DE3544568C2 - - Google Patents
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Description
Gegenstand der Erfindung ist eine Vorrichtung zur Bestim
mung des Absolutwerts der Konzentration bzw. der Dichte
von Salzen in der Atmosphäre und zu ihrer kontinuierli
chen Überwachung gemäß Oberbegriff des Hauptanspruchs.
Die Fig. 1 und 2 zeigen eine Vorrichtung zur Bestimmung
des Absolutwerts der Dichte bzw. Konzentration von Salzen
in der Atmosphäre, wie sie bereits von den Erfindern ent
wickelt worden ist (DE 34 47 344 A1). In den Figuren steht die Bezugsziffer 1
für einen luftdichten Wassertank mit einem vorbestimm
ten Fassungsvermögen, der eine vorbestimmte Menge super
reinen Wassers 37 mit einem speziellen Widerstand von
mehr als 15 MΩ·cm enthält. Der Tank 1 besteht aus einem
Material, welches kein gelöstes Material einschließlich
Natriumionen abgibt, wie beispielsweise transparentem Po
lyvinylchlorid. Die Bezugsziffer 2 steht für eine Leitung,
mit der superreines Wasser in den Tank 1 eingeführt wird.
Die Bezugsziffer 3 steht für ein in der Leitung 2 vorge
sehenes Ventil. Die Leitung 2 und das Ventil 3 bilden die
Einrichtung 30 zur Wasserversorgung. Die Bezugsziffer 4
steht für ein Einleitungsrohr zum Einleiten oder Einbla
sen von Luft aus der Atmosphäre in das in dem Tank 1 vor
liegende superreine Wasser 37, um in dieser Weise die in
der Atmosphäre vorhandenen Salze in dem superreinen Was
ser 37 zu lösen. Die Bezugsziffern 4, 6, 8, 7 und 14 ste
hen für eine Leitung, ein Ventil, eine Pumpe, ein Strö
mungsmeßgerät und eine Zeitschaltuhr und bilden gemeinsam
die Einrichtung 40 zur Versorgung des Einleitungsrohrs 5
mit der Atmosphärenluft. Die Bezugsziffern 9 und 10 stehen
für Strömungsschalter, die das Niveau des superreinen Wassers
37 in dem Tank 1 auf einem vorbestimmten Wert halten.
Die Bezugsziffer 12 steht für eine Abzugsleitung zum Abziehen
des in dem Tank 1 vorhandenen superreinen Wassers
37 nach außen. Die Bezugsziffer 11 betrifft ein in der Ab
zugsleitung 12 vorgesehenes Ventil, so daß die Abzugslei
tung 12 und das Ventil 11 die Einrichtung 50 zum Abziehen
des Wassers bilden. Die Bezugsziffer 13 steht für einen
Natriumionenanalysator zur Bestimmung der Konzentration
bzw. Dichte der Na⁺-Ionen in dem in einer bestimmten Men
ge abgezogenen superreinen Wasser. Dabei taucht der Mate
rialeinlaß 13a des Natriumionenanalysators 13 in das abge
zogene Wasser ein.
Die Bezugsziffer 29 steht für eine Umgehungsleitung zur
Zuführung des superreinen Wassers von der Wasserversor
gungseinrichtung 30 zu dem Materialeinlaß 13a des Natrium
ionenanalysators 13 während der Einleitung der Luft. Die
se Umgehungsleitung 29 ist in bezug auf den Materialein
laß 13a stromaufwärts des Wasserstroms von dem Wassertank
1 in die Abzugsleitung 12 angeordnet. Die Bezugsziffer 31
steht für ein in der Leitung 29 vorgesehenes Ventil. Die
Leitung 29 und das Ventil 31 bilden die Umgehungseinrich
tung 70 zur Zuführung von superreinem Wasser, wobei die
Umgehungseinrichtung 70 und der Natriumionenanalysator 13
eine Einrichtung zur Bestimmung des Untergrundwerts der
Natriumionenkonzentration in dem superreinen Wasser in
der Wasserversorgungseinrichtung 30 während des Einleitens
der Luft darstellen. Die Bezugsziffer 28 steht für eine
Leitung zur Einführung von superreinem Wasser zum Waschen
des Wassertanks 1, während die Bezugsziffer 36 ein in der
Leitung 28 vorgesehenes Ventil betrifft. Die Leitung 28
und das Ventil 36 bilden die Einrichtung 60 zum Waschen
des Wassertanks 1. Die Bezugsziffer 18 steht für ein die
äußere Oberfläche des zylindrischen Einleitungsrohrs 5 be
deckendes Netz oder Sieb. Dieses Netz 18 kann auch im In
neren des Einleitungsrohrs 5 vorgesehen werden.
