DE19919641A1 - Vorrichtung zum Messen des Gehalts an Fremdstoffen in einer strömenden Flüssigkeit - Google Patents

Abstract

Eine Vorrichtung zum Messen des Gehalts an Fremdstoffen in einer strömenden Flüssigkeit, insbesondere schwimmfähige Vorrichtung, hat ein Gehäuse (1), von dem zumindest ein mit der Flüssigkeit in Berührung zu bringender Wandbereich (2) eine nach außen, vorzugsweise sphärisch, gewölbte Außenseite und in einem Loch (4) einen Sensor (9) für den Fremdstoffgehalt aufweist. Der Sensor (9) hat auf seiner Außenseite im Bereich des Loches (4) eine für die zu messenden Fremdstoffe durchlässige und mit der Außenseite des Wandbereichs (2) bündige, gewölbte Membran (10). Um die Strömungsgeschwindigkeit im Bereich der Membran zu steigern, so daß an der Außenseite der Membran (10) keine ihre Durchläßigkeit und damit die Meßfähigkeit der Vorrichtung beeinträchtigenden Verunreinigungen haften bleiben, ist die gewölbte Außenseite des Wandbereichs (2) mit von ihr abstehenden und sich quer zu dem Loch (4) erstreckenden Leitflächen (11) für die Flüssigkeit versehen. Diese Leitflächen (11) konzentrieren die Strömung in Richtung auf die Membran (10), so daß dort die Strömungsgeschwindigkeit zunimmt.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Messen des Gehalts an Fremdstoffen in einer strömenden Flüssigkeit, insbesondere schwimmfähige Vorrichtung, mit einem Gehäuse, von dem zumindest ein mit der Flüs­ sigkeit in Berührung zu bringender Wandbereich eine nach außen, vorzugsweise sphärisch, gewölbte Außenseite und in einem Loch einen Sensor für den Fremdstoffgehalt aufweist, dessen Außenseite im Bereich des Loches für die zu messenden Fremdstoffe durchlässig und mit der gewölbten Außenseite des Wandbereichs bündig ist.

Eine Vorrichtung dieser Art ist aus der GB 2 005 421 A bekannt. Sie wird zum Analysieren von Abwasser verwen­ det, insbesondere zum Messen des Sauerstoffgehalts. Sie kann aber auch zum Messen des Gehalts vom im Wasser ge­ lösten Nährstoffen, z. B. Nitraten und Phosphaten, ver­ wendet werden. Das Gehäuse hat die Form einer hohlen Kugel, die mit zwei sich diametral gegenüberliegenden Löchern im Rotationsspritzverfahren hergestellt wird. In den Löchern wird dann ein durchgehendes Rohr einge­ klebt, in das der in ein weiteres Rohr eingeschraubte Sensor soweit eingeführt wird, bis seine durch eine stirnseitige Membran gebildete Außenseite mit der Au­ ßenseite des Gehäuse bündig ist. Die Membran ist eben­ falls nahezu kugelförmig gewölbt. Durch die Kugelform des Gehäuses und die Wölbung der Membran wird erreicht, daß eine strömende Flüssigkeit, in die die Vorrichtung teilweise eingetaucht wird oder in der sie schwimmt, von Verschmutzungen, z. B. Bewuchs oder eine Ölschicht, freigehalten wird, um die Meßfähigkeit des Sensors nicht zu beeinträchtigen oder völlig zu verhindern.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrich­ tung der eingangs genannten Art anzugeben, bei der die Strömungsgeschwindigkeit der Flüssigkeit im Bereich der mit der Flüssigkeit in Berührung kommenden Außenseite des Sensors noch weiter gesteigert wird.

Erfindungsgemäß ist diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die gewölbte Außenseite des Wandbereichs sich quer zu dem Loch erstreckende Leitflächen für die Flüssigkeit aufweist.

Durch die Leitflächen wird die Flüssigkeitsströmung auf der gewölbten Außenseite des erwähnten Wandbereichs des Gehäuses und damit auf der die Membran aufweisenden Au­ ßenseite des Sensors konzentriert und mithin ihre Strö­ mungsgeschwindigkeit gesteigert. Die Gefahr einer Ver­ schmutzung der Membran wird auf diese Weise weiter ver­ ringert.

Vorzugsweise ist dafür gesorgt, daß sich die Leitflä­ chen radial zum Loch erstrecken. Bei dieser Ausbildung wird die Flüssigkeitsströmung verhältnismäßig genau über die Mitte der Membran geleitet.

Ferner können die Leichtflächen in gleichen Winkelab­ ständen um das Loch herum angeordnet sein. Hierbei wird die Flüssigkeitsströmung selbst dann über die Membran hinweggeleitet, wenn sie etwas schräg zu den Leitflä­ chen gerichtet sein sollte.

Prinzipiell können die Leitflächen durch Seitenwände von Nuten gebildet sein. Vorzugsweise sind sie jedoch durch dünne Wände gebildet, die von der Außenseite des Wandbereichs abstehen. Diese Wände sind weniger mate­ rialaufwendig und stellen eine weitgehende laminare Strömung sicher, soweit sie sich in Strömungsrichtung erstrecken.

Der freie Rand der Wände kann nach außen gewölbt sein, was ihren Strömungswiderstand gering hält, soweit sie sich in Strömungsrichtung erstrecken.

Der außen gewölbte Wandbereich des Gehäuses kann mit dem übrigen Teil des Gehäuses lösbar verbunden sein. Die lösbare Verbindung ermöglicht einen raschen Einbau und nötigenfalls ein rasches Auswechseln des Sensors.

Die lösbare Verbindung könnte als Schraubverbindung ausgebildet sein. Vorzugsweise ist sie jedoch als Bajo­ nettverschluß ausgebildet, der ein besonders rasches Lösen und Verbinden des gewölbten Wandbereichs des Ge­ häuses vom bzw. mit dem übrigen Gehäuseteil ermöglicht.

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 (7)

1. Vorrichtung zum Messen des Gehalts an Fremdstoffen in einer strömenden Flüssigkeit, insbesondere schwimmfähige Vorrichtung, mit einem Gehäuse (1), von dem zumindest ein mit der Flüssigkeit in Berüh­ rung zu bringender Wandbereich (2) eine nach außen, vorzugsweise sphärisch, gewölbte Außenseite und in einem Loch (4) einen Sensor (9) für den Fremdstoff­ gehalt aufweist, dessen Außenseite im Bereich des Loches (4) für die zu messenden Fremdstoffe durch­ lässig und mit der gewölbten Außenseite des Wandbe­ reichs (2) bündig ist, dadurch gekennzeichnet, daß die gewölbte Außenseite des Wandbereichs (2) sich quer zu dem Loch (4) erstreckende Leitflächen (11) für die Flüssigkeit aufweist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß sich die Leitflächen (11) radial zum Loch (4) erstrecken.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Leichtflächen (11) in gleichen Winkelabständen um das Loch (4) herum angeordnet sind.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß die Leitflächen (11) durch dünne Wände gebildet sind, die von der Außen­ seite des Wandbereichs (2) abstehen.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich­ net, daß der freie Rand der Wände nach außen ge­ wölbt ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da­ durch gekennzeichnet, daß der außen gewölbte Wand­ bereich (2) des Gehäuses (1) mit dem übrigen Teil (3) des Gehäuses (1) lösbar verbunden ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeich­ net, daß die lösbare Verbindung ein Bajonettver­ schluß (13, 14) ist.