DE19919640A1 - Vorrichtung zum Messen des Gehalts an Fremdstoffen in einer Flüssigkeit - Google Patents

Abstract

Eine Vorrichtung zum Messen des Gehalts an Fremdstoffen in einer Flüssigkeit, insbesondere schwimmfähige Vorrichtung, hat ein Gehäuse (1), das thermoplastischen Kunststoff und in einem ersten Wandbereich (2) ein Loch (4) und in einem zweiten Wandbereich (3) eine Durchführungsöffnung (5) aufweist. In das Loch (4) ragt ein im Gehäuse (1) angeordneter Sensor (9) für den Fremdstoffgehalt. Die Außenseite (10) des Sensors (9) schließt das Loch (4) mit der Außenseite des ersten Wandbereichs (2) bündig ab und ist für die zu messenden Fremdstoffe durchlässig. Zwei Teile (24, 25) des Gehäuses (1) sind im Bereich von Randabschnitten (26, 27) stoffschlüssig verbunden. Um die Herstellung der Vorrichtung zu vereinfachen, haben die beiden Gehäuseteile (24, 25) auf ihrer Innenseite eine die Randabschnitte (26, 27) überbrückende, einen Zwischenraum (28) zusammen mit der Außenwand des Gehäuses (1) begrenzende Innenwand aus zwei Wandteilen (29) mit den Randabschnitten (26, 27) der Gehäuseteile (24, 25) gegenüberliegenden, aneinanderstoßenden Rändern (30). Der Zwischenraum (28) ist mit einer ausgehärteten Masse gefüllt, die mit der Außenwand und der Innenwand stoffschlüssig verbunden ist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Messen des Gehalts an Fremdstoffen in einer Flüssig­ keit, insbesondere schwimmfähige Vorrichtung, mit einem Gehäuse, das thermoplastischen Kunststoff und in einem ersten Wandbereich ein Loch und in einem zweiten Wand­ bereich eine Durchführungsöffnung aufweist, wobei in das Loch ein im Gehäuse angeordneter Sensor für den Fremdstoffgehalt ragt, dessen Außenseite das Loch mit der Außenseite des ersten Wandbereichs bündig ab­ schließt und im Bereich des Loches für die zu messenden Fremdstoffe durchlässig ist, und zwei Teile des Gehäu­ ses im Bereich von Randabschnitten stoffschlüssig ver­ bunden sind.

Eine derartige Vorrichtung ist aus der GB 2 005 421 A bekannt. Sie dient zum Analysieren von Abwasser, insbe­ sondere zur Messung des Sauerstoffgehalts. Sie kann aber auch zur Messung von im Wasser gelösten Nährstof­ fen, z. B. Nitraten und Phosphaten, benutzt werden. Das Gehäuse ist eine schwimmfähige Hohlkugel. Der Sensor hat auf der Außenseite eine Membran, durch die der zu messende Fremdstoff hindurchdiffundieren kann. Diese Membran schließt das Loch, in dem der Sensor angeordnet ist, mit der Außenseite des Gehäuses bündig ab. Die Ku­ gelform des Gehäuses hat den Vorteil, daß sie einer Verschmutzung der Außenseite der Membran, z. B. durch Bewuchs oder einen Ölfilm, entgegenwirkt, wenn die zu untersuchende Flüssigkeit strömt. Die Membran ist ent­ sprechend der Wölbung der Außenseite des Gehäuses eben­ falls gewölbt und erhöht dadurch die Strömungsgeschwin­ digkeit im Bereich der Membran, so daß sich dort Verun­ reinigungen weniger leicht festsetzen und die Meßfähig­ keit des Sensors nicht beeinträchtigen können. Das Ge­ häuse wird im Rotationgießverfahren hergestellt, wobei das Loch im Gehäuse konzentrisch mit der Drehachse aus­ gebildet wird. Danach wird ein durchgehendes Innenrohr in das Loch geklebt. Der Sensor hat ein Außengewinde, mit dem er in ein Innengewinde im einen Ende eines Durchführungsrohres eingeschraubt ist. Dieses Durchfüh­ rungsrohr wird dann zusammen mit dem Sensor in das ein­ geklebte Innenrohr eingeführt und mittels einer Über­ wurfmutter am Gehäuse befestigt.

