DE3922333A1 - Probenentnahmegeraet mit automatischer selbstentleerung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Probenentnahmegerät mit auto­ matischer Selbstentleerung, vorzugsweise zur Gewässerüber­ wachung, mit auf einem umlaufenden Probenteller angeordne­ ten Probenbehältern, einer Füllvorrichtung sowie einer Entleer- und Spülstation für die Probenbehälter.

Bei bekannten Probenentnahmegeräten mit Spül- und Entleer­ vorrichtungen erfolgt die Entleerung über Heber- oder Saugsysteme über magnetisch betätigte sowie mechanisch bewegte Hahnsysteme. Ihre Antriebssysteme haben einen ent­ sprechenden Energiebedarf, der insbesondere im Langzeit­ betrieb, z. B. zur Gewässerüberwachung, bei netzunabhängi­ gem Betrieb große Energiespeicher (Batterien) benötigt.

Ein weiterer Nachteil der bislang bekannten Probenent­ nahmegeräte mit Entleerungsvorrichtungen ist das Auftreten von Dichtungsproblemen, da die für die Entleersysteme ver­ wendeten Materialien gegen chemisch aggressive oder mit Schmutzpartikeln versetzte abrasive Flüssigkeiten nicht resistent bzw. verschleißanfällig sind. Für die hochent­ wickelten Schadstoffanalysen sind die mit der Probe in langzeitigem Kontakt stehenden Werkstoffe lösemittel­ beständig und neutral zu gestalten.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Pro­ benentnahmegerät mit einer Entleer- und Spülvorrichtung für den Langzeiteinsatz zu entwickeln, das auch der chemi­ schen Beanspruchung durch aggressive und lösungsmittel­ haltige Flüssigkeiten sowie der mechanischen Belastung durch Schmutzpartikel gewachsen ißt.

Die gestellte Aufgabe wird mit einem Probenentnahmegerät der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Probenbehälter an ihrem unteren Ende einen gleich­ zeitig als Halter dienenden Verschlußkopf aufweisen.

Bei der Gewässerüberwachung werden zwar in regelmäßigen Abständen Wasserproben entnommen, diese Proben jedoch nicht ständig untersucht. Oft erfolgt die Untersuchung in relativ großen Zeiträumen, so daß zwischendurch eine Ent­ leerung der Probenbehälter nötig wird, sobald alle Behäl­ ter aufgefüllt sind. Zusätzlich ist eine Spülung der ent­ leerten Probenbehälter notwendig, um die Meßergebnisse der nächsten zu entnehmenden Probe nicht zu verfälschen.

Der Verschlußkopf der Probenbehälter des Probenentnahme­ gerätes der Erfindung hat den Vorteil, daß der Probenbe­ hälter nicht als Flasche mit Boden ausgebildet werden muß, sondern aus einem einfachen Glaszylinder bestehen kann, der mit dem Verschlußkopf zusammen dem Probenteller ent­ nommen werden kann. Der Verschlußkopf ermöglicht eine äußerst einfache Entleerung und Spülung der Probenbehäl­ ter. Die Verschlußköpfe können in gegen Verdrehung sichernde Öffnungen des Probentellers eingesetzt werden, der zweckmäßig durch einen motorischen Antrieb in bestimm­ ten Zeitintervallen um einen gewissen Winkel weiterdrehbar ist. Sind alle Behälter an der Füllvorrichtung vorbei­ bewegt und aufgefüllt worden, so läßt sich der Verschluß­ kopf des zuerst gefüllten Probenbehälters beim Passieren einer Entleer- und Spülstation öffnen.

