DE19836292A1

DE19836292A1 - Filtrationssystem

Info

Publication number: DE19836292A1
Application number: DE1998136292
Authority: DE
Inventors: Juergen Merz
Original assignee: BALTEC MEERESTECHNIK GmbH
Current assignee: BALTEC MEERESTECHNIK GmbH
Priority date: 1998-08-11
Filing date: 1998-08-11
Publication date: 2000-02-17

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Filtrationssystem (100) und ein Verfahren zur Probeentnahme bzw. Partikelentnahme, insbesondere in Meerwasser oder Süßwasser. Hierbei umfaßt das Filtrationssystem (100) folgendes: Einen von einem Motor (18) angetriebenen Probenwechsler (16) mit an diesem angeordneten Probeaufnahmeeinrichtungen (36), wobei der Probenwechsler (16) derart bewegbar ausgebildet ist, daß die Probeaufnahmeeinrichtungen (36) nacheinander jeweils in eine Spülposition, eine Probeentnahmeposition und/oder eine Vergiftungsposition zum Konservieren der entnommenen Probe bringbar sind; wenigstens eine Pumpe (12), welche mittels entsprechender Leitungseinrichtungen derart an dem Filtrationssystem (100) angeschlossen ist, daß die Pumpe (12) wahlweise das Filtrationssystem (100) umgebendes Fluid durch bzw. an eine an der Spülposition oder an der Probeentnahmeposition befindliche Probeaufnahmeeinrichtung (36) fördert; einen Durchflußmesser (14), welcher eine von der Pumpe (12) geförderte Fluidmenge bestimmt; eine Steuerelektronik (22), welche den Motor (18) und die Pumpe (12) automatisiert zu bestimmten Zeiten derart aktiviert, daß jeweils zu einer vorbestimmten Zeit wenigstens eine Spülung wenigstens einer Probeaufnahmeeinrichtung (36), wenigstens eine Probeentnahme durch die jeweilige Probeaufnahmeeinrichtung (36) und/oder wenigstens eine Vergiftung der jeweiligen Probeaufnahmeeinrichtung (36) erfolgt; eine Kommunikationsschnittstelle, mittels derer die ...

Description

Die Erfindung betrifft ein Filtrationssystem und ein Verfahren zur Probeentnahme bzw. Partikelentnahme, insbesondere in Meerwasser oder Süßwasser, gemäß den jeweiligen Oberbegriffen der Ansprüche 1 und 16.

Beispielsweise in der Meeresbiologie ist es oftmals wünschenswert, eine Lang zeitmessung von beispielsweise in Meerwasser in einer vorbestimmten Tiefe ent haltenen Partikeln durchzuführen. Hierbei ist es jedoch von Nachteil, daß solche Messungen manuell ausgeführt werden, wobei weder der Parameter Zeit noch der Parameter Tiefe exakt eingehalten werden kann. Dementsprechend ist die Aussagekraft derartiger Langzeitmessungen sehr schlecht. Ferner sind manuelle Messungen in größeren Meerestiefen nur mit großem finanziellen Aufwand oder ggf. überhaupt nicht möglich.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Filtrationssystem und Verfahren der obengenannten Art zur Verfügung zu stellen, welche die oben genannten Nachteile beseitigen.

Diese Aufgabe wird durch ein Filtrationssystem der o.g. Art mit den in Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmalen und durch ein Verfahren der o.g. Art mit den in Abspruch 16 angegebenen Verfahrensschriften gelöst.

Dazu ist ein Filtrationssystem erfindungsgemäß gekennzeichnet durch einen von einem Motor angetriebenen Probenwechsler mit an diesem angeordneten Probe aufnahmeeinrichtungen, wobei der Probenwechsler derart bewegbar ausgebildet ist, daß die Probeaufnahmeeinrichtungen nacheinander jeweils in eine Spülposi tion, eine Probeentnahmeposition und/oder eine Vergiftungsposition zum Konser vieren der entnommenen Probe bringbar sind, wenigstens eine Pumpe, welche mittels entsprechender Leitungseinrichtungen derart an dem Filtrationssystem angeschlossen ist, daß die Pumpe wahlweise das Filtrationssystem umgebendes Fluid durch bzw. an eine an der Spülposition oder an der Probeentnahmeposition befindliche Probeaufnahmeeinrichtung fördert, einen Durchflußmesser, welcher eine von der Pumpe geförderte Fluidmenge bestimmt, eine Steuerelektronik, wel che den Motor und die Pumpe automatisiert zu vorbestimmten Zeiten derart akti viert, daß jeweils zu einer vorbestimmten Zeit wenigstens eine Spülung wenig stens einer Probeaufnahmeeinrichtung und wenigstens eine Probenahme durch wenigstens eine Probeaufnahmeeinrichtung erfolgt, ein Kommunikationsschnitt stelle, mittels derer die Steuerelektronik mit vorbestimmten Zeiten und vorbe stimmten Betriebsabläufen programmierbar ist, und einen Energiespeicher, wel cher die Komponenten des Filtrationssystems mit Energie versorgt.

Dies hat den Vorteil, daß das erfindungsgemäße Filtrationssystem vielseitig An wendbar ist, so beispielsweise in automatisierten Langzeit-Tiefsee-Veranke rungen sowie auch in Kurzzeit-Verankerungen. Die Handhabung erfolgt in kom fortabler Weise an Bord von Forschungsschiffen auf offener See. Desweiteren ist es besonders vorteilhaft, daß das erfindungsgemäße Filtrationssystem auch im limnologischen Bereich einsetzbar ist, d. h. im Kurzzeitbetrieb. Eine vollautomati sche Probeentnahme gewährleistet ein Konstanthalten wesentlicher Parameter der Messung, wie beispielsweise Tiefe und Zeit, so daß aussagekräftige Meßer gebnisse erzielbar sind.

