DE2253679C3

DE2253679C3 - Verfahren zur fortlaufenden Entnahme von Proben

Info

Publication number: DE2253679C3
Application number: DE19722253679
Authority: DE
Inventors: Guenther Ing.(Grad.) 6800 Mannheim Baab
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1972-11-02
Filing date: 1972-11-02
Publication date: 1981-02-19
Also published as: DE2253679B2; DE2253679A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zur fortlaufenden Entnahme von Proben aus einem Flüssigkeitsstrom, wobei der Flüssigkeitsstrom durch ein Gefäß geleitet wird, dem mittels eines durch einen Antrieb in einem vorgegebenen Takt in das Gefäß eingetauchten Probengefäßes eine konstante Anzahl

)5 von Proben pro Zeileinheit entnommen wird, wobei die Entnahmemenge pro Probe in Abhängigkeit von einer Meßgröße, insbesondere der Durchflußmenge variiert wird.

_4f) Stand der Technik

In der chemischen Industrie, insbesondere bei der Abwasserüberwachung besteht die Aufgabe, von einem Flüssigkeitsstrom einen geringen Anteil abzuzweigen, wobei das abgezweigte Volumen dem durchgeflossenen Volumen und dessen mittlerer Konzentration an Zusätzen, z. B. Schadstoffen, entsprechen soll. Die stetige Ableitung über eine kleine Öffnung macht Schwierigkeiten, da wegen des in der Flüssigkeit enthaltenen Schmutzes Verstopfungsgefahr bestehi.

Zur Beseitigung dieses Nachteils ist man dazu übergegangen, dem Flüssigkeitsstrom in bestimmten Anständen Proben zu entnehmen, wobei man die Häufigkeit der Probeentnahme entsprechend der Duichflußmenge steuert. Man verwendet hierbei ζ Β.

ein Becherschöpfwerk, dessen Antncbsgeschwindigkeit entsprechend der Durchflußmenge gesteuert wird oder ein Schöpfgerät, das mit gleicher Geschwindigkeit läuft, dessen Schöpfmenge jedoch durch die Steuerung der Höhe der Flüssigkeit im Gefäß variiert wird (siehe Zeitschrift »Wasser. Luft und Betrieb« 11 (l%7) Nr. 10 Seite 600—603). Diese Verfahren sind relativ ungenau und haben ein schlechtes Zeitverhalten, was sich insbesondere bei starken Konzentrationsschwankungen und großen Konzentrationsänderungsgeschwindigkeiten der Zusätze als Meßfehler bemerkbar macht.

Derartige Probeentnahmen sind nicht nur bei einem Flüssigkeitsstrom, sondern gegebenenfalls auch bei einem sich ändernden Volumen oder bei sich ändernder

Konzentration bei konstantem Volumen durchzuführen. Auch hier liegen die gleichen Probleme vor.

Aufgabe und Lösung

Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, ein Verfahren und eine Anordnung zur Probenentnahme zu schaffen, die gegenüber dem erwähnten Verfahren genauer arbeiten.

Erfindungsgemäß wird die gestellte Aufgabe durch die in den Ansprüchen 1 und 2 angegebenen Merkmale gelöst Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann man die Häufigkeit der Probenentnahme nach den Gegebenheiten wählen und ist nicht gezwungen, eine Variation dieser Häufigkeit in Kauf zu nehmen.

Vorteilhafte Ausgestaltungen

Bei der Überwachung des Flüssigkeitsstroms kann die Entnahmemenge vom Durchfluß abhängig, ihm insbesondere proportional gemacht werden. Man kann sie in diesem Anwendungsfalle, aber auch in den anderen An-.vendungsfällen auch von anderen Meßgrößen abhängig machen. Andere Meßgrößen können z. B. die Stoffkonzentration in der Flüssigkeit oder das Volumen sein, wobei auch nichtlineare Abhängigkeiten denkbar sind