Vorteilhafterweise kann der Verschlußkopf mit einem Flach­ hahnsystem zum Öffnen und Verschließen des Probenbehälters versehen sein. Das raumsparende und verschleißarme Flach­ hahnsystem kann erfindungsgemäß aus zwei mit Öffnungen versehenen Scheiben bestehen, die gegeneinander relativ­ verdrehbar sind, so daß entweder die Öffnungen der Schei­ ben in Deckung miteinander bringbar oder alle Öffnungen durch die jeweils andere Scheibe abgedeckt sind. Ein sol­ ches Flachhahnsystem ist im geschlossenen Zustand durch den Flächenschluß der beiden Scheiben abgedichtet. Das Öffnen und Schließen des Flachhahns kann zweckmäßig mit­ tels einer mit einer der Scheiben verbundenen Schalt­ scheibe erfolgen, die in den Wirkungsbereich von Schalt­ nocken ragt. Zum Betätigen, Öffnen und Schließen des Flachhahns, ist keine zusätzliche Energie erforderlich. Das Öffnen und Schließen des Flachhahnsystems geschieht mechanisch beim Weiterdrehen des beispielsweise über einen Schrittmotor angetriebenen Probentellers. Durch diese gekoppelte, von einem Antrieb zwangsweise durchgeführte Betätigung des Flachhahnsystems ist das Probenentnahme­ gerät gemäß der Erfindung besonders für den Einsatz bei Langzeitüberwachungen geeignet. Durch die mögliche Her­ stellung des gesamten Verschlußkopfes aus Keramik können die Probenbehälter mit Glaszylinder und Verschlußkopf vollständig aus inertem und nahezu verschleißfreiem Mate­ rial bestehen. Dadurch führen selbst chemisch sehr aggres­ sive bzw. lösemittelhaltige Flüssigkeiten oder Schmutz­ partikel im Hahnsystem nicht zu einer Funktionsstörung des Probenentnahmegerätes.

Synchron zum Öffnen des Flachhahns über die Schaltscheibe und die Schaltnocken kann eine über der Entleerstelle angeordnete Spritzdüse aktiviert werden. Sie sorgt für ein rückstandsfreies Spülen der Probenbehälter. Mit dem Schließen des Flachhahnes kann auch die Spritzdüse wieder ausgeschaltet werden. Die Spülung kann auch über Warmwas­ serspülung mit Reinigungsmittelzugabe intensiviert werden.

Die Erfindung erlaubt in Verbindung mit einer zweckmäßig mit Sensoren gekoppelten Steuereinrichtung für den Antrieb den wahlweisen Einsatz von Probentellern mit unterschied­ lich dichtem Besatz von Probenbehältern. So können bei­ spielsweise Probenteller mit zwölf Behältern gegen Proben­ teller gleichen Durchmessers mit vierundzwanzig Behältern ausgetauscht werden. Eine weitere vorteilhafte Ausbildung des erfindungsgemäßen Probenentnahmegeräts besteht in einer oberen Abdeckung für die Probenbehälter. Dadurch wird verhindert, daß leichtflüchtige Stoffe in den Gewäs­ serproben bei längerer Lagerung entweichen können. In der Abdeckung sind die Öffnungen für die Füll- und Spülvor­ richtungen angebracht.

Das erfindungsgemäß ausgebildete Probenentnahmegerät kann mit allen Arten von Wasserentnahmesystemen gekoppelt wer­ den. Außerdem ist eine Fernüberwachung und Steuerung über Fernmeldesteueranschlüsse möglich, so daß das Gerät uni­ verselle Einsatzmöglichkeiten bietet.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel eines erfindungs­ gemäß ausgebildeten Probenentnahmegerätes anhand der bei­ liegenden Zeichnungen näher erläutert.

Im einzelnen zeigen:

Fig. 1 eine schematische Gesamtansicht des Probenentnahmegerätes;

Fig. 2 einen Längsschnitt durch einen Proben­ behälter mit Verschlußkopf bei geöffne­ tem Flachhahnsystem entlang der Linie II-II in Fig. 4;

Fig. 3 einen Längsschnitt durch einen Ver­ schlußkopf bei geschlossenem Flachhahn­ system entlang der Linie III-III in Fig. 5;

Fig. 4 einen Querschnitt durch den Verschluß­ kopf entlang der Linie IV-IV in Fig. 2;

Fig. 5 einen Querschnitt durch den Verschluß­ kopf entlang der Linie V-V in Fig. 3;

Fig. 6 eine schematische Ansicht der Schalt­ scheiben und Schaltnocken.

