DE3839561A1 - Vorrichtung zum feststellen von stoerfaellen in fluessigen medien - Google Patents
Vorrichtung zum feststellen von stoerfaellen in fluessigen medienInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Feststellen und
Aufzeigen von Störfällen in flüssigen Medien wie wässerigen
Lösungen, welche eine flüssigkeitsdicht gekapselte Tauchsonde,
in der eine Lichtquelle und ein Linsensystem für von der Lichtquelle
emittiertes Licht untergebracht ist, und eine Auswert- und
Anzeigeeinheit aufweist, wobei Tauchsonde und Anzeigeeinheit
mittels eines elektrischen Signale übertragenden Kabels untereinander
verbunden sind.
Eine vorbekannte Vorrichtung dieser Art (DE-OS 35 07 147 A1) ist
zum Messen der Sichttiefe wässeriger Lösungen bestimmt und ermittelt
die Sichttiefe aufgrund des von in der Lösung befindlichen
Trübungsteilchen reflektierten IR-Lichts. Die Tauchsonde dieser
vorbekannten Vorrichtung kann aber nicht Störfälle in wässerigen
Lösungen feststellen und aufzeigen, die auf unzulässige
Verschmutzung durch gelöste Bestandteile zurückzuführen sind.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu
schaffen, mit der Störfälle in flüssigen und
insbesondere fließenden Medien wie wässerigen Lösungen zuverlässig
und schnell festgestellt und aufgezeigt werden können.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einer Vorrichtung der
eingangs genannten Gattung gelöst, welche die Merkmale des
kennzeichnenden Teiles des Anspruches 1 aufweist. Vorteilhafte
Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung und insbesondere der
Tauchsonde derselben können alle in flüssigen Medien gelösten,
Licht absorbierenden Stoffe direkt und ohne Probennahme
und Probenvorbereitung kontinuierlich überprüft und gemessen
werden. Vorzugsweise werden solche Stoffe überwacht und gemessen,
die im UV-Bereich absorbieren. Da die Tauchsonde zudem
selbstreinigend ausgebildet ist, nämlich mittels einer Art
Scheibenwischer, kann die erfindungsgemäße Tauchsonde auch
längere Zeit in einem fließenden Medium untergetaucht verbleiben.
Es können orientierende Messungen der im flüssigen Medium gelösten
organischen Stoffe als Summenparameter erfaßt werden, wie dies
beispielsweise in DIN 38 404 Teil 3 und in den Deutschen
Einheitsverfahren zur Wasser- , Abwasser- und Schlammuntersuchung
gefordert ist.
Die Messungen können im Trinkwasser, im Kläranlagenbereich und
überhaupt im gesamten Gewässerbereich direkt und ohne besondere
Laboreinrichtungen mit Probennahme usw. durchgeführt werden.
Andererseits lassen sich aber auch stoffspezifische UV-absorbierende
gelöste Inhaltsstoffe erfassen und messen, was durch wechselnde
Spektralbereiche und durch Ändern der Absorptionsstrecke geschieht.
Beispiele für derartige Inhaltsstoffe sind Toluol, Isophoron,
Methanol, Dichlormethan, Benzol, Dimethylformamind, Nitrat usw.
Beim Auftauchen derartiger Verunreinigungen in einem Abwasserstrom in
unzulässig hoher Konzentration erfolgt mit der erfindungsgemäßen
Vorrichtung eine Störmeldung, die es ermöglicht, Sicherheitsmaßnahmen
zu ergreifen, bevor diese Verunreinigungen beispielsweise in die
letzte Stufe eines Klärwerkes gelangen.
Die Tauchsonde der erfindungsgemäßen UV-Störmelde-Vorrichtung
ist ein Gerät zum kontinuierlichen Messen direkt in strömenden
oder auch stehenden wässerigen Lösungen. Da sie eine mechanische
Selbstreinigung aufweist, ist auch über mehrere Monate
lang ein wartungsfreier Betrieb sogar im Zulauf zu einer Kläranlage
möglich und gewährleistet.
Das von der in der Tauchsonde angeordneten UV-Blitzlampe abgegebene
Licht wird mittels eines Gitters in sein Spektrum zerlegt, welches
auf ein Meßelement und ein Referenzelement gestrahlt wird. Die
so ermittelten Meßdaten werden über ein elektrisches Kabel, das
bis zu 50 m lang sein kann, zu der Auswerte- und Anzeigeinheit
geleitet und dort ausgewertet.