Vorzugsweise Weitergestaltungen des Filtrationssystems sind in den Ansprüchen 2 bis 15 beschrieben.

Zweckmäßigerweise weist die Steuerelektronik einen Speicher zur Aufnahme der vorbestimmten Zeiten und der vorbestimmten Betriebsabläufe auf.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform weist die Steuerelektronik ei nen Controller auf, welcher insbesondere ein Mikrocomputer ist.

Zweckmäßigerweise sind die Probeaufnahmeeinrichtungen Filter und ist die Pro beentnahmeposition eine Filterposition, wobei ein einfacher und funktionssiche rer Aufbau dadurch erzielt wird, daß der Probenwechsler eine Drehscheibe ist, auf deren Umfang die Probeaufnahmeeinrichtungen abgeordnet sind.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist der Energiespeicher eine Batterie.

Eine einfach Bedienungs- und Wartungsmöglichkeit bei gleichzeitigem Stromspa reffekt erzielt man dadurch, daß ein Verbindungskabel zum verbinden der Com puterschnittstelle mit einem PC derart ausgebildet ist, daß sich eine Kommunika tionselektronik zur Kommunikation mit dem PC automatisch einschaltet, sobald das Verbindungskabel angeschlossen ist, und automatisch abschaltet, sobald das Verbindungskabel abgezogen ist.

Für einen netzunabhängigen Betrieb in einem Langzeiteinsatz ist eine Batterie einheit mit beispielsweise 12 V und 48 Ah vorgesehen.

Einen kompakten und leicht zu handhabenden Aufbau des erfindungsgemäßen Filtrationssystems erzielt man dadurch, daß eine Dimensionierung von Höhe × Breite × Länge beispielsweise 1500 mm × 1200 mm × 1000 mm beträgt.

Eine kompakte, einfach zu handhabende Anordnung und eine für einen Einsatz sicher verankerbare Vorrichtung erzielt man dadurch, daß das Filtrationssystem einen Rahmen umfaßt, in welchem die Komponenten des Filtrationssystems an geordnet und gehaltert sind. Der Rahmen ist dabei beispielsweise sechseckig ausgebildet.

Für eine hohe Dauerfestigkeit bei geringem Gewicht ist der Rahmen in vorteil hafter Weise aus GFK gefertigt. Dies erzielt beispielsweise ein Gesamtgewicht des erfindungsgemäßen Filtrationssystems von 130 kg oder weniger.

Zweckmäßigerweise sind vorbestimmte Komponenten des Filtrationssystems von einem Druckrohr umgeben, welches aus Sonderstahl RD 150 Stoff Nr. 1.4462 gefertigt ist.

Eine Langzeitkorrosionsbeständigkeit, insbesondere gegenüber See- und Brack wasser, erzielt man dadurch, daß für die Komponenten des erfindungsgemäßen Filtrationssystems folgende Werkstoffe Verwendung finden, Sonderstahl 1.4539 oder 1.4462, Titan (TiAl6V4) eventuell mit Beschichtung ccrid 6N 3-41 µm Ther moplaste und/oder Duroplaste mit hoher Zeitdehnfestigkeit sowie Teflon bei che mischer Neutralitätsforderung.

Ferner ist ein erfindungsgemäßes Verfahren durch folgende Schritte gekenn zeichnet:

(a) einen Spülschritt einer Probeaufnahmeeinrichtung, wobei eine Pumpe ein geschaltet, ein Durchflußmesser abfragt, der abgefragte Wert in einem Protokoll abgelegt und die Pumpe ausgeschaltet wird,
(b) einen Drehschritt, zum Transportieren einer vorbestimmten Probeaufnah meeinrichtung in eine Probeentnahmeposition, wobei ein Antrieb einge schaltet, eine Lichtschranke abgefragt und der Antrieb abgeschaltet wird, wenn eine positive Flanke bezogen auf das Licht der Lichtschranke detek tiert wird,
(c) einen Probeentnahmeschritt, wobei die Pumpe eingeschaltet, ein Durch flußmesser abgefragt, der abgefragte Wert in einem Protokoll abgelegt, eine Alarmschwelle überwacht und bei erreichen dieser eine Vergiftung eingeleitet wird, wobei ferner nach einer vorbestimmten Pumpenzeit die Pumpe ausgeschaltet wird,
(d) einen weiteren Drehschritt, zum Transportieren einer vorbestimmten Pro beaufnahmeeinrichtung in eine Vergiftungsposition, wobei ein Antrieb ein geschaltet, eine Lichtschranke abgefragt und der Antrieb abgeschaltet wird, wenn eine positive Flanke bezogen auf das Licht der Lichtschranke detektiert wird,
(e) einen Vergiftungsschritt, wobei zum Konservieren der entnommenen Probe die Pumpe eingeschaltet, ein Durchflußmesser abgefragt, der abgefragte Wert in einem Protokoll abgelegt, und nach Erreichen einer vorbestimmten Vergiftungszeit die Pumpe abgeschaltet wird, wobei eine Alarmschwelle ignoriert wird, und
(f) einen weiteren Drehschritt, zum Transportieren einer anderen vorbe stimmten Probeaufnahmeeinrichtung in die Spülposition, wobei der Antrieb eingeschaltet, die Lichtschranke abgefragt und der Antrieb abgeschaltet wird, wenn eine positive Flanke bezogen auf das Licht der Lichtschranke detektiert wird.

Dies hat den Vorteil, daß das erfindungsgemäße Verfahren vielseitig Anwendbar ist, so beispielsweise in automatisierten Langzeit-Tiefsee-Verankerungen sowie auch in Kurzzeit-Verankerungen. Desweiteren ist es besonders vorteilhaft, daß das erfindungsgemäße Verfahren auch im limnologischen Bereich einsetzbar ist, d. h. im Kurzzeitbetrieb. Eine vollautomatische Probeentnahme gewährleistet ein Konstanthalten wesentlicher Parameter der Messung, wie beispielsweise Tiefe und Zeit, so daß aussagekräftige Meßergebnisse erzielbar sind.

