DE19610167C1

DE19610167C1 - Measuring device for determining state variables of a liquid medium

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Publication number: DE19610167C1
Application number: DE19610167A
Authority: DE
Original assignee: ELBAGU MES und REGELUNGSTECHNI
Current assignee: ELBAGU MES und REGELUNGSTECHNI
Priority date: 1996-03-15
Filing date: 1996-03-15
Publication date: 1997-02-13
Anticipated expiration: 2016-03-16
Also published as: WO1997035190A1; CN1216111A; CN1144043C; EP0886777A1

Abstract

The invention concerns a measurement device connected by electric leads to a power supply and a data-processing unit and designed to be immersed in a liquid, for instance ground water, to determine chemical and/or physical properties of the liquid. The device includes, housed in an essentially cylindrical casing, sensors and a data logger (5), the casing being made up of sections connected so that they can be detached from each other in the axial direction (3), viz: at one end of the casing, a section (2) housing the data logger (5), at the other end a pressure-measurement section (4) and, between them, a middle section (3) housing a sensor unit and fitted with through-flow openings (18). Either the pressure-measurement section (4) or the middle section (3) can be attached directly to the section (2) housing the data logger to make a liquidtight seal.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein komplett in ein flüssi ges Medium eintauchbares und über elektrische Leitungen mit einer Energieversorgung und einer Datenverarbeitungs einrichtung verbindbares Meßgerät zur Ermittlung von che mischen und/oder physikalischen Zustandsgrößen des flüssi gen Mediums.The invention relates to a completely in a liquid medium immersible and via electrical cables with a power supply and data processing device connectable measuring device for determining che mix and / or physical state variables of the liquid medium.

Bei einem Meßgerät (DE-94 04 359.0 U1) weist eine Meßsonde einen zylindrischen Sondenkörper auf, in dessen unteres Ende ein Adapter eingeführt wird, der zur Halterung von Meßsensoren derart ausgebildet ist, daß ebenfalls zylindrische Meßsensoren mit ihrem rückwärtigen Ende in den Adapter eingesteckt werden, wohingegen ihr vorderes Ende - und damit der Meßkopf - über das Adapterstück und den Gehäuserand nach unten vorsteht und von einem Schutzgitter übergriffen wird. In a measuring device (DE-94 04 359.0 U1) has a measuring probe a cylindrical probe body, in the lower End an adapter is inserted, which is used to hold Measuring sensors is designed such that also cylindrical measuring sensors with their rear end in the adapter are inserted, whereas their front End - and thus the measuring head - over the adapter piece and protrudes down the housing edge and from one Protective grille is overlapped.

Diese Anordnung hat jedoch den Nachteil, daß einerseits geringe Meßanforderungen, etwa nur des Wasserdruckes und damit der Pegelhöhe, nicht soweit Rechnung getragen werden kann, daß dadurch die Kosten der Meßsonde verringert würden. Andererseits bietet diese Meßsonde keine An passungsfähigkeit an hohe Meßanforderungen, etwa wenn fünf oder mehr Systemparameter gemessen werden sollen.However, this arrangement has the disadvantage that on the one hand low measurement requirements, such as only the water pressure and so that the level is not taken into account as far can reduce the cost of the probe would. On the other hand, this probe does not offer Adaptability to high measurement requirements, such as when five or more system parameters are to be measured.

Aus der DE-25 31 784 C2 ist eine Meßanordnung zur Tempera tur- und Druckmessung eines Mediums in Bohrlöchern be kannt, bei der zur Temperaturmessung ein mit der Tempera tur seinen elektrischen Widerstandswert ändernder Wider stand und zur Druckmessung ein Druckfühler vorgesehen sind, die über Meßsignalleitungen an eine außerhalb des Bohrloches befindliche Auswerteeinheit angeschlossen sind. Diese Anordnung ist nur zur Erfassung von Temperaturen und Druckmeßwerten geeignet. Eine Anpassungsfähigkeit an hohe Meßanforderungen, etwa wenn fünf oder mehr Systemparameter gemessen werden sollen, sind mit dieser Meßanordnung nicht zu erfüllen.DE-25 31 784 C2 is a measuring arrangement for tempera ture and pressure measurement of a medium in boreholes knows the one for measuring temperature with the tempera The resistance changing its electrical resistance value stood and a pressure sensor is provided for pressure measurement are to the outside of the Evaluation unit located in the borehole are connected. This arrangement is only for the detection of temperatures and Suitable pressure measurements. An adaptability to high Measurement requirements, such as when five or more system parameters are not to be measured with this measuring arrangement to fulfill.

Aus DE 80 26 460 U1 ist eine Kombinationssonde für Abgas messungen an Gas- und Ölheizungen bekannt, bei der ein Doppelmantelrohr mit einem inneren Mantel und einen äußeren Mantel sowie ein Thermoelement vorgesehen sind. Zur Ermittlung irgendwelcher Meßwerte in flüssigen Medien ist diese Sonde nicht geeignet.DE 80 26 460 U1 is a combination probe for exhaust gas measurements on gas and oil heaters known at the one Double jacket tube with an inner jacket and one outer jacket and a thermocouple are provided. To determine any measured values in liquid media this probe is not suitable.

Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, ein Gerät zur Messung der Beschaffenheit flüssiger Medien zu schaffen, das von einer möglichst preiswerten Sonde zur Erfassung des Wasserdruckes zu einem möglichst komplexen Meßgerät zur Erfassung verschiedener Parameter erweitert werden kann.The invention is based on the problem of a device for To measure the nature of liquid media, that of an inexpensive probe for detection the water pressure to make the measuring device as complex as possible can be expanded to record various parameters can.

Die Erfindung löst dieses Problem mit den Merkmalen des Anspruches 1. Hinsichtlich weiterer Ausgestaltungen wird auf die Ansprüche 2 bis 18 verwiesen. The invention solves this problem with the features of Claim 1. With regard to further refinements referred to claims 2 to 18.

