DE29607783U1 - Vorrichtung zur automatisierten Analyse in flüssigen Medien - Google Patents
Vorrichtung zur automatisierten Analyse in flüssigen MedienInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Feststellen und Aufzeigen von Eigenschaften und Zusammensetzung flüssiger Medien,
einschließlich wässeriger Lösungen, unter Zugabe von Reagenz.
Vorbekannte Vorrichtungen (DE-OS 3507147 Al, DE 3839561 Al)
und Elektroden zur Bestimmung von Parametern wie pH, Redox und Leitfähigkeit sind Vorrichtungen, die Messungen ermöglichen,
bei denen keine Zugabe von Hilfsreagenzien wie z.B. zur pH-Wert-Verschiebung
oder konzentrationsabhängige Verfärbung zur Kolorimetrie nötig sind.
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Für indirekte Messungen, bei denen die Zugabe von Reagenzien zur Probe benötigt wird, sind Prozeßanalysatoren bekannt, die
sich außerhalb des Medienbereichs, also z.B. außerhalb von Kanälen und Becken, befinden, und denen die Probe zugeführt werden
muß. Eine Veränderung der Probeneigenschaften ist dabei wahrscheinlich.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu schaffen, mit der Aussagen über die Eigenschaften flüssigen
Mediums getroffen werden können, die nur unter Zugabe von Reagenzien zur Probe erlangt werden können.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung gelöst durch eine Ausbildung
als Tauchsonde, die eine Steuerung, Ventile, Pumpe, Kompressor und Behälter mit Reagenzien sowie einen Sensor
flüssigkeitsdicht umschließt, der eine Verbindung zum flüssigen Medium in einer verschließbaren Meßzelle aufweist, und die
eine elektrische Schnittstelle für die Energieversorgung und
Kommunikation mit üblichen übergeordneten Auswerte- und Anzeigeeinheiten
aufweist, wobei die Meßkammer so ausgebildet ist, daß sie ein Teilvolumen der Gesamtprobe, in der zumindest
teilweise die Tauchsonde eingetaucht ist, ohne größere räumliehe Veränderung aufnimmt, von der Gesamtprobe abtrennt und mit
Reagenz versetzt, während der Sensor ein Meßsignal der Schnittstelle zur Verfügung stellt.
Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung und einer angeschlossenen
Auswerte- und Anzeigeeinrichtung können bei der Wahl eines entsprechenden Sensors Eigenschaften gemessen werden, wie zum
Beispiel die Gesamthärte nach dem Deutschen Einheitsverfahren DEV H6/DIN 38409 mittels Titration gegen Farbindikatoren unter
Verwendung eines Farbsensors, oder die Säurekapazität von Wasser mittels Titration mit Säure unter Verwendung einer pH-Elektrode,
oder der Ammoniumgehalt mittels pH-Verschiebung durch Lauge und anschließender Messung mit einer ammoniaksensitiven
Elektrode nach der APHA-Methode 4500-NH3 G oder die quantitative Bestimmung von Nitrat nach APHA-Methode 4500-NC>3~
G oder die Konzentrationsmessung von Phosphat durch Titration.
Die Messungen können im Trinkwasser, im Abwasser, in ober- und
unterirdischen Gewässern, sowie in chemischen Anlagen zur
Überwachung sowie Regelung und Prozeßoptimierung genutzt werden.
Durch die Möglichkeit einer automatischen Kalibration und chemischen
Reinigung der Sonde innerhalb des Mediums kann die Sonde über längere Zeit in Betrieb bleiben, ohne daß Wartung
notwendig ist. Eine regelmäßige Versorgung der Vorrichtung mit den benötigten Reagenzien ist unabdingbar. Um eine einfache
und kostengünstige Installation zu ermöglichen, kann die elektrische Schnittstelle mit einem Funkmodem zur Datenübertragung
Dirk Tillich
an eine Auswerteeinheit ausgestattet und als Energiequelle Batterien genutzt werden. Eine rasche Anbindung an die Prozeßregelung
als auch eine problemlose Veränderung des Einsatzortes sind somit möglich.
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Bei den heute bekannten Prozeßanalysatoren ist eine Probenzuführung
mittels Pumpen und Schläuchen notwendig, da diese Analysatoren nicht unmittelbar im Medium eingesetzt werden können.
Der Installations- und Wartungsaufwand hierfür ist beträchtlich.
Gemäß der vorliegenden Erfindung verbleibt die Probe zur Messung an ihrem Ursprung und die Vorrichtung trennt dort nur ein
Teilvolumen ab. Dadurch wird die Messung genauer, da keine Veränderung der Probe z.B. durch Unterdruck oder Sauerstoffverzehr
durch Bakterien während der Probenzuführung stattfinden kann.