Vorzugsweise Weitergestaltungen des Verfahrens sind in den Ansprüchen 17 und 18 beschrieben.

Hierbei ist zweckmäßigerweise die Probeaufnahmeeinrichtung ein Filter und die Probeentnahmeposition eine Filterposition. Die Schritte (a) bis (f) werden jeweils zum Ausführen einer Langzeitmessung zu vorbestimmten Zeiten ausgeführt.

Nachstehend wird die Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen näher er läutert. Diese zeigen in

Fig. 1 eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Filtrati onssystems in Seitenansicht,

Fig. 2 in Aufsicht,

Fig. 3 einen Probenwechsler in Aufsicht,

Fig. 4 das Filtrationssystem von Fig. 1 ohne Rahmen,

Fig. 5 einen isolierten Rahmen des Filtrationssystems von Fig. 1 in Seiten ansicht,

Fig. 6 in Aufsicht,

Fig. 7 eine Steuerscheibe des Filtrationssystems von Fig. 4 in Aufsicht,

Fig. 8 in einer Schnittansicht entlang Linie A-A von Fig. 7,

Fig. 9 einen Energiespeicher des Filtrationssystems von Fig. 4 in Aufsicht,

Fig. 10 in einer Schnittansicht entlang Linie A-A von Fig. 9 und

Fig. 11 in einer Seitenansicht in Richtung von Pfeil Y von Fig. 10.

Die in Fig. 1 bis 6 dargestellte bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsge mäßen Filtrationssystems 100 umfaßt einen Rahmen 10, in dem die folgenden, das Filtrationssystem ausbildende Komponenten angeordnet und gehaltert sind:
Eine Pumpe 12, ein Durchflußmesser 14, ein Probenwechsler 16, ein Antrieb bzw. Motor 18, ein Energiespeicher 20, beispielsweise in Form einer Batterie, ei ne Steuerelektronik 22 sowie ein Filterhalter 24 mit zugeordneter Kupplung 26. Jeweilige Steuer- und Verbindungsleitungen 28, 30, 32 und 34 verbinden die Steuerelektronik 22 über Leitung 34 mit der Energieversorgung 20, über Leitung 32 mit dem Antrieb 18 sowie über Leitungen 30 und 28 mit dem Probenwechsler 16 und dem Durchflußmesser 14.

Aus den Fig. 2 und 3 geht der Probenwechsler 16 detaillierter hervor. Dieser ist mit einer Drehscheibe 35 ausgebildet, an deren Umfang gleichmäßig beabstan det 21 Probeaufnahmeeinrichtungen 36 in Form von jeweiligen Filtern 36 ange ordnet sind. Durch Drehen der Drehscheibe 16 um eine mittige Drehachse sind die jeweiligen Filter 36 an vorbestimmten Positionen positionierbar. Diese vorbe stimmten Positionen umfassen beispielsweise eine Spülposition, an der der je weilige Filter gespült wird, eine Probeentnahmeposition, an der der jeweilige Filter zu prüfendes Fluid filtert, so daß Partikel im Filter 36 hängen bleiben, und eine Vergiftungsposition, in der der mit Partikeln beladenen Filter 36 zwecks Kon servierung und späterer Auswertung der entnommenen Probe vergiftet wird.

Wie sich insbesondere aus Fig. 4 ergibt, ist ferner eine Steuerscheibe 38 zwi schen einem Oberteil 40 und einem Unterteil 42 montiert. An einem inneren Um fang der Drehscheibe 35 des Probenwechslers 16 ist eine Verzahnung 44 ausge bildet, in die ein Ritzel 46 des Motors 18 derart eingreift, daß bei Drehen des Rit zels 46 der Probenwechsler 16 um seine Drehachse dreht. An den entsprechen den Positionen zum Spülen, Probenehmen und Vergiften sind jeweilige fluidlei tende und zur Umgebung abgedichtete Leitungsanschlüsse vorgesehen.

Der aus Fig. 5 und 6 näher ersichtliche Rahmen 10 ist in Aufsicht (Fig. 6) sechs eckig mit gitterartigen Öffnungen 48 ausgebildet. Diese Konstruktion erzielt ein Höchstmaß an Stabilität bei gleichzeitig geringem Eigengewicht. Das Gewicht wird ferner durch die Verwendung von GFK (glasfaserverstärkter Kohlenstoff) als Werkstoff für den Rahmen 10 reduziert. Fußartige Verlängerungen 50 dienen als Fußstützen für einen sicheren Stand des Filtrationssystems 100.

Fig. 7 und 8 zeigen die Steuerscheibe 38. Diese umfaßt Durchgangsbohrungen 52, welche bei Drehung des Probenwechslers 16 mit entsprechenden Bohrungen 54 in dem Ober- und Unterteil 40, 42 (Fig. 4) an den jeweiligen Positionen für Spülen, Filtern (Probenahme) und Vergiften fluchten, so daß jeweilige Fluidlei tungsverbindungen zum jeweiligen an der Position befindlichen Filter 36 im Filter halter 24 hergestellt sind.

Bei der dargestellten bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Fil trationssystem 100 ist die Steuerelektronik 22 und die Batterie 20 in einem jewei ligen Druckrohr 56, wie in Fig. 9 bis 11 beispielhaft für die Batterie dargestellt, aufgenommen. Diese Druckrohre 56 sind beispielsweise aus hochkorrosionsbe städigem Sonderstahl (Rd. 150 Stoff Nr. 1.4462) gefertigt. Es ist besonders be vorzugt, bei jedem Einsatz im Druckrohr 56 angeordnete Trockenmittelbeutel zu erneuern, um die Steuerelektronik 22 bzw. die Batterie 20 vor Kondenswasser zu schützen. Ebenso ist es bevorzugt, entsprechend vorgesehene Dichtungsringe 58 zu wechseln. Der Anschluß der Batterie 20 an der Steuerelektronik 22 erfolgt beim Anordnen des Druckrohres 56 in dem Filtrationssystem automatisch durch einen verpolsicheren Steckverbinder 60 mit Polen 62 und 64.