Bei der erfindungsgemäßen Tauchsonde ist vorzugsweise die
Schichtdicke bzw. Dicke der Meßstrecke variabel einstellbar,
ebenso wie die Meß- und Referenzelemente auf ein variables
Spektrum eingestellt werden können. Somit ist es möglich,
die Tauchsonde auf alle im UV-Bereich absorbierenden zu
messenden Stoffe einzustellen.
Bisher hat man derartige Messungen nur labormäßig durchführen
können. Dabei war es nur möglich, einzelne Proben diskontinuierlich
zu untersuchen und an denselben Messungen vorzunehmen. Andererseits
sind aber auch kontinuierlich arbeitende UV-Photometer bekannt,
jedoch ist deren apparativer Aufwand sehr groß, und sie sind
zudem sehr störanfällig. Die mit derartigen Photometern erzielbaren
Meßergebnisse sind unzuverlässig. Ein wesentlicher Nachteil aller
bisher bekannten kontinuierlich arbeitenden UV-Photometer ist,
daß man Proben der zu untersuchenden Flüssigkeiten nehmen und
diese Proben für die Messung vorbereiten muß, d.h. aus den
zu untersuchenden Flüssigkeiten müssen Proben abgezweigt werden.
Die hierfür erforderlichen Pumpen und Leitungen setzen sich
wegen der in der Flüssigkeit enthaltenden Schmutzstoffe sehr schnell
zu, so daß zum Reinigen, Warten und Betreuen ein hoher Aufwand
notwendig ist.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist das gesamte Spektralphotometer
einschließlich Blitzlichtlampe und Empfänger kompakt in einer
Tauchsonde integriert, die in das zu überwachende Medium zum
direkten Messen getaucht wird, so daß für die Messungen keine
Probennahme und keine Probenvorbereitung erforderlich ist.
Die an der Tauchsonde vorzugsweise vorgesehenen Scheibenwischer
lassen sich in variabel einstellbaren Intervallen automatisch
betätigen und gewährleisten somit einen problemlosen einwandfreien
Meßbetrieb.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel einer Tauchsonde
der erfindungsgemäßen Vorrichtung schematisch dargestellt. Die
zu der Vorrichtung gehörende Anzeigeeinheit ist nicht gezeigt,
weil diese üblicher Ausführung sein kann.
Die Tauchsonde (1) hat ein wasserdicht gekapseltes zylindrisches
Gehäuse (2) mit sich konisch verjüngendem Hals (3), an den ein
abgewinkeltes Rohr (4) angeschlossen ist, welches eine Verbindung
zu dem nicht dargestellten Anzeigegerät bildet und wegen seiner
abgewinkelten Form eine strömungsgünstige Montage der Tauchsonde
(1) ermöglicht.
Im Gehäuse (2) ist eine Blitzlichtlampe (5) angeordnet, die
UV-Licht abgibt, das durch einen insgesamt vier Blenden (6)
mit zwei jeweils zwischen zwei Blenden angeordneten Quarzlinsen (7)
enthaltenden Strahlengang (8) auf ein Gitter (9) geworden wird,
welches das Licht spektral zerlegt und auf eine Blende (10)
reflektiert, hinter der zwei Meßwertaufnehmer (11)
und (12) für die Erfassung der Meßwellenlänge und einer
Referenzwellenlänge angeordnet sind. Die Meßwertaufnehmer (11) und
(12) sind elektrisch mit einer Vorauswertungseinheit (13) verbunden,
welche eine Teilauswertung der Meßwerte vornimmt. Diese Einheit
ist elektrisch mit der nicht dargestellten Anzeigeeinheit verbunden,
wie durch einen Pfeil (14) angedeutet, der die Versorgungs- und
Steuerleitungen zwischen Tauchsonde und Anzeige- und Auswerteeinheit
symbolisiert.
Ein in dem Gehäuse (2) untergebrachtes Netz- und Steuerteil (15) lie
fert die für den Betrieb der Tauchsonde benötigte elektrische Energie.
Im Strahlengang (8) ist in die Seitenwand bzw. den Mantel des Gehäuses
(2) ein Einsatz (16) austauschbar eingelassen, der im Querschnitt
etwa U-förmig ausgebildet ist und in seinen beiden einander
gegenüberliegenden parallelen Seitenwänden (17) und (18) jeweils ein
Quarzfenster (19) bzw. (20) enthält. Innerhalb des eine Meßstrecke
bildenden Einsatzes (16) ist vor jedem der Quarzfenster (19) und
(20) jeweils ein dieses Fenster reinigender und mechanisch bewegbarer
Wischer (21) bzw. (22) angeordnet. Beide Wischer sind über
ein hier nur angedeutetes mechanisches Getriebe (23)
miteinander gekoppelt und werden von einem Motor (24)
intervallweise angetrieben. Die Intervall-Länge ist variabel.