Durch die wahlweise Montage eines die Druckmessung aufneh menden Druckmeßgehäuseteils entweder direkt an das den Da tenlogger aufnehmende Gehäuseteil oder unter Zwischen schaltung eines eine Sensoreinheit umschließenden Zwi schengehäuseteiles wird eine hohe Variabilität des Meßge rätes erreicht.Through the optional installation of a pressure measurement menden Druckmeßgehäuseteils either directly to the Da tenlogger housing part or under intermediate circuit of an intermediate enclosing a sensor unit Schengehäuseteiles a high variability of the Meßge advised reached.

Dadurch, daß das Druckmeßgehäuseteil direkt an das den Da tenlogger aufnehmende Gehäuseteil montiert werden kann, wird bei ausschließlicher Nachfrage nach einer Druckmes sung - möglicherweise sogar verbunden mit einer Tempera turmessung - ein sehr billiges Grundmeßgerät zur Verfügung gestellt, das jederzeit erweitert werden kann.The fact that the Druckmeßgehäuseteil directly to the Da tenlogger housing part can be mounted, if there is an exclusive demand for a pressure measurement solution - possibly even associated with a tempera door measurement - a very cheap basic measuring device available which can be expanded at any time.

Besonders vorteilhaft ist die Sensoreinheit mit mehreren Sensoren bestückbar, die alle in einer Meßebene ihren Sen sorkopf aufweisen, wobei sowohl die Anzahl der montierten Sensoren als auch ihre Anordnung in der Sensoreinheit va riabel ist.The sensor unit with several is particularly advantageous Sensors can be fitted, all of which have their sen Sork head, both the number of assembled Sensors as well as their arrangement in the sensor unit va riabel is.

Dadurch wird das Meßgerät nicht allein von einem Druckmeß- zu einem Vielfachmeßgerät erweiterbar, sondern die Art der Messungen kann jederzeit den Bedürfnissen der Benutzer an gepaßt werden.As a result, the measuring device is not used by just one Pressure gauge expandable to a multimeter, but the type of Measurements can be tailored to the needs of users at any time be fitted.

Diese einfache Erweiterbarkeit und Variabilität des Meßge rätes wird zusätzlich unterstützt, wenn die Sensoren mit Speicherchips ausgestattet sind, die eine werkseitige Ka librierung und eine Selbsterkennung des jeweiligen Meßsen sors an den Datenlogger übermitteln. Dadurch kann auf eine Kalibrierung der Sensoren vor Ort verzichtet werden.This simple expandability and variability of the Meßge advised is additionally supported if the sensors with Memory chips are equipped, the factory Ka calibration and a self-recognition of the respective measurement transmit sensors to the data logger. This allows a Calibration of the sensors can be dispensed with on site.

Um die Kosten für den Anwender zu senken, können die Sen soren nach Austausch zerlegt werden, so daß die verbrauch te Meßelektrode von ihrer mechanischen Halterung und elek trischen Kontaktierung gelöst werden kann und letztgenann te mit einer neuen Meßelektrode versehen werden können.In order to reduce the costs for the user, the sen sensors are disassembled after replacement, so that the consumption te measuring electrode from its mechanical bracket and elek trical contact can be solved and the latter te can be provided with a new measuring electrode.

Weitere Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Be schreibung und der Zeichnung. In der Zeichnung zeigen:Further advantages result from the following Be writing and drawing. The drawing shows:

Fig. 1 einen Querschnitt durch ein erfindungsgemäßes Meß gerät mit aneinander montierten Gehäuseteilen und mit montiertem Druckmeßbereich und montierter Sen soreinheit, Fig. 1 a cross section through an inventive measuring device with each other mounted housing parts and soreinheit with mounted pressure measuring and mounted Sen,

Fig. 2 einen Querschnitt durch das den Datenlogger auf nehmende Gehäuseteil, Fig. 2 shows a cross section through the data logger participating housing part,

Fig. 3 einen Querschnitt durch das Zwischengehäuseteil, Fig. 3 shows a cross section through the intermediate housing part,

Fig. 4 einen Querschnitt durch das Druckmeßgehäuseteil, Fig. 4 shows a cross section through the Druckmeßgehäuseteil,

Fig. 5 einen Querschnitt des Druckmeßbereiches, Fig. 5 is a cross-section of the Druckmeßbereiches,

Fig. 6 einen Querschnitt eines Meßgerätes zur Druck- und Temperaturmessung ohne montiertes Zwischengehäuse teil und ohne Sensoreinheit, Fig. 6 shows a cross section of a meter for pressure and temperature measurement without mounted between the housing part and without sensor unit,

Fig. 7 einen Querschnitt des den Datenlogger aufnehmenden Gehäuseteils mit eingeschobener Sensoreinheit und montiertem Druckmeßbereich, jedoch ohne Zwischen gehäuseteil und Druckmeßgehäuseteil, Fig. 7 is a cross-section of the data logger receiving housing part with inserted sensor unit and mounted pressure measuring, without intermediate housing part and Druckmeßgehäuseteil,

Fig. 8 eine querschnittliche Detaildarstellung des oberen Endes der Sensoreinheit. Fig. 8 is a cross-sectional detail view of the upper end of the sensor unit.

