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Die Erfindung betrifft ein Entnahmegerät für Flüssigkeiten mit leicht flüchtigen Inhaltsstoffen wobei gewährleistet ist, dass die Probe weder bei der Entnahme noch bei der Aufbewahrung verfälscht wird.
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Entnahmegeräte für Flüssigkeitsproben, beispielsweise für Wasserproben, sind an sich bekannt und werden in verschiedensten Ausführungsformen für unterschiedlichste Überwachungsaufgaben eingesetzt. Sie werden unter anderem zur Entnahme von Wasserproben aus fließenden oder stehenden Gewässern wie beispielsweise Flüssen, Seen, Brunnen, Brauch- oder Abwasseranlagen bzw. Kläranlagen verwendet. Die entnommenen Flüssigkeitsproben werden anschließend zur Kontrolle der Beschaffenheit bzw. der Einhaltung bestimmter Parameter chemisch, biologisch und/oder physikalisch untersucht. Häufig ist es erforderlich, die entsprechenden Flüssigkeitssproben nicht nur einmalig, sondern wiederkehrend zu bestimmten Zeitpunkten bzw. periodisch in gleichbleibenden Zeitabständen oder regelmäßig bei bestimmten Ereignissen zu nehmen. Daher werden solche Flüssigkeitsproben in der Regel automatisch entnommen und automatisch in einzelne Probenaufbewahrungsbehälter abgefüllt.
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Bekannte automatisch arbeitende Probenentnahmegeräte sind heutzutage meist mikroprozessorgesteuert und weisen üblicherweise eine Schlauchpumpe, oder eine Dosiereinrichtung mit einem Dosiergefäß zur temporären Aufnahme einer bestimmten Menge einer angesaugten Probenflüssigkeit auf, die in dem Dosiergefäß automatisch auf ein bestimmtes Füllniveau aufgefüllt oder nach dem vollständigen Auffüllen des Dosiergefäßes auf das bestimmte Füllniveau reduziert wird. Anschließend wird die auf diese Weise genau dosierte Menge an Probenflüssigkeit als abzufüllende Probe in den Probetransportbehälter abgelassen. Das Fördern der Probenflüssigkeit in das Dosiergefäß kann dabei mit einer in der Förderstrecke zum Dosiergefäß angeordneten selbstansaugenden Flüssigkeitsverdrängerpumpe oder durch eine an das Dosiergefäß angeschlossene Vakuumpumpe erfolgen.
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Üblicherweise werden die entnommenen Proben dann in offenen Behältern aufbewahrt und bis zu deren Analyse (i. d. R. nach 24 h) bei einer Lagertemperatur zwischen 1- und 5°C aufbewahrt.
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Bei dieser Art der Probenlagerung kann das Problem entstehen, dass Proben mit leicht flüchtigen Inhaltsstoffen im Verlauf der Aufbewahrungszeit verfälscht werden, da diese leicht flüchtigen Stoffe teilweise sehr schnell ausgasen. Insbesondere industrielle Abwässer enthalten oft leicht flüchtige Stoffe die zu Problemen in der Abwasserbehandlung führen können. Über die Analyse der genommenen Proben kann jedoch oft nur noch wenig oder gar nichts mehr von diesen Stoffen nachgewiesen werden. Da die Umverteilung der Abwasserreinigungskosten in der Regel nach dem Verursacherprinzip berechnet wird können diese verfälschten Proben zu erheblichen Falschberechnungen führen. Einleiter die leicht nachzuweisende Schmutzfracht einleiten werden höher belastet, als solche Einleiter deren Wasser viele leicht flüchtige Stoffe enthalten, die den Reinigungsprozess belasten, in den entnommenen Proben jedoch nur schlecht nachzuweisen sind.
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Außer der Art der Proben Aufbewahrung ist es bei diesen leicht flüchtigen Stoffen ebenfalls oft wichtig, alle mit der Probe in Berührung kommenden Teile aus geeignetem Material zu fertigen das eine Probenverfälschung verhindert. Bei einigen Inhaltsstoffen kann es sein, dass diese bei der Benutzung von z. B. ungeeignetem Schlauchmaterial von der Schlauchwand absorbiert werden. Oder es kann sein, dass früher absorbierte Stoffe bei nachträglichen Proben wieder abgegeben werden.
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Auf dem Markt gibt es bereits automatische Probenahmegeräte bei denen die probenführenden Teile und die Probenbehälter bereits aus inertem Material wie z. B. PTFE gefertigt sind. Auch gibt es Geräte bei denen die Probenbehälter bereits mehr oder weniger geschlossen sind um das Entweichen von leicht flüchtigen Stoffen zu minimieren. Ein Gerätesystem bei dem eine Wiederfindungsrate bei leicht flüchtigen Stoffen von nahe 100% zu erwarten ist, ist bisher nicht bekannt.