Die Herstellung dieser Vorrichtung erfolgt in mehreren Stufen und ist zeitaufwendig, wobei insbesondere das Verkleben von Gehäuse und Innenrohr die Herstellungs­ zeit wegen der einzuhaltenden Aushärtungsdauer des Klebstoffs erhöht.

Man hat bei einer derartigen Vorrichtung auch schon zwei Hälften des Gehäuses im Spritzgießverfahren herge­ stellt und sie danach mittels Ultraschall verschweißt.

Dadurch wird zwar die Herstellungszeit etwas verkürzt, in beiden Fällen müssen aber zwei Schraubverbindungen nicht nur hergestellt, sondern zum einen bei der Monta­ ge des Sensors und zum anderen beim Auswechseln des Sensors betätigt werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrich­ tung der gattungsgemäßen, eingangs genannten Art anzu­ geben, deren Herstellung einfacher ist.

Erfindungsgemäß ist diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die beiden Gehäuseteile auf ihrer Innenseite eine die Randabschnitte überbrückende, einen Zwischenraum zusam­ men mit der Außenwand des Gehäuses begrenzende Innen­ wand aus zwei Wandteilen mit den Randabschnitten der Gehäuseteile gegenüberliegenden, aneinanderstoßenden Rändern aufweisen und der Zwischenraum mit einer ausge­ härteten Masse gefüllt ist, die mit der Außenwand und der Innenwand stoffschlüssig verbunden ist.

Bei dieser Lösung können die beiden Gehäuseteile im gleichen Formwerkzeug, z. B. im Spritzgießverfahren, hergestellt werden. Dann können eine elektronische Schaltung für den Sensor und deren Zuleitung in dem ei­ nen Gehäuseteil eingesetzt und die beiden Gehäuseteile zusammengesetzt, bei entsprechender Formgebung zusam­ mengesteckt, werden und der auf diese Weise gebildete Zwischenraum durch wenigstens eine Einfüllöffnung mit der noch nicht ausgehärteten Masse gefüllt werden, die dann nach dem Aushärten die Außen- und Innenwand stoff­ schlüssig verbindet und dabei gleichzeitig die Randab­ schnitte der beiden Gehäuseteile im Bereich der Innen- und Außenwand abdichtet.

Vorzugsweise weisen die beiden Gehäuseteile Polybuty­ lenterephtalat auf. Dieses Material zeichnet sich aus durch eine hohe Festigkeit, Steifheit, Härte, Zähigkeit bei tiefen Temperaturen und Formbeständigkeit in der Wärme. Es hat darüber hinaus eine hohe Beständigkeit und Stabilität gegenüber organischen Lösungsmitteln, Ölen und Fetten.

Die Masse kann zwar in erwärmtem Zustand mit einem ent­ sprechenden thermoplastischen Kunststoff des Gehäuses verschmelzbar sein. Vorzugsweise ist die in den Zwi­ schenraum eingefüllte Masse jedoch mit dem Kunststoff des Gehäuses verklebt.

Wenn die in den Zwischenraum eingefüllte Masse Polyurethan aufweist, dann ist dieser nicht nur mit Polybuty­ lenterephtalat leicht verklebbar, sondern auch rasch aushärtbar, so daß sich eine geringe Aushärtungsdauer ergibt.

In dem Gehäuse kann eine gedruckte Schaltungsplatte des Sensors angeordnet und durch wenigstens eine ver­ schließbare Öffnung in der Innenwand hindurch mit der gleichen Masse wie der Zwischenraum vergossen sein. Das Befüllen des Zwischenraums und Vergießen der Schal­ tungsplatte kann in unmittelbar aufeinanderfolgenden Arbeitsgängen erfolgen, wobei gleichzeitig das den Sen­ sor aufweisende Loch des Gehäuses von der Innenseite her abgedichtet wird.