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform befindet sich oberhalb des Gefäßes ein Antrieb, insbesondere ein pneumatischer Antrieb mit dem das Probengefäß verbunden ist. Dieses hat an seinem unteren Ende eine Öffnung, die zusammen mit einem mehr oder weniger großen Teil des Probengefäßes durch den Antrieb in die Flüssigkeit des Gefäßes eingetaucht wird, wo sich das Probengefäß entsprechend der Eintauchtiefe füllt, wenn die Luft entweichen kann: dies ist durch eine Öffnung am nicht eintauchenden Teil des Probengefäßes möglich. Um das Herausfließen der Flüssigkeit aus dem Probengefäß bei seinem Herausziehen durch den Antrieb zu verhindern, isl diese Öffnung, insbesondere mittels eines Magnetventils, verschließbar. Beim gewollten Entleeren wird dann dieses Ventil geöffnet und gegebenenfalls /ur Beschleunigung komprimiertes Gas in das Probengefäß eingeblasen. Zur Variation der Eintauchtiefe wird hier der Absland /wischen einem festen Punkt des Antriebs für das Eintauchen und einem Punkt des Gefäßes geändert; insbesondere wird die Halterung für das Gefäß oder der Antrieb mittels eines weiteren, vorzugsweise ebenfalls pneumatischen Antriebes höhenverstelli.

Bei einer anderen Ausf'ihrungsforni weist das GefjU am Boden eine Öffnung auf. in der ein rohrförmiges Probengefäß eingepaßt und vertikal bewegbar ist. Die Bewegung wird wieder durch einen Antrieb bewirkt. Das Probengefäß ist nach unten verschlossen und weisl an seinem unteren Ende wenigstens eine seitliche Öffnung auf. Wird dieses Probengefäß du^rch den Antrieb nach oben brwegt. so gelangt die seitliche Öffnung in das Gefäß und das Probengefäß füllt sich entsprechend der durch den Antrieb hervorgerufenen Eintauchtiefe der Probengefäße in die Flüssigkeil bei Antriebsumkehr, wenn die Luft im Probengefäß über eine oberhalb des Flüssigkeilsspiegels liegende Öffnung entweichen kann. Auch hier wird in diesem Zeitpunkt diese öffnung mittels eines Ventils verschlossen, so daß bei der Abwärtsbewegung des Rohres keine weitere Flüssigkeit ins Probengefäß gelangen kann. Tritt nach ausreichender Abwärtsbewegung die seitliche Öffnung aus dem Boden des Gefäßes heraus und wird das Ventil geöffnet, so entleert sich das Probengefäß, was durch Druckgas beschleunigt werden kann. Gleichzeitig wi^rd hierdurch die seitliche Öffnung gereinigt. Die Füllung des Probengefäßes ist auch hier vom Abstand eines festen Punktes des Antriebs für das Eintauchen zum Gefäß bestimmt, der mittels Antrieb geändert werden kann, insbesondere indem die Halterung des Gefäßes höhenverstellt wird.

Gemäß einer Abwandlung der oben beschriebenen Anordnung ist der Boden des Gefäßes als Kolben ausgebildet und die zylinderförmige Wand des Gefäßes wird entsprechend der Meßgröße relativ zu diesem Kolben verstellt. Auch hier ist ein rohrförmiges Probengefäß in einer Öffnung des kolbenförmigen Bodens vertikal bewegbar und das Probengefäß weist is wenigstens eine seitliche Öffnung auf. Hier ist der Abstand zwischen dem Boden und einem feststehenden Punkt des Antriebs für das Probengefäß konstant und die Eintauchtiefe ist durch die variable Höhe der Flüssigkeit im Gefäß bestimmt. Das Probengefäß wird hier durch den Antrieb nur soweit ;/üch oben bewegt, daß die seitlichen Öffnungen sich gerade über dem Boden befinden. Bei der Abwärtsbewegung übernimmt hier dann der Boden sofort die Abdichtunj der seitlichen Öffnungen, so daß ein Verschließen der ODeren öffnung des Probengefäßes nicht notwendig ist.

Zeichenbeschreibung

Anhand dreier Ausführungsbeispiele zur Verfahrensdurchführung soll das erfindungsgemäßt Verfahren näher erläutert werden.