In Fig. 1 ist ein Probenentnahmegerät 10 mit einem Proben­ teller 11, der mit Probenbehältern 12 bestückt ist, darge­ stellt. Ebenfalls abgebildet sind eine Füllvorrichtung 13, eine Spülvorrichtung 14, eine Entleervorrichtung 15 sowie ein Antriebsmotor 16, der über ein Zahnrad 17 den Proben­ teller 11 antreibt. Im oberen Bereich des Probenentnahme­ gerätes 10 ist eine Meßanzeige 18 dargestellt.

Gemäß Fig. 2 besteht der Probenbehälter 12 aus einem Glas­ zylinder 20, der auf einen Verschlußkopf 21 aufgesetzt ist, der gleichzeitig als Halter für den Probenbehälter 12 dient. Der Verschlußkopf 21 ist in eine Öffnung des Pro­ bentellers 11 verdrehsicher eingesetzt. Für den Antrieb des Probentellers 11 ist eine mit ihm fest verbundene Zahnscheibe 23 vorgesehen. Fig. 2 zeigt weiterhin einen im Verschlußkopf 21 angeordneten Flachhahn 24 in geöffnetem Zustand. Der Flachhahn 24 besteht aus zwei koaxial dicht gegeneinander liegenden Scheiben 25 und 25′, von denen die eine und untere Scheibe 25 gegenüber der anderen Scheibe 25′ verdrehbar gelagert ist und die mit deckungsgleichen Öffnungen 26 und 26′ versehen sind, die in der dargestell­ ten Spül- und Entleerposition in Deckung gebracht sind. Zum Öffnen und Schließen des Flachhahns 24 ist an der unteren Scheibe 25 eine Schaltscheibe 27 angebracht, die nach unten über den Zahnkranz 23 daß Probentellers 11 hin­ ausragt und deren Form aus den Fig. 4 und 5 ersichtlich ist.

Am oberen Ende des Probenbehälters 12 ist eine Abdeck­ platte 29 angeordnet, die eine Ringnut 28 aufweist, in welche der obere Endbereich des Glaszylinders 20 hinein­ ragt. Die Ringnut 28 weist im in Fig. 2 dargestellten Bereich der Spül- und Entleerstation eine Öffnung 30 mit einem Spritzkopf 31 zum Spülen der Probenbehälter 12 auf.

Fig. 3 zeigt einen Längsschnitt durch den Verschlußkopf 21 bei geschlossenem Flachhahn 24. Die beiden Scheiben 25 und 25′ des Flachhahns 24 sind nun so gegeneinander ver­ dreht, daß ihre Öffnungen 26 und 26′ von der jeweils ande­ ren Scheibe abgedeckt sind. Die Schaltscheibe 27 erscheint gegenüber Fig. 2 in einer um 90° gedrehten Position.

Aus dem Querschnitt nach Fig. 4 ist zu erkennen, daß der Verschlußkopf 21 an einer Seite eine Anphasung 32 auf­ weist, wodurch er nur in einer definierten Lage in die entsprechend geformten Öffnungen des Probentellers 11 ein­ gesetzt werden kann. In Fig. 4 ist der geöffnete Flachhahn 24 im Querschnitt dargestellt. Die Öffnungen 26 und 26′ sind in Deckung gebracht. Die gestrichelt dargestellte Schaltscheibe 27 ist in Auf-Position.

Der der Fig. 4 entsprechende Querschnitt nach Fig. 5 zeigt den Verschlußkopf 21 bei geschlossenem Flachhahn 24. Die Öffnungen 26 und 26′ sind nun jeweils verdeckt. Die Schaltscheibe 27 ist gegenüber Fig. 4 um 90° gedreht ge­ strichelt dargestellt.