Die Vorrichtung wird wie folgt betrieben:
Zunächst wird das Ventil 3 in der Wasserversorgungseinrichtung 30
geöffnet, so daß das superreine Wasser 37 mit
einem spezifischen Widerstand von mehr als 15 MΩ·cm über
die Leitung 2 in den luftdichten Wassertank 1 einströmt.
Wenn der Strömungsschalter 9 schaltet, wird das Ventil 3
in der Wasserversorgungseinrichtung 30 geschlossen und
unterbricht die Zufuhr von superreinem Wasser 37 in den
Tank 1. In dieser Weise wird der luftdichte Wassertank 1
mit einer vorbestimmten Menge des superreinen Wassers 37
gefüllt. Wenn das Ventil 6 in der Einrichtung 40 zur Zu
fuhr der Atmosphärenluft geöffnet und die Pumpe 8 in Be
trieb gesetzt wird, wird die Atmosphärenluft mit einer
konstanten Strömungsrate während einer vorbestimmten Zeit
dauer über die Leitung 4 in das Einleitungsrohr 5 einge
führt. Über das Einleitungsrohr 5 wird die Luft in das in
dem Tank 1 vorliegende superreine Wasser 37 eingeleitet,
so daß sich die in der Luft vorhandenen Salze, d. h. NaCl,
in dem superreinen Wasser 37 lösen. Wenn das Einleiten be
endet ist, werden das Ventil 6 geschlossen, das Ventil 11
in der Einrichtung 50 zum Abziehen des Wassers geöffnet
und das superreine Wasser in dem Tank 1 über die Leitung
12 aufgrund seiner potentiellen Energie mit konstanter
Strömungsgeschwindigkeit nach außen abgeführt. Mit Hilfe
des Natriumionenanalysators 13, dessen Materialeinlaß 13a
in das abgezogene superreine Wasser eintaucht, wird die
Dichte bzw. die Konzentration der Na⁺-Ionen in dem super
reinen Wasser gemessen. In dieser Weise erhält man den
Absolutwert der Dichte bzw. Konzentration der Salze in der
Atmosphäre über die Dichte bzw. Konzentration der Na⁺-Io
nen in dem superreinen Wasser, welche man mit dem Natrium
ionenanalysator 13 mißt und über eine Massenumwandlung von
Na⁺ zu NaCl berechnet.
Aufgrund des Abziehens des superreinen Wassers schaltet
der Strömungsschalter 10 zur Öffnung des Ventils 3, wo
durch der oben beschriebene Meßvorgang wiederholt wird.
Dies ermöglicht eine kontinuierliche Überwachung. In die
sem Fall wird die Menge der zuzuführenden Luft mit Hilfe
des Strömungsmeßgeräts 7 gemessen und über das Ventil 6
gesteuert. Die Zeitdauer der Luftzufuhr kann über die Zeit
schaltuhr 14 gesteuert werden. Weiterhin kann die Zeitdauer
der Zuführung des superreinen Wassers mit Hilfe einer
(nicht dargestellten) Einrichtung in der Wasserversorgungs
einrichtung 30 gesteuert werden.
Während des Einleitens der Luft wird das superreine Wasser
von der Wasserversorgungseinrichtung 30 dem Materialein
laß 13a des Natriumionenanalysators 13 mit einer vorbe
stimmten Strömungsgeschwindigkeit über die Umgehungsein
richtung 70 durch die Umgehungsleitung zugeführt, um den
Untergrundwert der Natriumionen, d. h. die Dichte bzw.
Konzentration der Natriumionen in dem superreinen Wasser
vor dem Einleiten der Luft,in dem Natriumionenanalysator
13 zu messen. Nachdem das superreine Wasser, in das die
Luft eingeleitet worden ist, abgezogen worden ist, wird
superreines Wasser über die oberhalb des Tanks 1 vorgese
hene Leitung 28, die sich im Inneren des Wassertanks 1 in
zwei Leitungen verzweigt, in den Wassertank 1 eingeführt,
um diesen zu waschen. Durch Wiederholen der oben beschrie
benen Maßnahme ist es möglich, den Absolutwert der Salz
konzentration in der Atmosphäre bei einem stabilen Unter
grundwert der Natriumionen zu messen und kontinuierlich
zu überwachen, so daß sich äußerst verläßliche und wieder
holbare Ergebnisse erzielen lassen.
