DE3631766A1 - Geraet zur bestimmung von verunreinigungen in einer fluessigkeit - Google Patents

Geraet zur bestimmung von verunreinigungen in einer fluessigkeit

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Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Gerät zur Bestimmung von Ver­ unreinigungen in Flüssigkeit, und insbesondere bezieht sie sich auf ein Gerät zur Bestimmung des Gesamtbetrages von Verunreini­ gungen in einer Flüssigkeit nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Herkömmlicherweise sind ein direktes mikroskopisches Verfahren, ein II- (Fourier Index) Wertverfahren (als SDI Verfahren in Handoutai Process Zairyo Jitsumu Binran, Seite 438, Science Forum Company, 25. April 1983 veröffentlicht) und ähnliche bekannt als Verfahren zur Bestimmung der Qualität von Flüssigkeiten und ins­ besondere von reinem Wasser. Nach dem zuerst erwähnten Verfahren geht reines Wasser durch einen Filter mit 0,2 µm Lochdurchmesser und die kleinen Teilchen auf dem Filter werden mit einem Mikroskop untersucht. Nach dem zweiten erwähnten Verfahren geht ein vorgeschriebener Betrag von reinem Wasser durch einen Filter mit 0,45 µm Lochdurchmesser bei konstantem Druck und die Durch­ gangszeit wird gemessen.
Es ist bekannt, daß unter den Verunreinigungen in reinem Wasser es Materialien gibt, die extrem kleine Teilchendurchmesser auf­ weisen, wie etwa kolloidale Stoffe. In dem oben beschriebenen mikroskopischen Verfahren können jedoch nur Teilchen aufgehalten werden, die größer als 0,2 µm sind, so daß die erwähnten kolloidalen Stoffe nicht bestimmt werden können. Zusätzlich sind viel Arbeit und Erfahrung für die Messung notwendig. In dem FI- Wertverfahren wird gegenwärtig nur ein Filter mit Lochdurchmesser größer als 0,45 µm in Hinblick auf die zum Filtern benötigte Zeit benutzt. Folglich können in dem FI-Wertverfahren nur kleine Teil­ chen, die größer als 0,45 µm sind, aufgehalten werden, so daß die erwähnten kolloidalen Stoffe nicht bestimmt werden können. Weiterhin ist keines der oben beschriebenen Verfahren in der La­ ge, eine kontinuierliche Überwachung in dem Gebiet durchzufüh­ ren, in dem das reine Wasser benutzt wird, so daß keine von ihnen eine plötzliche Änderung in der Wasserqualität bewältigen kann.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Gerät zur Messung oder Bestimmung von Verunreinigungen in Flüssigkeiten und insbesondere in reinem Wasser vorzusehen, das in der Lage ist, den Gesamtbe­ trag von Verunreinigungen auf eine sehr einfache Weise und in fortlaufender Art zu bestimmen, und das auch in der Lage ist, die Verunreinigungen durch kleine Teilchen zu bestimmen.
In dem eingangs beschriebenen Gerät wird erfindungsgemäß durch ein Probeentnahmerohr geleitete Flüssigkeit auf zwei Wege aufge­ teilt, wobei die durch entsprechende Wege fließende Flüssigkeit durch entsprechende Filter geht, und die Flußraten der durch die entsprechenden Filter gehenden Flüssigkeit werden erfaßt. Dann wird das relative Verhältnis der zeitabhängigen Änderung in der Flußrate von Flüssigkeit, die durch einen Filter geht, zu der zeitabhängigen Änderung der Flußrate von Flüssigkeit, die durch den anderen Filter geht, fortlaufend ausgewertet.
Das erfindungsgemäße Gerät ist geeignet, den Gesamtbetrag von Verunreinigungen in Flüssigkeit für eine lange Zeitdauer indirekt zu bestimmen durch die Untersuchung der zeitabhängigen Änderung der Flußrate, die durch einen Filter geht, und der zeitabhängigen Änderung der Flußrate von Flüssigkeit, die durch den anderen Filter geht; dabei wird die Tatsache berücksichtigt, daß die Verunreinigungen in der Flüssigkeit den Filter zusetzen mit auf­ gehaltenen Verunreinigungen, dadurch wird die Flußrate der Flüssigkeit, die durch den Filter geht, im Laufe der Zeit ver­ ringert.
