DE4211907A1

DE4211907A1 - Vorrichtung zum messen oder sammeln der menge eines in einer fluessigkeit enthaltenen gasanteils oder feststoffes

Info

Publication number: DE4211907A1
Application number: DE19924211907
Authority: DE
Inventors: Rene Baltus
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1991-04-19
Filing date: 1992-04-09
Publication date: 1992-11-05

Description

Verfahren zum Messen und Sammeln der Menge eines in einer Flüssigkeit enthaltenen Gasanteils oder Feststoffes. Verfahren zum Bestimmen und Sammeln eines Gasgehaltes oder Sammeln eines Feststoffes unter Verwendung eines gasspezifi schen Absorptions- oder Reaktionsmittels, welches durch In verbindungbringen mit dem zu bestimmenden Gas eine Änderung der elektrischen Leitfähigkeit erfährt, sind aus DE-OS 23 15 079 und P 27 45 763.2 bekannt. Die Nachteile des zuerst genannten Verfahrens sind in P 27 45 763.2 beschrieben.

Das Verfahren nach P 27 45 763.2 arbeitet mit einer als doppelwandige Leitung ausgebildeten Entgasungszelle. Diese Entgasungszelle besteht aus sehr kleinen ineinandergeschobenen Kautschukleitungen. Der Zusammenbau der Entgasungszelle stellt hohe Anforderungen an die Geschicklichkeit des Ausführenden. Ferner befindet sich die Entgasungszelle üblicherweise in einem entfernt stehendem Meßschrank. Die zu messende Flüs sigkeit muß zu diesem Schrank gefördert werden. Um während der Förderzeit eine Entgasung der Probe zu vermeiden, ist eine spezielle Pumpe und ein Druckhalteventil nötig. Durch den Transport und den Aufenthalt in der Entgasungszelle kann die Probe so verändert und mit Fremdstoffen oder Bakterien kontaminiert werden, daß sie nicht mehr zurück gefördert werden kann. Somit entstehen unnötige Kosten und gegebenenfalls weitere Aufwendungen zum Entsorgen der gemessenen Probe. Eine On-Line-Messung von radioaktiven oder sonstwie kontaminierten Stoffen ist nur unter größten Schwierigkeiten möglich.

Da keine Sterilisation mittels Heißdampf möglich ist, ist bei Wechsel der zu messenden Flüssigkeit ein zurückfördern und ein erneuter Einsatz des Gasaustauschers ebenfalls unmöglich. Die geringen Querschnitte der als Entgasungszelle benutzten Leitung erfordert einen vorgeschalteten Filter, um ein Verstopfen zu vermeiden. Im Prinzip wird das Problem aber nur auf den Filter verlagert. Auch hier treten Verstopfungen durch Schmutz, Hefe, Bakterien oder Ähnlichem auf. Ein Sterilisieren ist auch hier praktisch unmöglich.

Um Fehlmessungen zu vermeiden muß die Temperaturdifferenz zwischen den Leitfähigkeitsmeßzellen ununterbrochen mittels einer Umwälzpumpe und Kühlflüssigkeit sowie der dazugehörigen Verrohrung ausgeglichen werden. Dies insbesondere, wenn zwi schen der zu messenden Flüssigkeit und der Raumtemperatur große Unterschiede bestehen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, mit der eine kontinuierliche Arbeitsweise möglich ist, und die Verfahren so zu gestalten,
daß die Probe nicht mehr durch einen als Entgasungszelle ausgebildeten Schlauch kleinsten Querschnittes gefördert werden muß,
daß die Entgasungszelle direkt in der zu messenden Flüssigkeit plaziert werden kann,
daß für die Probe keine Fördereinrichtung mit langen Wegen nötig ist,
daß eine Sterilisation mittels Heißdampf und sonstigen üblichen Verfahren möglich ist,
daß kein Verlust an Probeflüssigkeit entsteht,
daß die gemessene Flüssigkeit wieder zurück in den ursprüng lichen Behälter gefördert werden, bzw. dort verbleiben kann,
daß das Absorptions- oder Reaktionsmittel mehrmals benutzt werden kann,
daß kein Filter benutzt werden muß,
daß keine Temperaturdifferenz zwischen den Leitfähigkeits meßzellen entstehen kann, bzw. daß die Temperaturdifferenz mit Wärmetauschern angeglichen wird und mit Temperaturfühlern und einer elektronischen Schaltung kompensiert wird,
daß eine oder mehrere Leitfähigkeitsmeßzellen zur Messung der Leitfähigkeits-Differenzen benutzt werden,
daß mehrstufige Messungen möglich sind,
daß zusätzliche Chemikalien und Eichflüssigkeiten eingebracht werden können,
daß Schlauch- und/oder Flächenmembranen benutzt werden, daß die Verfahren zum Sammeln von Feststoffen, z. B. 14 C geeignet ist,
daß eine leichte Entsorgbarkeit der unter Umständen kon taminierten Vorrichtung gewährleistet ist.

Die erfindungsgemäß aus gasdurchlässigem Material bestehende Schlauchmembrane wird lose in die zu messende Flüssigkeit getaucht oder spiralförmig um einen Träger gewickelt und gemeinsam mit dem Schutzrohr in die Flüssigkeit getaucht. Das mit einer vorgegebenen Geschwindigkeit oder taktförmig durch die Schlauchmembran durchgepumpte Absorptions- oder Reaktionsmittel nimmt das in der Flüssigkeit entstehende oder vorhandene Gas oder den Feststoff auf und verändert somit die Leitfähigkeit des Absorptions- oder Reaktionsmittels, bzw. sammelt den Feststoff im Absorptions- oder Reaktionsmittel. Mittels Leitfähigkeitsmeßzellen wird diese Differenz gemessen, dann verstärkt und angezeigt. Die Menge und die Geschwindigkeit des Absorptions- oder Reaktionsmittels kann der Meß- oder Sammelaufgabe angepaßt werden und wird durch die Zusammensetzung des Absorptions- oder Reaktionsmittels beeinflußt.