Beim Ausführungsbeispiel der Fig. 1 ist auf einer Grundplatte 1 das Gefäß 2, aus dem die Proben entnommen werden sollen, höhenverstellbar aufgesetzt. Der Flüssigkeitsstrom, der überwacht werden soll, wird über den Schlauch 3 zugeführt. Der Schlauch 4 zur Weiterleitung des Flüssigkeitsstromes ist an den Überlauf 5 angeschlossen. Das Gefäß ist bis zu diesem Überlauf mit der zu überwachenden Flüssigkeit gefüllt. Die Höhenverstellung des das Gefäß 2 tragenden Tisches 6 wird durch den pneumatischen Schubantrieb 7 bewirkt, der aus dem Zylindergehäuse 7a. dem Kolben 7b. der mit dem Tisch 6 verbundenen Kolbenstange 7c und der Steuerventilanordnung 7dbesteht. Zrr Höhenverstellung wird der Zylinder mittels des Ventils 7c/ zeitweise mit Druckluft oder Atmosphärendruck verbunden: die Einsteuerung wird vorzugsweise mittels eines Regelkreises bewirkt, der bekannt ist und deshalb hier nicht näher beschrieben werden muß. Zur besseren Führung des Tisches ist noch eine Führungsstange 8 vorgesehen, die in einer Öffnung des Tisches gleitet.

Das Gefäß 2 und der Tisch 6 weisen eine Öffnung au^f in der ein rohrförmiges Probengefäß 9 vertikal jedoch ni''ht _L.ef jhrt beweglich ist. Die Vertikalbewegung wird mittels des auf dem Lagerbock 11 aufgesetz'en pneumatischen Antnebs 10 bewirkt, der fortlaufend /. B. mit einer Frequenz '/,_n }\γ das Prohrngpfäß auf und ah bewegt. Dieser Antrieb entspricht dem Antrieb 7. Das Probengefäß 9 we;st am unteren Ende des rohrförmigen Teils seitliche Öffnungen 12 auf. Außerdem weist das Probengefäb am oberen Ende eine Öffnung auf, die mittels des Magnetventils 13 auch verschlossen werden kann.

Das beschriebene Gerät arbeitet wie folgt: z. B. entsprechend dem Di'rchfluß wird eine bestimmte Höhe des Gefäßes 2 automatisch eingestellt, wobei die Höhe über der Grundplatte umso größer ist, je größer der Durchfluß ist. Der Antrieb 10 bewegt das Probengefäß nach oben. Hierdurch gelangen die Öffnungen 12 in das

Füllungsgrad des Probengefäßes 9 wird durch den Absland der Öffnungen 12 vom Überlauf 5 bei Erreichen des Umkehrpunktes des Antriebs bestimmt. Zur Füllung ist es notwendig, daß die obere Öffnung des Probengefäßes über das Ventil 13 geöffnet war. Vor der Abwärtsbewegung des Probengefäßes wird die Öffnung mittels des Ventils 13 geschlossen. Die am oberen Umkehrpunkt im Probengefäß enthaltene Flüssigkeitsmenge wird nun nach unten transportiert; die Öffnungeil 12 treten schließlich aus dem Tisch heraus. Wird nun die obere Öffnung des Probengefäßes wieder geöffnet und gar Druckluft in das Probengefäß eingeblasen, dann entleert sich das Probengefäß 9 in den Auffangbehälter 14, wo die Proben gesammeil werden. Nun kann der Vorgang erneut ablaufen. Es sei noch erwähnt, daß das untere Teil 15 des Probengefäßes lediglich eine Führungsaufgabc hat. Die Druckluft bewirkt gleichzeitig eine Reinigung der Öffnungen.

EZiüc wciicfc Anordnung /.ur Realisierung der Erfindung zeigt Fig.2. Auch hier ist eine Grundplatte 15 vorgesehen, auf der der pneumatische Antrieb 16 für die Höhenverstellung des Tisches 17 mit dem Gefäß 18 aufgesetzt ist. Der Antrieb kann dem Antrieb 7 der Fig. I entsprechen: Ausführungen für die Höhenverstellung sind hier deshalb nicht notwendig. Wie in F i g. I ist das Gefäß 18 mit einem Zufluß 19 und einem Abfluß 20 für den Flüssigkeitsstrom versehen.

Die Probenentnahme wird hier mittels des Probengefäßes 21 durchgeführt, das mit dem in vertikaler Richtung arbeitenden Antrieb 22 verbunden ist. Das rohrförmige Probengefäß 21 ist am unteren Ende offen und weist am oberen Ende eine Öffnung auf. die mittels des Magnetventils 23 verschließbar ist.