Die Steuerung 22 des Filtrationssystems 100 wird über einen PC bzw. Laptop programmiert, welcher an einer nicht dargestellten Kommunikationsschnittstelle anschließbar ist und nach der Programmierung abgekoppelt wird. Die Buchse der Kommunikationsschnittstelle ist dabei nach der Abkopplung unbedingt mit einem Blindstopfen zu versehen. Eine Betriebsspannung des erfindungsgemäßen Filtra tionssystems 100 bzw. der Steuerelektronik 22 beträgt beispielsweise 12 V.

Die Steuerelektronik 22 umfaßt erfindungsgemäß folgendes: Einen Speicher für mehrere Wecktermine, entsprechend der Anzahl der Probeaufnahmeeinrichtun gen, also beispielsweise 21 Wecktermine bei 21 Filtern 36, wobei die Wecktermi ne zweckmäßigerweise auf 1 Sec. genau programmierbar sind. Ein Einsatzzeit raum beträgt beispielsweise bis zu einem Jahr, insbesondere bis zu 2 Jahre. Die Programmierung erfolgt beispielsweise über eine sogn. RS232-Schnittstelle mit einer bevorzugten Übertragungsrate von beispielsweise 1200 Band sowie mittels eines PC-Programms. Bevorzugt ist für den PC eine Windows- Betriebssystem oberfläche vorgesehen. Nach Anschluß des PC an die serielle Schnittstelle, bei spielsweise über eine COM1- oder COM2-Schnittstelle des PCs, kann das erfin dungsgemäße Filtrationssystem 100 für den kommenden Einsatz programmiert werden. Die Schnittstelle ist im PC-Programm bzw. Bedienprogramm wählbar. Die Eingabe der Parameter erfolgt über die bevorzugt als RS232-Schnittstelle ausgebildete Schnittstelle.

Für die Anschlüsse des Filtrationssystems 100 sind bevorzugt druckwasserbe ständige Verbindungskabel 28, 30, 32 und 34 (Fig. 1) vorgesehen. Durch ent sprechende Wahl der Stecker bzw. Buchsen stehen verpolungssichere Anschlüs se zur Verfügung.

Nach der Programmierung wird das erfindungsgemäße Filtrationssystem 100 vom PC getrennt. Daraufhin übernimmt ein eingebauter Controller der Steuerelektronik 22 eine Masterfunktion, weckt das System zur eingestellten Zeit bzw. zu den pro grammierten Zeiten und steuert die Probenentnahme. Danach wird das Filtrati onssystem 100 wieder in den energiesparenden Schlafmodus versetzt, in dem im wesentlichen nur eine Echtzeituhr arbeitet.

Die Funktionen des Controllers sind dabei im wesentlichen folgende: Abfragen des Inklinometers und Ablegen des Wertes in einem Arbeitsprotokoll; Abfragen der Batteriespannung über eines 10 Bit A/D-Wandlers; Steuern der Pumpe 12 und Überwachen der Durchflußmenge; Ansteuern des Antriebes 18 und Überwa chen von Lichtschranken; Erstellen des Arbeitsprotokolls mit einem Fehlerarchiv; Abarbeiten der Weckliste; Laden der Echtzeit.

Das PC-Programm hat im wesentlichen folgende Funktionen, wobei eine Eingabe mit Bestätigung im Dialog erfolgt: Externen PC als Master setzten; Übergeben der aktuellen PC-Zeit (Synchronisation), wobei die Wecktermine auf der PC-Zeit aufbauen; Vergiftungszeit einstellen (16 Bit voreingestellt); Definieren der Spülzeit als voreingestellte Variable; Einstellen der Pumpenzeit (16 Bit voreingestellt); Übergeben der Weckliste; Übergeben einer minimalen Durchflußmenge, je nach Porengröße der als Filter 36 ausgebildeten; Probeaufnahmeeinrichtungen; Ein gangsflagregister aktivieren; Batteriestatus abrufen; Übergeben der Porengröße.

Das Filtrationssystem 100 dient beispielsweise der Partikeluntersuchung im Meer und im Süßwasser. Es läßt sich bis zu zwei Jahren verankern. Über diese Zeit verteilt lassen sich 21 Wecktermine programmieren, an denen das System mittels 21 Filtern Proben entnimmt. Bei einer Probenentnahme wird das System 100 zu nächst mit Umgebungswasser (z. B. Meerwasser) gespült. Danach wird eine wählbare Menge Umgebungswasser durch das jeweils aktuelle Filter gepumpt. Danach wird das Filter konserviert (vergiftet). Die Volumina, mit denen das Sy stem gespült wird, die Volumina die filtriert werden sowie die Menge des Vergif tungsmediums sind bei dem erfindungsgemäßen Filtrationssystem im wesentli chen frei programmierbar. Damit das Filter noch vergiftet werden kann, darf es beim Filtrieren nicht vollständig mit Teilchen zugesetzt werden, da sonst kein Vergiftungsmedium mehr hindurch gepumpt werden kann. Daher läßt sich bei dem erfindungsgemäßen Filtrationssystem eine Durchfluß-Schwelle programmie ren, bei deren Überschreiten die Pumpe 12 während des Filtriervorganges abge schaltet und die Vergiftung eingeleitet wird. Die Programmierung des Filtrations systems 100 geschieht beispielsweise über die vorerwähnte RS232-Schnittstelle mittels des PC-Programm, beispielsweise unter der Betriebssystemoberfläche Windows.