Bei Betrieb als Sammler können die Leitfähigkeitsmeßzellen entfallen. Wesentlich ist dabei, daß das die Schlauchmembrane aus einem für das zu messende Gas oder zu sammelnden Feststoff, z. B. Kohlendioxid oder 14-Kohlenstoff, durchlässiges Material ist. Ein solches Material ist z. B. Silikonkautschuk. Zahlreiche andere Materialien wie Gummi oder Kunststoff sind jedoch ebenfalls geeignet. Die Länge der Schlauchmembrane kann an die Meß- oder Sammelaufgabe angepaßt werden und wird durch die Permeabilität des gewählten Materials beeinflußt.

Zum Bestimmen der Leitfähigkeitsänderung des Absorptions- oder Reaktionsmittels aufgrund des mit diesem reagierenden Gases, kann in die Leitung des Mittels vor und nach Durchlauf durch die Entgasungszelle je eine Leitfähigkeitsmeßzelle eingebaut werden. Die gemessenen Leitfähigkeiten können dann beispielsweise in einer Brückenschaltung verglichen werden. Bei Betrieb als Sammler wird das angereicherte Absorptions- oder Reaktionsmittel außerhalb der beschriebenen Vorrichtung in einem gesonderten Verfahren ausgewertet.

Die vorbeschriebene Schlauchmembrane kann durch eine anders angebrachte Flächenmembrane aus gleichen Materialien und mit der gleichen Wirkungsweise ersetzt werden.

Ausführungsbeispiele

Im Ausführungsbeispiel I besteht das Verfahren aus einem Schutzrohr (10) das alle Teile aufnimmt. In das Schutzrohr (10) wird der Träger (2) für die schlauchförmige Entgasungs zelle (1) und die Leitfähigkeitsmeßzellen (7) und (8) gesteckt und mittels einer Verschraubung (13) arretiert wird. Das Schutzrohr (10) erhält an seiner Innenwand (9) einen mit dieser fest verbundenen, spiralförmigen Wärmetauscher (11) durch den die Absorptions- oder Reaktionsmittel fließen und an die Temperatur der zu messenden Flüssigkeit angeglichen wird. Hierdurch wird gewährleistet, daß keine Temperatur differenz zwischen den beiden Leitfähigkeitsmeßzellen (7 und 8) auftreten kann.

Am unteren Ende des Trägers (12) ist die Entgasungszelle (1) spiralförmig angebracht. Sie wird von der zu messenden Flüssigkeit (3) benetzt. Das durch die Leitfähigkeits meßzelle (7) mit der Pumpe (4) geförderte und durch die Zuleitung (5) fließende Absorptions- oder Reaktionsmittel wird durch die Entgasungszelle (1) gedrückt und nimmt dort das Gas auf und verändert die elektrische Leitfähigkeit des Absorptions- oder Reaktionsmittels. Danach fließt das veränderte Absorptions- oder Reaktionsmittel durch die Ableitung (6) in die Leitfähigkeitsmeßzelle (8). Die Änderung der Leitfähigkeit wird in der Leitfähigkeitsmeßzelle (8) erfaßt und mittels einer Brückenschaltung ausgewertet. Der Meßbereich der Verfahren kann mit Veränderung der Zusam mensetzung des Absorptions- oder Reaktionsmittels und mit Veränderung der Verweilzeit in der Entgasungszelle (1) in weiten Bereichen beeinflußt werden.

Die gleichmäßige Zuführung von Flüssigkeit kann mittels einem elektrisch angetriebenen Propeller (14) gewährleistet werden.

Im Ausführungsbeispiel II wird die zu messende Flüssigkeit (3) mit einer Membranpumpe (15) zur Entgasungszelle (1) gefördert. Eine Membranpumpe ist im wesentlichen aus DE 30 37 260 A1 bekannt.

Im Ausführungsbeispiel wird ihre Funktion erweitert und mit einer Entgasungszelle (1) und einem Wärmetauscher (11) kombiniert. Ferner sind, durch ein Schott (24) von der Druckkammer (21) getrennt, die Leitfähigkeitsmeßzellen (7) und (8) eingebaut.

Die Pumpe kann hydraulisch oder pneumatisch angetrieben werden. Das Schwimmerventil (23) dient zur Entlüftung bei Betrieb mit fluiden Stoffen. Die Pumpe besteht im wesentlichen aus einen Schlauch (16) aus Kunststoff oder Gummi mit je einem in der Pumpenförderrichtung (14) zu öffnenden Saug- und Druck- Rückschlagventil (18) und (19) als Pumpenraum (20) und ein den Schlauch im wesentlichen konzentrisch umgebendes, mit einem an einen drückenden und/oder saugenden Erreger anzuschließenden, fluiden oder gasförmigen Betätigungsmittel gefülltes Schutzrohr (10) aus Kunststoff oder Metall.

