DE9404359U1 - Meßvorrichtung mit absenkbarer Meßsonde - Google Patents
Meßvorrichtung mit absenkbarer MeßsondeInfo
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Dipl.-lng. J. SIEGFRIED
Prof. Dr.rer.nat. W. SCHMITT-FUMIAN
Dipl.-Phys. Dr.rer.nat. C-M. MAYR
15. März 1994
SUM Meßtechnik GmbH D-87448 Waltenhofen
Meßvorrichtung mit absenkbarer Meßsonde
Die Erfindung betrifft eine Meßvorrichtung mit einer absenkbaren Meßsonde, die einen Drucksensor umfaßt, und
einer Druckausgleichsleitung, deren unteres Ende mit dem Drucksensor verbunden ist.
Solche Meßvorrichtungen sind insbesondere zur Überwachung der Wasserqualität von Brunnen bekannt. Die Sonde einer
solchen Meßvorrichtung wird an einem Kabel von einer Ausgangsstelle, wie etwa dem Brunnenkopf, bis zu einer vorbestimmten
Tiefe ins Wasser abgesenkt und durch eine Haltevorrichtung am Brunnenkopf befestigt.
Ein wichtiger von der Sonde zu erfassender Meßwert ist der Wasserdruck, aus dem auf den Wasserstand im Brunnen
geschlossen werden kann. Der Absolutdruck, der der Summe von Wasser- und Atmosphärendruck entspricht, ist am Ort der
Sonde einfach zu messen, z.B. anhand der Verformung eines geschlossenen, gasgefüllten oder evakuierten Behälters oder
der Spannung an einem Piezoelement. Schwankungen dieses Absolutdrucks können innerhalb gewisser Grenzen durch
Schwankungen des Atmosphärendrucks verursacht sein. Um eine
633-X2640-Heu/Kf
genaue Bestimmung des Wasserstands zu ermöglichen, müßten solche Absolutdruckmessungen anhand gleichzeitiger Messungen
des Atmosphärendrucks außerhalb des Wassers korrigiert werden. Um dies zu vermeiden, weisen bekannte Meßvorrichtungen
eine Druckausgleichsleitung auf, deren unteres Ende mit dem Drucksensor verbunden ist, und deren oberes Ende zur
Atmosphäre hin offen ist. Dadurch können der Absolutdruck am Ort der Sonde und der Atmosphärendruck gleichzeitig am
Drucksensor anliegen, so daß die Differenz zwischen beiden gemessen und der Wasserstand genau bestimmt werden kann.
Diese Druckausgleichsleitung ist eine enge Kapillare, die in einem Strang zusammen mit Signalleitungen von der Sonde zum
Brunnenkopf hin verläuft. In der feuchten Umgebung am Brunnenkopf kann sich an der oberen Mündung der Druckausgleichsleitung
Kondenswasser absetzen. Wenn der Luftdruck steigt, wird es in die Druckausgleichsleitung hineingedrückt
. Um eine Schädigung der Sonde durch eindringendes Wasser zu vermeiden, ist üblicherweise an der unteren Mündung
der Druckausgleichsleitung im Sondenkörper eine Trocknersubstanz angebracht, die das Wasser absorbiert. Diese
Trocknersubstanz muß regelmäßig kontrolliert und ausgewechselt werden. Dazu muß jedesmal die Sonde hochgezogen und
geöffnet werden.
Wegen des kleinen Durchmessers der Druckausgleichsleitung erstreckt sich ein eingedrungener Wassertropfen in der Regel
über den gesamten Querschnitt der Leitung. Wenn solch ein Tropfen in der Leitung gefriert, ist kein Druckausgleich
mehr möglich, so daß die Genauigkeit der Druckmessung beeinträchtigt ist.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine wartungsarme Meßvorrichtung zu schaffen,, deren Meßgenauigkeit nicht durch klimatische
Einflüsse beeinträchtigt wird.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das
obere Ende der Druckausgleichsleitung in einen gegen die Atmosphäre im wesentlichen luftdichten und gegen Wassereintritt
geschützten Hohlraum mündet, der zur Übertragung von Schwankungen des Atmosphärendrucks auf den Druck im
Hohlraum einen beweglichen Wandbereich aufweist.
