkt das Wasser in dieser Kammer wie ein Temperaturstrahlungsschild. Diese Anordnung gewährleistet eine enge Temperaturwechselbeziehung zwischen der Temperatur des zu messenden Wassers in jedem Gefäß und der Temperatur des Wassers in demjenigen Teil des Gewässers, aus dem das Wasser in das Gefäß überführt

ίο worden ist.

Diese Wechselbeziehung ist wichtig, weil Versuche gezeigt haben, daß ein Fehler von einem Grad Celsius beispielsweise zu einem Fehler von etwa 2 °/o in der Messung des gelösten Sauerstoffes führt.

Der Behälter 80 ist seinerseits mit einem offenen Überlauf 174 versehen, durch den das ansteigende Wasser 48 in den Raum zwischen den Gefäßen 102 bis 112 und dem Behälter 80 fließt, wenn der Wasserspiegel den vorgewählten, festen Maximalpegel 176, der in den F i g. 3 und 4 gezeigt ist, erreicht.

Die durch den Überlauf 174 fließende Strömung kann in die Nähe eines nicht gezeigten, herkömmlichen Abflusses mit offenem Ablauf gebracht werden, damit die durch den Überlauf 174 aus dem Behälter 80 fließende Flüssigkeit sofort aus dem Bereich hinausgebracht werden kann, in dem die Rohwassermessungen gerade vorgenommen werden.

Der Behälter 80 hat femer, wie F i g. 1 zeigt, einen Abfluß 178 im unteren Teil seiner rechten Wand 78.

Dieser Abfluß 178 ist mit einem durch Magnet betätigten Ventil 180 versehen, welches normalerweise geschlossen ist und dabei die Flüssigkeit zurückhält. Dieses Magnetventil 180 wird durch einen später zu beschreibenden elektrischen Schaltkreis immer dann geöffnet, wenn eine zeitlich vorgegebene, periodische, automatische Reinigung des Behälters 80 gewünscht wird.

Jedes der Gefäße 102 bis 112 ist mit einer Öffnung versehen, die von den Gefäßwänden 182 bzw. 184, 186, 188, 190, 192 gebildet ist. Diese Wandteile bilden die Böden dieser Gefäße in der im einzelnen in F i g. 3 für die vom Wandteil 182 des Gefäßes 102 gebildeten Öffnung gezeigten Weise.

Die Rohrstutzen 194, 196 und 198 einer ersten Abflußsammelleitung 200 gehen durch die ihnen zugeordneten Öffnungen in den Wandteilen oder Böden 182, 186 und 190 und sind durch eine flüssigkeitsdichte Verschweißung fest mit diesen Wandteilen verbunden, wie am besten aus F i g. 3 ersichtlich ist.

Die Stutzen 202, 204, 206 einer zweiten Sammelleitung 208 gehen durch die ihnen zugeordneten Öffnungen in den Wänden 184,188 und 192 und sind an diesen Wänden flüssigkeitsdicht verschweißt, wie ebenfalls der F i g. 3 entnommen werden kann.

Die Sammelleitungen 200 und 208 in den F i g. 1 und 2 gehen durch nicht dargestellte Öffnungen, die sich in der rechten Endplatte 78 des Behälters 80 befinden. Zwischen der Endplatte 78 und den Sammelleitungen 200 und 208 sind flüssigkeitsdichte Durchführungen 210 und 212 in derselben Weise gebildet, wie es für das Ende 72 des Einlaßverteilers 74 beschrieben worden ist.

Ein erstes T-Rohrstück 214 hat eine flüssigkeitsdichte Verbindung mit dem rechten Ende der ersten Sammelleitung 200 und ferner ein sich von seinem rechten Ende aus erstreckendes Abflußrohr 216. Ein zweites T-Stück 218 ist mit einem Ende betriebsmäßig an das rechte Ende der zweiten Sammelleitung 208

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angeschlossen und hat ebenfalls ein Abflußrohr 220, das sich von seinem rechten Ende aus erstreckt.