Im einzelnen umfaßt das Meßgerät 1 ein Gehäuseteil 2 zur Aufnahme des Datenloggers 5, ein Zwischengehäuseteil 3 zur Aufnahme der Sensoreinheit 6 und ein Druckmeßgehäuseteil 4 zur Aufnahme des Druckmeßbereiches 7. Das Gehäuseteil 2 weist dabei an seiner unteren Kante 8 einen analogen Ab schluß auf wie das Zwischengehäuseteil 3 an seiner unteren Kante 9, so daß das Druckmeßgehäuseteil 4 sowohl an der Unterkante 8 des den Datenlogger 5 aufnehmenden Gehäuse teils 2 als auch an der Unterkante 9 des die Sensoreinheit 6 aufnehmenden Zwischengehäuseteils 3 montiert werden kann.In particular, the measuring device 1 comprises a housing part 2 for receiving the data logger 5 , an intermediate housing part 3 for receiving the sensor unit 6 and a pressure measuring housing part 4 for receiving the pressure measuring region 7 . The housing part 2 has at its lower edge 8 an analog From on as the intermediate housing part 3 on its lower edge 9 , so that the pressure measuring housing part 4 both on the lower edge 8 of the housing housing the data logger 5 part 2 and on the lower edge 9 of the the sensor unit 6 receiving intermediate housing part 3 can be mounted.

Das Datenloggergehäuse 2 ist an seinem oberen, d. h. mit den nach außen führenden Leitungen verbundenen Ende mit einer Abschlußkappe 11 versehen, die auf die Oberkante 10 des den Datenlogger 5 aufnehmenden Gehäuseteils 2 aufge setzt wird und durch einen Dichtkörper 14 einen zuverläs sigen Schutz gegen eindringende Flüssigkeiten bietet. Der Dichtkörper 14 weist dabei zwei Dichtsitze 12 und 13 auf, die mit O-Ringen ausgefüllt werden und hierdurch die er forderliche Dichtigkeit bewirken. In der Mitte des Dicht körpers 14 befindet sich der Steckansatz 15 zur Montage des nach außen hin führenden und hier nicht eingezeichne ten Kabels, das einerseits als Datenleitung und anderer seits als Versorgungsleitung des Meßgerätes 1 dient. The data logger housing 2 is provided at its upper end, that is to say the end connected to the outside, with an end cap 11 which is placed on the upper edge 10 of the housing part 2 receiving the data logger 5 and is provided with a sealing body 14 to provide reliable protection against the ingress of liquids offers. The sealing body 14 has two sealing seats 12 and 13 which are filled with O-rings and thereby cause the required tightness. In the middle of the sealing body 14 there is the plug-in projection 15 for mounting the cable leading to the outside and not shown here, which serves on the one hand as a data line and on the other hand as a supply line for the measuring device 1 .

Das Kabel kann entweder angegossen sein, um somit eine ko stengünstige und dichte Lösung darzustellen, oder es kann, wie im hier gezeigten Fall, aufgesteckt werden, so daß ge gebenenfalls Kabel verschiedener Länge montiert werden und gegeneinander ausgetauscht werden können. Die Energiever sorgung befindet sich zweckmäßigerweise außerhalb des Meß gerätes und kann - beispielsweise bei zur Grundwassermes sung in einem Pegelrohr abgesenkten Meßgerät - als Batte riepack mit unter die Erdoberfläche abgesenkt werden.The cable can either be cast on, so that a ko cost-effective and dense solution, or it can, as in the case shown here, be plugged on so that ge if necessary, cables of different lengths are installed and can be exchanged for each other. The energy ver supply is conveniently outside the measurement device and can - for example at the groundwater measurement solution in a measuring tube lowered - as a battery riepack can be lowered below the surface of the earth.

Der Datenlogger 5 stellt an sich ein zylindrisches Bauteil dar, in dessen Innern sich im wesentlichen ein Analog- Digital-Wandler befindet, der die ankommenden und als ana loge Spannungen eingehenden Daten in digitale Meßsignale umwandelt, sowie ein Zwischenspeicher, in dem die digita lisierten Daten aufbewahrt werden, sowie eine Weiterlei tungsmöglichkeit der gespeicherten Daten an einen extern anzuschließenden Rechner. Die zur Durchführung von Meßpro grammen und Weiterleitung von Meßdaten erforderlichen Adressierungs- und Steuerungskomponenten sind dabei entwe der hardware- oder softwaremäßig in dem Datenlogger 5 im plementiert. Weiter kann in dem Datenlogger 5 eine Einheit zur Berechnung einer noch zur Verfügung stehenden - einer Batterie oder einem Akkumulator entnehmbaren - Restenergie angeordnet sein. The data logger 5 is in itself a cylindrical component, in the interior of which there is essentially an analog-to-digital converter which converts the incoming and incoming data as analog voltages into digital measurement signals, and an intermediate store in which the digitized data are stored, as well as the possibility of forwarding the stored data to an externally connected computer. The addressing and control components required for carrying out measurement programs and forwarding measurement data are either implemented in hardware or software in the data logger 5 . Furthermore, a unit for calculating a residual energy that is still available — removable from a battery or an accumulator — can be arranged in the data logger 5 .

An dem dem Stecker 15 abgewandten Bereich des den Daten logger 5 aufnehmenden Gehäuseteils 2 befindet sich an der Unterkante 8 ein Ansatz zur Anmontage des Zwischengehäuse teils 3 bzw. des Druckmeßgehäuseteils 4. Die Verbindung zwischen den einzelnen Gehäuseteilen kann dabei beispiels weise über ein Schraubgewinde erfolgen, so daß die einzel nen Gehäuseteile zur Montage gegeneinander verdreht werden müssen, oder auch durch eine Befestigung, bei der die Ge häuseteile ortsfest zueinander bleiben, beispielsweise ei ne Überwurfmutter oder eine andere bekannte Art, mehrere Rohrabschnitte aneinander zu befestigen.In the area of the housing part 2 which receives the data logger 5 and faces away from the plug 15, there is an attachment on the lower edge 8 for mounting the intermediate housing part 3 or the pressure measuring housing part 4 . The connection between the individual housing parts can take place, for example, via a screw thread, so that the individual housing parts must be rotated against one another for assembly, or also by a fastening in which the housing parts remain stationary with respect to one another, for example, a union nut or another known way to attach several pipe sections together.