Bei einer solchen Meßvorrichtung tritt praktisch kein Luftaustausch
zwischen dem Drucksensor und der Druckausgleichsleitung einerseits und der Atmosphäre andererseits
auf. Dadurch wird die Standzeit der Trocknersubstanz in der Sonde erheblich verlängert, sofern nicht sogar ganz auf sie
verzichtet wird.
Da keine Luftfeuchtigkeit aus der Umgebung her die obere
Mündung des Druckausglexchsrohrs erreichen kann, kann dieses auch nicht mehr zufrieren, so daß Störungen der Druckmessung
aus diesem Grunde ausgeschlossen sind.
Der bewegliche Wandbereich des Hohlraums kann ein Membran sein, vorzugsweise eine sackförmige Membran, deren Öffnung
durch einen Stutzen dicht verschlossen ist, durch den die Druckausgleichsleitung hindurch verläuft.
Um beim Zusammenbau der Vorrichtung im Hohlraum eingeschlossene Luftfeuchtigkeit oder durch die Membran möglicherweise
permeierende Restluftfeuchtigkeit zu binden, kann im Hohlraum eine Trocknersubstanz vorgesehen werden. In
diesem Fall kann auf die Trocknersubstanz in der Sonde völlig verzichtet werden.
Um die Luft im Hohlraum möglichst effizient zu trocknen, wird die Trocknermasse vorzugsweise an den Stellen mit der
stärksten Luftströmung, d.h. an der Mündung der Druckausgleichsleitung
angeordnet. Die Verwendung austauschbarer Trocknerpatronen erleichtert die Wartung.
Wenn die Druckausgleichsleitung von unten in den Hohlraum eintritt, kann es sinnvoll sein, eine Membranstütze im
Hohlraum vorzusehen, um zu verhindern, daß die Membran sich über die Mündung der Druckausgleichsleitung legt, diese
versperrt und möglicherweise bei steigendem Luftdruck in die Leitung hineingedrückt wird.
Diese Membranstütze kann ein die Druckausgleichsleitung ins Innere des Hohlraums verlängerndes Rohr mit seitlichen Mündungen
sein.
Die Meßvorrichtung umfaßt ein Zugorgan zum Absenken der Meßsonde von einer AusgangsstelIe zur Meßstelle, das an
seinem oberen Ende eine Haltevorrichtung zur Befestigung an der Ausgangsstelle aufweist. In dieses Zugorgan sind vorzugsweise
die Druckausgleichsleitung und Signalleitungen integriert.
In einem Gehäuse der Haltevorrichtung kann der Hohlraum untergebracht sein. Dieses Gehäuse sollte ein oder mehrere
Durchbrechungen aufweisen, einerseits, um den Druckausgleich zwischen der Atmosphäre und dem Gehäuseinneren sicherzustellen,
andererseits, damit eine Wartungsperson eine Sichtkontrolle der beweglichen Wand und gegebenenfalls der
Trocknersubstanz vornehmen kann, ohne das Gehäuse auseinanderzunehmen .
Diese Sichtkontrolle ist auch möglich, wenn das Gehäuse wenigstens teilweise transparent ist.
Zugorgan und Haltevorrichtung können durch eine Steckverbindung verbunden sein, die die Signalleitungen des Zugorgans
mit entsprechenden Signalleitungen der Haltevorrichtung verbindet und eine im wesentlichen fluiddichte
Kupplung für die Druckausgleichsleitung aufweist. Vorzugsweise ist dies eine koaxiale Steckverbindung, auf deren
Achse die Druckausgleichsleitung geführt sein kann.
Das Gehäuse der Haltevorrichtung weist vorzugsweise ein rohrförmiges Mantelteil auf, dessen zwei Enden verschlossen
sind durch ein Kopfstück mit einem Halteelement bzw. ein Bodenstück, an dem das Zugorgan befestigt' ist.
Vorzugsweise trägt dieses Bodenstück die Membran und ist lösbar in das Mantelteil eingeschoben. Durch Abziehen von
Mantel und Kopfstück kann der Hohlraum so leicht freigelegt und gewartet werden.