Ein erstes Magnetventil 222 ist gemäß der schematischen Darstellung betriebsmäßig mit dem senkrechten Abzweig des T-Stückes 214 verbunden, welches bei Erregung durch einen elektrischen Kreis öffnet und einen mehr oder weniger starken Abfluß des in den Gefäßen 102, 106 und 110 befindlichen Wassers über die erste Sammelleitung 200, das T-Stück 214 und das Abflußrohr 216 gestattet. Ein derartiges Abziehen des Wassers kann ebenfalls von Hand hervorgerufen werden, wenn die Meßstation bemannt ist, und wenn gewünscht wird, die Gefäße vom Wasser freizumachen oder aus ihnen eine Probe zu entnehmen.

Wenn die Flüssigkeitsmeßeinrichtung nach der Erfindung in einer unbemannten Meßstation installiert ist, kann es wünschenswert sein, das Wasser in diesen Gefäßen 102, 106 und 110 mittels des Abflußrohres 216 unmittelbar an eine in F i g. 1 gezeigte Kunststoffflasche 224 in demjenigen Zeitpunkt anzuschließen, wenn eines der Kennzeichen des gerade der Messung unterworfenen Wassers einen vorgewählten, unerwünschten Zustand überschreitet.

Ein zweites Magnetventil 226 wird, wie ebenfalls gezeigt, gleichzeitig durch die Sonden 126 bis 134 oder den Trübungsfühler 136 betätigt, so daß bestimmte Wassermengen aus den Gefäßen 104, 108 und 112 durch die Sammelleitung 208, das T-Stück 218 und das Abflußrohr 220 zum Entleeren oder Reinigen der letzterwähnten Gefäße herausgelassen werden können.

Wenn die Meßeinrichtung nach der Erfindung in einer unbemannten Meßstation installiert ist, kann es wünschenswert sein, eine zweite Probenflasche 228 wie in Fig. 1 gezeigt zu verwenden, so daß sie beim Öffnen des Magnetventils 226 mit einer zusammengesetzten Wasserprobe aus den Gefäßen 104, 108 und 112 gefüllt werden kann, wenn eine weitere, von der ersten Eigenschaft verschiedene Eigenschaft des der Messung durch entweder eine der Sonden 126 und 134 oder den Trübungsfühler 136 unterworfenen Wassers einen vorgewählten, unerwünschten Zustand überschreitet.

Die abnehmbare Deckelplatte 230 und die anderen den Behälter 80 bildenden Teile wie auch die Gefäße 102 bis 112 und die ihnen zugeordneten Verteiler und Abflußsammelleitungen 200 bzw. 208 bestehen alle aus korrosionsfestem Metall.

Jedes der Gefäße 102 bis 112 hat einen oberen Endteil, der fest mit dem Wandteil in der Deckelplatte 230 verbunden ist, die in der in F i g. 3 für das Gefäß 102 und den mit Durchbrüchen versehenen Wandteil 232 gezeigten Weise Öffnungen hat.

Der Boden jedes der Gefäße 102 bis 112 kann eine von der Darstellung in F i g. 3 verschiedene Form haben. So mag es beispielsweise vorzuziehen sein, daß der Boden dieser Gefäße entweder eine Napf-, Kegel- oder Schrägform hat, wie sie in den Fig. 8, 9 und 10 mit den Teilen 234, 236 und 238 dargestellt sind, so daß die ihnen zugeordneten Sammelleitungen 240, 242 oder 244 in dem tiefst gelegenen Teil jedes Gefäßes angeordnet sind und dadurch jede Ansammlung von Feststoffen im Boden dieser Gefäße verhindern.

Die Fig. 8, 9 und 10 zeigen auch Abwandlungsformen der Einlaßstutzen 246, 248 und 250, die für jedes der in Fig. 2 gezeigten Gefäße 102 bis 112 verwendet werden können, wenn die Böden dieser Gefäße die in den Fig. 8, 9 und 10 gezeigte Form haben.