In dieser Vorrichtung ist eine Umgehungseinrichtung zur
Zuführung des superreinen Wassers über die Umgehungslei
tung zu dem Natriumionenanalysator vorgesehen, um den Un
tergrundwert des Natriumionenanalysators zu stabilisieren,
während eine Einrichtung zum Waschen des Wassertanks unter
Verwendung des superreinen Wassers vorgesehen ist, mit der
die restlichen, im Tank vorhandenen Natriumionen beseitigt
werden. Dieser Aufbau ermöglicht sehr genaue und verläßli
che Meßwerte.
Weiterhin werden die durch das Einleitungsrohr 5 gebilde
ten Gasblasen mit Hilfe des Netzes 18 zerkleinert, um in
dieser Weise die Kontaktoberfläche zwischen Luft und su
perreinem Wasser möglichst groß zu machen. Weiterhin wird
die Geschwindigkeit der dem Einleitungsrohr 5 zugeführten
Luft über das Ventil 6 und das Strömungsmeßgerät 7 derart
gesteuert, daß sie der Luftströmung außerhalb der Vorrich
tung entspricht. Wenn beispielsweise die Einrichtung im
Freien installiert wird, wird die oben angesprochene Ge
schwindigkeit derart eingestellt, daß sie gleich ist der
Geschwindigkeit der Umgebungsluft, während dann, wenn die
Vorrichtung in einem belüfteten Reinraum installiert wird,
die Geschwindigkeit derart eingestellt wird, daß sie der
Geschwindigkeit der Luftströmung innerhalb des Raums ent
spricht. Dies ermöglicht stabile Meßwerte unabhängig von
Änderungen des Zustands der Atmosphäre, was besonders
wirksam ist beim Einsatz der Vorrichtung in Küstennähe.
Schließlich ist es natürlich möglich, die Luftmenge und die
Einleitungszeitdauer in Abhängigkeit von der Salzkonzen
tration in der Atmosphäre in jenem Bereich, wo die Messung
durchgeführt wird, zu steuern. Der Natriumionenanalysator
besitzt einen Meßbereich von 0,1 ppb bis 1000 ppb und kann
mit einer Alarmeinrichtung versehen sein, um ein Alarmsi
gnal zu erzeugen, wenn die Meßergebnisse die Obergrenze
des Meßbereichs übersteigen, um hierdurch Gegenmaßnahmen
gegen eine zu hohe Salzkonzentration in Küstenbereichen
zu ermöglichen.
Diese Vorrichtung besitzt jedoch den Nachteil, daß das in
dem Tank 1 vorliegende Wasser durch Ölnebel der Pumpe 8
verunreinigt ist, da die Luft mit Hilfe der Pumpe 8 von
außen in dem Tank 1 eingeführt wird. Weiterhin ist es
schwierig, wegen des manuellen Betriebs der Ventile eine
kontinuierliche Überwachung durchzuführen.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht nun darin,
die oben angesprochenen Nachteile der früheren Vorrichtung
zu überwinden und eine Vorrichtung zur Bestimmung
des Absolutwerts der Dichte bzw. Konzentrationen von Salzen
in der Atmosphäre anzugeben, die eine kontinuierliche
Überwachung, namentlich eine kontinuierliche automatische
Überwachung ermöglicht und nicht an Verunreinigungen von
Pumpen leidet.
Diese Aufgabe wird nun gelöst durch die kennzeichnenden
Merkmale der Vorrichtung gemäß Hauptanspruch. Die Unteransprüche
betreffen besonders bevorzugte Ausführungsformen
dieses Erfindungsgegenstandes.