Weitere Vorzüge und Besonderheiten der Erfindung ergeben sich aus der Zeichnung. Es zeigen:
Fig. 1 ein Schema der gesamten Meßvorrichtung und Fig. 2 einen Querschnitt durch eine Haltevorrichtung einer
erfindungsgemäßen Meßvorrichtung.
Die in Fig. 1 dargestellte Brunnensonde umfaßt einen im wesentlichen zylindrischen Sondenkörper 2, der an einem
Zugorgan 3 in ein Brunnenrohr abgesenkt werden kann. Der untere Bereich des Sondenkörpers 2 weist zahlreiche Durchbrechungen
auf, durch die das zu untersuchende Wasser die Sensoren im Inneren des Sondenkörpers erreichen kann. Einer
• ··
dieser Sensoren ist ein Drucksensor. Außerdem können Sensoren z.B. für die Leitfähigkeit, den Sauerstoffgehalt und
dergleichen vorgesehen sein. Um den Wasseraustausch zwischen dem Sondeninneren und der Umgebung sicherzustellen ist ein
Elektromotor mit Propellerschraube im wasserdurchströmten Bereich des Sondenkörpers vorgesehen.
Der Sondenkörper ist über das Zugorgan 3 mit einer Haltevorrichtung
1 verbunden, die am oberen Ende des Brunnenrohrs aufgehängt ist. Das Zugorgan 3 ist ein Kabel mit einer
zentralen Druckausgleichsleitung 11 für den Drucksensor, Leitungen für die Energieversorgung der Sensoren und des
Motors im Sondenkörper 2 und Signalleitungen zur Übertragung der von der Sonde aufgenommenen Meßdaten. Das Zugorgan 3 ist
mit der Haltevorrichtung 1 über eine Steckverbindung 4 lösbar und zugbelastbar verbunden. Signalleitungen verlaufen
von der Steckverbindung 4 durch die Haltevorrichtung 1 zu einem Anschluß 5. Dieser Anschluß 5 kann an eine serielle
Schnittstelle eines als externes Anzeige- und/oder Lesegerät verwendeten Microcomputers angeschlossen werden.
Fig. 2 zeigt im Querschnitt den Aufbau der Haltevorrichtung 1 aus Fig. 1. Sie hat ein im wesentlichen zylindrisches Gehäuse,
das aus einem rohrförmigen Mantelteil 25 besteht, dessen obere bzw. untere Öffnung durch ein Kopfstück 3 0 bzw.
ein Bodenstück 20 verschlossen sind. Das Kopfstück 3 0 trägt als Haltevorrichtung einen Ring 31 an seiner Oberseite, der
in einen Haken an der Mündung des Brunnenrohrs eingehängt werden kann. Kopfstück 3 0 und Mantelteil 25 können auf beliebige
Weise lösbar oder unlösbar miteinander verbunden sein, vorzugsweise durch Verschraubung, Klebung oder
Schweißung. In die untere Öffnung des Mantelteils 25 ist ein Bodenstück 20 eingeschoben und durch eine Verriegelungsschraube
13 gegen Herausfallen gesichert. Das Bodenteil 20
trägt an seiner Unterseite eine Koaxialsteckbuchse 40 als Teil der Steckverbindung 4, in der ein komplementärer
Stecker des Zugorgans 3 zugbelastbar verankert werden kann. Die Aufnahmeöffnung der Steckbuchse 40 ist im wesentlichen
hohlzylindrisch geformt, mit Kontaktelementen für die
Signal- und Versorgungsleitungen an der Zylinderfläche. An der Stirnfläche der Aufnahmeöffnung liegen sich Mündungen
der Druckausgleichsleitungen 11 der Haltevorrichtung 1 und des Zugorgans 3 axial ausgerichtet gegenüber. Die Steckverbindung
4 bildet eine im wesentlichen fluiddichte Kupplung der beiden Druckausgleichsleitungen.