Der erste Wandbereich kann ein separates Teil bilden, das mit dem zweiten Wandbereich lösbar verbunden ist. Durch Lösen des ersten Wandbereichs vom zweiten Wandbe­ reich kann dann der Sensor auf einfache Weise und rasch ausgewechselt werden.

Besonders rasch ist das Auswechseln des Sensors mög­ lich, wenn der erste Wandbereich einen das Loch umge­ benden ersten Durchführungsstutzen aufweist, der mit einem zweiten Durchführungsstutzen des zweiten Wandbe­ reichs durch einen Bajonettverschluß verbunden ist.

Die Wandbereiche können beide nach außen, vorzugsweise sphärisch, gewölbt sein. Im Falle einer strömenden Flüssigkeit werden sie daher rasch umströmt, so daß die als Membran ausgebildete Außenseite des Sensors weniger leicht durch eine Verschmutzung, z. B. Bewuchs oder ei­ nen Ölfilm, undurchlässiger oder völlig undurchlässig und damit die Vorrichtung funktionsunfähig wird.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines bevorzug­ ten Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeich­ nung näher beschrieben. Hierin zeigen:

Fig. 1 einen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Meßvorrichtung,

Fig. 2 eine Explosionsdarstellung der Meßvorrichtung nach Fig. 1,

Fig. 3 eine Seitenansicht eines etwa halbkugelförmi­ gen Gehäuseteils der erfindungsgemäßen Meß­ vorrichtung,

Fig. 4 den Schnitt IV-IV des Gehäuseteils nach Fig. 3,

Fig. 5 eine Innenansicht des Gehäusesteils nach Fig. 3,

Fig. 6 eine Draufsicht auf das Gehäuseteil nach Fig. 3,

Fig. 7 eine Außenansicht eines weiteren Gehäuseteils der erfindungsgemäßen Vorrichtung,

Fig. 8 eine Seitenansicht des Gehäuseteils nach Fig. 7,

Fig. 9 eine Innenansicht des Gehäuseteils nach Fig. 7 und

Fig. 10 den Schnitt X-X des Gehäuseteils nach Fig. 7.

Nach den Fig. 1 und 2 enthält eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Messen des Gehalts an Fremdstoffen, wie Sauerstoff, Nitrate oder Phosphate, in einer Flüssig­ keit, insbesondere Abwasser, ein kugelförmig gewölbtes Gehäuse 1 aus thermoplastischem Kunststoff, vorzugswei­ se Polybutylenterephtalat. Das Gehäuse 1 ist weitgehend hohl, so daß die Vorrichtung schwimmfähig ist. Es hat einen unteren Wandbereich 2, etwa in Form eines Hohlku­ gelabschnitts, und einen oberen Wandbereich 3. Der Wandbereich 2 hat ein Loch 4 und der Wandbereich 3 eine obere Durchführungsöffnung 5 in einem mit Außengewinde versehenen Anschlußstutzen 6 und eine untere Durchfüh­ rungsöffnung 7 in einem Durchführungsstutzen 8.

In das Loch 4 des Wandbereichs 2 ragt ein im Gehäuse 1 angeordneter Sensor 9, der in Fig. 2 schematisch darge­ stellt ist. Bei diesem Sensor 9 handelt es sich um die eigentliche Meßzelle der Vorrichtung. Der Sensor 9 hat eine Membran 10, die für die zu messenden, in der Flüs­ sigkeit gelösten Fremdstoffe durchlässig ist. Die Mem­ bran 10 bildet die Außenseite des Sensors 9 und ist nach außen gewölbt, wobei sie mit der Außenseite des Wandbereichs 2 bündig abschließt.