Die F i g. 2 und 6 zeigen ein korrosionsbeständiges Sumpfrohr 252, das zwischen den Gefäßen 108 und 112 und der Behälterwand 146 liegt. Wie F i g. 6 zeigt, ist das Ende dieses Rohres 252 durch Schweißung fest mit dem Boden des Behälters 80 verbunden und hat eine Einlaßöffnung 254, die sich in geringem

ίο Abstand von der Verbindung zwischen dem Rohr 252 und dem Boden befindet. Das obere Ende des Rohres 252 ist durch eine Hülse 256 fest in seiner Lage gehalten. Die Hülse 256 ist starr mit der abnehmbaren Deckelplatte 230 des Behälters 80 verbunden. Am oberen Ende des Rohres 252 ist ein in das Rohr hineinragendes Schaltertragglied 258 abnehmbar montiert. Auf das untere Ende dieses Gliedes 258 ist ein durch Federkraft betätigter, zweipoliger Einfachschalter 260 gesetzt.

Der Pegel der Flüssigkeit, die in dieses Sumpfgefäß durch die Einlaßöffnung 254 eintritt, wird stets auf demselben Pegel wie die Flüssigkeit innerhalb des Behälters 80, die sich außerhalb dieses Sumpfgefäßes befindet, gehalten. Wenn also durch jedes der Gefäße 102 bis 112 drei Gefäßfüllungen geflossen sind, wird ein Kugelschwimmer 262 in Berührung mit dem Schalter 260 kommen und ihn betätigen. Dieser Schalter 260 weist elektrische Leiter 264 und 266 auf, mit denen der Schalter mit dem das Schalten der Pumpe bewirkenden Teil des in F i g. 7 gezeigten elektrischen Kreises verbunden weiden kann. Jede der Sonden 126 bis 134 und der Trübungsfühler 136 hat eine Kappe 268, 270, 272, 274, 276 bzw. 278, die vorzugsweise aus korrosionsbeständigern, nicht toxischem Material wie etwa Teflon hergestellt ist.

Jede dieser Kappen 268 bis 278 steht, wie die F i g. 3 und 4 zeigen, in flüssigkeitsdichtem Gleitkontakt mit der oberen und inneren Wand des oberen Endes der zugeordneten Gefäße 102 bis 112 und ist abnehmbar. Diese Kappen tragen die ihnen zugeordneten Sonden oder Fühler 126 bis 134, die in die zu messende Flüssigkeit eintauchen, und das untere Ende des Trübungsmessers in einem festen Abstand von dem Flüssigkeitsspiegel im Gefäß 102. Von den Sonden 126 bis 134, die den gelösten Sauerstoff, die Temperatur, den pH-Wert, den Chloridionengehalt messen, sind namentlich die Sonden 128 bis 134 üblicherweise im Handel erhält-Hch.

Die Leitfähigkeitssonde 126 sollte von der Bauart sein, die es erlaubt, daß das Rohwasser frei zwischen einem Paar oder mehreren Paaren von Elektroden im Gefäß 102 fließt, so daß eine gut repräsentative Messung der Flüssigkeit ausgeführt werden kann.

Die Kappe 278 des Trübungsmessers 136 ist mit einer Lichtquelle 280, einer Linse 282, einer eine scharfe Lichtblende bildenden Wand 284, einem durchsichtigen Fenster 286 und einer oder mehreren fotoelektrischen Zellen, wie etwa die bei 288 gezeigte, versehen. Diese Fotozelleneinheiten sind zum Messen der Menge des aus der Lichtquelle 280 in die Flüssigkeit im Gefäß 104 eintretenden Lichtes angeordnet, das auf die in der Flüssigkeit vorhandenen Teilchen trifft, von diesen zerstreut wird und danach zurück durch das Fenster 286 auf die Fotozelleneinheiten 288 reflektiert wird.