Steigt durch den Erreger bedingt der Druck in der Druckkammer (21) an, wird der Pumpenschlauch (16) zusammengepreßt, die im Pumpenraum vorhandene Flüssigkeit wird über das Ventil (18) nach außen gefördert. Da gleichzeitig das Ventil (19) in die Ventilpassung gedrückt wird, ist der Pumpenraum (20) nach unten hin abgedichtet. Wird der Druck in der Druckkammer (21) wieder gesenkt, kann sich der Pumpenschlauch in seine ursprüngliche Lage bewegen. Der dabei entstehende Unterdruck bewirkt ein Ansaugen des Rückschlagventils (18) und öffnen des Rückschlagventils (19) und (34), somit kann Flüssigkeit in die Probekammer (27) einströmen. Die Ventile können auch eine federbelastete Ausführung sein.

In der Probekammer (27) kann die Probe (29) die Entgasungs zelle (1) benetzen und das zu messende Gas in die von der Pumpe (4) über den Wärmetauscher (11) und die Leitfähig keitsmeßzelle (7) in die Entgasungszelle (1) geförderte Ab sorptions- oder Reaktionsmittel diffundieren, die Leit fähigkeit ändern und durch die Leitfähigkeitsmeßzelle (8) strömen. Die Änderung der Leitfähigkeit wird mit einer Brückenschaltung erfaßt.

Die gemessene Probe (29) wird beim nächsten Pumpenhub in den Pumpenraum (20) gefördert, neue Flüssigkeit strömt in die Probekammer (29), nach einigen Hüben wird die gemessene Probe über das obere Pumpenende (37) aus der Vorrichtung heraus gefördert.

Die Leitfähigkeitsmeßzellen (7) und (8) sind im Hohlraum (25) zwischen Schutzrohr (10) und den Träger (36) der schlauchförmigen Entgasungszelle (1) angeordnet. Hierdurch und durch die Führung des Absorptions- oder Reaktionsmittels durch einen Wärmetauscher (10) wird eine Temperaturdifferenz zwischen den Leitfähigkeitsmeßzellen (7) und (8) vermieden. Hierbei muß gewährleistet sein, daß das Schutzrohr (10) bis in Höhe des Wärmetauschers (11) in die zu messende Flüs sigkeit getaucht ist.

Eine Einspritzdüse (28), die über eine gesonderte Zu/Ab leitung (35) verfügt ermöglicht das Einbringen von Chemikalien zur weiteren Entgasung oder Konditionierung der Probe (29). Bei Bedarf kann auch Flüssigkeit zur weiteren Untersuchung abgezogen werden.

Im Ausführungsbeispiel III sind zwei Probekammern (27) und (38) mit je einer Entgasungszelle (1) vorgesehen. Die Probekammern (27) und (38) sind mit den Ventilen (30) und (31) voneinander und von dem Pumpenraum (20) getrennt. Mit dieser Anordnung ist es z. B. möglich in der Probekammer (38) das gelöste Gas zu Messen, danach wird die Probe in die Probekammer (27) gefördert, dort über die Einspritzdüse (37) mit Chemikalien zum Trennen des gebundenen Gases von der Flüssigkeit vermischt und der Anteil des Gases gemessen. Es ist somit z. B. möglich den Gesamt-Kohlenstoffgehalt, bestehend aus gelöstem und gebundenen CO₂, in einer Probe zu messen.

Es können auch mit unterschiedlichen Absorptions- oder Reak tionsmitteln je Entgasungszelle (1) ein anderes Gas aus der gleichen Probe gemessen werden.

Es können mehrere Probekammern vor oder hinter der Pumpe angeordnet sein.

Um gegebenenfalls die Probemenge zu begrenzen und ein möglichst vollständiges Entgasen zu ermöglichen ist der größte Teil der Probekammer mit einem Füllkörper (39) versehen.

In dem Ausführungsbeispiel IV ist der Pumpenschlauch (16) aus gasdurchlässigem Material vorgesehen. Die Druckkammer (21) hat eine teilkugelige, dem ausgedehnten Pumpenschlauch (16) angepaßte Form. Die Druckkammer (21) ist durch das Schott (40) vom Hohlraum (41) getrennt. Der Pumpenraum (20) ist durch Rückschlagventile (18) und (19) begrenzt.

Das Absorptions- oder Reaktionsmittel wird von der Pumpe (4) über den Wärmetauscher (11), Zuleitung (5) in die Druckkammer (21) gefördert. Eine geeignete Sperrarmatur, z. B. ein Mag netventil (42) schließt die Ableitung (6) ab, es kann sich ein Überdruck aufbauen, der den Pumpenschlauch (21) zusammenpreßt. Die sich in dem Pumpenraum (20) befindliche Flüssigkeit wird über das Ventil (18) aus dem Pumpenraum gedrückt.

Wird das Magnetventil (42) geöffnet, kann der Überdruck in der Druckkammer (21) entweichen, der Pumpenschlauch kehrt in seine ursprüngliche Lage zurück. Gleichzeitig kann Probeflüs sigkeit über das Ventil (19) in den Pumpenraum (20) einströ men. Dieser Vorgang kann durch eine Umkehr der Wirkungs richtung der Pumpe (4) unterstützt werden. Die Probe wird entgast, die Leitfähigkeit des Absorptions- oder Reaktions mittels wird verändert, mit der Pumpe (46) über die Ableitung (35) in die Leitfähigkeitsmeßzelle (8) gezogen und dort gemessen. Das Rückschlagventil (34) verhindert ein zurückströmen des Absorptions- oder Reaktionsmittels.