Die Erfindung betrifft somit eine Vorrichtung zur Bestimmung
des Absolutwerts der Konzentration von Salzen in der
Atmosphäre, mit einem luftdichten Wassertank, der superreines
Wasser enthält, einer Einrichtung zur Versorgung
des luftdichten Wassertanks mit superreinem Wasser, einer
in dem luftdichten Wassertank vorgesehenen Einrichtung
zum Einleiten einer vorbestimmten Menge der Atmosphärenluft
in eine vorbestimmte Menge des superreinen Wassers,
einer Einrichtung zum Abziehen des superreinen Wassers
aus dem luftdichten Wassertank nach dem Einleiten der Luft
und einem Natriumionenanalysator zur Bestimmung der Konzentration
der Natriumionen in dem abgezogenen superreinen
Wasser, welche gekennzeichnet ist durch
eine Einrichtung zur Einführung der Außenluft in die Lufteinleitungseinrichtung
über die Druckdifferenz zwischen
der Innenseite und der Außenseite des Wassertanks.
Die Erfindung sei im folgenden näher unter Bezugnahme auf
die beigefügten Zeichnungen erläutert. In den Zeichnungen
zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Vorrich
tung zur Bestimmung des Absolutwerts der Dich
te bzw. Konzentration von Salzen in der Atmo
sphäre, die früher von den Erfindern entwickelt
worden ist;
Fig. 2 eine perspektivische Ansicht des in der Fig. 1
dargestellten Netzes 18; und
Fig. 3 eine schematische Darstellung der erfindungsge
mäßen Vorrichtung zur Bestimmung des Absolut
werts der Konzentration von Salzen in der Atmo
sphäre.
Bei der die erfindungsgemäße Vorrichtung zeigenden Fig. 3
besitzen die angegebenen Bezugsziffern die gleichen Bedeu
tungen wie sie bezüglich der Fig. 1 angegeben sind.
Bei der in der Fig. 3 dargestellten erfindungsgemäßen Aus
führungsform ist in der oberen Wand des Wassertanks 1 ein
Druckmindersystem B zur Verminderung des Luftdrucks
in dem luftdichten Wassertank 1 vorgesehen, welches System
B Luft aus der Atmosphäre über das Einleitungsrohr 5 zu
führt, und zwar über den Unterschied des Drucks in dem
Tank 1 und dem außerhalb vorherrschenden Druck. Demzufol
ge bilden die Luftversorgungsleitung 4, das Ventil 6, das
Strömungsmeßgerät 7 und das Druckmindersystem B eine Luft
einführungseinrichtung 41 zur Einführung der Luft in das
Einleitungsrohr 5. Weiterhin werden die Ventile 3, 11, 6,
31 und 36 in der Versorgungseinrichtung 30 für das super
reine Wasser, die Einrichtung 50 zum Abziehen des Wassers,
der Einrichtung 41 zum Einführen der Luft, der Umgehungs
einrichtung 70 für das superreine Wasser und der Einrich
tung 60 zum Waschen des Tanks sämtlich mit Hilfe eines
Ventilsteuerungssystems A gesteuert, um eine automatische
kontinuierliche Überwachung sicherzustellen. Die Bezugsziffer 14
steht für ein mit dem Natriumionenanalysator 13
verbundenes Aufzeichnungssystem, mit dem die Meßergebnis
se automatisch und kontinuierlich aufgezeichnet werden.
Der Betrieb der Einrichtung zur Messung und kontinuierli
chen Überwachung des Absolutwerts der Konzentration bzw.
Dichte von Salzen in der Atmosphäre entspricht im wesent
lichen demjenigen, wie er bezüglich der in der Fig. 1 dar
gestellten Vorrichtung beschrieben wurde. Bei der erfin
dungsgemäßen Ausführungsform wird jedoch die Luft nicht
mit Hilfe der Pumpe 8 in das Einleitungsrohr 5 eingeführt,
wie es bei der in der Fig. 1 dargestellten Vorrichtung
der Fall ist, sondern über die durch das Druckmindersy
stem B erzeugte Druckdifferenz zwischen dem Druck in dem
Tank 1 und dem Umgebungsdruck. Demzufolge ergibt sich kei
ne Verunreinigung der Luft und des superreinen Wassers
durch über die Pumpe eingeschleppte Öldämpfe. Weiterhin
werden sämtliche Ventile 3, 11, 6, 31 und 36 automatisch
gesteuert, d. h. durch elektrische Signale geöffnet oder
geschlossen, so daß es ohne weiteres möglich ist, eine
automatische kontinuierliche Überwachung zu bewirken.