Fig. 6 zeigt das Zusammenwirken der Schaltscheiben 27 mit Schaltnocken 40 und 41 beim Öffnen und Schließen des Flachhahns 24. Die Schaltnocke 40 ist eine unterhalb des Probentellers fest angeordnete Nocke. Demgegenüber läßt sich die Schaltnocke 41, die ebenfalls unterhalb des Pro­ bentellers auf einem Träger 42 stationär angeordnet ist, mittels eines beweglichen Hebelarmes 43 aus dem Umlauf­ bereich der Schaltscheiben 27 in Richtung des Pfeiles 44 wegbewegen. Die mit dem Probenteller 11 umlaufenden Schaltscheiben 27 sind zunächst in ihrer Schließstellung (Fig. 5). Beim Vorbeilaufen an der Schaltnocke 41 in Rich­ tung des Pfeiles 45 wird jede Schaltscheibe 27 um 90° ge­ dreht und erreicht damit ihre Auf-Position (Fig. 4). Die Schaltscheibe 27 bleibt solange in geöffneter Stellung, bis sie durch ein Weiterbewegen des Probentellers durch die Schaltnocke 40 wieder um 90° zurückgedreht wird, so daß sie anschließend wieder ihre Schließstellung einnimmt. Im Bereich zwischen den beiden Schaltnocken 40 und 41 ist oberhalb der Probenbehälter 12 die Spülvorrichtung 14 und unterhalb der Schaltscheibe 27 des zugeordneten Verschluß­ kopfes 21 die Entleervorrichtung 15 angeordnet. Synchron zum Öffnen der Schaltscheibe 27 durch die Schaltnocke 41 wird der Spritzkopf 31 der Spülvorrichtung 14 betätigt und beim Schließen der Schaltscheibe 27 durch die Schaltnocke 40 wieder abgeschaltet.

Claims (10)

1. Probenentnahmegerät mit automatischer Selbstentlee­ rung, vorzugsweise zur Gewässerüberwachung, mit auf einem umlaufenden Probenteller (11) angeordneten Pro­ benbehältern (12), einer Füllvorrichtung (13) sowie einer Entleer- und Spülstation (15, 14) für die Pro­ benbehälter (12), dadurch gekennzeichnet, daß die Probenbehälter (12) an ihrem unteren Ende einen gleichzeitig als Halter dienenden Verschlußkopf (21) aufweisen.

2. Probenentnahmegerät nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Probenbehälter (12) jeweils aus einem beidseitig offenen Glaszylinder (20) bestehen, der mit dem Verschlußkopf (21) auswechselbar verbunden ist.

3. Probenentnahmegerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Verschlußkopf (21) ein Flach­ hahnsystem (24) zum Öffnen und Verschließen der Pro­ benbehälter (12) aufweist.

4. Probenentnahmegerät nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Flachhahnsystem (24) des Verschluß­ kopfes (21) aus zwei gegeneinander über Flächenschluß abdichtende und gegeneinander relativverdrehbaren Scheiben (25, 25′) mit miteinander in Deckung zu brin­ genden Durchlaßöffnungen (26, 26′) gebildet ist.

5. Probenentnahmegerät nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Scheibe (25) des Flachhahn­ systems (24) mit einer Schaltscheibe (27) verbunden ist, die in den Wirkungsbereich von Schaltnocken (40, 41) ragt.

6. Probenentnahmegerät nach Anspruch 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß mindestens die Schaltnocke (41) zum Öffnen des Flachhahnsystems (24) aus dem Umlaufbereich der Schaltscheiben (27) wegbewegbar ist.

7. Probenentnahmegerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Flachhahnsystem (24) aus Keramik gefertigt ist.

8. Probenentnahmegerät nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der gegen Verdrehung sichernde Aufnahmeöffnungen für die Verschlußköpfe (21) aufweisende Probenteller (11) mittels eines motorischen oder pneumatischen Antriebes (16) bewegbar ist, der entsprechend dem mittels Sensoren ertasteten Drehwinkel zweier aufeinanderfolgender Probenbehälter (12) steuerbar ist.

9. Probenentnahmegerät nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß es zusätzlich eine obere Abdeckung (29) für die Probenbehälter (12) aufweist, die an der Füllstation eine Füllöffnung und an der Entleerstation eine Öffnung (30) für die Spülvorrich­ tung (14, 31) aufweist.

10. Probenentnahmegerät nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Spülvorrichtung (14) einen synchron zum Öffnen und Schließen des Flachhahns (24) ein- und ausschaltbaren Spritzkopf (31) aufweist.