Die Druckausgleichsleitung 11 der Haltevorrichtung 1 verläuft von der Steckbuchse 40 durch das Bodenstück 20 zu
einem Stutzen 21 an dessen Oberseite im Inneren des Mantelteils 25. Eine sackförmige Membran 15 ist über den Stutzen
21 gestülpt und definiert so zusammen mit dem Stutzen einen Hohlraum 12 mit veränderlichem Volumen, in den die
Druckausgleichsleitung 11 mündet. Die Membran 15 steht nicht unter Eigenspannung, so daß der Druckunterschied zwischen
dem Hohlraum 12 und dem umgebenden Atmosphärendruck allein durch das Gewicht der Membran bestimmt ist und sich bei
Vergrößerung oder Verkleinerung des Hohlraums 12 infolge von Atmosphärendruckschwankungen im wesentlichen nicht ändert.
Die Öffnung der Membran 15 ist am Stutzen 21 durch einen elastischen Ring befestigt und abgedichtet, der in einer
umlaufenden Nut 23 des Stutzens 21 geführt wird. Der elastische Ring kann einteilig mit der Membran 15 ausgebildet
sein. Um zu vermeiden, daß die Membran 15 unter ihrem eigenen Gewicht zusammenfällt, ist im Hohlraum 12 eine Membranstütze
16 vorgesehen. Diese besteht aus einem Rohrstück mit seitlichen Öffnungen, das auf dem Stutzen 21 aufgesetzt
ist und die Druckausgleichsleitung 11 bis zu den seitlichen Öffnungen 17 der Membranstütze verlängert. In der Nähe
dieser seitlichen Öffnungen 17 sind an der Membranstütze 16
Trocknerpatronen 14 beabstandet angeordnet. Wenn aufgrund von Atmosphärendruckschwankungen Luft durch die Öffnungen
strömt, werden die Patronen 14 davon umspült, und absorbieren so eventuelle Restfeuchtigkeit. Außerdem halten sie die
Membran 15 von den Öffnungen 17 fern. Dadurch wird verhindert, daß die Membran 15 die Öffnungen 17 versperrt, was bei
einem Anstieg des Atmosphärendrucks zu einer Beschädigung der Membran führen könnte.
Das Mantelteil 25 weist mehrere kleine Durchbrechungen 26 auf, durch die ein ständiger Druckausgleich zwischen der
Atmosphäre und dem Inneren des Mantelteils stattfindet.
Signal- und Versorgungsleitungen, die der Übersichtlichkeit halber in Fig. 2 nicht dargestellt sind, verlaufen von der
Buchse 40 durch das Bodenstück 20 zum Kabel 24.
Diese Konstruktion gewährleistet einen optimalen Schutz der empfindlichen Membran 15 vor Beschädigungen oder Witterungseinflüssen.
Gleichzeitig kann sie durch einfaches Entfernen oder Einschrauben der Verriegelungsschraube 13 in das
Bodenstück 20 und Herausziehen des Bodenstücks 20 leicht freigelegt werden, um gegebenenfalls die Membran 15 oder die
Trocknerpatronen 14 auszutauschen.
Zahlreiche Abwandlungen sind im Rahmen der Erfindung möglich. So könnte die sackförmige Membran 15 z.B. statt aufrechtstehend,
wie in Fig. 2, an einem Anschlußstück hängend angeordnet sein. So ließe sich auch ohne Membranstütze vermeiden,
daß die Membran die Mündung der Druckausgleichsleitung 11 verschließt.
Der bewegliche Randbereich kann anstelle einer Membran auch ein beweglicher Kolben sein. Aufgrund des im Vergleich zur
Membran größeren Gewichts eines Kolbens wäre der Druckunterschied zwischen der Atmosphäre und dem Hohlraum 12 zwar
größer, doch konstant, so daß die Meßgenauigkeit des Drucksensors dadurch nicht beeinträchtigt würde.
Ferner könnte die Trocknersubstanz anstatt im Hohlraum 12 in einem in der Druckausgleichsleitung 11 angeordneten zweiten
Hohlraum, z.B. unterhalb des Stutzens 21 im Bodenstück 20 angeordnet sein. Bei einem solchen Aufbau kann eine Wartungsperson
die Trocknersubstanz wechseln, ohne dazu die Membran lösen zu müssen.