Um Einsparungen an Material, z. B. eine Leitfähigkeitsmeßzelle (8), eine Pumpe (46) und an Absorptions- oder Reaktionsmittel zu ermöglichen, kann das Verfahren mit nur einer Leitfähig keitsmeßzelle (7) betrieben werden. Hierzu wird das Absorp tions- oder Reaktionsmittel über die Leitfähigkeitsmeßzelle (7) in die Druckkammer (21) gefördert, nach schon beschriebenen Rhythmus mit dem zu messenden Gas angereichert, über die gleiche Leitfähigkeitsmeßzelle (7) wieder abgezogen und verglichen. Um eine vollständige Entleerung der Druckkammer (21) zu ermöglichen, ist diese oval geformt, so daß sich der Pumpenschlauch (16) gegen diese Fläche legen kann und alle Absorptions- oder Reaktionsmittel zurück durch die Leit fähigkeitsmeßzelle (7) fließen kann.

Hierzu muß eine entsprechende Elektronik beim Vorlauf der Pumpe (4) das durch die Leitfähigkeitsmeßzelle (7) einströmende Absorptions- oder Reaktionsmittel als "Nullwert" erklären und bei dem Rückströmen die eingetretene Änderung der Leitfähigkeit erfassen können. Da das Absorptions- oder Reaktionsmittel nur begrenzt mit diesem Verfahren benutzt werden kann, wird es nach vorgegebener Zeit über die Ableitung (35) ausgetauscht.

Auch hier können mehrere Entgasungs- und Meßsysteme hinter einander geschaltet werden sowie über die Einspritzdüsen (28) mit Chemikalien zu weiteren Messungen und zum Eichen versorgt werden.

In dem Ausführungsbeispiel V sind zwei Vorrichtungen, wie in Ausführungsbeispiel IV beschrieben, hintereinandergeschaltet. Nicht doppelt vorhanden sind der Wärmetauscher (11), die Pumpen (4) und (46), die Magnetventile (31) und (42) sowie der Vorratsbehälter (43). Die in Ausführungsbeispiel III beschriebenen Möglichkeiten, Vorteile und Anwendungs möglichkeiten finden auch hier Geltung.

Im Ausführungsbeispiel VI ist die Wirkungsweise der Verfahren gleich dem Beispiel I, allerdings ist die Schlauchmembrane durch eine Flächenmembrane am unteren Ende des Schutzrohres (10) ersetzt. Die Druckkammer (21) hat eine teilkugelige, der ausgedehnten Flächenmembrane angepaßten Form.

Das Absorptions- oder Reaktionsmittel wird von der Pumpe (4) über den Wärmetauscher (11), Zuleitung (5) in die Druckkammer (21) gefördert. Eine geeignete Sperrarmatur, z. B. ein Mag netventil (42) schließt die Ableitung (6) ab.

Das Gas diffundiert durch die Membrane, die Leitfähigkeit des Absorptions- oder Reaktionsmittels wird verändert, mit der Pumpe (46) über die Ableitung (35) in die Leitfähig keitsmeßzelle (8) gezogen und dort gemessen. Das Rück schlagventil (34) verhindert ein zurückströmen des Absorp tions- oder Reaktionsmittels.

Um Einsparungen an Material, z. B. eine Leitfähigkeitsmeßzelle (8), eine Pumpe (46) und an Absorptions- oder Reaktionsmittel zu ermöglichen kann die Verfahren mit nur einer Leitfähig keitsmeßzelle (7) betrieben werden. Hierzu wird das Absorp tions- oder Reaktionsmittel über die Leitfähigkeitsmeßzelle (7) in die Druckkammer (21) gefördert, nach schon beschrie benen Rhythmus mit dem zu messenden Gas angereichert, über die gleiche Leitfähigkeitsmeßzelle (7) wieder abgezogen und ver glichen. Um eine vollständige Entleerung der Druckkammer (21) zu ermöglichen, ist diese teilkugelig geformt, so daß sich die Flächenmembrane (48) gegen diese Fläche legen kann und alle Absorptions- oder Reaktionsmittel zurück durch die Leitfähigkeitsmeßzelle (7) fließen kann.

Im Ausführungsbeispiel VII ist die Flächenmembrane (48) gleichzeitig Pumpenmembrane und Trennwand zwischen der zu messenden Flüssigkeit und dem Absorptions- oder Reaktions mittel. Die Funktion ist die gleiche wie bei Ausführungs beispiel IV.

Die Druckkammer (21) hat eine teilkugelige, der ausgedehnten Flächenmembrane (48) angepaßte Form. Der Pumpenraum (20) ist durch Rückschlagventile (18) und (19) begrenzt.

Das Absorptions- oder Reaktionsmittel wird von der Pumpe (4) über den Wärmetauscher (11), Zuleitung (5), der Leitfähig keitsmeßzelle (7) in die Druckkammer (21) gefördert.

Wird das Absorptions- oder Reaktionsmittel mittels der Pumpe (46) abgesaugt, so wird bei geschlossenem Magnetventil (42) in der Druckkammer (21) ein Unterdruck erzeugt. Die Pumpen membrane (48) dehnt sich aus. Der jetzt im Pumpenraum (20) entstehende Unterdruck zieht das Ventil (18) in seinen Sitz und dichtet das obere Pumpenende ab.

Das Ventil (19) öffnet, die Probeflüssigkeit kann einströmen. Kehrt die Flächenmembrane (48) durch Einpumpen von Absorp tions- oder Reaktionsmittel über die Zuleitung (5) und Leit fähigkeitsmeßzelle (7) in ihre Ruhestellung zurück, wird die überschüssige Probeflüssigkeit über das Ventil (18) ausgestoßen.

Die Probe wird entgast, die Leitfähigkeit des Absorptions- oder Reaktionsmittels wird verändert, mit der Pumpe (46) über die Ableitung (35) in die Leitfähigkeitsmeßzelle (8) gezogen und dort gemessen. Das Rückschlagventil (34) verhindert ein zurückströmen des Absorptions- oder Reaktionsmittels.