Wie aus den obigen Ausführungen ersichtlich ist, wird er
findungsgemäß Luft über die Druckdifferenz zwischen der
Innenseite und der Außenseite des Wassertanks mit Hilfe
eines an dem Wassertank vorgesehenen Druckminderungssy
stems in das Einleitungsrohr eingeführt, wodurch der Ein
fluß von Verunreinigungen durch Öldämpfe der Pumpe besei
tigt wird. Dies ermöglicht äußerst genaue Meßergebnisse
bezüglich des Absolutwerts der Dichte bzw. Konzentration
von Salzen in der Atmosphäre. Da weiterhin sämtliche Ven
tile der Vorrichtung bezüglich des Öffnens und Schließens
automatisch gesteuert werden, wird mit Hilfe der erfin
dungsgemäßen Vorrichtung eine automatische kontinuierli
che Überwachung ohne weiteres möglich.
Claims (7)
1. Vorrichtung zur Bestimmung des Absolutwerts der
Konzentration von Salzen in der Atmosphäre, mit einem
luftdichten Wassertank, der superreines Wasser enthält,
einer Einrichtung zur Versorgung des luftdichten Wasser
tanks mit superreinem Wasser, einer in dem luftdichten
Wassertank vorgesehenen Einrichtung zum Einleiten einer
vorbestimmten Menge der Atmosphärenluft in eine vorbe
stimmte Menge des superreinen Wassers, einer Einrichtung
zum Abziehen des superreinen Wassers aus dem luftdichten
Wassertank nach dem Einleiten der Luft und einem Natrium
ionenanalysator zur Bestimmung der Konzentration der Na
triumionen in dem abgezogenen superreinen Wasser, ge
kennzeichnet durch eine Einrichtung
(41) zur Einführung der Außenluft in die Lufteinleitungs
einrichtung (5, 18) über die Druckdifferenz zwischen der
Innenseite und der Außenseite des Wassertanks (1).
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekenn
zeichnet durch eine den Natriumionenana
lysator (13) einschließende Einrichtung (70, 13) zur Be
stimmung des Untergrundwerts der Konzentration der Natrium
ionen in dem superreinen Wasser der Wasserversorgungsein
richtung (30) während des Einleitens der Luft.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Einrichtung zur Bestim
mung des Untergrundwerts (70, 13) den Natriumionenanalysa
tor (13) und eine Umgehungseinrichtung (70) zur Zuführung
des superreinen Wassers von der Wasserversorgungseinrich
tung (30) über eine Umgehungsleitung (29) zu dem Material
einlaß (13a) des Natriumionenanalysators (13) umfaßt.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2, gekenn
zeichnet durch eine Einrichtung (60) zum
Waschen des Wassertanks (1) mit superreinem Wasser.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekenn
zeichnet durch eine Einrichtung zur Öffnung
und Steuerung sämtlicher Ventile (3, 11, 6, 31, 36) der
Vorrichtung im Rahmen einer automatischen kontinuierlichen
Überwachung.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, gekenn
zeichnet durch eine Einrichtung (70, 13)
zur Bestimmung des Untergrundwerts der Natriumionen in
dem superreinen Wasser der Wasserversorgungseinrichtung
(30) während des Einleitens der Luft, die den Natriumio
nenanalysator (13) und eine Umgehungseinrichtung (70) zur
Zuführung des superreinen Wassers von der Wasserversor
gungseinrichtung (30) zu dem Materialeinlaß (13a) des Na
triumionenanalysators umfaßt, und ein Ventil (31) in der
Umgehungseinrichtung (70), dessen Öffnen und Schließen
ebenfalls durch die Ventilsteuerungseinrichtung gesteuert
wird.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, gekenn
zeichnet durch eine Einrichtung (60) zum
Waschen des luftdichten Wassertanks (1) mit superreinem
Wasser nach dem Abziehen des superreinen Wassers mit Hil
fe der Abzieheinrichtung (50) aus dem luftdichten Wasser
tank (1) und ein Ventil (36) in der Tankwascheinrichtung
(60), dessen Öffnen und Schließen ebenfalls durch die Ven
tilsteuerungseinrichtung gesteuert wird.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP59270269A JPS61147156A (ja) | 1984-12-20 | 1984-12-20 | 大気塩分濃度絶対値測定装置 |
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- 1985-10-24 US US06/790,932 patent/US4696184A/en not_active Expired - Fee Related
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