• ·
Claims (15)
1. Meßvorrichtung, insbesondere zur Überwachung der Wasserqualität,
mit einer absenkbaren Meßsonde (2), die einen Drucksensor umfaßt, und einer Druckausgleichsleitung
(11), deren unteres Ende mit dem Drucksensor verbunden ist,
dadurch gekennzeichnet , daß das obere Ende der Druckausgleichsleitung (11) in einen
gegen die Atmosphäre im wesentlichen luftdichten und gegen Wassereintritt geschützten Hohlraum (12) mündet,
der zur Übertragung von Schwankungen des Atmosphärendrucks auf den Druck im Hohlraum (12) einen beweglichen
Wandbereich aufweist.
2. Meßvorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
dadurch gekennzeichnet, daß
der bewegliche Wandbereich eine Membran (15) ist.
3. Meßvorrichtung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß
dadurch gekennzeichnet, daß
die Membran (15) sackförmig ausgebildet ist, und daß die Öffnung des Sacks dicht an einem Stutzen (21) anliegt,
durch den die Druckausgleichsleitung (11) hindurch verläuft.
4. Meßvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Hohlraum eine Trocknersubstanz enthält.
5. Meßvorrichtung nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, daß
dadurch gekennzeichnet, daß
die Trocknersubstanz in Form austauschbarer Patronen
(14) in der Nähe einer Mündung der Druckausgleichsleitung (11) in dem Hohlraum (12) angeordnet ist.
6. Meßvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß
im Hohlraum (12) eine Membranstütze (16) angeordnet ist, um zu verhindern, daß die Membran (15) die Mündung der
Druckausgleichsleitung (11) versperrt.
7. Meßvorrichtung nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, daß
dadurch gekennzeichnet, daß
die Membranstütze (16) ein die Druckausgleichsleitung (11) ins Innere des Hohlraums (12) verlängerndes Rohr
mit seitlichen Mündungen (17) ist.
8. Meßvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch
ein Zugorgan (3) zum Absenken der Meßsonde (2) von einer Ausgangsstelle, das an seinem oberen Ende eine Haltevorrichtung
(1) zur Befestigung an der Ausgangsstelle aufweist.
9. Meßvorrichtung nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet, daß
dadurch gekennzeichnet, daß
ein Hauptteil der Druckausgleichsleitung (11) und Signalleitungen in das Zugorgan (3) integriert sind.
10. Meßvorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß
der Hohlraum (12) in einem Gehäuse (20, 25, 30) der Haltevorrichtung (1) angeordnet ist.
11. Meßvorrichtung nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet, daß
dadurch gekennzeichnet, daß
• ·
das Gehäuse (20, 25, 30) ein oder mehrere Durchbrechungen (26) aufweist.
12. Meßvorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß
das Gehäuse (20, 25, 30) wenigstens teilweise transparent
ist.
13. Meßvorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 12, gekennzeichnet durch
eine Steckverbindung (4), die die Signalleitung des Zugorgans (3) mit entsprechenden Signalleitungen der
Haltevorrichtung (1) verbindet und eine im wesentlichen fluiddichte Kupplung für die Druckausgleichsleitung (11)
aufweist.
14. Meßvorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß
die Steckverbindung (4) eine koaxiale Steckverbindung ist.
15. Meßvorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß
das Gehäuse ein rohrförmiges Mantelteil (25) aufweist,
an dessen unterem Ende ein Bodenstück (20) lösbar angeordnet ist, das die Membran (15) trägt und an dem das
Zugorgan (3) und ein Anschluß (5) für ein externes Anzeige- und/oder Lesegerät angeordnet sind.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE9404359U DE9404359U1 (de) | 1994-03-15 | 1994-03-15 | Meßvorrichtung mit absenkbarer Meßsonde |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE9404359U DE9404359U1 (de) | 1994-03-15 | 1994-03-15 | Meßvorrichtung mit absenkbarer Meßsonde |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE9404359U1 true DE9404359U1 (de) | 1994-05-19 |
Family
ID=6905988
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE9404359U Expired - Lifetime DE9404359U1 (de) | 1994-03-15 | 1994-03-15 | Meßvorrichtung mit absenkbarer Meßsonde |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE9404359U1 (de) |
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