Erfindungsgemäß ist es vorteilhaft, wenn wahlweise ansteuerbare
Ventile zur Förderung verschiedener Reagenzien sowie ein Ventil zur Förderung von Luft in die Meßkammer zu deren Leerung
vorgesehen sind. Die Leerung der Meßkammer wird durch eine Verdrängung durch Luft vorgenommen.
Es ist zweckmäßig, wenn eines der Reagenzien zur Kalibrierung des Sensors und ein anderes Reagenz zur Reinigung der Meßkammer
dienen.
Weitere Merkmale der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche
und werden anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert.
Dirk Tillich
In der Zeichnung ist eine als Beispiel dienende Ausführungsform der Erfindung im Längsschnitt schematisch dargestellt.
Bei der dargestellten Tauchsonde 1 sind die zu Pumpe, Kompressor, Sensor, Steuerung und Ventilen gehörenden üblichen elektrischen
Verbindungen aus Gründen der Übersichtlichkeit - mit Ausnahme einer angedeuteten Schnittstelle - nicht eingezeichnet.
Soweit nicht anders erwähnt, befinden sich die Ventile im geschlossenen Zustand.
Die Tauchsonde 1 hat ein zumindest im Eintauchbereich 2, der unterhalb der Wasserlinie 3 und dem Überwasserbereich 4 liegt,
zylinderähnliches, bis auf Meßkammer 5 und Ein- und Austrittsöffnung 6 wasserdicht gekapseltes Gehäuse 7, 8, das durch eine
Aufhängung 9 befestigt werden kann. Durch eine mit einem Pfeil angedeutete Schnittstelle 10 kann die Kommunikation zwischen
der internen Steuerung 11 und externen, üblichen Auswerteeinheiten oder Steuerungen sowie einer Energieversorgung erfolgen.
Im Gehäuse 7 befindet sich neben der internen Steuerung 11 auch mit dieser verbundene Ventile 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18,
19 und 20, ein Kompressor 21, eine Pumpe 22, Behälter mit Reagenzien 23, 24, 25 und 26 sowie auch zumindest teilweise ein
Sensor 27.
Am Gehäuseabschnitt 7 ist der Gehäuseabschnitt 8 befestigt, der neben der Ein- und Austrittsöffnung 6 und der zu einem
Sensormedienkontaktbereich 28 hin gerichteten Seite zwei Ausschnitte
aufweist, die mit elastischen Membranen 29, 30 verschlossen sind, die am Gehäuseabschnitt 8 durch einen Bewegungsmembrandeckel
31 beziehungsweise durch einen Ventilmembrandeckel 32 gehalten werden.
Dirk Tillich
Diese Membrane können durch vom Kompressor 21 durch die Ventile 19, 20 und Luftkanäle 33, 34 gelieferte Druckluft zur
Meßkammer 5 hin bzw. die Verbindung zwischen der Meßkammer 5 und der Ein- und Austrittsöffnung 6 abdichtend gedehnt und
durch die Ventile 12, 13 mit einem Auslaß 35 wieder entlastet werden. Dabei übernimmt die Membran 30 im gedehnten Zustand
die Funktion der Abtrennung der sich in der Meßkammer 5 befindlichen Lösung von dem die Ein- und Austrittsöffnung 6 umspülenden
flüssigen Mediums. Durch ein Wechsel des Dehnungszustandes der Membran 29 kann eine Vermischung der sich in der
Meßkammer 5 befindlichen Lösung, insbesondere nach Reagenzienzugabe gefördert werden. Durch die Wahl von Membranen 2 9, 30
können Ablagerungen innerhalb der Meßkammer 5 und bei feststoffhaltigen
Flüssigkeiten Fehlfunktionen eines üblichen Ventils anstelle der Membran 30 reduziert werden. Die Meßkammer 5
kann durch Öffnen des Ventils 13 gefüllt und durch vom Kompressor 21 über einen Luftansaugstutzen 36 geförderte Luft bei
offenem Ventil 12 geleert werden.
Ausgehend von einer zuvor geleerten Meßkammer 5 kann eine Analyse wie folgt ablaufen: Der Kompressor 21 und das Ventil 19
werden aktiviert, die Membran 2 9 dadurch gedehnt und anschließend das Ventil 19 wieder geschlossen. Die Meßkammer 5 mit einein
Pufferraum 38 wird durch Öffnen des Ventils 13 gefüllt, wobei ein Reagenzieneintrittsbereich 37 durch das dort beim
Leeren der Meßkammer 5 entstandene Luftpolster nahezu trocken bleibt. Das Ventil 20 wird aktiviert, um mit der Membran 30
die Meßkammer 5 vom umgebenden Medium abzutrennen und anschließend das Ventil 20 und den Kompressor 21 zu deaktivieren.