Die Fig. 1 und 3 der Zeichnung zeigen elektrische

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Leiter 290 und 292, die die Fotozelleneinheiten 288 374. Dieser Taktgeber 374 ist so angeordnet, daß er mit einem Mehrfach-Punktschreiber 294 verbinden. den Schalter 376 in F i g. 7 immer dann schließen Andere Leiterpaare 296 bis 298, 300 bis 302, 304 kann, wenn die Zeit abgelaufen ist, die von Hand bis 306, 308 bis 310, 312, 314 und 315 verbinden durch Drehen des Zeiteinstellhebels 378 gewählt ist. die Sonden oder Fühler 126 bis 135 mit dem Mehr- 5 Der Hebel 378 befindet sich an der Fläche des Taktfach-Punktschreiber 294. gebers, der in Fig. 1 gezeigt ist.

In einem schreibenden Meßgerät dieser Art wurde Nunmehr wird die Arbeitsweise auf der Grundlage

bisher ein einzelnes Mehrfarben-Druckrad 316 für intermittierender Probenentnahme beschrieben, und

die aufeinanderfolgende Aufzeichnung mehrerer sich zwar zuerst der Normalbetrieb,

verändernder Bedingungen, wie etwa die Größe meh- io Der untere Kontakt am Relais 360 ist entregt und

rerer überwachter Temperaturbedingungen, auf ein geschlossen, um einem Haupttaktgeber 374 und dem

einziges Skalenblatt oder einen einzigen Skalenstrei- Pumpenrelais 362 Energie zuzuführen. Wenn das ge-

fen (Diagrammstreifen) verwendet. In der hier ange- wünschte Zeitintervall für den Pumpvorgang durch

gebenen Meßeinrichtung ist ein einziges Diagramm- den Taktgeber 356 erreicht ist, schließt ein Kontakt

blatt bzw. ein Diagrammstreifen vorgesehen, der 15 dieses Haupttaktgebers 374 den Schalter 376, wo-

nicht eine einzige Skala, sondern mehrere verschieden durch das die Pumpe einschaltende Relais 362 erregt

geeichte, farbige Skalen enthält, auf die sechs indi- wird. Die Pumpe läuft an und läuft so lange, bis der

viduelle veränderbare Merkmale des Wassers, die Pegelschalter 260 in den F i g. 6 und 7 durch das im

durch je eine der Sonden oder Fühler 326 bis 336 Behälter 80 ansteigende Rohwasser geöffnet wird. Ein

erfaßt werden, aufgezeichnet und davon abgelesen 20 anderer Kontakt des Haupttaktgebers 374 schließt

werden können. das normalerweise offene Solenoidventil am unteren

Bei Bedarf kann das Aufzeichnungsgerät 294 mit Auslaß 178, so daß das Wasser den Behälter 80

einem Analog-Digitalwandler 346 kombiniert sein. füllen kann.

Da der Schreiber 294 ein synchronisierter Schreiber Wenn der doppelpolige Pegelschalter 260 in F i g. 7

ist, fängt das Bedrucken des Diagrammblattes nicht 25 den Pumpenkontakt öffnet, schließt er gleichzeitig

eher an, als bis ein im Schreiber befindlicher Ab- den das Kommando zur Messung gebenden Kontakt,

gleichmechanismus gegen die Eingangssignale aus der einen herkömmlichen Abdruckbefehl-Schalter

einem der Fühler 126 bis 136 abgeglichen worden ist. am Schreiber 294 erregt, um die Aufzeichnung am

In diesem Zeitpunkt ist ein Übertragungsschleif- Ende des Zeitintervalls zu machen. Das durch den draht auf einen entsprechenden Fühler eingestellt. 30 Taktgeber betätigte Relais 362 fällt ab und das So-Wenn demnach in diesem Zeitpunkt ein Steuersignal lenoidventil 180 am unteren Abfluß 178 öffnet sich, an den Wandler 346 gegeben wird, um das aus dem so daß das Gefäß in Vorbereitung für den nächsten rückübertragenden Schleifdraht gewonnene Signal in Zyklus auslaufen kann. Unter bestimmten Umstän-Digitalwerte umzuwandeln, ist das digitale Signal eine den ist es wünschenswert, den Behälter 80 bis kurz Repräsentation des Eingangssignals. 35 vor Beginn des Rohwasser-Pumpbetriebes gefüllt zu