Während der Messung legt das Filtrationssystem 100 ein Protokoll an, das nach dem Einsatz des Systems 100 ebenfalls über die RS232-Schnittstelle mit dem vorgenannten PC-Programm ausgelesen werden kann. Hierin sind alle wesentli chen Arbeitsschritte des erfindungsgemäßen Filtrationssystems 100 und eventu elle Fehler protokolliert. Die Kommunikationselektronik als Teil der Steuerelek tronik 22 mit dem PC schaltet sich beispielsweise automatisch ein, sobald das Verbindungskabel angeschlossen ist. Zu diesem Zweck ist das Verbindungskabel in geeigneter Weise ausgebildet. Nach dem Abziehen des Steckers schaltet sich die Kommunikationselektronik wieder aus. Es bleibt lediglich die Echtzeituhr in Betrieb.

Eine Einsatztiefe des erfindungsgemäßen Filtrationssystems 100 beträgt bei spielsweise maximal 6000 m mit einer maximalen Einsatzzeit von beispielsweise zwei Jahren. Es sind beispielsweise 21 Filter vorgesehen und zur Stromversor gung dient vorzugsweise eine Batterieeinheit 20 mit 12 V und 48 Ah. Zulässige Temperaturbereich betragen für den Betrieb beispielsweise etwa -2 Grad Celsius bis +30 Grad Celsius und für den Transport beispielsweise etwa -20 Grad Celsius bis +70 Grad Celsius sowie für eine Lagerung beispielsweise etwa -30 Grad Cel sius bis 70 Grad Celsius. Ein zulässiger Temperaturschockbereich beträgt etwa 30 Grad Celsius Lufttemperatur - 0 Grad Wassertemperatur - -20 Grad Lufttem peratur. Eine Neigungswinkelerfassung erfolgt beispielsweise auf 1 Grad genau.

Ein Funktionsablauf stellt sich beispielhaft folgendermaßen dar:
Das erfindungsgemäße Filtrationssystem steht im Anfangszustand auf einer Spülposition des ersten Filters.

Schritt 1: Spülen: Pumpe einschalten; Durchflußmesser abfragen und den Wert im Protokoll ablegen; Pumpe ausschalten.

Schritt 2: Drehen: Antrieb einschalten; Abfrage der Lichtschranke; Abschalten des Antriebs bei positiver Flanke bezogen auf das Licht; Filterposition angefahren.

Schritt 3: Filtern: Pumpe Einschalten; Durchflußmesser abfragen und den Wert im Protokoll ablegen; Alarmschwelle überwachen und bei erreichen dieser Vergiftung einleiten; nach eingegebener Pumpenzeit Pumpe ausschalten.

Schritt 4: Drehen: Antrieb einschalten; Abfrage der Lichtschranke; Abschalten des Antriebs bei positiver Flanke bezogen auf das Licht; Vergiftungs position angefahren.

Schritt 5: Vergiften: Pumpe Einschalten; Durchflußmesser abfragen und den Wert im Protokoll ablegen; nach vorbestimmter Vergiftungszeit Pumpe ausschalten; Alarmschwelle ignorieren.

Schritt 6: Drehen: Antrieb einschalten; Abfrage der Lichtschranke; Abschalten des Antriebs bei positiver Flanke bezogen auf das Licht; Spülposition angefahren.

Nach Schritt 6 befindet sich das System wieder im Anfangszustand vor Schritt 1, wobei sich nunmehr der zweite Filter 36 in Spülposition befindet. Die vorgenann ten Schritte werden sukzessive zu den entsprechenden zuvor programmierten Weckzeiten jeweils wiederholt, bis alle Weckzeiten abgearbeitet sind bzw. bis alle Filter 36 verbraucht sind.

Das Protokoll des Filtrationssystem 100 enthält folgende Daten: 1. Filternummer; 2. Startzeit; 3. Alarmschwelle Durchfluß; 4. Spülzeit; 5. Filtrationszeit; 6. Vergif tungszeit; 7. Porengröße des Filters; 8. Batteriestatus; 9. Funktion OK/Time out ERROR; 10. Durchfluß Spülen; 11. Durchfluß Filtrieren; 12. Durchfluß Vergiften; 13. Neigungswinkel; 14. Lichtschranke Spülposition; 15. Stoppzeit.

Die Vorbereitung des erfindungsgemäßen Filtrationssystems 100 erfolgt dadurch, daß mittels des Anschlußkabels der Personalcomputer mit der Steuerelektronik 22 bzw. der Elektronikeinheit verbunden wird und entsprechende Programmie rungen zur zeitgesteuerten Probenentnahme übertragen werden. Nach der Pro grammierung wird das Kabel wieder entfernt und durch eine Blindbuchse ersetzt. Eine ggf. vorhandene Videosignalbuchse wird ebenfalls mit einem Blindstecker versehen. Sämtliche Stecker und Buchsen, auch blinde, werden zweckmäßiger weise mit Überwurfmuttern gesichert.

Vor jeder Langzeitverankerung ist das Filtrationssystem 100 mit frischen, voll auf geladenen Alkalibatterien zu bestücken. Ebenfalls sind frische Trockenmittelbeu tel einzusetzen. Zum Batteriewechsel ist ein Druckrohrboden 66 (Fig. 10,11) mit Abdrückschrauben zu entfernen. Aufgrund des Aufbaus ist der Batterieeinsatz 20 nur in eine Richtung möglich, so daß ein Vertauschen der elektrischen Pole 62, 64 verhindert ist.