Der Antrieb 22 ist auf einen Bock 24 aufgesct/t. der mittels des pneumatischen Antriebs 25 auf der Grundplatte 15 verschiebbar ist. Mit 26 ist die Auffangwanne für die entnommenen Proben bezeichnet.

Die beschriebene Anordnung arbeitet wie folgt:

In der gezeichneten Stellung des Probengefäßes 21. füllt sich dieses bei geöffnetem Ventil 23 entsprechend der Kintauchticfe des ProbenEcfäßes in das Gefäß 18. also abhängig von der über den Antrieb 16 eingestellten Höhe des Gefäßes 18. Bevor das Probengefäß 21 durch Gefäß 2 und das Probengefäß beginnt sich zu füllen. Der den Antrieb 22 nach oben bewegt wird, schließt das Ventil 23 die obere Öffnung des Probengefäßes ab, so daß bei der Aufwärtsbewegung die im Probengefäß enthaltene Flüssigkeit nicht ausläuft. Nach Ausfahren des Probengefäßes 21 aus dem Gefäß 18 wird der Antrieb 25 in Betrieb gesetzt, der den Bock 24 und damit das Probengefäß 21 nach rechts bewegt. Steht das Probengefäß 2f über der Auffangwanne 26, dann wird die obere Öffnung des Probengefäßes wieder freigege-

ben. so daß sich das Probengefäß 21 entleert. Dies kann gegebenenfalls durch Zufuhr von Druckluft beschlcu nigt werden. Danach wird der Bock 24 mit dem Antrieb 25 wieder in die gezeichnete Stellung gefahren und danach das Probengefäß 21 wieder in das Gefäß 18 gesenkt. Die durch die Antriebe 25 und 22 bewirkten Bewegungen können sich teilweise überlappen. Wenn inzwischen keine Höhenverstellung des Tisches 17 stattgefunden hat. wird das Probengefäß 21 wieder bis in die gezeichnete Stellung abgesenkt und damit bei der nächsten Probenentnahme wieder die gleiche Flüssigkeitsmenge entnommen.

Es wäre auch denkbar das Probengefäß 21 in vertikaler Richtung festzuhalten und dafür das Gefäß 18 für die Entnahme zu bewegen. In diesem Falle müßte der obere Umkehrpunkt der Vcrtikalbcwegung des Gefäßes 18 durch die Meßgröße variiert werden. Diese Art der Probenentnahme funktioniert bis zu einem bestimmten Durchmesser des Probengefäßes.

Eine Abwandlung des Ausführungsbeispiels der

Jn Fig. I zeigt Fig.3. Hier weist das Probengefäß 27 ähnlich wie in F i g. I seitliche öffnungen 28 auf. Zur Füllung werden diese Öffnungen — wie dargestellt — in das Gefäß 29 gebracht und zur Entleerung werden sie unterhalb dem Boden 30 gefahren. Die Entleerung

J5 erfolgt in das Gefäß 31. Dieses stützt gleichzeitig den Boden 30 ab. Diesem gegenüber ist die Wand des Gefäßes 29 vertikal bewegbar, so daß die Höhe des Gefäßes 29 und damit die Eintauchtiefe des Probengefäßes 27 entsprechend der Meßgröße einstellbar ist. Diese Lösung hat den Vorteil, daß das Probengefäß 27 nur um etwas mehr als die Dicke des Bodens 30 bewegt werden

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bei der Entnahme entfällt, da hier eine Abdichtung der Öffnungen 28 durch den Boden 30 erfolgt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur fortlaufenden Entnahme von Proben aus einem Flüssigkeitsstrom, wobei der Flüssigkeitsstrom durch ein Gefäß geleitet wird, dem mittels eines durch einen Antrieb in einem vorgegebenen Takt in das Gefäß eingetauchten Probengefäßen eine konstante Anzahl von Proben pro Zeiteinheit entnommen wird, wobei die Entnahmemenge pro Probe in Abhängigkeit von einer Meßgröße, insbesondere der Durchflußmenge variiert wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Eintauchtiefe des mit wenigstens einer Einfüllöffnung (12, 28) am eintauchenden Teil versehenen, linear bewegten Probengefäßen (9, 21, 27) in das Gefäß (2,18,29) in Abhängigkeit von der Meßgröße variiert wird und daß bei der Entnahmebewegung des Probengefäßes (9, 21, 27) eine Änderung der durch die fcmtauchtiefe bestimmten Entnahmemenge verhindert wird.

