DE2705009A1 - Vielfach-messonde - Google Patents

Description

• Vicl fach-Meßsonde
• Die Erfindung betrifft eine Vielfach-Meßsonde, insbesondere für die pH-, Leitfähigkeits-, Sauerstoff- und Temperaturmessung in Grundwasser.
• Zur Bestimmung der Qualität von Wasser sind eine Reihe von Messungen durchzuführen, für die spezifische Meßelektroden entwickelt wurden. Die Meßparaueter, die RückÇchlUsse auf die Wasserqualität zulassen, sind insbesondere der pH-Wert, die Leitfähigkeit, der Gehalt gelösten Sauerstoffs und die Temperatur des Wassers.
• Damit die erforderlichen Messungen in bequemer Weise gleichzeitig durchgeführt werden können, hat man Vielfachmeßsonden geschaffen, in denen die notwendigen Temperaturfühler und Meßelektroden zusammengefaßt sind. über ein gemeinsaaes Anschlußkabel ist die Vielfach-Meßsonde mit eine Vielfach-Anzeigegerät verbunden.
• Ist die Qualität des Grundwassers zu überprüfen, so ist es in der Regel erforderlich, ins Erdreich Bohrungen einzubringen, durch welche die Vielfach-Meßsonde hinabgelassen werden kann. Um den Bohrlochdurchmesser geringhalten zu können, muß man bestrebt sein, die Vielfach-Meßsonde so kompakt als möglich zu bauen. Damit die Meßsonde auch in größeren Tiefen (bis zu 100m und mehr) eingesetzt werden kann, ist zweierlei erforderlich. Erstens muß die Meßsonde für die pH- und die Leitfähigkeitselektrode Vorverstärker enthalten, um die schwachen Meßsignale durch die große Kabellänge schicken zu können. Zweitens muß der die elektronischen Bauteile enthaltende Teil der Meßsonde druckfest gekapselt sein.
• Während die Temperaturfühler wartungsfrei und unbegrenzt haltbar sind, müssen die anderen Meßelektroden, wie pH- und Sauerstoffelektrode von Zeit zu Zeit gewartet oder sogar ausgewechselt werden.
• Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine Vielfach-Meßsonde, insbesondere für die pH-, Leitfähigkeits-, Sauerstoff- und Temperaturmessung in Grundwasser zu schaffen, die von kompaktem Aufbau ist, günstig montiert werden kann und besonder servicefreundlich ist.
• Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einer Vielfach-Meßsonde nach Anspruch 1 gelöst.
• Neben dem Temperaturfühler für die Temperaturmessung benötigen die pH- und Leitfähigkeitselektrode zusätzliche Temperaturfühler für die Temperaturkompensation (Sauerstoffelektroden haben im allgemeinen eine eingebaute Temperaturkompensation). Diese Temperaturfühler werden gleichzeitig als mechanische Stützen für eine Kopfplatte verwendet, in der die Meßelektroden einzeln für sich austauschbar gehalten sind.
• Die Verbindung mit dem bzw. den in einen Sonden fuß eingebauten Vorverstärkern erfolgt durch handelsübliche Steckverbindungen.
• Der Raum zwischen Kopfplatte und Sonden fuß wird durch ein lösbar befestigtes Verkleidungsrohr abgedichtet.
• Durch die Verwendung der Temperaturfühler sowohl als Meßwertgeber als auch als mechanische Stützen ergibt sich eine sehr kompakte Bauform der Vielfach-Meßsonde. Drei Temperaturfühler, einer zur Temperaturmessung und zwei zur Temperaturkopensation bei einer pH- und einer Leitfähigkeitselektrode, können z.B. an den Eckpunkten eines gleichseitigen Dreiecks zwischen Kopfplatte und Sonden fuß montiert werden. Jeweils zwischen diesen Temperaturfühlern ist dann genügend Raum zur Unterbringung von drei Meßelektroden, nämlich einer pH-, einer Leitfähigkeits- sowie einer Sauerstoffelektrode mit eingebauter Temperaturkompensation, vorhanden.
• Die Wartung der erfindungsgemäßen Vielfach-Meßsonde gestaltet sich besonders einfach. Jede der Meßelektroden kann nach Lösen des Verkleidungsrohrs und der Steckverbindung zum Vorverstärker aus der Kopfplatte ausgebaut und ausgewechselt werden.
• Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand beigefügter Zeichnung näher beschrieben, die eine erfindungsgemäße Vielfach-Meßsonde im Längsschnitt zeigt.
• Die dargestellte Vielfach-Meßsonde weist einen Sondenfuß 1 sowie eine Kopfplatte 2 auf, die z.B. durch drei an den Eckpunkten eines (im Querschnitt) gleichseitigen Dreiecks angeordnete Stützen 3 in Abstand vom Sondenfuß gehalten ist.