Zum Lösen und Anziehen der Schrauben ist besonders bevorzugt einwandfreies und korrosionsfreies Werkzeug aus Bronze oder Spezialstahl 1.4539 zu verwen den. Zum Entfernen des Druckrohrbodens 66, d. h. der Seite mit den elektrischen Anschlüssen 60, 62, 64, werden drei Schlitzschrauben M4 am Bodenrand heraus geschraubt und in das jeweils daneben liegende Gewindeloch eingeschraubt. Die drei Schlitzschrauben sind gleichmäßig abwechselnd anzuziehen. Der Boden 66 wird aus seiner Führung herausgehoben und kann ganz herausgezogen werden. Dabei muß auf senkrechte Demontage geachtet werden, um die Haltestreben für den Geräteträger nicht zu verkannten und zu deformieren.

Vor dem Einbau des Batteriesatzes 20 ist die Sauberkeit der Kontakte sicherzu stellen. Gegebenenfalls kann ein Kontaktreinigungsmittel (z. B. Kontakt 60) ver wendet werden, um eventuelle Oxydationsablagerungen zu entfernen. Drei neue Trockenmittelbeutel (z. B. Minipax 1/6TME) sind in die Kabeldurchführung des Batteriehalters und des Elektronikgehäuses zu plazieren. O-Ringe 58 in den Nu ten und den Rand des Bodens 66 sind mit Silikonpaste leicht einzureiben, dabei sind auch nur leicht beschädigte oder äußerlich unbeschädigte O-Ringe 58 sind unbedingt zu ersetzen. Anschließend wird der Boden 66 mit den drei Schlitz schrauben, die schwach mit Silikonpaste eingerieben wurden, festgeschraubt. Die Schlitzschrauben sind gleichmäßig abwechselnd anzuziehen.

Vor jedem Einsatz sind die Filter 36 des Systems 100 unbedingt zu füllen. Hierbei empfiehlt es sich, eine zusätzliche Tauchpumpe zu verwenden.

Zur Bedienung und Programmierung ist folgende minimale Systemvoraussetzung bevorzugt: IBM 386PC oder 100% kompatibler Rechner mit RS232 Schnittstelle; 2 MB freier Hauptspeicher oder mehr; Diskettenlaufwerk 3 1/2''; Windows 3.X oder Windows 95.

Nachfolgend erfolgt eine kurze Erläuterung des PC-Programms zum Program mieren des erfindungsgemäßen Filtrationssystems 100.

Beim Aufruf meldet sich das Programm mit dem aktuellen Datum und der aktuel len Uhrzeit. Diese sind unbedingt zu überprüfen, da diese Zeiten als Bezugszei ten für die Programmierung des Filtrationssystem 100 herangezogen werden. Ist das Filtrationssystem 100 nicht angeschlossen, wird eine Fehlermeldung "Error. Not connected" ausgegeben. Das Bedienprogramm läßt sich aber trotzdem öff nen. Es besteht die Möglichkeit, ein Ausgabefile zur Programmierung des Filtrati onssystems 100 zu erzeugen und abzuspeichern. Dieses Ausgabefile kann zu einem späteren Zeitpunkt in das Filtrationssystem 100 geladen werden. Das Pro gramm bietet die Möglichkeit, einzelne Wecktermine einzugeben, verfügt aber auch über einen Automatikmodus, in dem es als Timer über die gewünschte Vorlaufzeit und Intervallzeit programmierbar ist. Diese Funktionen findet sich durch anklicken des Menüpunktes "EDIT". Dazu fährt man mit der Maus die je weiligen Funktionen an und klickt mit der linken Maustaste darauf. Nun können die gewünschten Parameter über die Tastatur eingegeben werden. Durch "Up date" werden einzelne Wecktermine in die Weckliste eingetragen, durch An klicken von "Automatik" läßt sich die Timerprogrammierung aufrufen. Das Programm gleicht die Weckliste sowohl bei der Eingabe als auch beim Laden mit der aktu ellen Zeit ab und gibt eine Fehlermeldung aus, wenn die Zeit für die Wecktermine überschritten ist.

Ebenso wird die Zeit zwischen zwei Probeentnahmen mit den eingestellten Filtra tions-, Spül- und Vergiftungszeiten abgeglichen, um zu vermeiden das es zu zeit lichen Überschneidungen kommt. Es werden drei fest eingestellte Filter "A, B, C" mit festgelegten Filtrier-, Spül- und Vergiftungszeiten mit vorgegebener Abschalt schwelle angeboten und/oder Pumpzeiten angeboten. Bei Wahl des Filtertyps "U" (user defined) lassen sich alle Einstellungen frei wählen. Unter dem Menüpunkt "LINK" ist es möglich, das Filtrationssystem zu programmieren ("Transmit para meters"). Zur Kontrolle wird die Programmierung zurück gelesen ("Read para meters"). Mit "Read log" ist das Protokoll auslesbar. Bei erfolgreicher Übertra gung meldet das Programm "Transmission successful". Desweiteren lassen sich das Inclinometer programmieren und eine Seriennummer einstellen. Die Para meterliste und das Protokoll können unter dem Menüpunkt "File" abgespeichert werden.

Ferner gibt das Programm folgende Fehlermeldungen aus:
"ERR. Not connect". Diese Fehlermeldung weist auf eine fehlerhafte oder nicht bestehende Verbindung zum Filtrationssystem hin. Der korrekte Anschluß am entsprechenden Port ist zu überprüfen. Dieser Fehler taucht auch bei einer feh lerhaften Installation der Schnittstellen im Betriebssystem auf, wie es zuweilen beispielsweise bei einem Laptop vorkommt.

"ERR open Device" weist in der Regel darauf hin, daß die falsche serielle Schnitt stelle (z. B. COM2 statt COM1) auf der PC-Seite eingestellt ist.