Um Einsparungen an Material, z. B. eine Leitfähigkeitsmeßzelle (8), eine Pumpe (46) und an Absorptions- oder Reaktionsmittel zu ermöglichen kann die Verfahren mit nur einer Leitfähig keitsmeßzelle (7) betrieben werden. Hierzu wird das Absorp tions- oder Reaktionsmittel über die Leitfähigkeitsmeßzelle (7) in die Druckkammer (21) gefördert, nach schon beschriebenen Rhythmus mit dem zu messenden Gas angereichert, über die gleiche Leitfähigkeitsmeßzelle (7) wieder abgezogen und verglichen. Um eine vollständige Entleerung der Druckkammer (21) zu ermöglichen, ist diese teilkugelig geformt, so daß sich die Flächenmembrane (48) gegen diese Fläche legen kann und alle Absorptions- oder Reaktionsmittel zurück durch die Leitfähigkeitsmeßzelle (7) fließen kann. Hierzu muß eine entsprechende Elektronik beim Vorlauf der Pumpe (4) das durch die Leitfähigkeitsmeßzelle (7) ein strömende Absorptions- oder Reaktionsmittel als "Nullwert" erklären und bei dem Rückströmen die eingetretene Änderung der Leitfähigkeit erfassen können. Da das Absorptions- oder Reaktionsmittel nur begrenzt mit diesem Verfahren benutzt werden kann, wird es nach vorgegebener Zeit über die Ab leitung (35) (ohne Ventil (34) und Zelle (8) ausgetauscht.

Im Ausführungsbeispiel VIII ist eine Schlauchmembrane (1) lose in die zu messende Flüssigkeit (3) verbracht. Das Absorptions- oder Reaktionsmittel wird von der Pumpe (43) durch den inneren Teil des coaxialen Schlauches oder Rohres (54) an dem Temperaturfühler (53) vorbei, durch die Leitfähigkeitsmeßzelle (8) und durch die Zuleitung (5) in die Entgasungszelle (1) gedrückt. Dort kann das zu messende Gas aus der Flüssigkeit (3) in das Absorptions- oder Reaktionsmittel eindiffundieren.

Das Absorptions- oder Reaktionsmittel verläßt die Entgasungszelle durch die Ableitung (6) und fließt in die Leitfähigkeitsmeßzelle (7) in der die veränderte Leitfähigkeit festgestellt wird. Die veränderte Temperatur wird mit dem Temperaturfühler (50) festgestellt. Das Absorptions- oder Reaktionsmittel fließt durch den äußeren Teil (51) des coaxialen Schlauches oder Rohres und überträgt ein Teil der ihm eigenen Temperatur auf das im Gegenströmende Absorptions- oder Reaktionsmittel in den Vorratsbehälter (43) zurück.

Bezugzeichenliste

1 Entgasungszelle
2 Träger für Schlauch und Leitfähigkeitsmeßzellen
3 zu messende Flüssigkeit
4 Pumpe für Absorptions- oder Reaktionsmittel
5 Zuleitung zur Entgasung
6 Ableitung der Entgasung
7 Leitfähigkeitsmeßzelle I
8 Leitfähigkeitsmeßzelle II
9 Innenwand des Schutzrohres
10 Schutzrohr
11 Wärmetauscher
12 Träger
13 Verschraubung für Träger
14 Propeller
15 Pumpe (Membranpumpe)
16 Pumpenschlauch
17 Förderrichtung
18 Auslaßventil
19 Einlaßventil
20 Pumpenraum
21 Druckkammer
22 Schlauchanschluß
23 Schwimmerventil
24 Schott
25 Hohlraum
26 Träger für Entgasungszelle
27 Probekammer I
28 Einspritzdüse
29 Probe
30 Rückschlagventil
31 Magnetventil
32 Öffnung I
33 Öffnung II
34 Rückschlagventil
35 Zu/Ableitung
36 Träger für Entgasungszelle
37 Oberes Pumpenende
38 Probekammer II
39 Füllkörper
40 Schott
41 Hohlraum
42 Magnetventil
43 Vorratsbehälter für Absorptions- oder Reaktionsmittel
44 elektrische Verbindung der Leitfähigkeitsmeßzellen
45 Anschluß für Betätigungsmittel
46 Pumpe
47 Probekammer II
48 Flächenmembrane
49 Halterung/Pumpenkörper
50 Temperaturfühler im Rücklauf
51 coaxialer Schlauch oder Rohr, innerer Teil
52 elektrische Verbindung zu den Temperaturfühlern
53 Temperaturfühler im Vorlauf
54 coaxialer Schlauch oder Rohr, äußerer Teil