• Die Stützen 3 stellen gleichzeitig Temperaturfühler dar, einer zur Temperaturmessung und zwei zur Temperaturkompensation für eine pH- und eine Leitfähigkeitselektrode 4. Die Stützen oder Temperaturfühler 3 sind Stahlröhrchen, die an ihrer Spitze 5 z.B. durch Hartlöten verschlossen sind. Ihre Befestigung am Sonden fuß 1 erfolgt durch Einschrauben und Kontern , während sie an der Kopfplatte 2 mittels einer Überwurfhülse 6 festgelegt sind, die in die Kopfplatte eingeschraubt wird und dabei einen Bund 7 des Temperaturfühlers unter Zwischenschaltung eines O-Rings 8 gegen einen Absatz der Durchtrittsbohrung 9 in der Kopfplatte preßt. Zwischen Bund 7 und Spitze 5 haben die Temperaturfühler 3 zweckmäßig einen geringen Außendurch- messer und folglich eine geringe Wandstärke, damit das im Innern angeordnete Widerstandselement schnellstmöglichst auf Temperaturänderungen anspricht.
• Die Meßelektroden 4 sind jeweils zwischen den Temperaturfühlern 3 unmittelbar in Durchtrittsöffnungen 10 in der Kopfplatte 2 eingeschraubt, wobei sie zwischen sich und einem Absatz in der Durchtrittsöffnung zwecks Abdichtung einen O-Ring 11 einklemmen. Stiftschrauben 12 sichern die Meßelektroden 4 gegen ungewolltes Lösen der Verschraubung, wenn beispielsweise die mit Bajonettverschluß montierte Schutzhaube 13 einer Meßelektrode abgenommen werden soll.
• Der Sondenfuß 1 ist in Form eines Bechers ausgebildet, in dessen Bodenplatte 14 die Temperaturfühler 3 eingeschraubt sind. Die offene Seite des becherförmigen Sondenfußes 1 ist durch einen Deckel 15 mittels einer Überwurfmutter 16 abgeschlossen, die einen Bund 17 des Deckels gegen den Öffnungsrand des Sondenfußes preßt. Ein O-Ring 18 sorgt für die notwendige Abdichtung.
• An den Deckel 15 schließt das Anschlußkabel 19 mit einer Zugentlastung 20 an. Gegen die Innenseite des Deckels 15 ist mittels einer Schraube 21 der Elektronikteil 22, z.B.
• zwei Vorverstärker einerseits für die pH-Elektrode und andererseits für die Leitfähigkeitselektrode, angeschraubt. Die innerhalb des becherförmigen Sonden fußes 1 aufgenommene Elektronik 22 ist fest mit dem Anschlußkabel 19 verlötet.
• Ebenso werden die Kabel 23 der Temperaturfühler 3 bei der Montage der Meßsonde fest mit der Elektronik 22 verlötet, da im späteren Betrieb der Meßsonde wegen der praktisch unbegrenzten Lebensdauer der Temperaturfühler ein Auseinanderbau nicht mehr notwendig sein wird.
• Zum Verbinden der Meßelektroden 4 mit der Elektronik 22 sind Stecker 24 vorgesehen, die in Buchsen 25 an den Meßelektroden gesteckt werden. Die Stecker 24 passen durch Öffnungen 26 in der Bodenplatte 14 des Sondenfußes, und sie sind durch flexible Kabel 27 an die Elektronik 22 angeschlossen.
• Zur Abdichtung des Raums zwischen Sonden fuß 1 und Kopfplatte 2 ist ein zylindrisches Verkleidungsrohr 28 vorgesehen, das über die Kopfplatte 2 bis zur Anlage gegen einen Bund 29 am Sondenfuß gesteckt wird. O-Ringe 30 und 31 in Ufangsnuten des Sonden fußes 1 und der Kopfplatte 2 sorgen für einen dichten Sitz des Verkleidungsrohres 28. Ein auf die Kopfplatte 2 geschraubter Schutzkorb 32 drückt das Verkleidungsrohr fest gegen den Bund 29. An den Schutzkorb kann, wo gewünscht, ein (nicht dargestelltes) Rührwerk anschließen.
• Für Sonderfälle, wo z.B. wegen sehr großer Meßtiefen eine Meßelektrode wie eine pH-Elektrode benötigt wird, die aufgrund ihrer druckfesten Ausführung größere Abmessungen besitzt und damit nicht in die Vielfach-Meßsonde paßt, ist an die Außenseite des Deckels 15 eine bei Nichtgebrauch verschließbare Anschlußbuchse 33 für eine solche Meßelektrode montiert.