Mit dem erfindungsgemäßen Gerät kann der Gesamtbetrag von Verun­ reinigungen in Flüssigkeit ohne weitere Fähigkeiten auf eine sehr einfache Weise und auf kontinuierliche Art in dem Gebiet bestimmt werden, in dem die Flüssigkeit benutzt wird. Folglich kann eine plötzliche Änderung in der Qualität der Flüssigkeit entdeckt werden. Zusätzlich setzt sich der Filter langsam zu, auch wenn der Teilchendurchmesser der Verunreinigungen klein ist, da die Flüssigkeit lange Zeit durch den Filter geht, so daß auch in die­ sem Fall die Bestimmung der Verunreinigung durchgeführt werden kann. Weiterhin kann eine genaue Bestimmung des Gesamtbetrages von Verunreinigungen gleichmäßig durchgeführt werden, auch wenn der Druck oder die Flußrate der Flüssigkeiten während der Be­ stimmung schwankt, da erfindungsgemäß zwei Filter vorgesehen sind und das relative Verhältnis der zeitabhängigen Änderungen in der Flußrate der Flüssigkeit durch die entsprechenden Filter ausge­ wertet wird.
Weitere Merkmale und Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Figu­ ren. Von den Figuren zeigen:
Fig. 1 ein die Struktur einer erfindungsgemäßen Aus­ führungsform darstellendes schematisches Diagramm;
Fig. 2 ein Kurvenbild, das die Ergebnisse der Be­ stimmung an Verunreinigungsmengen in Flüssigkei­ ten mit verschiedenen Qualitäten durch die in Fig. 1 gezeigte Ausführungsform darstellt.
In der im weiteren beschriebenen Ausführungsform werden die Ver­ unreinigungen in reinem Wasser bestimmt. In der in Fig. 1 gezeig­ ten Ausführungsform geht reines Wasser, das tatsächlich im Feld benutzt wird, durch eine Reinwasserleitung 1. Ein Probeentnahme­ rohr 2 ist an die Reinwasserleitung 1 angeschlossen. Das Probe­ entnahmerohr 2 dient zum Leiten eines Teiles des reinen Wassers, das durch die Reinwasserleitung 1 fließt, zu einem Verunreini­ gungsbestimmungsgerät. Ein Handventil 3 ist in der Mitte des Pro­ beentnahmerohres 2 vorgesehen. Dieses Handventil 3 kann durch Handbetätigung geöffnet oder geschlossen werden. Ein Verzwei­ gungsrohr 5 ist mit Hilfe von einer Verbindung 4 an das Probeent­ nahmerohr 2 angeschlossen. Dieses Verzweigungsrohr 5 dient zum Aufteilen des reinen Wassers, das durch das Probeentnahmerohr 2 fließt, auf zwei Wege. Ein Handventil 6 a ist in einem Weg des Verzweigungsrohres 5 vorgesehen und ein Handventil 6 b ist in dem anderen Weg des Rohres 5 vorgesehen. Ähnlich wie bei dem oben beschriebenen Handventil 3 können diese Handventile 6 a und 6 b durch Handbetätigung geöffnet oder geschlossen werden. Ein erster Filterbereich ist an den einen Weg des Verzweigungsrohres 5 durch ein Paar von Verbindungen 7 a angeschlossen und ein zweiter Fil­ terbereich ist an den anderen Weg durch ein Paar von Verbindun­ gen 7 b angeschlossen. Der erste Filterbereich weist einen Filter­ halter 8 a und einen Filter 9 a auf. Der zweite Filterbereich weist einen Filterhalter 8 b und einen Filter 9 b auf. Die Filterhalter 8 a und 8 b halten den Filter 9 a bzw. 9 b entfernbar. Z.B. kann ein Membranfilter für die Filter 9 a und 9 b benutzt werden. Viele kleine Löcher sind in den entsprechenden Filtern 9 a und 9 b gebil­ det. Die Lochdurchmesser der entsprechenden Filter sind unter­ schiedlich voneinander ausgewählt. Z.B. ist der Lochdurchmesser des Filters 9 a zu 0,1 µm ausgewählt, während der Lochdurchmesser des Filters 9 b zu 1,0 µm ausgewählt ist. Das reine Wasser, das durch den Filter 9 a gefiltert ist, wird zu einem Durchflußmeter 10 a geleitet und dessen Flußrate wird bestimmt. Das reine Wasser, das durch den Filter 9 b gefiltert ist, wird zu einem Durchfluß­ meter 10 b geleitet und dessen Flußrate wird bestimmt. Das Ergeb­ nis der Messung der Durchflußmesser 10 a und 10 b wird einem Be­ triebsschaltkreis 11 zugeführt. Der Betriebsschaltkreis 11 wertet das relative Verhältnis aus der zeitabhängigen Änderung in der Flußrate, die durch den Durchflußmesser 10 a gemessen worden ist, zu der zeitabhängigen Änderung in der Flußrate, die durch den Durchflußmesser 10 b gemessen worden ist.
Im folgenden wird die Tätigkeit und das Verfahren zur Benutzung der oben beschriebenen Ausführungsform beschrieben.