Claims

1. Verfahren zum Messen und zum Sammeln der Menge eines in einer Flüssigkeit enthaltenen Gasanteils oder Feststoff, wie Kohlendioxid (CO₂), Schwefelwasserstoff, Schwefeldioxid, Ammoniak oder 14-Kohlenstoff (14 C) mit Mitteln, zum Trennen des Gases von der Flüssigkeit und, zum Messen, Inberührung bringen des Gases mit einem mit diesem unter Änderung der elektrischen Leitfähigkeit reagierendem Absorptions- oder Reaktionsmittels, wobei die Leitfähigkeitsänderung als quantitatives Maß für den Gasgehalt dient oder, daß ein flüssiges oder gasförmiges Absorptions- oder Reaktionsmittel zum Transport des von der zu messenden Flüssigkeit abgetrennten Gases oder Feststoffes zu einem gesonderten Sammel- und Auswerteverfahren benutzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß als Entga sungszelle (1) zum Trennen des Gases von der Flüssigkeit und zum Inberührungbringen des Gases mit dem Absorptions- oder Reaktionsmittel ein mikroporöser oder aus einem homogenen für das zu messende Gas oder den zu sammelnden Feststoff durchlässigen Material hergestellten Schlauch oder Flächen membran dient. Der Schlauch ist lose in die zu messende Flüs sigkeit eingebracht oder spiralförmig auf einem Träger (2) angeordnet, so daß er von der zu messenden Flüssigkeit (3) benetzt wird. Die Flächenmembrane ist seitlich oder am unteren Ende der Vorrichtung so angebracht, daß sie von der zu messenden Flüssigkeit benetzt wird. Der Entgasungszelle (1) sind Mittel (Pumpe) (4) zum Dosieren und taktweisen oder kontinuierlichen Hindurchpumpen und zur Temperaturanpassung und der Temperaturkompensation des vorlaufenden Absorptions- oder Reaktionsmittels an das rücklaufende Absorptions- oder Reaktionsmittel (43) zugeordnet.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß der Zuleitung (5) und der Ableitung (6) des Absorptions- oder Reaktionsmittels je eine Leit fähigkeitsmeßzelle (7) und (8) zugeordnet ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge kennzeichnet, daß das Absorptions- oder Reaktions mittel durch einen spiralförmigen, an der Innenwand (9) des die Verfahren umschließenden Schutzrohres (10) angebrachten Wärmetauscher (11) geführt wird.

4. Verfahren nach einem oder mehreren Ansprüchen 1 bis 3, da durch gekennzeichnet, daß das Verfahren hauptsächlich aus ein Schutzrohr (10) mit Wärmetauscher (11) und einem, Träger (12) für die Entgasungszelle (1) und die Leitfähigkeitsmeßzellen (7 und 8) benötigt und dieser Träger (12) in das Schutzrohr (10) geschoben und arretiert wird.

5. Verfahren nach einem oder mehreren Ansprüchen 1 bis 4, da durch gekennzeichnet, daß die Entgasungs zelle (1) aus einem gasdurchlässigem Material, z. B. Silikon kautschuk, besteht.

6. Verfahren nach einem oder mehreren Ansprüchen 1 bis 5, da durch gekennzeichnet, daß die Durchflußge schwindigkeit des Absorptions- oder Reaktionsmittels durch die Entgasungszelle (1) im Hinblick auf die Gas- oder Feststoffkonzentration der zu messenden Flüssigkeit gewählt werden kann.

7. Verfahren nach einem oder mehreren Ansprüchen 1 bis 6, da durch gekennzeichnet, daß die zu messende Flüssigkeit mittels einem Propeller (14) der Entgasungszelle (1) zugeführt wird.

8. Verfahren nach einem oder mehreren Ansprüchen 1 bis 7, da durch gekennzeichnet, daß das die Leitfähigkeitsmeßzellen (7) in einem Träger (12) eingebaut sind, der in das Schutzrohr (10) eingeführt wird.

9. Verfahren nach einem oder mehreren Ansprüchen 1 bis 8, da durch gekennzeichnet, daß die zu messende Flüssigkeit (3) mittels einer nach- oder vorgeschalteten Pumpe (15) zur Entgasungszelle (1) gefördert wird.

10. Verfahren nach einem oder mehreren Ansprüchen 1 bis 9, da durch gekennzeichnet, daß die Pumpe (15) als eine Membranpumpe mit elastisch durch ein Betätigungsmittel zu verformendem, Saug- und Druckventile aufweisendem Pumpenraum ausgebildet ist, und einen Schlauch (16) aus elastischem Material mit je einem in der Pumpenförderrichtung (17) zu öffnenden Saug- und Druck- Rückschlagventil (18) und (19) als Pumpenraum (20) und ein, den Schlauch (16) im wesentlichem konzentrisch umgebendes, mit einem an einem Erreger anzuschließenden, fluiden oder gasförmigen Betätigungsmittel gefülltes Schutzrohr (10) aus Kunststoff oder Metall aufweist.

11. Verfahren nach einem oder mehreren Ansprüchen 1 bis 10, da durch gekennzeichnet, daß das Schutzrohr (10) aus einem der zu messenden Flüssigkeit und der leichten Entsorgbarkeit angepaßtem Material, z. B. Kunststoff oder Metall besteht.

12. Verfahren nach einem oder mehreren Ansprüchen 1 bis 11, da durch gekennzeichnet, daß der Schlauch (16) aus Silikonkautschuk, Gummi bzw. einem der zu messenden Flüs sigkeit angepaßten Material besteht.

13. Verfahren nach einem oder mehreren Ansprüchen 1 bis 12, da durch gekennzeichnet, daß dem Schutzrohr (10) bzw. dem darin in der Druckkammer (21) enthaltenen flüs sigem oder gasförmigen Betätigungsmittel ein gesteuerter, re gelbarer, gegebenenfalls mit pulsierenden Druck auf das Betä tigungsmittel einwirkender Erreger lösbar zugeordnet ist.

14. Verfahren nach einem oder mehreren Ansprüchen 1 bis 13, da durch gekennzeichnet, daß das Schutzrohr (10) über einen Rohr- bzw. Schlauchanschluß (22) lösbar mit dem Erreger gekoppelt ist.

15. Verfahren nach einem oder mehreren Ansprüchen 1 bis 14, da durch gekennzeichnet, daß zur Entlüftung der Druckkammer (21) bei Betätigung mit einem fluidem Betätigungsmittel ein Schwimmerventil (23) angeordnet ist.