Da das Gerät einen häufigen Einsatz zur Grundwassermessung durch Pegelrohre mit einem Durchmesser von in der Regel 2′′ erfüllen muß, ist es notwendig, den Außendurchmesser des Meßgerätes 1 gering zu halten und dieses bei der Art der Verbindung der Gehäuseteile 2, 3 und 4 zu berücksichtigen.Since the device has to meet a frequent use for groundwater measurement through level pipes with a diameter of usually 2 '', it is necessary to keep the outside diameter of the measuring device 1 small and this with the type of connection of the housing parts 2 , 3 and 4 consider.

Das Zwischengehäuseteil 3 weist an seinem dem Datenlogger zugewandten Ende ein Innengewinde 16 auf, das mit dem Au ßengewinde 8′ des zur Aufnahme des Datenloggers 5 vorgese henen Gehäuseteils 2 verbunden wird. An dem dem Datenlog ger abgewandten Ende des Zwischengehäuseteils 3 befindet sich ein Außengewinde 17 mit gleichen Abmessungen wie das Außengewinde 8′ des Gehäuseteils 2. Weiter weist das Zwi schengehäuseteil 3 Anströmöffnungen 18 auf, die eine läng liche Gestalt haben und deren Längsachse parallel zur Längsachse des zylindrischen Meßgerätes 1 liegt. Außerdem befinden sich an dem Zwischengehäuseteil 3 runde, über seinen Umfang verteilte Öffnungen 19.The intermediate housing part 3 has at its end facing the data logger an internal thread 16 which is connected to the external thread 8 'of the housing part 2 provided for receiving the data logger 5 . At the end of the intermediate housing part 3 facing away from the data log there is an external thread 17 with the same dimensions as the external thread 8 'of the housing part 2 . Furthermore, the inter mediate housing part 3 has inflow openings 18 which have an elongated shape and whose longitudinal axis is parallel to the longitudinal axis of the cylindrical measuring device 1 . In addition, there are 3 round openings 19 distributed over its circumference on the intermediate housing part.

Das Druckmeßgehäuseteil 4 weist an seinem oberen Ende 20 ein Innengewinde 21 auf, das bei Montage an das Zwischen gehäuseteil 3 mit dem Außengewinde 17 des Zwischengehäuse teil 3 und bei Montage des Druckmeßgehäuses 4 an dem den Datenlogger 5 aufnehmenden Gehäuseteil 2 mit dem Außenge winde 8′ des Gehäuseteils 2 verbunden wird.The pressure measuring housing part 4 has at its upper end 20 an internal thread 21 which, when mounted on the intermediate housing part 3 with the external thread 17 of the intermediate housing part 3 and when mounting the pressure measuring housing 4 on the housing part 2 receiving the data logger 5 with the external thread 8 ' of the housing part 2 is connected.

Ferner weist das Druckmeßgehäuseteil 4 unterseitig eine Öffnung 22 auf, durch die hindurch das zu messende Medium mit dem Druckmeßbereich 7 in Kontakt treten kann.Furthermore, the pressure measuring housing part 4 has an opening 22 on the underside through which the medium to be measured can come into contact with the pressure measuring region 7 .

Der Druckmeßbereich 7 umfaßt insbesondere einen Druckfüh ler 23, der üblicherweise als Piezo-Element ausgebildet ist, das in einem Komplettbauteil 24 angeordnet und über eine Fuge 25 mit einem Flansch 26 flüssigkeitsdicht ver bunden ist, wobei der Flansch 26 zwei Dichtsitze 27 und 28 aufweist, die mit O-Ringen ausgefüllt sind. Um eine Druck messung mit Bezug zum äußeren Luftdruck zu ermöglichen, kann zusammen mit den elektrischen Leitungen eine Druck ausgleichsleitung zum Druckmeßbereich 4 geführt sein, die anderenends mit der Luft an der Erdoberfläche in Verbin dung steht.The pressure measuring area 7 comprises in particular a pressure sensor 23 , which is usually designed as a piezo element, which is arranged in a complete component 24 and is connected via a joint 25 to a flange 26 in a liquid-tight manner, the flange 26 having two sealing seats 27 and 28 , which are filled with O-rings. In order to enable a pressure measurement with reference to the external air pressure, a pressure compensation line can be led to the pressure measuring area 4 together with the electrical lines, which is connected at the other end to the air on the earth's surface.

In der Fig. 6 ist veranschaulicht, wie der Druckmeßbereich 7 in dem Druckmeßgehäuseteil 4 montiert ist und dieses di rekt an das den Datenlogger 5 umgebende Gehäuseteil 2 an montiert ist. Gehäuseseitig ist dabei das Innengewinde 21 des Druckmeßgehäuseteils 4 mit dem Außengewinde 8′ des den Datenlogger aufnehmenden Gehäuseteils 2 verschraubt. Im Gehäuse ist der Druckmeßbereich 7 mit seinem Flansch 26 in ein ähnlich zu dem Dichtkörper 14 an der Oberseite des Meßgerätes 1 gestalteten Dichtungsteil 29 eingepreßt, wo bei die Dichtigkeit durch in Dichtsitzen 27 und 28 einge legte O-Ringe gesichert ist. Das Dichtungsteil 29 ist sei nerseits gegen die Wand des Gehäuseteils 2 durch ebenfalls in Dichtungssitzen 30 und 31 befindliche O-Ringe abgedich tet. Um ein Längsverschieben des Dichtungsteils 29 zu un terbinden, ist eine Distanzhülse 32 innenseitig in dem Ge häuseteil 2 montiert und einerseits mit dem unteren Ende des Datenloggers 5 und andererseits mit dem Dichtungsteil 29 verspannt, so daß sowohl die Distanzhülse 32 als auch das Dichtungsteil 29 als auch der Druckmeßbereich 7 einen festen Sitz im jeweiligen Gehäuseteil haben. Es ist natür lich auch möglich, das Dichtungsteil 29 direkt am unteren Ende des Datenloggers 5 abzustützen und den Überhang des Gehäuseteils 2 zu verringern.In Fig. 6 it is illustrated how the pressure measuring area 7 is mounted in the pressure measuring housing part 4 and this is mounted directly on the housing part 2 surrounding the data logger 5 . On the housing side, the internal thread 21 is of Druckmeßgehäuseteils 4 with the external thread 8 'of the data logger receiving housing part 2 screwed. In the housing, the pressure measuring area 7 is pressed with its flange 26 into a sealing part 29 designed similarly to the sealing body 14 on the upper side of the measuring device 1 , where the tightness is secured by O-rings placed in sealing seats 27 and 28 . The sealing part 29 is on the other hand be sealed against the wall of the housing part 2 by means of sealing seats 30 and 31 located O-rings. To terbinden a longitudinal displacement of the sealing member 29 , a spacer sleeve 32 is mounted on the inside in the Ge housing part 2 and clamped on the one hand with the lower end of the data logger 5 and on the other hand with the sealing part 29 , so that both the spacer sleeve 32 and the sealing part 29 as also the pressure measuring area 7 have a tight fit in the respective housing part. It is of course also possible to support the sealing part 29 directly at the lower end of the data logger 5 and to reduce the overhang of the housing part 2 .