Die gewölbte Außenseite des Wandbereichs 2 hat von ihr radial abstehende und sich quer zu dem Loch 4 erstrec­ kende Leitflächen 11 für die Flüssigkeit (vgl. auch Fig. 7 bis 10). Insgesamt sind vier in gleichen Win­ kelabständen angeordnete Leitflächen 11 vorgesehen (vgl. Fig. 7), die sich radial zu dem Loch erstrecken und durch dünne Wände gebildet sind, deren freier Rand nach außen gewölbt ist. Diese Leitflächen 11 sorgen da­ für, daß bei Anordnung der Vorrichtung in einer strö­ menden Flüssigkeit die Strömung zum Loch 4 und damit zu der Membran 10 des Sensors 9 hin konzentriert wird und die erhöhte Strömungsgeschwindigkeit im Bereich der Membran 10 eine Ansammlung von im Wasser enthaltenen Verunreinigungen, wie Bewuchs oder Öl, auf der Außen­ seite der Membran 10 weitgehend verhindert. Dadurch bleibt die Durchlässigkeit der Membran 10 und damit die Meßfähigkeit der Vorrichtung über längere Zeit hinweg erhalten, als dies ohne die Leitflächen 11 der Fall wä­ re. Es sind zwar vier Leitflächen 11 dargestellt, doch kann auch eine andere Anzahl gewählt werden.

Zwischen den Leitflächen 11 sind lediglich aus opti­ schen Gründen ovale Vertiefungen 12 in der Außenseite des Wandbereichs 2 ausgebildet, die auch weggelassen werden können.

Der Wandbereich 2 ist mit dem durch den Wandbereich 3 gebildeten übrigen Teil des Gehäuses 1 durch einen Ba­ jonettverschluß 13, 14 lösbar verbunden, der durch Nu­ ten 13 in der Außenseite des Halterungsstutzens 8 (siehe Fig. 3 und 4), von denen nur eine dargestellt ist, und auf der Innenseite eines das Loch 4 in einem radialen Abstand umgebenden Stutzens 15 vorstehende Zapfen 14 (siehe Fig. 7, 9 und 10), die reibschlüssig in die Nuten 13 einrastbar sind, gebildet ist. Die lös­ bare Verbindung in Form des Bajonettverschlusses 13, 14 ermöglicht ein rasches Auswechseln des Sensors 9 durch Lösen des Bajonettverschlusses. Zu diesem Zweck steht der Sensor 9 im eingebauten Zustand mit einem im we­ sentlichen plattenförmigen Anschlußteil 16 in elektri­ schem Kontakt. Das Anschlußteil 16 hat Kontaktfedern 17, die über ein biegsames Kabel 18 und einen Stecker 19 am freien Kabelende mit entsprechenden Steckbuchsen in einer gedruckten Schaltungsplatte 20, die schema­ tisch in Fig. 2 dargestellt ist, verbunden sind. Die auf der Schaltungsplatte 20 vorgesehenen Bauteile sind zur Vereinfachung der Darstellung in der Zeichnung weg­ gelassen. Zwischen dem Sensor 9 und dem Anschlußteil 16 ist ein Dichtring 23 (Fig. 1) angeordnet.

Der Wandbereich 3 besteht aus zwei Gehäuseteilen 24 und 25, die einander im wesentlichen gleichen (Fig. 1 bis 6). Die Gehäuseteile 24, 25 sind mit ihren Randab­ schnitten 26, 27 zusammensteckbar und haben auf ihrer Innenseite eine die Randabschnitte 26, 27 im zusammen­ gesteckten Zustand überbrückende, einen Zwischenraum 28 zusammen mit der Außenwand des Gehäuses 1 begrenzende Innenwand aus zwei einander im wesentlichen gleichenden Wandteilen 29, von denen nur einer in den Fig. 1, 2, 4 und 5 dargestellt ist. Die Wandteile liegen den Randab­ schnitten 26 der Gehäuseteile 24, 25 gegenüber und sto­ ßen ihrerseits mit ihren Rändern im zusammengesteckten Zustand der Gehäuseteile 24, 25 aneinander.