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Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein automatisches Probenentnahmegerät für Flüssigkeitsproben mit leicht flüchtigen Inhaltsstoffen vorzuschlagen, bei dem die Wiederfindungsrate bei diesen leicht flüchtigen Stoffen nahe 100% liegt.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Entnahmegerät für Flüssigkeitsproben mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind den darauf rückbezogenen Ansprüchen zu entnehmen.
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Grundgedanke der Erfindung ist es, die Probenflüssigkeit über einen Probenweg aus geeignetem Material (z. B. PTFE) anzusaugen und dann das gewünschte Probenvolumen in einen Probenbehälter aus geeignetem Material (z. B. PTFE) abzufüllen. In diesem Probenbehälter soll die Probe unter Luftabschluss aufbewahrt werden können. Hierzu ist ein Probenbehälter mit veränderlichem Volumen notwendig. Dies kann z. B. dadurch erreicht werden, dass ein Glaskolben mit frei beweglichem Kolben (ähnlich einer Spritze) benutzt wird.
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Eine Möglichkeit ein solches Probenentnahmegerät aufzubauen besteht darin, die Flüssigkeit mit einer Schlauchpumpe anzusaugen. Hierbei muss die Schlauchpumpe so lange saugen, bis die Probenflüssigkeit am Ausgang der Pumpe wieder ausläuft. Danach wird noch für eine bestimmte Zeit weitergepumpt um sicherzustellen, dass sich aktuelle Probenflüssigkeit im Saugschlauch befindet. Danach wird die Schlauchpumpe angehalten. Der Saugschlauchinnendurchmesser ist so bemessen, dass die Flüssigkeit im Schlauch stehen bleibt und keine Belüftung erfolgt. Danach schaltet ein unterhalb der Schlauchpumpe befindliches Umschaltventil die Saugleitung von der Pumpe auf den Probenbehälter um. Danach läuft die Pumpe für eine bestimmte Zeit oder für x Umdrehungen rückwaärts und drückt somit ein bestimmtes Probenvolumen in den Probenbehälter. Bei Verwendung eines Probenzylinders mit frei beweglichem Kolben bewirkt dies, dass sich der Kolben im Zylinder genau um das von der Pumpe eingedrückte Volumen nach hinten bewegt. Danach schaltet das Umschaltventil wieder um von der Pumpe in Richtung Ansaugpunkt. Danach drückt die Schlauchpumpe die verbleibende Probenflüssigkeit zurück in Richtung Entnahmepunkt. Hierdurch ist gewährleitet, dass immer eine aktuelle Probe genommen wird, die während des Probenahmevorganges keinen Luftkontakt und keinen Kontakt mit der Pumpe hat. Die Probenaufbewahrung erfolgt ebenfalls unter Luftabschluss in einem Probenbehälter aus geeignetem Material.
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Alternativ zu dem beschriebenen Umschaltventil kann der Probenzylinder auch so ausgeführt werden, dass der Kolben im Zylinder automatisch bewegt wird und somit die gewünschte Probenmenge aus der Saugleitung in den Probenzylinder eingesaugt wird.
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Anstatt des Probenzylinders kann auch ein Beutel aus Kunststoff verwendet werden der ebenfalls über ein Umschaltventil durch die Schlauchpumpe befüllt wird.
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Alternativ kann der Kunststoffbeutel auch in einen mit Flüssigkeit gefüllten Behälter eingebaut werden. Diese Flüssigkeit kann automatisch abgepumpt werden, was im Beutel zu einem Untedruck führt, der bewirkt, dass Probenflüssigkeit aus der Saugleitung in den Beutel eingesaugt wird. Das oben beschriebene Umschaltventil kann in diesem Fall entfallen (muss aber nicht).
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Alternativ zu der beschriebenen Schlauchpumpe kann jede andere Flüssigkeits Förderpumpe zum Einsatz kommen. Oberhalb des Entnahmezylinders ist es nicht wichtig, dass die von der Probe berührten Teile aus geeignetem Material bestehen, da dieser bereits mit der Pumpe in Berührung gekommene Teil verworfen wird.
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Eine unterhalb des Probenbehälters eingesetzte Pumpe (zwischen Entnahmestelle und Probenbehälter) muss aus geeignetem Material gefertigt sein, das eine Verfälschung der Probe ausschließt.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand zweier in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele der Erfindung in Verbindung mit den Ansprüchen und der beigefügten Zeichnung. Die einzelnen Merkmale der Erfindung können für sich allein oder zu mehreren bei unterschiedlichen Ausführungsformen der Erfindung verwirklicht sein. Es zeigen in schematischer Darstellung:
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1 ein erfindungsgemäßes Entnahmegerät für Flüssigkeitsproben, bei dem die Probenflüssigkeit in einen Glaszylinder mit frei beweglichem Kolben eingefüllt wird.