Eine solche in Fig. 6 dargestellte Anordnung stellt ein Minimalmeßgerät dar, wobei in dem Druckmeßgehäuseteil 4 zusätzlich noch ein Temperaturfühler montiert sein kann. Darüber hinaus können in dieser Anordnung keine weiteren Sensoren angebracht werden, so daß ein reines Pegelmeßge rät zur Verfügung steht, mit den entsprechenden Preisvor teilen und geringen Gehäuseabmessungen.Such an arrangement shown in FIG. 6 represents a minimal measuring device, wherein a temperature sensor can additionally be mounted in the pressure measuring housing part 4 . In addition, no further sensors can be attached in this arrangement, so that a pure level measuring device is available, with the corresponding price points and small housing dimensions.

Um ein solches Pegelmeßgerät in ein Vielfachmeßgerät umzu wandeln, wird zunächst das Druckmeßgehäuseteil 4 abge schraubt, anschließend der Druckmeßbereich 7 mit seinem Flansch 26 aus dem Preßsitz herausgezogen, das Dichtungs teil 29 und die Distanzhülse 32 entfernt, so daß ein obe rer Meßgerätteil, wie er in Fig. 2 dargestellt ist, zur weiteren Aufnahme von Teilen zur Verfügung steht. In das Gehäuseteil 2 wird nun unterseitig eine Sensoreinheit 6 eingeschoben, die mit ihren Steckverbindungen 33 in am Da tenlogger 5 vorgesehene Buchsen eingreift und dadurch eine Kontaktierung des Sensorelementes 6 gewährleistet. Unter seitig wird in eine am Sensorelement 6 angeformte Aufnahme 34 der Druckmeßbereich 4 vermittels seines Flansches 26 eingeschoben, wie in der Fig. 7 dargestellt. Die elektri sche Kontaktierung des Druckmeßbereiches 4 erfolgt dabei über Kabel, die in einem Röhrchen 35 der Sensoreinheit 6 flüssigkeitsdicht geführt sind und die für den Umbau des Gerätes über einen nicht eingezeichneten Zwischenstecker trennbar sind.In order to convert such a level meter into a multiple measuring device, the pressure measuring housing part 4 is first screwed down, then the pressure measuring area 7 with its flange 26 is pulled out of the press fit, the sealing part 29 and the spacer sleeve 32 are removed, so that an upper part of the measuring instrument as he does is shown in Fig. 2, is available for further inclusion of parts. In the housing part 2 , a sensor unit 6 is now inserted on the underside, which engages with its plug connections 33 in the tenlogger 5 provided on sockets and thereby ensures contacting of the sensor element 6 . On the underside, the pressure measurement area 4 is inserted into a receptacle 34 formed on the sensor element 6 by means of its flange 26 , as shown in FIG. 7. The electrical cal contacting of the pressure measuring area 4 takes place via cables which are guided in a liquid-tight manner in a tube 35 of the sensor unit 6 and which can be separated for converting the device via an adapter plug (not shown).

Die durch eine Steckbewegung in die Buchsen am unteren En de des Datenloggers 5 eingeschobene Sensoreinheit 6 dich tet dabei vermittels zweier O-Ringe in den Dichtsitzen 36 und 37 das Gehäuseteil 2 zum Datenlogger hin ab. Die Sen soreinheit 6 wird dabei unabhängig vom Zwischengehäuseteil 3 montiert. Das in Fig. 7 im Umbau befindliche Meßgerät ist in der Fig. 1 komplett vom Zwischengehäuseteil 3 und Druckmeßgehäuseteil 4 umgeben.The inserted by a plug-in movement in the sockets at the lower end of the data logger 5 sensor unit 6 , by means of two O-rings in the sealing seats 36 and 37, seals the housing part 2 towards the data logger. The sensor unit 6 is mounted independently of the intermediate housing part 3 . The measuring device under reconstruction in FIG. 7 is completely surrounded by the intermediate housing part 3 and the pressure measuring housing part 4 in FIG. 1.

Die Sensoreinheit 6 ist im einzelnen in der Fig. 8 darge stellt und umfaßt im wesentlichen zumindest einen Körper 38, der die Sensoren 39 flüssigkeitsgedichtet hält und der seinerseits durch seine äußeren Dichtsitze 36 und 37 flüs sigkeitsdicht in das Gehäuseteil 2 eingepaßt ist. Am Kör per 38 angeordnet ist ein Distanzstift 40, der den An schlag bei Einstecken der Sensoreinheit 6 in die Untersei te des Datenloggers 5 darstellt.The sensor unit 6 is shown in detail in FIG. 8 Darge and essentially comprises at least one body 38 which holds the sensors 39 liquid-tight and which in turn is liquid-tight fitted into the housing part 2 through its outer sealing seats 36 and 37 . Arranged on the body by 38 is a spacer pin 40 , which represents the impact when the sensor unit 6 is inserted into the underside of the data logger 5 .