F i g. 7 zeigt einen Wechselstromkreis 348, der halten. Unter diesen Umständen ist das Ablaufventil

der oben beschriebenen Meßeinrichtung zugeordnet 180 ein normalerweise geschlossenes Ventil, das für

ist und eine neutrale Leitung 350 hat. eine voreingestellte Zeit durch den Haupttaktgeber

Die Bauteile dieses Kreises 348 sind in einer ge- 378 vor dem Pumpbetrieb oder Pumpvorgang gestrichelten Umrahmung 352 dargestellt und befinden 40 öffnet wird.

sich alle im Gehäuse 354 des Aufzeichnungsgerätes Nunmehr sei die Betriebsweise bei Überschreiten 294 in Fig. 1. Diese Bauteile bestehen aus einem einer der eingestellten Grenzen beschrieben.
Takt- oder Zeitgeber 356 für die Probenentnahme, Wenn der Wert irgendeiner der Wassereigeneinem von Hand eingestellten Rückstelldruckknopf schäften, die gerade von den Fühlern 126 bis 136 358, einem ersten Relais 360, einem zweiten Relais 45 erfaßt werden, über eine voreingestellte Grenze hin- 362, einem zweiten Taktgeber 364 für die Proben- ausgeht, die beispielsweise die Betätigung des Queckentnahme und durch Mehrfachnocken betätigten silberschalters 372 und des Alarmrelais 360 bewirkt, Quecksilbersteuerschalter, von denen jeder einem wobei sich das Relais über seinen eigenen oberen der Fühler 126 bis 135 oder der Trübungsfühler- Kontakt 380 selbst hält, werden durch diesen Vor-Schalteinheit 366 zugeordnet ist. Diese zuletzt 50 gang die Solenoidventile 222 und 226 anziehen, die erwähnte Schalteinheit entspricht im wesentlichen wiederum das Füllen der Flaschen 224 bzw. 228 geder im USA.-Patent 2 451439 beschriebenen Type. statten. Der Füllvorgang setzt sich fort, bis der die Die Schalteinheit 366 besteht aus 7 Nocken, die un- Probenentnahme steuernde Zeit- oder Taktgeber 364 terschiedlich positionierte Schalterbetätigungsflächen den Ablauf der Zeit angibt.

wie etwa 368 und 370 hat. Während irgend einer der 55 Wenn das Relais 360 anzieht, wird der Haupttakt-7 Messungen schließen sich ausgewählte Schalter oder Zeitgeber 384 und der Pumpenkreis abgeschaldieser fühlenden Quecksilberschalter, z. B. der Schal- tet, so daß verhindert wird, daß neues Wasser geter 372 der Schalteinheit 366, wenn diejenige Mes- pumpt wird, ehe die Probenflaschen gefüllt sind,
sung, die gerade auf dem Diagrammblatt aufgezeich- Der zyklische Vorgang würde normalerweise ohne net wird, einen vorgewählten unerwünschten Wert 60 den Taktgeber 356 unterbrochen sein, bis der Handüberschreitet, rückstellknopf 358 eingedrückt wird. Jedoch kann

Andere Bauteile der elektrischen Schaltung 348, der Probenentnahme-Taktgeber 356, der keine Rück-

die nicht in dem Aufzeichnungsgerät 354 angeordnet stellung bewirkt, einen Rückumlauf bei Auftreten

sind und in F i g. 7 dargestellt sind, sind die Pumpe eines zweiten Alarms verhindern, beispielsweise wenn

44, ein doppelpoliger Einfachschalter 260, der dem 65 ein Zustand auftritt, in dem eine Eigenschaft des der

Flüssigkeitspegel zugeordnet ist und von dem Messung unterworfenen rohen Wassers über eine

Schwimmer 262 betätigt wird, die Ventilmagnete unerwünschte, vorgewählte Grenze geht,

oder Solenoide 222 und 226 und der Haupttaktgeber Für die für die öffentliche Gesundheit zuständigen

Beamten ist es wichtig, über eine genaue Messung der Intensität des Sonnenlichts zu verfügen, das auf das Gewässer fällt, denn es ist die Intensität des Sonnenlichts zusammen mit dem Chlorophyll des pflanzlichen Lebens des Gewässers, das die Geschwindigkeit steuert, mit der Kohlendioxyd in der Atmosphäre in gesundes Pflanzengewebe während des unter dem Begriff »Fotosynthese« wohlbekannten Prozesses umgewandelt werden kann.