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Der Förderschlauch (1) ist mit der Entnahmestelle (2) verbunden. Die Umschalteinheit (3) öffnet in Ruhestellung die Verbindung zwischen Entnahmestelle (2) und Pumpe (4). Zur Probenahme läuft die Pumpe (4) für eine bestimmte Zeit in Förderrichtung (5). Dies bewirkt, dass frische Probenflüssigkeit angesaugt und über den Ablauf (7) verworfen wird. Danach wird die Pumpe (4) ausgeschaltet und die Umschalteinrichtung (3) öffnet die Verbindung zwischen Pumpe (4) und Probenbehälter (8). Danach läuft die Pumpe (4) für eine bestimmte Zeit in Förderrichtung (6), was bewirkt, dass eine bestimmte Menge Probenflüssigkeit in den Probenbehälter (7) gefördert wird. Der im Probenbehälter (7) befindliche frei bewegbare Kolben bewegt sich um das eingedrückte Probenvolumen nach unten. Danach wird die Umschalteinrichtung (3) wieder auf Pumpe (4) – Entnahmestelle (2) umgeschaltet. Somit ist gewährleistet, dass die entnommene Probenflüssigkeit (10) unter Luftabschluss im Probenbehälter aufbewahrt wird.
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2 ein erfindungsgemäßes Entnahmegerät für Flüssigkeitsproben, bei dem die Probenflüssigkeit in einen Glaszylinder mit automatisch bewegtem Kolben eingesaugt wird.
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Der Förderschlauch (1) ist mit der Entnahmestelle (2) verbunden. Die Umschalteinheit (3) öffnet in Ruhestellung die Verbindung zwischen Entnahmestelle (2) und Pumpe (4). Zur Probenahme läuft die Pumpe (4) für eine bestimmte Zeit in Förderrichtung (5). Dies bewirkt, dass frische Probenflüssigkeit angesaugt und über den Ablauf (7) verworfen wird. Danach wird die Pumpe (4) ausgeschaltet und die Umschalteinrichtung (3) öffnet die Verbindung zwischen Entnahmestelle (2) und Probenbehälter (8). Danach wird der Kolben (9) durch den Antrieb (15) für eine bestimmte Strecke automatisch nach hinten bewegt, was bewirkt, dass eine bestimmte Menge Probenflüssigkeit in den Probenbehälter (7) eingesaugt wird. Danach wird die Umschalteinrichtung (3) wieder auf Pumpe (4) – Entnahmestelle (2) umgeschaltet. Somit ist gewährleistet, dass die entnommene Probenflüssigkeit (10) unter Luftabschluss im Probenbehälter aufbewahrt wird.
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3 ein erfindungsgemäßes Entnahmegerät für Flüssigkeitsproben, bei dem die Probenflüssigkeit in einen Kunststoffbeutel eingefüllt wird.
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Aufbau und Funktion, wie in 1 beschrieben, jedoch wird die Probenflüssigkeit nicht in einen Glaszylinder (8) eingefüllt, sondern in einen Kunsttsoffbeutel (11). Dieser Beutel ist vor der Probenahme leer, sodass die eingefüllte Probenflüssigkeit (10) ebenfalls unter Luftabschluss aufbewahrt wird.
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4 ein erfindungsgemäßes Entnahmegerät für Flüssigkeitsproben, bei dem die Probenflüssigkeit in einen Kunststoffbeutel der in einem mit Flüssigkeit befüllten Behälter eingebaut ist durch automatisches Abpumpen dieser Flüssigkeit eingesaugt wird.
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Der Förderschlauch (1) ist mit der Entnahmestelle (2) verbunden. Die Umschalteinheit (3) öffnet in Ruhestellung die Verbindung zwischen Entnahmestelle (2) und Pumpe (4). Zur Probenahme läuft die Pumpe (4) für eine bestimmte Zeit in Förderrichtung (5). Dies bewirkt, dass frische Probenflüssigkeit angesaugt und über den Ablauf (7) verworfen wird. Danach wird die Pumpe (4) ausgeschaltet und die Umschalteinrichtung (3) öffnet die Verbindung zwischen Entnahmestelle (2) und Probenbehälter (11). Danach wird eine bestimmte Menge Flüssigkeit (12) aus dem Gefäß (13) abgepumpt, was bewirkt, dass eine bestimmte Menge Probenflüssigkeit in den Kunststoffbeutel (11) eingesaugt wird. Danach wird die Umschalteinrichtung (3) wieder auf Pumpe (4) – Entnahmestelle (2) umgeschaltet. Somit ist gewährleistet, dass die entnommene Probenflüssigkeit (10) unter Luftabschluss im Probenbehälter (11) aufbewahrt wird.
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5 ein erfindungsgemäßes Entnahmegerät für Flüssigkeitsproben, bei dem die Förderpumpe unterhalb des Probenbehälters eingebaut ist.
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Aufbau und Funktion, wie in den 1–4 beschrieben, jedoch mit zwischen der Entnahmestelle (2) und der Umschalteinrichtung (3) eingebauter Pumpe (4).