Die Sensoreinheit 6 umfaßt dabei mehrere Sensoren 39, die nebeneinander in dem Körper 38 der Sensoreinheit 6 mon tiert sind, im wesentlichen gleiche Abmessungen haben und daher alle in einer Meßebene wirksam sind. Auch wenn zwei solcher Körper 38 eine Sensoreinheit bilden, liegen diese gegenüber, so daß die Meßköpfe 41 der eingesetzten Senso ren im wesentlichen in einer Meßebene liegen.The sensor unit 6 comprises a plurality of sensors 39 which are mounted side by side in the body 38 of the sensor unit 6 , have substantially the same dimensions and are therefore all effective in one measuring plane. Even if two such bodies 38 form a sensor unit, they are opposite each other, so that the measuring heads 41 of the sensors used are essentially in one measuring plane.

Die Sensoren 39 sind jeweils einzeln auswechselbar, was ihrer unterschiedlichen Halterung Rechnung trägt und die Wartung erleichtert. Zudem können die Sensoren 39 in jeder beliebigen Anordnung eingesteckt werden, und es ist mög lich, daß einzelne Sensorenplätze nicht belegt sind, so daß jeweils nur die benötigten Sensoren 39 eingesetzt wer den müssen und weitere, für eine konkrete Messung nicht benötigte Sensoren nicht unnötig einer Alterung ausgesetzt werden.The sensors 39 can each be replaced individually, which takes account of their different mounting and facilitates maintenance. In addition, the sensors 39 can be plugged in any arrangement, and it is possible that individual sensor locations are not occupied, so that only the required sensors 39 are used and who do not need additional sensors not required for a specific measurement Be exposed to aging.

Die einzelnen Sensoren 39 zeigen dabei einen im wesentli chen zweiteiligen Aufbau, der es ermöglicht, die eigentli che Meßelektrode 42 von einer sie in ihrem Halsbereich um gebenden Hülse 43 zu trennen, so daß die Meßelektrode 42 ausgewechselt werden kann, ohne deswegen den ganzen Sensor vernichten zu müssen. Die Hülse 43 weist dabei in ihrem Halsbereich 44 Fenster 45 auf, die einen Zugang zu den elektrischen Anschlüssen der Meßelektrode 42 ermöglichen und die zudem dazu dienen, eine Dichtungs- und Haltepaste in den Zwischenraum zwischen der Hülse 43 und der Meßelek trode 42 einfüllen zu können, so daß die Meßelektrode 42 in der Hülse 43 flüssigkeitsdicht und parallel gehalten wird. Eine seitliche Einfüllöffnung 45′ kann zur besseren Verteilung der Dichtungs- und Haltepaste unterstützend an gebracht sein. Weiterhin dienen die Fenster 45 dazu, die Dichtungsmasse wieder entfernen zu können und durch die Fenster 45 den Zwischenraum zwischen Meßelektrode 42 und Hülse 43 mit einem unter Druck stehenden Medium beauf schlagen zu können, um dadurch die Dichtungspaste auszu treiben und die Hülse 43 zur Aufnahme einer neuen Meßelek trode 42 verfügbar zu machen.The individual sensors 39 show this case by a separate them in their neck region to forming sleeve 43, so that the measuring electrode can be replaced 42, without thereby destroying the whole sensor a chen in wesentli two-part construction that allows the eigentli che measuring electrode 42 to have to. The sleeve 43 has in its neck region 44 window 45 which allow access to the electrical connections of the measuring electrode 42 and which also serve to fill a sealing and holding paste into the space between the sleeve 43 and the measuring electrode 42 , so that the measuring electrode 42 is kept liquid-tight and parallel in the sleeve 43 . A side filling opening 45 'can be brought to support better distribution of the sealing and holding paste. Furthermore, the windows 45 serve to be able to remove the sealant again and to be able to strike through the window 45 the space between the measuring electrode 42 and the sleeve 43 with a pressurized medium, in order to thereby drive out the sealing paste and the sleeve 43 for receiving a to make new measuring electrode 42 available.

Nach Einsetzen einer neuen Meßelektrode 42 in die Hülse 43 werden zunächst durch die Fenster 45 die elektrischen An schlüsse der Hülse 42 an die Fortsätze 33′ der Stecker 33 gelötet, ehe dann durch diese Fenster 45 die Dichtungs masse eingefüllt wird. Durch dieses Verfahren wird es er möglicht, nicht den ganzen Sensor 39 nach Gebrauch, der z. B. bei der pH-Messung nur wenige Wochen betragen kann, vernichten zu müssen, sondern die teure - zumeist metalli sche - Hülse unmittelbar wieder einzusetzen.After insertion of a new measuring electrode 42 in the sleeve 43 are first through the window 45 to the electrical connections 42 of the sleeve at the projections 33 'of the plug 33 soldered before then the sealing mass is poured through these windows 45th With this method it is possible not to use the entire sensor 39 after use, e.g. B. in the pH measurement can be only a few weeks, must be destroyed, but the expensive - mostly metallic cal - reinsert immediately.

Die Hülse 43 dichtet dabei durch die in Dichtsitzen 46 und 47 angebrachten O-Ringe den Sensor 39 gegen den Körper 38 der Sensoreinheit 6 ab, so daß auch hier keine Flüssigkeit zu den Steckverbindungen 33 gelangen kann.The sleeve 43 seals the sensor 39 against the body 38 of the sensor unit 6 by means of the O-rings mounted in the sealing seats 46 and 47 , so that here too no liquid can reach the plug connections 33 .