Durch Aktivieren der Ventile 12, 13 und 19 wird die Membran 29 entspannt und daraufhin die Ventile 12, 19 geschlossen.
Dirk Tillich
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Nun beginnt die Pumpe 22 über eines der Ventile 15, 16, 17 oder 18 ein Reagenz aus dem entsprechenden Behälter mit Reagenz
23, 24, 25 oder 26 über den Reagenzieneintrittsbereich 37 in die Meßkammer 5 zu fördern, wobei das Fördervolumen durch
die Pumpdauer bestimmt werden kann. Wenn es für die Analyse notwendig ist, können, durch Öffnen des Ventils 14 mit Luft
abgetrennt, weitere Reagenzien durch entsprechende Wahl der Ventile 15, 16, 17 oder 18 dosiert werden. In gleicher Weise
ist eine automatische Kalibrierung durch Standardaddition möglich. Durch wiederholtes Dehnen und Entspannen der Membran 29
kann durch die resultierende Bewegung der Lösung die Vermischung mit den dosierten Reagenzien und die Stabilisierung des
Sensorsignals beschleunigt werden. Das Sensorsignal wird von der internen Steuerung 11 ausgewertet und steht über die
Schnittstelle 10 zur Verfügung.
Die Leerung der Meßkammer erfolgt durch Öffnen der Ventile 12, 13 und 2 0 zum Entspannen der Membran 30, anschließendes Deaktivieren
der Ventile 13, 20 und dem Aktivieren des Kompressors 21, der dann über das Ventil 12 und den Pufferraum 38 die Meßkammer
mit Luft füllt und dabei die Lösung durch die Ein- und Austrittsöffnung 6 drängt.
Soll die Meßkammer 5 gereinigt werden, so wird diese nach Leerung mit der Membran 30 wie beschrieben verschlossen und dann
mit Reagenz zur Reinigung über die Pumpe 22 gefüllt. Nach einiger Zeit wird die Meßkammer wie zuvor beschrieben geleert.
Der Sensor 27 ist auswechselbar und dessen Übergang vom Gehäuseabschnitt
7 zur Meßkammer 5 mittels Dichtung 39 wasserunduchlässig.
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Claims (9)
1. Vorrichtung zum Feststellen und Aufzeigen von Eigenschaften und Zusammensetzung flüssiger Medien, einschließlich
wässeriger Lösungen, unter Zugabe von Reagenz, gekennzeichnet durch eine Ausbildung als Tauchsonde (1), die
eine Steuerung (11), Ventile (12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20), Pumpe (22), Kompressor (21) und Behälter mit Reagenzien
(23, 24, 25, 26) sowie einen Sensor (27) flüssigkeitsdicht umschließt, der eine Verbindung zum flüssigen
Medium in einer verschließbaren Meßzelle (5) aufweist, und die eine elektrische Schnittstelle (10) für die Energieversorgung
und Kommunikation mit üblichen übergeordneten Auswerte- und Anzeigeeinheiten aufweist, wobei die Meßkammer
(5) so ausgebildet ist, daß sie ein Teilvolumen der Gesamtprobe, in der zumindest teilweise die Tauchsonde (1)
eingetaucht ist, ohne größere räumliche Veränderung aufnimmt, von der Gesamtprobe abtrennt und mit Reagenz versetzt,
während der Sensor (27) ein Meßsignal der Schnittstelle (10) zur Verfügung stellt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
der Sensor (27) auswechselbar ist und zwischen einem Gehäuseabschnitt
(7) und der Meßkammer (5) eine Dichtung (39) aufweist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß wahlweise ansteuerbare Ventile (14, 15, 16, 17)
zur Förderung verschiedener Reagenzien sowie ein Ventil (18) zur Förderung von Luft in die Meßkammer (5) zu deren
Leerung vorgesehen sind.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, gekennzeichnet
durch eine bewegbare Membran (29) zur Förderung der Mischung von Probe und Reagenz in der Meßkammer (5).
5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ge-
kennzeichnet durch eine Membran (30) zur Abtrennung des Teilvolumens.
6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß die das Sensorsignal auswertende Steuerung (11) ein Ablaufsteuerungsprogramm enthält.
7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß die Tauchsonde (1) eine Aufhängung (9)aufweist.
8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet
durch eine Übertragungseinrichtung zur Übertragung der Meßergebnisse mittels elektromagnetischer Wellen
an eine übergeordnete Auswerteeinheit.
9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß als Energiequelle Batterien vorgesehen sind.
Dirk Tillich
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| DE29607783U DE29607783U1 (de) | 1996-04-30 | 1996-04-30 | Vorrichtung zur automatisierten Analyse in flüssigen Medien |
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Publications (1)
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ID=8023314
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