Das im Probeentnahmebetrieb erzeugte Protokoll enthält u. a. folgende Fehler meldungen:
0 × 00 = kein Fehler; 0 × 40 = Spülposition der nächsten Probe ordnungsgemäß er reicht Probe ordnungsgemäß beendet. Jedoch wurde im Schritt 3 die Probenent nahme wegen Unterschreitung des minimalen Durchflusses abgebrochen; 0 × 60 = Probe ordnungsgemäß beendet. Jedoch wurde im Schritt 3 die Probenentnah me wegen Unterschreitung des minimalen Durchflusses abgebrochen. Zusätzlich konnte die RTC am Ende der Probe nicht ordnungsgemäß gelesen werden; 0 × F0 = Probe nicht genommen (Termin ist nicht parametriert worden); 0 × FF = Probe nicht genommen (parametrierte Zeit ist noch nicht erreicht); 0 × 11 = Timeout beim Drehen (warten auf "kein Licht") Schritt 2 - Keine weiteren Messungen möglich, Fataler Fehler; 0 × 12 = Timeout beim Drehen (warten auf "Licht") Schritt 2; 0 × 13 = Timeout beim drehen (warten auf "kein Licht") Schritt 4 - Keine weiteren Messun gen möglich. Fataler Fehler; 0 × 14 = Timeout beim drehen (warten auf "Licht") Schritt 4 - Keine weiteren Messungen möglich. Fataler Fehler; 0 × 15 = Timeout beim drehen (warten auf "kein Licht") Schritt 6 - Keine weiteren Messungen mög lich. Fataler Fehler; 0 × 16 = Timeout beim drehen (warten auf "Licht") Schritt 6 - Keine weiteren Messungen möglich. Fataler Fehler.

Folgende Fehler erscheinen u. a. im Protokoll bei Programmabbruch, beispiels weise wenn Reset wegen Spannungseinbruch während einer laufenden Messung auftritt:
0 × 21 = Zyklus begonnen, Spülen Anfang Pumpe an (Schritt 1); 0 × 22 = Spülzeit beendet, Pumpe aus; 0 × 23 = Drehen Anfang (Schritt 2); 0 × 24 = Filtern Anfang, Pumpe an (Schritt 3); 0 × 25 = Filterzeit abgelaufen, Pumpe aus; 0 × 26 = Drehen Anfang (Schritt 4); 0 × 27 = Vergiften Anfang (Schritt 5); 0 × 28 = Vergiften beendet, Pumpe aus; 0 × 29 = Drehen Anfang (Schritt 6); 0 × 2A = RTC lesen am Ende der Probe fehlerhaft (Probe jedoch gut); 0 × 2C = Alarmschwelle bei "Schritt 5" erreicht, jedoch ignoriert.

Nach jedem Einsatz ist das Filtrationssystem 100 gründlich mit Süßwasser zu spülen und von eventuellen Muschelablagerungen und Bewuchs vollständig zu befreien. Die Steckverbindungen müssen von Salzwasser gereinigt werden. Die Pflege der Komponenten beschränkt sich auf das Säubern der Gehäuseoberflä chen und Kontrolle auf äußere Beschädigung.

Zum Wechseln der O-Ringe 58 sind die Schlitzschrauben an den Druckrohrböden 66 zu entfernen und zum Abdrücken der Deckel in die benachbarten Löcher wechselnd gleichmäßig einzuschrauben. Die O-Ringe 58 können nun entfernt und entsprechende Nuten gereinigt werden. Neue O-Ringe 58 sind zweckmäßi gerweise leicht mit Silikonpaste einzureiben und einzusetzen. Der Zusammenbau erfolgt sinngemäß in umgekehrten Reihenfolge der Demontage.

Bezugszeichenliste

100

Filtrationssystem

10

Rahmen

12

Pumpe

14

Durchflußmesser

16

Probenwechsler

18

Antrieb bzw. Motor

20

Energiespeicher

22

Steuerelektronik

24

Filterhalter

26

Kupplung

28

Steuer- und Verbindungsleitung

30

Steuer- und Verbindungsleitung

32

Steuer- und Verbindungsleitung

34

Steuer- und Verbindungsleitung

35

Drehscheibe

36

Probeaufnahmeeinrichtungen/Filter

38

Steuerscheibe

40

Oberteil

42

Unterteil

44

Verzahnung

46

Ritzel

48

Öffnungen

50

fußartige Verlängerungen

52

Durchgangsbohrungen

54

Bohrungen

56

Druckrohr

58

Dichtungsringe

60

Steckverbinder

63

Pole

64

Pole

66

Druckrohrboden

Claims

1. Filtrationssystem (100) zur Probeentnahme bzw. Partikelentnahme, insbe sondere in Meerwasser oder Süßwasser, gekennzeichnet durch,
einen von einem Motor (18) angetriebenen Probenwechsler (16) mit an diesem angeordneten Probeaufnahmeeinrichtungen (36), wobei der Pro benwechsler (16) derart bewegbar ausgebildet ist, daß die Probeaufnah meeinrichtungen (36) nacheinander jeweils in eine Spülposition, eine Pro beentnahmeposition und/oder eine Vergiftungsposition zum Konservieren der entnommenen Probe bringbar sind,
wenigstens eine Pumpe (12), welche mittels entsprechender Leitungsein richtungen derart an dem Filtrationssystem (100) angeschlossen ist, daß die Pumpe (12) wahlweise das Filtrationssystem (100) umgebendes Fluid durch bzw. an eine an der Spülposition oder an der Probeentnahmepositi on befindliche Probeaufnahmeeinrichtung (36) fördert,
einen Durchflußmesser (14), welcher eine von der Pumpe (12) geförderte Fluidmenge bestimmt,
eine Steuerelektronik (22), welche den Motor (18) und die Pumpe (12) au tomatisiert zu vorbestimmten Zeiten derart aktiviert, daß jeweils zu einer vorbestimmten Zeit wenigstens eine Spülung wenigstens einer Probeauf nahmeeinrichtung (36), wenigstens eine Probeentnahme durch die jeweili ge Probeaufnahmeeinrichtung (36) und/oder wenigstens eine Vergiftung der jeweiligen Probeaufnahmeeinrichtung (36) erfolgt,
eine Kommunikationsschnittstelle, mittels derer die Steuerelektronik (22) mit vorbestimmten Zeiten und vorbestimmten Betriebsabläufen program mierbar ist, und
einen Energiespeicher (20), welcher die Komponenten des Filtrationssy stems (100) mit Energie versorgt.