Es ist möglich, einzelne Sensoren 39 zusätzlich mit einer Temperaturmessung auszustatten, was wenig Zusatzaufwand verursacht und bei speziellen Anforderungen wünschenswert sein kann.It is possible to additionally equip individual sensors 39 with a temperature measurement, which causes little additional effort and can be desirable for special requirements.

Für eine möglichst große Flexibilität des Einsatzes von Sensoren 39 kann im Bereich des Fensters 45 der Hülse 43 ein Speicherchip angeordnet sein, der sowohl die Art des Sensors 39 und damit den jeweils zu messenden Parameter an den Datenlogger übermittelt als auch werkseitige Kalibrie rungsdaten trägt, die vor Beginn einer Meßreihe an den Da tenlogger 5 übermittelt werden und von diesem einem jeden Meßwert als Korrekturfaktor zugeordnet werden. Damit ent fällt die Notwendigkeit einer Kalibrierung vor Ort, außer dem müssen am Datenlogger 5 bei Umstecken oder zusätzli chem Einstecken von Sensoren 39 keine Veränderungen - auch nicht der Software - vorgenommen werden.For the greatest possible flexibility in the use of sensors 39 , a memory chip can be arranged in the area of the window 45 of the sleeve 43 , which transmits both the type of sensor 39 and thus the parameter to be measured in each case to the data logger and also carries factory calibration data which are transmitted to the data logger 5 before the start of a series of measurements and are assigned to each measurement value as a correction factor. This eliminates the need for on-site calibration, except that no changes - not even the software - have to be made on the data logger 5 when the plug 39 is plugged in or additionally plugged in.

Für besonders genaue Messungen kann der Datenlogger 5 eine gegenseitige Beeinflussung von Zustandsgrößen des Systems erkennen und sich daraus ergebende Fehlmessungen korrigie ren. So kann beispielsweise ein hoher Nitratgehalt im Grundwasser die Dichte verändern, und damit den gemessenen Druck. Da die Daten aus der Druckmessung allein auf einen falschen Wasserstand hindeuten würden, werden diese mit einem entsprechend dem hohen Nitratgehalt angepaßten Kor rekturfaktor versehen.For particularly precise measurements, the data logger 5 can recognize a mutual influence of state variables of the system and correct incorrect measurements resulting therefrom. For example, a high nitrate content in the groundwater can change the density and thus the measured pressure. Since the data from the pressure measurement alone would indicate an incorrect water level, these are provided with a correction factor that is adapted to the high nitrate content.

Es kann dabei besonders vorteilhaft sein, die einzelnen Sensoren 39 nicht über Stecker 33 an den Datenlogger 5 an zuschließen, sondern die Meßdaten über eine induktive Kopplung und damit berührungsfrei zu übermitteln. Dazu wird vom Datenlogger 5 eine Trägerwelle ausgesandt, deren Modulation durch die von den Sensoren 39 übermittelten Si gnale als Meßsignal ausgewertet wird.It may be particularly advantageous not to connect the individual sensors 39 to the data logger 5 via plug 33 , but rather to transmit the measurement data via an inductive coupling and thus without contact. For this purpose, a data carrier 5 emits a carrier wave, the modulation of which is evaluated by the signals transmitted by the sensors 39 as a measurement signal.

Für die Sensoren 39 stehen sowohl ionenselektive Elektro den 42, insbesondere zur Messung des Gehaltes an Nitratio nen, Sauerstoffionen, Chloridionen, Ammoniumionen, Kalziu mionen sowie weiterer Erdalkalimetallionen zur Verfügung, die jederzeit nach Bedarf um weitere Elektroden 42 zur Messung anderer Ionen ergänzt werden können, als auch Meß zellen zur Bestimmung des Redoxpotentiales, der elektri schen Leitfähigkeit und der Trübung des Mediums zur Verfü gung. Ferner besteht die Möglichkeit, einen Lichtleiter in dem das Meßgerät 1 versorgenden Kabel anzuordnen und damit über Anregungslicht definierter Energie Molekülschwingun gen oder -rotationen anzuregen und somit die entsprechen den Moleküle nachzuweisen. Dieses Verfahren ist insbeson dere zum Nachweis von Kohlenwasserstoffen, vor allem poly zyklischen aromatischen Kohlenwasserstoffen (PAK), vorge sehen, zu denen beispielsweise Benzole, Toluole und Xylole gehören, die etwa im Bereich des Sickerwassers von Müllde ponien auftreten und deren Nachweis von hoher Wichtigkeit ist.For the sensors 39 are both ion-selective electric to 42, in particular for measuring the content of Nitratio NEN, oxygen ions, chloride ions, ammonium ions, Kalziu mionen and other alkaline earth metal ions available to the 42 other for measuring ions can be added at any time as required for other electrodes, as well as measuring cells for determining the redox potential, the electrical conductivity and the turbidity of the medium. There is also the possibility of arranging a light guide in the cable supplying the measuring device 1 and thus stimulating molecular vibrations or rotations via excitation light of defined energy and thus detecting the corresponding molecules. This method is in particular for the detection of hydrocarbons, especially polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs), which include, for example, benzenes, toluenes and xylenes, which occur, for example, in the leachate area of landfills and whose detection is of great importance .