2. Anordnung zur fortlaufenden Entnahme von Proben aus einem Flüssigkeitsstrom, wobei der Flüssigkeitsstrom durch ein Gefäß geleitet, dem mittels eines durch einen Antrieb in einem vorgegebenen Takt in das Gefäß eintauchenden Probengefäßes eine konstante Anzahl von Proben pro Zeiteinheit entnommen wird, wobei die Entnahmemenge pro Probe in Abhängigkeil von einer Meßgröße, insbesondere der Durchflußmenge variierbar ist, di 'urch gekennzeichnet, daß ein Antrieb (10, 22) zum linearen Eintauchen des Probengefäßes (9, 21, 27) in das Gefäß (2, 18, 29) vorgesehen ist und daß Verstellmittel (7, ί6) '--tr Variation der Eintauchtiefe des mit wenigstens einer Einfüllöffnung (12, 28) am eintauchenden Teil versehenen Probengefäßes (9, 21, 27) vorgesehen sind und daß Sperrmittel (13, 23, 30) vorgesehen sind, um bei der Entnahmebewegting des Probengefäßes (9, 21, 27) eine Änderung der durch die F.intauchtiefe bestimmten (ntnahmemenge zu verhindern.

3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gckenr zeichnet, daß ein mit dem Antrieb (22) verbundenes, an seinem unteren Ende mn wenigstens einer Öffnung versehenes Probengefäß (21) oberhalb des Gefäßes (18) derart angeordnet ist. daß bei bewegtem Antrieb (22) das Probengefaß (21) in die Flüssigkeit in dem Gefäß (18) eingetaucht und herausgezogen wird.

4. Anordnung nach Anspruch 3. dadurch gekenn zeichnet, daß da·. Probengefäß (21) eine weitere mittels eines Veniils, insbesondere Magneiventils (23) verschließbare Öffnung aufweist, die beim Herausziehen verschlossen wird.

5. Anordnung nach Anspruch 2. dadurch gekenn zeichnet, daß das Gefäß (2, 29) im Boden (30) eine öffnung aufweist, daß in dieser Öffnung (30) ein rohrförmiges Probengefäß (9, 27) mit wenigstens einer seitlichen Öffnung (12, 28) mittels eines Antriebs (10) derart bewegbar sind, daß bei Einbringen de> öffnung (12, 28) in das Gefäß (2, 29) eine Füllung des Probengefäßes (9, 27) und nach Durchführen der Öffnung (12, 28) durch den Boden (30) ein Entleeren erfolgt.

6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Probengefäß (9) eine weitere in der Atmosphäre endende und mittels eines Ventils (13) verschließbare Öffnung aufweist, die nach dem

Füllen des Probengefäßes (9) bis zu seiner Entleerung verschlossen wird.

7. Anordnung nach einem der Ansprüche 3—6, dadurch gekennzeichnet, daß zur Veränderung der Füllmenge der Abstand zwischen einem festen Punkt des Antriebs (10, 22) für das Probengefäß (9, 21) und dem Gefäß (2,18) einstellbar ist.

8. Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Halterung (6,17) für das Gefäß (2, 18) mittels eines Antriebs (7,16) höhenverstellbar ist.

9. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Boden (30) des Gefäßes relativ zu einem festen Punkt ies Antriebs für das Probengefäß (27) feststeht, jedoch relativ zur Gefäßwandung (29) bewegbar ist, derart, daß das Gefäß eine änderbare Füllhöhe aufweist, die durch die Meßgröße variiert wird und daß für den Füllvorgang die wenigstens eine seitliche Öffnung (28) des Probengefäßes (27) in eine Stellung knapp oberhalb des Bodens bewegbar ist.

10. Anordnung nach einem der Ansprüche 2—9, dadurch gekennzeichnet, daß das Probengefäß eine weitere öffnung aufweist, der für die Entleerung des Probengefäßes komprimiertes Gas zuleitbar ist.