Die Wischer (21) und (22) gewährleisten, daß Ablagerungen
aus dem in den Einsatz (16) eindringenden zu untersuchenden
Wasser die Quarzfenster (19) und (20) nicht dauerhaft
verschmutzen.
Der Einsatz (16) ist auswechselbar, damit die Länge der Meßstrecke
verändert werden kann, einfach dadurch, daß man Einsätze mit
unterschiedlich weit auseinander liegenden Seitenwänden (17)
und (18) einbaut.
Die Blitzlichtlampe (5) bündelt über die Blenden (6) und Linsen
(7) einen fokossierten Lichtstrahl, der durch den die Meßstrecke
bildenden Einsatz und das darin befindliche flüssige Medium
hindurchgeht. Hinter der Meßstrecke und den dort befindlichen
Blenden (6) und der zweiten Quarzlinse (7) wird der Lichtstrahl vom
Gitter (9) spektral zerlegt. Eine diffinierte Positionierung der
Meßwertaufnehmer (11) und (12) für die Meßwertwellenlänge
und die Referenzwellenlänge bzw. die Anordnung und Ausbildung
der Blende (10) erlaubt eine stoffspezifische Auswertung des
Absorptionsspektrums sowie einen hohen Grad an Kompensation der
spektralen unabhängigen Störgrößen.
Die ermittelten Meßsignale werden in der Vorauswertungseinheit
(13) verstärkt und in die nicht dargestellte Auswerteeinheit
gemäß dem Pfeil (14) übertragen.
Die Reinigung der Meßstrecke erfolgt in regelmäßigen Abständen
mittels der Wischer (21) und (22), die vom Motor (24) nach
vorgegebenen und veränderbaren Zeitintervallen angetrieben werden.
Claims (9)
1. Vorrichtung zum Feststellen und Aufzeigen von Störfällen in
flüssigen Medien wie wässerigen Lösungen, mit einer
flüssigkeitsdicht gekapselten Tauchsonde, in der eine
Lichtquelle und ein Linsensystem für von der Lichtquelle
emittiertes Licht untergebracht sind, und mit einer
Auswerte- und Anzeigeeinheit, wobei Tauchsonde und
Anzeigeeinheit mittels eines elektrische Signale übertragenden
Kabels miteinander verbunden sind, dadurch
gekennzeichnet, daß das Linsensystem der
Tauchsonde (1) eine Meßstrecke (16) mit zwei in dem Gehäuse (2)
der Tauchsonde (1) einander gegenüberliegend angeordneten
Fenstern (19, 20) enthält und hinter der Meßstrecke
eine Einrichtung (9, 10, 11, 12) zum Zerlegen des UV-Lichtes
und zum getrennten Aufnehmen von Licht mit Meßwertwellenlänge
und Referenzwertwellenlänge in der Tauchsonde angeordnet ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
Meßstrecke einen in das Gehäuse (2) der Tauchsonde (1)
auswechselbar einbaubaren Einsatz (16) mit zwei im Abstand
voneinander und parallel zueinander angeordneten Seitenwänden
(17, 18), in denen jeweils eines der beiden in Flucht
zueinander befindlichen Fenster (19, 20) vorgesehen ist, aufweist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß
jedem Fenster (19, 20) ein mit seiner Außenseite zusammenwirkender
Reinigungswischer (21, 22) zugeordnet ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die
beiden Reinigungswischer (21, 22) miteinander gekoppelt und mit
einem gemeinsamen und steuerbaren Antriebsmotor (24) verbunden
sind.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Einrichtung zum Zerlegen des UV-Lichtes ein in dem Gehäuse (2)
der Tauchsonde (1) angeordnetes Gitter (9) ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
Einrichtung zum getrennten Aufnehmen von Licht bestimmter
unterschiedlicher Wellenlängen zwei Aufnehmer (11, 12) aufweist,
die hinter einer zwei Öffnungen enthaltenden, im
Reflexionsbereich der Einrichtung (9) zum Zerlegen des
Lichtes befindlichen Blende (10) angeordnet sind.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die
beiden Aufnehmer (11, 12) elektrisch mit einer gemeinsamen
Verstärkungs- und Vorauswertungseinheit (13) verbunden sind.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch
gekennzeichnet, daß im Gehäuse (2) der Tauchsonde (1) eine
elektrische Steuereinheit (15) angeordnet ist.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch
gekennzeichnet, daß das Gehäuse (2) der Tauchsonde (1)
einen abgewinkelten, hohl ausgebildeten Hals (3, 4)
aufweist.
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