Da das Meßgerät 1 nicht nur in Grund-, Quell- oder Fließ wasser, sondern auch in Sickerwasserbereichen von Müllde ponien eingesetzt werden soll, also in sehr aggressiven Medien, ist es nötig, das gesamte Meßgerät 1 sehr wider standsfähig gegen Korrosion auszuführen. Dazu bietet sich die Verwendung eines hochlegierten Stahles mit hohem Chrom- und Nickelanteil sowie Titan- und Molybdänbeimi schungen an, wie er etwa mit den X 6 CrNiMoTi 17 12 2 (Werkstoff-Nummer 1.4571) zur Verfügung steht. Wichtig ist, daß alle Teile, die mit dem Medium in Kontakt stehen - außer den Sensoren 39 - aus einem solchen korrosionsfe sten Material hergestellt sind. Da das Gehäuse zudem hohe mechanische Beanspruchungen erfüllen muß, ist es möglichst kompakt auszuführen, was durch die Anordnung der Sensoren 39 in einer Ebene unterstützt wird. Ferner muß das gesamte Meßgerät 1 explosionsgeschützt (eigensicher) sein.Since the measuring device 1 should not only be used in groundwater, spring water or flowing water, but also in leachate areas of landfills, that is in very aggressive media, it is necessary to run the entire measuring device 1 very resistant to corrosion. The use of a high-alloy steel with a high chromium and nickel content as well as titanium and molybdenum admixtures, such as is available with the X 6 CrNiMoTi 17 12 2 (material number 1.4571), is recommended. It is important that all parts that are in contact with the medium - except the sensors 39 - are made of such a corrosion-free material. Since the housing must also meet high mechanical loads, it must be as compact as possible, which is supported by the arrangement of the sensors 39 in one plane. Furthermore, the entire measuring device 1 must be explosion-proof (intrinsically safe).

Es versteht sich, daß die Variabilität des Meßgerätes 1 sich nicht allein auf eine unterschiedliche Anzahl und An ordnung von Sensoren 39 beschränkt, sondern daß auch die Meßprogramme beliebig wählbar sind, so z. B. die Abfrage zeiten und Zwischenräume zwischen den Messungen. Diese können für jeden Sensor 39 einzeln durch externe Program mierung des Datenloggers 5 nach Bedarf eingestellt werden.It is understood that the variability of the measuring device 1 is not limited to a different number and arrangement of sensors 39 , but also that the measuring programs can be selected as desired, for. B. the query times and gaps between measurements. These can be set individually for each sensor 39 by external programming of the data logger 5 as required.

Claims

1. Completely immersible in a liquid medium and connectable via electrical lines with a power supply and a data processing device measuring device for determining chemical and / or physical states of the liquid medium, for example the groundwater, with sensors integrated in a substantially cylindrical housing and a Data logger ( 5 ), the housing in the axial direction of three detachable parts which can be detached from one another, namely a housing of the data logger ( 5 ) of the housing part ( 2 ) at one end, a pressure measuring part ( 4 ) and a sensor unit enclosing and with inflow openings ( comprising 18) provided with intermediate housing part (3), wherein optionally the Druckmeßgehäuseteil (4) or the intermediate housing part (3) to the receiving the data logger housing part (2) fluid-tightly directly mountable.

2. Measuring device according to claim 1, characterized in that the sensor unit can be inserted into the intermediate housing part and this by means of O-rings arranged in sealing seats seals to the data logger.

3. Measuring device according to one of claims 1 and 2, characterized ge indicates that the Druckmeßgehäuseteil both to the Data logger housing part as well as to the Intermediate housing part can be mounted in a liquid-tight manner and its electrical contact is made via cables, which in Intermediate housing part can be guided in a liquid-tight manner.

4. Measuring device according to one of claims 1 to 3, characterized ge indicates that the Druckmeßgehäuseteil additionally one Includes temperature sensor, the con analog to the pressure measurement is clocked.

5. Measuring device according to one of claims 1 to 4, characterized ge indicates that the intermediate housing part regardless of the sensor unit is mountable and over a molded Thread with a Ge on the Ge receiving the data logger molded housing part is connectable.

6. Measuring device according to one of claims 1 to 5, characterized ge indicates that it leads to the data logger in a liquid-tight manner rende plug connections, and that the sensors unit several effective plug-in Sen in one measuring plane encompasses sensors.

7. Measuring device according to claim 6, characterized in that the pluggable sensors each with a memory chip are provided, at least one by a factory Calibration determined the correction factor of the measurement data carries and as initialization of a series of measurements on the data logger transmitted.

8. Measuring device according to one of claims 6 and 7, characterized ge indicates that the memory chips of the sensor unit one the type of sensor and the measured value to be recorded in each case type identifying record.

9. Measuring device according to one of claims 6 to 8, characterized ge indicates that the arrangement of the sensors in the Sen sensor unit is variable.

10. Measuring device according to one of claims 6 to 9, characterized ge indicates that a different number of sensors can be used in the sensor unit.

11. Measuring device according to one of claims 6 to 10, characterized characterized in that the sensors each individually are changeable.

12. Measuring device according to one of claims 1 to 11, characterized characterized in that the sensors are each one with their electrical connecting element firmly connected cylindrical Have sleeve that around a measuring electrode there and in which the measuring electrode is liquid-tight, but is held releasably.

13. Measuring device according to claim 12, characterized in that the measuring electrode in the sleeve in a sealant ge hold and the sleeve on the outside at least one in has a sealing seat arranged O-ring.

14. Measuring device according to one of claims 6 to 13, characterized characterized in that the sleeve is a windowed Neck, with the windows having access to soldering the measuring electrode connections, for filling and removing of sealant and an opening for loading filled sealant with a pressure medium len.

15. Measuring device according to one of claims 6 to 14, characterized characterized in that the sensor unit in their opposite End areas two opposite insertion NEN for sensors, the measuring electrodes of the ge compared to sensors arranged essentially in a ge common measurement level.

16. Measuring device according to one of claims 1 to 15, characterized characterized in that the data logger is a mutual loading influence of various state variables of the medium taken into account and provided measured values with a correction can.

17. Measuring device according to one of claims 6 to 16, characterized characterized that sensors with ion-selective electrodes for measuring the pH value, the nitrate content, the acid substance content, the chloride ion content, the ammonium ion content and the content of positive calcium ions and the water hardness and the content of other ionized ter particles, also sensors with measuring cells for determination measurement of the redox potential, the electrical conductivity and the turbidity are provided and measurements under Ver Define application of molecular excitation by excitation light ter energy are feasible.

18. Measuring device according to one of claims 6 to 17, characterized characterized in that the electrical contacting of the Sen sensors without contact via inductive coupling.