• Alle Teile der beschriebenen Vielfach-Meßsonde, die mit dem zu untersuchenden Wasser in Berührung kommend sind zwecks Vermeidung von Korrosion in Kunststoff oder Edelstahl außgeführt.
• Die Montage der beschriebenen Vielfach-Meßsonde kann in einfacher Weise erfolgen, indem zunächst folgende Vormontage -Einheiten gebildet werden, - der Sondenfuß mit angeschraubten Temperaturfühlern, - die Kopfplatte mit eingeschraubten Meßelektroden und - der Deckel mit Anschlußkabel und Vorverstärkern.
• Sodann werden die Kabel der Temperaturfühler mit den Vorverstärkern verlötet und der Deckel 15 wird mittels der Uberwurfmutter am Sondenfuß festgelegt, wobei die Stecker 24 durch die Öffnungen 26 in der Bodenplatte des Sondenfußes treten. Nun wird die Kopfplatte mit den Meßelektroden auf die TeMperaturfühler geschoben und werden die Uberwurfhülsen angezogen und die Steckverbindungen geschlossen. Schließlich wird das Vorkleidungsrohr aufgesteckt und mittels des Schutzkorbes festgelegt. Während der Montage bilden die Temperaturfühlerenden zusätzlich einen mechanischen Schutz für die empfindlichen Elektrodenköpfe.
• L e e r s e i t e

Claims (8)

1. Patentansprüche: 2 Vielfach-Meßsonde, insbesondere für die pH-, Leitfkhigk s-, Sauerstoff- und Temperaturmessung in Grundwasser, mit einem druckfest gekapselten Sondengehäuse, das in einer Kopfplatte die nach außen durchtretenden Meßelektroden und Temperaturfühler abgedichtet aufnimmt und einen Vorverstärker für die Meßsignale enthält, dadurch g e k e n n z e i chn e t, daß die Kopfplatte (2) durch die Temperaturfühler (3) starr in Abstand vom Sondenfuß (1) gehalten ist, daß die Meßelektroden (4) einzeln für sich austauschbar in der Kopfplatte gehalten und durch Steckverbindungen (24,25) mit dem Vorverstärker (22) verbunden sind, und daß ein lösbar befestigtes und abgedichtetes Verkleidungsrohr (28) die Kopfplatte mit dem Sondenfuß verbindet.
2. 2. Meßsonde nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t, daß die Temperaturfühler (3) an ihrer Spitze (5) geschlossene Stahlröhrchen sind, die in den Sondenfuß (1) eingeschraubt und an der Kopfplatte (2) mittels einer einschraubbaren Uberwurfhülse (6) festgelegt sind.
3. 3. Meßsonde nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t, daß die Meßelektroden (4) unmittelbar in die Kopfplatte (2) geschraubt und durch Stiftschrauben (12) gesichert sind.
4. 4. Meßsonde nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t, daß der Sondenfuß (1) zur Aufnahme des Vorverstärkers (22) in Form eines Bechers ausgebildet ist, dessen Bodenplatte (14) die Temperaturfühler (3) trägt und Öffnungen (26) zum Durchtritt der Stecker (24) vom Vorverstärker zu den Meßelektroden (4,25) aufweist, und dessen offene Seite durch einen Deckel (15) mittels einer Überwurfmutter (16) druckdicht verschlossen ist, an welchen Deckel einerseits das Anschlußkabel (19) mit einer Zugentlastung (20) und andererseits der Vorverstärker (22) montiert sind.
5. 5. Meßsonde nach Anspruch 4, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t, daß der Deckel (15) an seiner Außenseite eine bei Nichtgebrauch verschließbare Anschlußbuchse (33) für eine hochdruckfeste pH-Meßelektrode (4) aufweist.
6. 6. Meßsonde nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß das Verkleidungsrohr (28) unter Zwischenschaltung von O-Ringen (30,31) über die Kopfplatte (2) bis zu einem Anschlagbund (29) am Sondenfuß (1) gesteckt und mittels eines auf die Kopfplatte aufgeschraubten Schutzkorbes (32) festgehalten ist.
7. 7. Meßsonde nach Anspruch 6, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t, daß am Schutzkorb (32) in an sich bekannter Weise ein Rührwerk angebracht ist.
8. 8. Meßsonde nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß drei Temperaturfühler (3), einer zur Temperaturmessung und zwei zur Temperaturkompensation bei einer pH- und einer Leitfähigkeitselektrode (4), an den Eckpunkten eines gleichseitigen Dreiecks zwischen Kopfplatte (2) und Sondenfuß (1) montiert und drei Meßelektroden, eine pH-, eine Leitfähigkeits- sowie eine Sauerstoffelektrode mit eingebauter Temperaturkompesation jeweils dazwischen angeordnet sind.