2. Filtrationssystem (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerelektronik (22) einen Speicher zur Aufnahme der vorbe stimmten Zeiten und der vorbestimmten Betriebsabläufe aufweist.

3. Filtrationssystem (100) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerelektronik (22) einen Controller aufweist, welcher insbeson dere ein Mikrocomputer ist.

4. Filtrationssystem (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Probeaufnahmeeinrichtungen Filter (36) sind und die Probeent nahmeposition eine Filterposition ist.

5. Filtrationssystem (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Probenwechsler (16) eine Drehscheibe (35) aufweist, an deren Umfang die Probeaufnahmeeinrichtungen (36) abgeordnet sind.

6. Filtrationssystem (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Energiespeicher eine Batterie (20) ist.

7. Filtrationssystem (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ein Verbindungskabel zum verbinden der Kommunikationsschnittstelle mit einem PC derart ausgebildet ist, daß sich eine Kommunikationselektronik zur Kommunikation mit dem PC automatisch einschaltet, sobald das Ver bindungskabel angeschlossen ist, und automatisch abschaltet, sobald das Verbindungskabel abgezogen ist.

8. Filtrationssystem (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Batterieeinheit (20) mit 12 V und 48 Ah vorgesehen ist.

9. Filtrationssystem (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Dimensionierung desselben von Höhe × Breite × Tiefe 1500 mm × 1200 mm × 1000 mm beträgt.

10. Filtrationssystem (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dieses einen Rahmen (10) umfaßt, in welchem die Komponenten des Filtrationssystems (100) angeordnet und gehaltert sind.

11. Filtrationssystem (100) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Rahmen (10) in Aufsicht sechseckig ausgebildet ist.

12. Filtrationssystem (100) nach einem der Ansprüche 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Rahmen (10) aus GFK gefertigt ist.

13. Filtrationssystem (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß vorbestimmte Komponenten des Filtrationssystems (100) von einem Druckrohr (56) umgeben sind, welches aus Sonderstahl RD 150 Stoff Nr. 1.4462 gefertigt sind.

14. Filtrationssystem (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß für die Komponenten des erfindungsgemäßen Filtrationssystems (100) folgende Werkstoffe Verwendung finden, Sonderstahl 1.4539 oder 1.4462, Titan (TiAl6V4) eventuell mit Beschichtung ccrid 6N 3-41 µm Thermoplaste und/oder Duroplaste mit hoher Zeitdehnfestigkeit sowie Teflon bei chemi scher Neutralitätsforderung.

15. Filtrationssystem (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das erfindungsgemäße Filtrationssystem (100) an einer Bergungs stange befestigt ist.

16. Verfahren zur Probeentnahme bzw. Partikelentnahme, insbesondere in Meerwasser oder Süßwasser, welches insbesondere mit einem Filtrations system gemäß wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche ausge führt wird, gekennzeichnet durch folgende Schritte,

(a) einen Spülschritt einer Probeaufnahmeeinrichtung, wobei eine Pum pe eingeschaltet, ein Durchflußmesser abfragt, der abgefragte Wert in einem Protokoll abgelegt und die Pumpe ausgeschaltet wird,
(b) einen Drehschritt, zum Transportieren einer vorbestimmten Probe aufnahmeeinrichtung in eine Probeentnahmeposition, wobei ein An trieb eingeschaltet, eine Lichtschranke abgefragt und der Antrieb ab geschaltet wird, wenn eine positive Flanke bezogen auf das Licht der Lichtschranke detektiert wird,
(c) einen Probeentnahmeschritt, wobei die Pumpe eingeschaltet, ein Durchflußmesser abgefragt, der abgefragte Wert in einem Protokoll abgelegt, eine Alarmschwelle überwacht und bei erreichen dieser ei ne Vergiftung eingeleitet wird, wobei ferner nach einer vorbestimmten Pumpenzeit die Pumpe ausgeschaltet wird,
(d) einen weiteren Drehschritt, zum Transportieren einer vorbestimmten Probeaufnahmeeinrichtung in eine Vergiftungsposition, wobei ein An trieb eingeschaltet, eine Lichtschranke abgefragt und der Antrieb ab geschaltet wird, wenn eine positive Flanke bezogen auf das Licht der Lichtschranke detektiert wird,
(e) einen Vergiftungsschritt, wobei zum Konservieren der entnommenen Probe die Pumpe eingeschaltet, ein Durchflußmesser abgefragt, der abgefragte Wert in einem Protokoll abgelegt, und nach Erreichen ei ner vorbestimmten Vergiftungszeit die Pumpe abgeschaltet wird, wo bei eine Alarmschwelle ignoriert wird, und
(f) einen weiteren Drehschritt, zum Transportieren einer anderen vorbe stimmten Probeaufnahmeeinrichtung in die Spülposition, wobei der Antrieb eingeschaltet, die Lichtschranke abgefragt und der Antrieb abgeschaltet wird, wenn eine positive Flanke bezogen auf das Licht der Lichtschranke detektiert wird.

17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Probeaufnahmeeinrichtung ein Filter und die Probeentnahmeposi tion eine Filterposition ist.

18. Verfahren nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Schritte (a) bis (f) jeweils zu vorbestimmten Zeiten ausgeführt wer den.