Bevor die Gehäuseteile 24, 25 zusammengesteckt werden, wird ein Durchführungsteil 31 für ein Kabel 32, dessen inneres Ende mit einem Stecker 33 verbunden ist, in die eine Hälfte der Durchführungsöffnung 5 des Anschluß­ stutzens 6 gelegt, so daß der Rand der Durchführungs­ öffnung 5 in eine Ringnut 34 des Durchführungsteils 31 eingreift. Gleichzeitig wird das Durchführungsteil 31 in die eine Hälfte einer Durchführungsöffnung 35, die in den Rändern 30 der inneren Wandteile 29 ausgebildet ist, eingesetzt. Außerdem wird die Schaltungsplatte 20 in die Nuten der Schienen 21, 22 eingeführt und das An­ schlußteil 16 in der Öffnung 7 des Halterungsstutzens 8 eingesetzt. Dann werden die Stecker 19 und 33 in ent­ sprechende Steckbuchsen der Schaltungsplatte 20 ge­ steckt und die Gehäuseteile 24, 25 zusammengesteckt. Danach wird durch in der Oberseite des Anschlußstutzens 6 und der durch die Wandteile 29 gebildeten Innenwand frei gelassene Öffnungen 36 und 37 hindurch eine aus­ härtbare Masse in Form von Klebstoff aus Polyurethan zumindest soweit in den Innenraum 38 des Gehäuses 1 eingefüllt, bis die Schaltungsplatte 20 und ihre Bau­ teile eingegossen sind. Danach werden die Öffnungen 37 mittels gummielastischer Stöpsel 39 verschlossen, wie es in Fig. 1 dargestellt ist, und anschließend der Zwi­ schenraum 28 durch die Öffnungen 36 hindurch mit der­ selben noch nicht ausgehärteten klebenden Masse ge­ füllt. Die Außenwand ist mit der Innenwand durch der Versteifung dienende Stege 40 verbunden, die mit nicht dargestellten Durchgangsöffnungen für die klebfähige Masse versehen sind, so daß die Masse den gesamten In­ nenraum 28 zwischen Außen- und Innenwand des Gehäuses 1 ausfüllen kann. Nach dem Aushärten der Masse im Innen­ raum 38 und im Zwischenraum 28 sind zum einen die bei­ den Gehäuseteile 24, 25 und zum anderen die Wandteile 29 der Innenwand dicht sowie die Außen- und Innenwand miteinander verbunden und die Schaltungsplatte 20, ein­ schließlich ihrer darauf befestigten Bauteile, fest vergossen.

Die Gehäuseteile 24, 25 und die inneren Wandteile 29 können zusammen mit den Stegen 40, auf der Innenseite der Wandteile 29 ausgebildeten Versteifungsrippen 41 und 42 sowie den Schienen 21, 22 im Spritzgußverfahren in einem Formwerkzeug hergestellt werden, wobei für die Gehäuseteile 24, 25 und die inneren Wandteile 29 das gleiche Formwerkzeug verwendet werden kann. Ferner kann nach dem Einsetzen der Einbauteile und dem Zusammenset­ zen der Gehäuseteile 24, 25 praktisch im gleichen Ar­ beitsgang das Einfüllen der klebfähigen Masse in den Innenraum 38 und Zwischenraum 28 und das Aushärten der Masse erfolgen. Anschließend kann auf einfache Weise der in den unteren Wandbereich 2 eingesetzte Sensor 9 durch Verbinden der beiden Wandbereiche 2 und 3 mittels des Bajonettverschlusses 13, 14 mit dem Anschlußteil 16 in Verbindung gebracht werden.

Die Herstellung der Meßvorrichtung ist daher kostengün­ stig und rasch durchführbar. Desgleichen kann der Sen­ sor 9 nach dem Öffnen des Bajonettverschlusses 13, 14 nötigenfalls rasch ausgewechselt werden, was jedoch we­ gen des quasi selbsttätigen Reinigungseffekts durch die erhöhte Strömungsgeschwindigkeit zwischen den Leitflä­ chen 11 in sehr viel größeren Zeitabständen erforder­ lich wäre als ohne die Leitflächen 11. Gleichzeitig dienen die Leitflächen als Handgriff zum Betätigen des Bajonettverschlusses.