Die genaue Messung der Leitfähigkeit und des pH-Wertes, die durch die oben beschriebene, vollständig automatisch arbeitende Flußwasser-Analysiereinrichtung geboten wird, unterstützt die Gesundheitsbeamten in der Bestimmung der Art der aufgelösten Festieilchen und der Stärke der Säure in dem der Messung unterworfenen Rohwasser. Diese Information unterstützt demnach die Beamten in Erfüllung der Aufgabe, herauszufinden, welche Säureart und wieviel davon gesetzwidrig in ein Wasser abgelassen v/orden ist.

Die für die öffentliche Gesundheit zuständigen Beamten bzw. Behörden sind auch an einem genauen Weg der Messung des Sedimentes und des Salzgehaltes des Wassers interessiert, welches von natürlichen oder künstlichen Strömen oder Gewässern zur Bewässerung von landwirtschaftlich genutztem Land geliefert wird. Das vollständig automatische Wasser-Analysiersystem, wie es oben beschrieben wurde, gibt diesen Beamten bzw. Behörden ein tragbares Instrument in die Hand, das ihnen eine kontinuierliche, auch auf die Verbindung von Leitfähigkeit und Trübung abgestellte Messung ermöglicht, die sie beim Studium der Probleme der Gewässerverunreinigung unterstützt. Die Beamten können beispielsweise die genaue Messung der Trübung oder des Schlammgehaltes des Wassers mit den Leitfähigkeitsmessungen an denselben Gewässern kombinieren, um festzustellen, ob etwa ein Salz vom Grundstück eines Farmers, durch das das Gewässer fließt, abläuft oder nicht.

Da dieses System ferner eine kontinuierliche Messung in der Temperatur und des Gehaltes an gelöstem Sauerstoff des Wassers bietet, informiert es die Behörden über den Anteil des Sauerstoffs in dem Gewässer in jedem Augenblick, so daß geeignete Korrekturmaßnahmen getroffen werden können, wenn ein mäßiger Mangel im Sauerstoffgehalt des Gewässers auftritt.

Auf diese Weise wird die Gesundheit des tierischen und pflanzlichen Lebens im Strom oder Gewässer erhalten, das ja das Gewässer insgesamt in gesundem Zustand hält.

Mit Gesundheitsproblemen befaßte Menschen, die von der erwähnten vollständig automatisch arbeitenden Rohwassermeßeinrichtung Gebrauch machen, können durch die Verwendung dieses sich selbst reinigenden Gerätes bestimmte sich ändernde Merkmale im Augenblick ihres Auftretens feststellen, die, wenn sie andauerten, die Verunreinigung des Gewässers herbeiführen würden. Das erwähnte außerordentlich genaue Meßgerät bietet so genügend Zeit für die Gesundheitsbehörden, korrektive Techniken zur Wiederherstellung des Gesundheitszustandes des Gewässers anzuwenden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Gerät zur Prüfung von Flüssigkeiten, insbesondere fließendem Wasser, mit mehreren separaten Gefäßen, in denen sich jeweils eine Prüfeinrichtung zur Ermittlung des Wertes einer separaten veränderlichen Größe der Flüssigkeit befindet, sowie mit einer Leitungsanordnung zur Lieferung der zu prüfenden Flüssigkeit an die Gefäße, welche innerhalb eines Behälters vorzugsweise auf gleichem Niveau angeordnet sind und sowohl voneinander als auch von den Wänden des Behälters Abstände halten, wobei der übrige Behälterraum gegenüber dem Gesamtvolumen der Gefäße ein Mehrfaches beträgt, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Gefäße (102 bis 112) an ihrem Boden über Einlaßstutzen (90 bis 100) an eine gemeinsame Zuführungsleitung (74) angeschlossen sind und in ihrem oberen Bereich Uberlaufauslässe (150 bis 172) haben, die in den Behälter (80) münden, und daß der Behälter im oberen Bereich an einer seiner Wände (78) einen Überlaufauslaß (174) hat.