16. Verfahren nach einem oder mehreren Ansprüchen 1 bis 15, da durch gekennzeichnet, daß die Leitfä higkeitsmeßzelle (7) und die Leitfähigkeitsmeßzelle (8) in dem durch ein Schott (24) abgetrennten Hohlraum (25) zwischen dem Schutzrohr (10) und dem Träger (26) der Entgasungszelle (1) angeordnet sind.

17. Verfahren nach einem oder mehreren Ansprüchen 1 bis 16, da durch gekennzeichnet, daß die Probekammer (27) mit der Entgasungszelle (1) einem unterhalb der Entgasungszelle (1) angeordnete Einspritzdüse (28) zum Einbringen von Chemikalien zur weiteren Entgasung, bzw. Behandlung der zu messenden Probe (29) hat.

18. Verfahren nach einem oder mehreren Ansprüchen 1 bis 17, da durch gekennzeichnet, daß durch die Ein spritzdüse (28) Flüssigkeiten zum Eichen der Entgasungszelle (1) eingebracht werden können.

19. Verfahren nach einem oder mehreren Ansprüchen 1 bis 18, da durch gekennzeichnet, daß durch die Ein spritzdüse (28) die Probe (29) zu weiteren Untersuchungen abgesaugt werden kann.

20. Verfahren nach einem oder mehreren Ansprüchen 1 bis 19, da durch gekennzeichnet, daß vor oder hinter der Pumpe (15) ein oder mehrere Probekammern (27) mit Entgasungszelle (1) angebracht sein können.

21. Verfahren nach einem oder mehreren Ansprüchen 1 bis 20, da durch gekennzeichnet, daß die einzelnen Probekammern (27) durch Rückschlagventile (30 und 31) getrennt sind und einen Füllkörper (39) zur Begrenzung der Probemenge besitzen.

22. Verfahren nach einem oder mehreren Ansprüchen 1 bis 21, da durch gekennzeichnet, daß der Pumpen schlauch (16) aus gasdurchlässigem Material besteht.

23. Verfahren nach einem oder mehreren Ansprüchen 1 bis 22, da durch gekennzeichnet, daß die Druckkammer (21) eine teilkugelige, dem ausgedehnten Pumpenschlauch (16) angepaßte Form, aufweist.

24. Verfahren nach einem oder mehreren Ansprüchen 1 bis 23, da durch gekennzeichnet, daß die Druckkammer (21) eine Öffnung (32) zum Zuführen von Absorption- oder Reaktionsmittel hat.

25. Verfahren nach einem oder mehreren Ansprüchen 1 bis 24, da durch gekennzeichnet, daß die Druckkammer (21) eine Öffnung (33) zum Abführen der Absorption- oder Reaktionsmittel und zum Entlüften der Druckkammer (21) hat.

26. Verfahren nach einem oder mehreren Ansprüchen 1 bis 25, da durch gekennzeichnet, daß in der Ableitung (35) ein Rückschlagventil (34) angeordnet ist.

27. Verfahren nach einem oder mehreren Ansprüchen 1 bis 26, da durch gekennzeichnet, daß eine oder zwei Leitfähigkeitsmeßzellen (7 und 8) angeordnet sind.

28. Verfahren nach einem oder mehreren Ansprüchen 1 bis 27, da durch gekennzeichnet, daß die Durchfluß geschwindigkeit und die Taktzeit des Absorptions- oder Reak tionsmittels durch die Druckkammer (21) im Hinblick auf die Gas- oder Feststoffkonzentration der zu messenden Flüssigkeit gewählt werden kann.

29. Verfahren nach einem oder mehreren Ansprüchen 1 bis 28, da durch gekennzeichnet, daß nur eine Leitfähigkeitsmeßzelle (7) vorgesehen ist.

30. Verfahren nach einem oder mehreren Ansprüchen 1 bis 29, da durch gekennzeichnet, daß die Absorption- oder Reaktionsmittel über die Leitfähigkeitsmeßzelle (7) in die Druckkammer (21) drückbar sind und nach vorbestimmter Zeit über die gleiche Leitfähigkeitsmeßzelle (8) wieder absaugbar sind.

31. Verfahren nach einem oder mehreren Ansprüchen 1 bis 30, da durch gekennzeichnet, daß die Druckkammer (21) nach Form und Material so ausgewählt ist, daß sie in keiner Richtung verformbar ist und die Füllmenge an Absorp tions- oder Reaktionsmittel so ausgewählt ist, daß das Volumen der Druckkammer (21) ganz oder teilweise ausgefüllt ist.

32. Verfahren nach einem oder mehreren Ansprüchen 1 bis 31, da durch gekennzeichnet, daß der Pumpenschlauch (16) nach Anordnung und Material und in Bezug auf seine Rückstellverformungskraft so ausgewählt ist, daß er bei sinkender Menge Absorptions- oder Reaktionsmittel oder sinkendem Druck in der Druckkammer (21) in seine Ausgangsform rückkehrbar ist, und ein Ventil (19) vorgesehen ist, durch welches eine bestimmte Menge Probeflüssigkeit in den Pumpenschlauch (16) einsaugbar ist.

33. Verfahren nach einem oder mehreren Ansprüchen 1 bis 32, da durch gekennzeichnet, daß ein Ventil (18) vorgesehen ist, durch welches eine bestimmte Menge Probeflüs sigkeit aus dem Pumpenschlauch (16) abfließen kann.

34. Verfahren nach einem oder mehreren Ansprüchen 1 bis 33, da durch gekennzeichnet, daß bei einer reinen Funktion als Sammler, z. B. von 14 C, die Leitfähigkeits meßzellen entfallen.

35. Verfahren nach einem oder mehreren Ansprüchen 1 bis 34, da durch gekennzeichnet, daß eine kreisförmige Flächenmembrane die zu messende Flüssigkeit von dem Absorp tions- oder Reaktionsmittel trennt.