Zuerst wird der Filter 9 a an dem Filterhalter 8 a und der Filter 9 b an dem Filterhalter 8 b angebracht. Der erste Filterbereich wird an einen Weg der Verzweigung 5 mit Hilfe der Verbindungen 7 a und der zweite Filterbereich wird an den zweiten Weg der Ver­ zweigung 5 mit Hilfe von Verbindungen 7 b angebracht. Dann werden die Handventile 3, 6 a und 6 b langsam geöffnet, damit die Flußrate des reinen Wassers auf einen geeigneten Wert eingestellt wird, das durch das Probeentnahmerohr 2 und durch das Verzweigungsrohr 5 fließt.
Anfänglich sei die Flußrate des reinen Wassers, die von dem Durchflußmesser 10 a gemessen wird, Q 1 und die Flußrate des reinen Wassers, die durch den Durchflußmesser 10 b gemessen wird, Q₂. Die Flußraten von reinem Wasser, die kontinuierlich von den Durchflußmessern 10 a und 10 b zu jeder Zeit gemessen werden, seien Q 1T und entsprechend Q 2T . Diese Daten werden von dem Betriebs­ schaltkreis 11 auf die folgende Weise verarbeitet. Der Betriebs­ schaltkreis 11 wertet nämlich das Verhältnis von (Q 2T /Q 1T )/(Q 2/Q 1) in einem vorgeschriebenen Zeitintervall aus. Der ausgewertete Wert ist das relative Verhältnis der zeitab­ hängigen Änderung in der Flußrate des reinen Wassers, das durch den Filter 9 a geht, zu der zeitabhängigen Änderung der Flußrate des reinen Wassers, das durch den Filter 9 b geht. Im Anfangszu­ stand ist Q 1 = Q 1T und Q 2 = Q 2T , so daß der durch die Auswertung des Betriebsschaltkreises 11 erhaltene Wert 1 ist. Wenn mehr und mehr Verunreinigungen in dem reinen Wasser durch die Filter 9 a und 9 b aufgehalten werden, nimmt die Flußrate von reinem Wasser, das durch die entsprechenden Filter geht, ab, so daß der durch den Betriebsschaltkreis 11 ausgewertete Wert langsam kleiner als 1 wird. Daher zeigt die Veränderung des relativen Verhältnisses, das durch den Betriebsschaltkreis 11 ausgewertet wird, indirekt den Gesamtbetrag von Verunreinigungen in dem reinen Wasser an. Folglich kann die Auswertung des Gesamtbetrages von Verunreini­ gungen in reinem Wasser ausgeführt werden, indem die Änderung dieses relativen Verhältnisses untersucht wird.
Der Ausgang von dem Betriebsschaltkreis 11 kann auf verschiedene Weise benutzt werden. Z.B. kann er auf ein Kurvenblatt durch einen XY-Kurvenschreiber gezeichnet werden oder er kann z.B. auf einen Datenträger wie Magnetplatte oder Magnetband zur weiteren Verarbeitung mit einem Computer aufgezeichnet werden.
Fig. 2 ist eine Kurvendarstellung, die ein Beispiel der Ausgabe des Betriebsschaltkreises 11 darstellt, die auf ein Kurvenblatt gezeichnet ist. Wie gezeigt, beträgt das relative Verhältnis, das durch den Betriebsschaltkreis 11 ausgewertet wird, am An­ fangszustand (t = 0) 1 und es wird im Laufe der Zeit kleiner. Fig. 2 zeigt das Ergebnis von zwei Messungen von reinem Wasser (A) und (B), die unterschiedliche Qualitäten haben. Der Wert für das reine Wasser (B), der durch die gestrichelte Linie darge­ stellt wird, wird langsam im Laufe der Zeit kleiner als der Wert für das reine Wasser (A), der durch die durchgezogene Linie dar­ gestellt ist; das bedeutet, daß die Qualität des reinen Wassers (B) schlechter ist als die Qualität des reinen Wassers (A).
Der Gesamtbetrag von Verunreinigungen in reinem Wasser kann be­ stimmt werden, indem die zeitabhängige Änderung in der Flußrate von reinem Wasser, das durch einen Filter geht, bestimmt wird. Wenn bei solch einem Verfahren jedoch der Druck oder die Flußrate von reinem Wasser, das durch das Probeentnahmerohr 2 fließt, auf­ grund irgendwelcher Einflüsse schwankt, wird das Ergebnis der Messung nach der Schwankung sinnlos. Im Gegensatz dazu kann nach dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel die genaue Messung auch durchgeführt werden, wenn der Druck oder die Flußrate des reinen Wassers während der Messung schwankt, da das reine Wasser, das durch das Probeentnahmerohr 2 fließt, auf zwei Wege aufge­ teilt wird und Filter in den entsprechenden Wegen vorgesehen sind, damit das relative Verhältnis der zeitabhängigen Änderung in der Flußrate des reinen Wassers, das durch die entsprechenden Filter geht, ausgewertet wird. Die Schwankung des Druckes oder der Flußrate des reinen Wassers tritt nämlich sowohl in dem Zäh­ ler als auch in dem Nenner des relativen Verhältnisses auf, so daß sie das Ergebnis nicht beeinflußt, weil sie sich heraushebt. Wenn in einem Extremfall die Flußrate des reinen Wassers 0 wird, ist nur ein Resultat der Messung zu dieser Zeit verloren und die Messung des Gesamtbetrages von Verunreinigungen kann weitergehen, wenn das reine Wasser wieder fließt.