2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gefäße (102 bis 112) gruppenweise am Boden an Sammelleitungen (200, 208) angeschlossen sind, die aus einer Wand (78) des Behälters herausragen und in denen ein Auf-Zu-Ventil (222, 226) angeordnet ist.

3. Gerät nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die in die Böden der Gefäße (102 bis 112) mündenden Einlaßstutzen (90 bis 100) der gemeinsamen Zuführungsleitung (74) jeweils in einer Düse (124) auslaufen, welche auf die jeweilige Prüfeinrichtung (126 bis 136) innerhalb der Gefäße gerichtet ist.

4. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der die Gefäße (102 bis 112) umgebende Behälterraum dreimal so groß wie das Volumen aller Gefäße bis zur Höhe der Überläufe (150 bis 172) ist.

5. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis .4, gekennzeichnet durch eine in dem Behälter (80), vorzugsweise außerhalb der Gefäße (102 bis 112) angeordnete Schalteinrichtung, die die Prüfeinrichtungen mit einem Mehrfachpunktschreiber (294) für die Aufzeichnung der in je einem Gefäß festgestellten Merkmale der Flüssigkeit (48) verbindet, wenn eine vorgewählte Zahl von Gefäßfüllungen der der Messung unterworfenen Flüssigkeit durch die Überläufe (150,172) der Gefäße in den Behälter geflossen ist.

6. Einrichtung nach den Ansprüchen 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventile (222, 226) Magnetventile sind, die mit dem Mehrfachpunktschreiber (294) derart durch einen elektrischen Kreis verbunden sind, daß sie sich öffnen und eine Probe der der Messung unterworfenen Flüssigkeit (48) aus einer oder beiden der Sammelleitungen (200, 208) herauslassen, wenn die Größe des aufgezeichneten Wertes eines der Merkmale des der Messung unterworfenen Wassers anzeigt, daß das Wasser in einem verschmutzten Zustand ist.

7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß an das offene Ende (216, 220) der Sammelleitung (200, 208) eine Probeflasche (224, 228) abnehmbar angeschlossen ist.

8. Einrichtung nach den Ansprüchen 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die in die Sammel- j leitungen (200, 208) führenden Auslaßstutzen ^: (194 bis 202), die von den Böden der Gefäße (102 bis 112) abgehen, gegen die Einlaßstutzen (90 bis 100) nach außen hin versetzt sind.

9. Einrichtungen nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die die Düsen (124) tragenden Einlaßstutzen (90 bis 100) oder die Düsen selbst einen Sandfilter enthalten.

10. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 9, gekennzeichnet durch in vertikaler Richtung verhältnismäßig lange Gefäße (102 bis 112).

11. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis

10, dadurch gekennzeichnet, daß an die gemeinsame Zuführungsleitung (74) eine Übertragungsleitung (50) angeschlossen ist, deren zweites Ende einen Strom des zu analysierenden Wassers (48) aus einer ausgewählten Tiefe in einem fließenden ₍ Gewässer aufzunehmen vermag.

12. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis

11, dadurch gekennzeichnet, daß der Überlauf (174) in der Wand (78) des Behälters (80) in einer Höhe vorgesehen ist, die unterhalb des Pegels (176) der Überläufe (150 bis 172) der Gefäße (102 bis 112) liegt, so daß die Flüssigkeit zwischen den Gefäßen und dem Behälter nicht über den Pegel der Flüssigkeit in den Gefäßen steigen kann.

13. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis

12, dadurch gekennzeichnet, daß die gemeinsame Zuführungsleitung (74) im wesentlichen in der Mitte zwischen dem Boden (144) des Behälters (80) und den Böden der Gefäße (102 bis 112) liegt.