Am Anschlußstutzen 6 kann ein ortsfester Halter ange­ schlossen werden, der es ermöglicht, die Meßvorrichtung nur mit ihrem Wandbereich 2 in die strömende Flüssig­ keit eintauchen zu lassen. Der Halter kann auch entfal­ len, z. B. wenn die Flüssigkeit nicht strömt. In diesem Falle kann sich die Meßvorrichtung ebenfalls soweit schwimmend über Wasser halten, daß nur der untere Wand­ bereich 2 in die Flüssigkeit eintaucht, zum einen weil der Schwerpunkt der Meßvorrichtung etwa unterhalb der Mitte des Gehäuses 1 liegt und die Füllmasse entspre­ chend weit im Innenraum 38 eingefüllt werden kann. Ge­ gebenenfalls würde nur der untere Wandbereich 2 der Flüssigkeit ausgesetzt und verschmutzen können, wenn die Flüssigkeit verunreinigt ist.

Claims (8)

1. Vorrichtung zum Messen des Gehalts an Fremdstoffen in einer Flüssigkeit, insbesondere schwimmfähige Vorrichtung, mit einem Gehäuse (1), das thermopla­ stischen Kunststoff und in einem ersten Wandbereich (2) ein Loch (4) und in einem zweiten Wandbereich (3) eine Durchführungsöffnung (5) aufweist, wobei in das Loch (4) ein im Gehäuse (1) angeordneter Sensor (9) für den Fremdstoffgehalt ragt, dessen Außenseite (10) das Loch (4) mit der Außenseite des ersten Wandbereichs (2) bündig abschließt und im Bereich des Loches (4) für die zu messenden Fremd­ stoffe durchlässig ist, und zwei Teile (24, 25) des Gehäuses (1) im Bereich von Randabschnitten (26, 27) stoffschlüssig verbunden sind, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die beiden Gehäuseteile (24, 25) auf ihrer Innenseite eine die Randabschnitte (26, 27) überbrückende, einen Zwischenraum (28) zusammen mit der Außenwand des Gehäuses (1) begrenzende Innen­ wand aus zwei Wandteilen (29) mit den Randabschnit­ ten (26, 27) der Gehäuseteile (24, 25) gegenüber­ liegenden, aneinanderstoßenden Rändern (30) aufwei­ sen und der Zwischenraum (28) mit einer ausgehärte­ ten Masse gefüllt ist, die mit der Außenwand und der Innenwand stoffschlüssig verbunden ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die beiden Gehäuseteile (24, 25) Polybuty­ lenterephtalat aufweisen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die in den Zwischenraum (28) einge­ füllte Masse mit dem Kunststoff des Gehäuses (1) verklebt ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß die in den Zwischenraum (28) eingefüllte Masse Polyurethan aufweist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da­ durch gekennzeichnet, daß eine gedruckte Schal­ tungsplatte (10) des Sensors (9) in dem Gehäuse (1) angeordnet und durch wenigstens eine verschließbare Öffnung (37) in der Innenwand hindurch mit der gleichen Masse wie der Zwischenraum (28) vergossen ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da­ durch gekennzeichnet, daß der erste Wandbereich (2) ein separates Teil bildet, das mit dem zweiten Wandbereich (3) lösbar verbunden ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeich­ net, daß der erste Wandbereich (2) einen das Loch (4) umgebenden ersten Durchführungsstutzen (15) aufweist, der mit einem zweiten Durchführungsstut­ zen (8) des zweiten Wandbereichs (3) durch einen Bajonettverschluß (13, 14) verbunden ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, da­ durch gekennzeichnet, daß die Wandbereiche (2, 3) nach außen, vorzugsweise sphärisch, gewölbt sind.