Weiterhin können in der oben beschriebenen Ausführungsform, wenn die Filter 9 a und 9 b ganz zugesetzt sind, diese durch neue Filter ersetzt werden, indem die Verbindungen 7 a und 7 b geöffnet werden. Daher kann das Gerät wiederholt benutzt werden, wodurch eine kon­ tinuierliche Überwachung ermöglicht wird. Somit kann eine plötz­ liche Änderung in der Qualität des Wassers entdeckt werden.
Wenn das reine Wasser durch die entsprechenden Filter 9 a und 9 b für eine lange Zeitdauer (z.B. ein bis mehrmals zehn Tage) gefil­ tert wird, setzen sich die Filter langsam zu, auch wenn der Teil­ chendurchmesser der Verunreinigungen klein ist, so daß die Be­ stimmung solcher Verunreinigungen mit kleinen Teilchendurch­ messern ausgeführt werden kann. Wenn ein Filter mit einem kleinen Lochdurchmesser (z.B. kleiner als 0,1 mm) entweder als Filter 9 a oder als Filter 9 b benutzt wird, arbeitet das Gerät noch erfolgreicher.
Obwohl in der oben beschriebenen Ausführungsform die Bestimmung des Gesamtbetrages von Verunreinigungen in reinem Wasser be­ schrieben wurde, kann in einer anderen Ausführungsform die Be­ stimmung des Gesamtbetrages von Verunreinigungen in anderen Flüssigkeiten durchgeführt werden, vorausgesetzt, daß die Filter 9 a und 9 b gegen diese Flüssigkeiten chemisch resistent sind.

Claims (4)

1. Gerät zur Bestimmung des Gesamtbetrages von Verunreinigungen in einer Flüssigkeit mit einem Probeentnahmerohr (2) zum Leiten der Flüssigkeit, deren Gesamtbetrag von Verunreinigungen bestimmt werden soll, gekennzeichnet durch eine Verzweigungseinrichtung (5) zum Aufteilen der durch das Probeentnahmerohr (2) fließenden Flüssigkeit in zwei Wege, einen ersten Filter (9 a) zum Filtern der durch einen der beiden Wege fließenden Flüssigkeit,
eine erste Flußratenerfassungsvorrichtung (10 a) zum Erfassen der Flußrate der durch den ersten Filter (9 a) gefilterten Flüssig­ keit,
einen zweiten Filter (9 b) zum Filtern der durch den anderen der beiden Wege fließenden Flüssigkeit,
eine zweite Flußratenerfassungsvorrichtung ( 10 b) zum Erfassen der Flußrate der durch den zweiten Filter (9 b) gefilterten Flüssigkeit und
eine Betriebsvorrichtung (11) zum fortlaufenden Bestimmen des relativen Verhältnisses der zeitabhängigen Änderung der Flußrate der Flüssigkeit, die von der ersten Flußratenerfassungsvorrich­ tung (10 a) erfaßt wird, zu der zeitabhängigen Änderung der Fluß­ rate der Flüssigkeit, die von der zweiten Flußratenerfassungsvor­ richtung (10 b) erfaßt wird.
2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Betriebsvorrichtung (11) fortlaufend das relative Ver­ hältnis eines ersten Verhältnisses zu einem zweiten Verhältnis bestimmt,
wobei das Verhältnis zu einem willkürlichen Zeitpunkt der Fluß­ rate der Flüssigkeit, die durch die erste Flußratenerfassungs­ vorrichtung (10 a) erfaßt wird, zu der Flußrate der Flüssigkeit, die durch die zweite Flußratenerfassungsvorrichtung (10 b) erfaßt wird, das erste Verhältnis ist und das Verhältnis zu dem Beginn der Bestimmung der Flußrate der Flüssigkeit, die durch die erste Flußratenerfassungsvorrichtung (10 a) erfaßt wird, zu der Flußrate der Flüssigkeit, die durch die zweite Flußratenerfassungsvorrich­ tung (10 b) erfaßt wird, das zweite Verhältnis ist.
3. Gerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß Filter mit verschiedenen Lochdurchmessern als erster Filter bzw. zweiter Filter benutzt werden.
4. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeich­ net, daß die Flüssigkeit reines Wasser ist.
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