36. Verfahren nach einem oder mehreren Ansprüchen 1 bis 35, da durch gekennzeichnet, daß die Flächenmembrane am unteren Ende oder seitlich am Schutzrohr (10) angebracht ist.

37. Verfahren nach einem oder mehreren Ansprüchen 1 bis 36, da durch gekennzeichnet, daß die Flächenmembrane aus einem gasdurchlässigem Material besteht.

38. Verfahren nach einem oder mehreren Ansprüchen 1 bis 37, da durch gekennzeichnet, daß die Druckkammer (21) eine teilkugelige, der ausgedehnten Flächenmembrane (48) angepaßte Form, aufweist.

39. Verfahren nach einem oder mehreren Ansprüchen 1 bis 38, da durch gekennzeichnet, daß die Druckkammer (21) eine Öffnung (32) zum Zuführen von Absorption- oder Reaktionsmittel hat.

40. Verfahren nach einem oder mehreren Ansprüchen 1 bis 39, da durch gekennzeichnet, daß die Druckkammer (21) eine Öffnung (33) zum Abführen der Absorption- oder Reaktionsmittel und zum Entlüften der Druckkammer (21) hat.

41. Verfahren nach einem oder mehreren Ansprüchen 1 bis 40, da durch gekennzeichnet, daß in der Ableitung (35) ein Rückschlagventil (34) angeordnet ist.

42. Verfahren nach einem oder mehreren Ansprüchen 1 bis 41, da durch gekennzeichnet, daß eine oder zwei Leitfähigkeitsmeßzellen (7 und 8) angeordnet sind.

43. Verfahren nach einem oder mehreren Ansprüchen 1 bis 42, da durch gekennzeichnet, daß die Durchfluß geschwindigkeit und die Taktzeit des Absorptions- oder Reak tionsmittels durch die Druckkammer (21) im Hinblick auf die Gas- oder Feststoffkonzentration der zu messenden Flüssigkeit gewählt werden kann.

44. Verfahren nach einem oder mehreren Ansprüchen 1 bis 43, da durch gekennzeichnet, daß die Flächenmembrane (48) nach Anordnung und Material in Bezug auf ihre Rückstellverformbarkeit so ausgewählt ist, daß sie bei sinkender Menge Absorptions- oder Reaktionsmittel oder sinkendem Druck in der Druckkammer (21) in ihre Ausgangsform rückkehrbar ist, und ein Ventil (19) vorgesehen ist, durch welches eine bestimmte Menge Probeflüssigkeit in den Pumpen raum (20) einsaugbar ist, und daß ein Ventil (18) vorgesehen ist, durch welches eine bestimmte Menge Probeflüssigkeit aus dem Pumpenraum (20) abfließen kann.

45. Verfahren nach einem oder mehreren Ansprüchen 1 bis 44, da durch gekennzeichnet, daß bei einer reinen Funktion als Sammler, z. B. von 14 C, die Leitfähigkeits meßzellen (7 und 8) entfallen.

46. Verfahren nach einem oder mehreren Ansprüchen 1 bis 45, da durch gekennzeichnet, daß die Leitfähig keitsmeßzelle (7) und die Leitfähigkeitsmeßzelle (8) in dem Hohlraum (25) angeordnet sind.

47. Verfahren nach einem oder mehreren Ansprüchen 1 bis 46, da durch gekennzeichnet, daß das Schutzrohr (10) aus einem der zu messenden Flüssigkeit und der leichten Entsorgbarkeit angepaßtem Material, z. B. Kunststoff oder Metall besteht.

48. Verfahren nach einem oder mehreren Ansprüchen 1 bis 47, da durch gekennzeichnet, daß die Halterung/der Pumpenkörper (49) aus einem der zu messenden Flüssigkeit und der leichten Entsorgbarkeit angepaßtem Material, z. B. Kunst stoff oder Metall besteht.

49. Verfahren nach einem oder mehreren Ansprüchen 1 bis 48, da durch gekennzeichnet, daß eine saugende Pumpe (46) vorgesehen ist und die Absorptions- oder Reak tionsmittel in den Vorratsbehälter (43) zurück gepumpt wird.

50. Verfahren nach einem oder mehreren Ansprüchen 1 bis 49, da durch gekennzeichnet, daß ein flüssiges oder gasförmiges Absorptions- oder Reaktionsmittel vorgesehen ist, und daß das von der zu messenden Flüssigkeit abgetrennte Gas oder der abgetrennte Feststoff zu einem außerhalb der Vorrichtung befindlichen Auswerte- oder Sammelverfahren fördert.

51. Verfahren nach einem oder mehreren Ansprüchen 1 bis 50, da durch gekennzeichnet, daß Schlauch- und Flächenmembrane in einer Vorrichtung kombiniert sind.

52. Verfahren nach einem oder mehreren Ansprüchen 1 bis 51, dadurch gekennzeichnet, daß eine Temperaturdifferenz des rücklaufenden Absorptions- oder Reaktionsmittel bzw. die dadurch auftretenden Meßfehler auf elektronischem Wege mittels Temperaturfühler und der dazu gehörenden Schaltung ausgeglichen wird.

53. Verfahren nach einem oder mehreren Ansprüchen 1 bis 51, dadurch gekennzeichnet, daß eine weitgehende Anpassung der Temperaturen des vorlaufenden Absorptions- oder Reaktionsmittels an das rücklaufende Absorptions- oder Reaktionsmittel mit einem coaxialen Schlauch oder Rohr (51) und (54) durchgeführt wird.